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CN111073396A - 一种石墨烯基水性导电油墨及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯基水性导电油墨及其制备方法 Download PDF

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吴亮
赵磊
何贵平
杜慧
王群
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Zhejiang Namei New Material Co ltd
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Abstract

本发明公开一种石墨烯基水性导电油墨及其制备方法,包括如下组分:水溶性树脂5‑10份,导电填料2‑10份,分散剂0.5‑2份,石墨烯5‑15份,溶剂65‑85份;所述石墨烯基水性导电油墨的制备方法,包括如下步骤:(1)由将按照上述重量份比例投料,在转速300‑350r/min下进行预分散,分散时间为10‑60min;(2)进行预分散后的混合液在高压均质机中进行分散,所述高压均质机的压力设定为200‑900bar,流量100‑500L/h;(3)从均质机中出料后,再对混合液进行后处理。本发明的有益效果包括:通过对导电油墨进行超细化研磨处理,使得石墨烯基水性导电油墨具有分散性能好不易团聚、稳定性强、抗剥离性能强、良好的导电性能、可弯曲具有优良的耐折叠性,无有机挥发物质(VOC)的排放,绿色环保无污染。

Description

一种石墨烯基水性导电油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于电子材料技术领域,具体涉及一种石墨烯基水性导电油墨及其制备方法。
技术背景
自石墨烯出现以来便吸引了全世界科学家的目光。石墨烯独特的碳二维结构,优越的性能,广泛的应用前景更是被世界瞩目。因其具有优异的导电性能、导热性能等被应用于导电涂料和导热材料中。石墨烯应用于新型碳系导电油墨中,使导电油墨具有一定的导电性,可作为印刷导电点和导电线路。随着工业的发展,导电油墨应用越来越广泛,对导电油墨的需求越来越大,且对性能要求也越来越高。然而目前市场上的石墨烯导电油墨大部分为油性且导电性能差、稳定性差、容易团聚,大大降低其性能限制了导电油墨的应用。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术难题提供一种环保的石墨烯基水性导电油墨及其制备方法,以获得分散性好、导电性能稳定、具有良好的经时稳定性且绿色环保对人体无危害的石墨烯基水性导电油墨。
本发明所采用的技术方案包括,一种石墨烯基水性导电油墨,包括如下组分:
水溶性树脂 5-10份,
导电填料 2-10份,
分散剂 0.5-2份,
石墨烯 5-15份,
溶剂 65-85份。
优选地,所述石墨烯为单层石墨烯,多层石墨烯,氧化石墨烯,功能石墨烯,插层石墨烯或复合石墨烯一种或者多种。
优选地,所述的水溶性树脂为水性丙烯酸树脂或水性聚氨酯树脂。
优选地,所述的分散剂为高分子聚合物,进一步优选为Basf聚乙烯吡咯烷酮级别为K30。
优选地,所述的导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、柯琴黑、导电炭黑的一种或多种。
优选地,所述的溶剂为水。
还包括一种石墨烯基水性导电油墨的制备方法:由将按照上述重量份比例称取原料进行混合制得的混合液在高压均质机中进行分散制得。
优选地,所述高压均质机的压力设定为200-900bar,流量100-500L/h,控制出料温度不高于60℃。
为了处理效果更佳,优选地在使用高压均质机进行分散之前,用搅拌机或辊磨机进行混合或预分散处理,转速300r/min-350 r/min,分散时间10-60min。
另外,为了使得产物的稳定性更佳,在使用高压均质机进行分散后,作为优选的,使用超声波分散机、冲撞型分散机进行后处理,频率19.5-20.5KHz,功率100-1000W,后处理时间为30-120min。
本发明产生的有益效果包括:采用上述技术方案通过对导电油墨进行了超细化研磨处理,使得最终制得的石墨烯基水性导电油墨成品具有分散性能好不易团聚、稳定性强、抗剥离性能强、良好的导电性能、可弯曲具有优良的耐折叠性;避免了醇类,酯类或者醚类等助溶剂的使用,无有机挥发物质(VOC)的排放,绿色环保无污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
本发明的原料组成为重量份,除非特别声明;所用原材料除特别说明外均为市售商品。
实施例1
按照水溶性树脂5份、导电填料2份、分散剂0.3份、石墨烯10份、溶剂70份,重量份比例称取原料进行混合制得的混合液,将所述混合液用搅拌机进行预分散处理,转速300r/min,时间60min;将经过预分散处理的混合液在高压均质机中进行分散,压力为700bar,流量100L/h。
实施例2
按照水溶性树脂10份、导电填料6份、分散剂0.5份、石墨烯7份、溶剂75份,重量份比例称取原料进行混合制得的混合液,将所述混合液在高压均质机中进行分散,高压均质机的压力设定为200-700bar。
实施例3
按照水溶性树脂6份、导电填料10份、分散剂1份、石墨烯5份、溶剂80份,重量份比例称取原料进行混合制得的混合液,将所述混合液用搅拌机进行预分散处理;将经过预分散处理的混合液在高压均质机中进行分散,高压均质机的压力设定为200-700bar。
实施例4
按照水溶性树脂9份、导电填料8份、分散剂2份、石墨烯13份、溶剂65份,重量份比例称取原料进行混合制得的混合液,将所述混合液在高压均质机中进行分散,高压均质机的压力设定为200-700bar;在使用高压均质机进行分散后,使用超声波分散机进行后处理。
实施例5
按照水溶性树脂8份、导电填料7份、分散剂1.5份、石墨烯15份、溶剂85份,重量份比例称取原料进行混合制得的混合液,将所述混合液用搅拌机进行预分散处理;高压均质机的压力设定为200-700bar;在使用高压均质机进行分散后,使用超声波分散机进行后处理。
测试说明:
下述为对实施例1~5的测试的简要说明;
1、分散性测试:将上述实施例中制得的石墨烯基水性导电油墨X1、X2、X3、X4和X5,取样置于载玻片上,利用光学显微镜进行观测;从观测结果来看,样品中并无明显大颗粒或者聚集体出现,说明产品具有良好的分散性也并未发生团聚现象。
2、稳定性测试:
(1)高温稳定性测试:将按照上述实施例的方案制得的石墨烯基水性导电油墨X1、X2、X3、X4和X5放入烘箱50℃下3天的到3DX1、3DX2、3DX3、3DX4和3DX5;50℃下保存7天得到7DX1、7DX2、7DX3、7DX4和7DX5。肉眼观测经过高温储存后的石墨烯基水性导电油墨是否出现凝固,并且对石墨烯基水性导电油墨进行粘度测试。
(2)常温稳定性测试:将按照上述实施例的方案制得的石墨烯基水性导电油墨X1、X2、X3、X4和X5分别常温下放置3天和7天,观察是否出现凝固以及粘度变化情况。结果显示:经过长时间放置后制得的石墨烯基水性导电油墨并未出现凝固;经过室温下长时间放置后测试制得的石墨烯基水性导电油墨X1、X2、X3、X4和X5的粘度为500-2000cps,符合产品质量要求,属于正常粘度范围。
3、附着力测试
本发明产品的附着力测试采用划格法(即百格测试法):将按照上述实施例技术方案制得的石墨烯基水性导电油墨X1、X2、X3、X4和X5,按照GB/T 9286-1998要求的测试方法利用百格刀将涂层做格阵图形图形切割,使用3M压敏胶带粘拉3次,以涂层切口边缘被破坏的情况及涂层被胶带粘起的数量占的总格数的百分比为评定标准。结果显示:涂层的切口边缘完全光滑或在切口的相交处有小片的剥落,经胶带粘拉后格子的边缘大多没有出现任何剥落,划格区内实际破损率≤5%,ASTM等级在4B以上,表明百格测试结果合格。
4、导电性能测试
本发明产品的导电性能测试方法如下:将按照上述实施例技术方案制得的石墨烯基水性导电油墨X1、X2、X3、X4和X5,制成20cm×10cm的导电油墨涂层,然后用万能表测试电阻进行导电性能测试,测得个涂层的电阻为200-2000欧姆。

Claims (7)

1.一种石墨烯基水性导电油墨,其特征在于,包括如下组分:
水溶性树脂 5-10份,
导电填料 2-10份,
分散剂 0.5-2份,
石墨烯 5-15份,
溶剂 65-85份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基水性导电油墨,其特征在于:所述石墨烯为单层石墨烯,多层石墨烯,氧化石墨烯,功能石墨烯,插层石墨烯或复合石墨烯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯基水性导电油墨,其特征在于:所述的水溶性树脂为水性丙烯酸树脂或水性聚氨酯树脂。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯基水性导电油墨,其特征在于:所述的分散剂为高分子聚合物。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯基水性导电油墨,其特征在于:所述的导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、柯琴黑、导电炭黑的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯基水性导电油墨,其特征在于:所述的溶剂为水。
7.一种石墨烯基水性导电油墨的制备方法,包括如下步骤:
(1)由将按照上述重量份比例投料,在转速300-350r/min下进行预分散,分散时间为10-60min;
(2)进行预分散后的混合液在高压均质机中进行分散,所述高压均质机的压力设定为200-900bar,流
量100-500L/h;
(3)从均质机中出料后,再对混合液进行后处理。
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