一种含石墨烯的导电浆料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种含石墨烯的导电浆料，按质量百分比计，包括以下组分：石墨烯0.05-15%；有机粘接剂10-50%；有机溶剂40-80%；功能添加剂2-20%。本发明专利技术还进一步提供一种含石墨烯的导电浆料的制备方法。本发明专利技术提供的一种含石墨烯的导电浆料及其制备方法，其制备的导电浆料能充分发挥高质量石墨烯优异的导电性能，而且在加工过程中不发生重叠，较传统导电浆料具有导电性提高、寿命增加、重量降低、韧性增加等优点，同时其制备方法简单、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米技术、微电子、光电信息材料制备
，涉及一种导电浆料及其制备方法，具体涉及一种含有石墨烯的导电浆料及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，导电浆料作为一种具有特定功能的基础电子材料，在印刷电路板、太阳能电池、LED、、LCD、TR、IC、COB、PCBA、RFID射频天线、触摸屏线路、柔性印刷电路FPC等电子线路领域得到广泛应用。目前，导电浆料主要以金属粉末作为导电剂，尤其是银粉作为导电剂的导电浆料是目前最重要的导电浆料。为保证浆料的高导电性，就必须增加导电剂的填充量，但随着金属粉末的增加，浆料的粘接性能随之下降、脆性、密度逐渐增加。为解决这一问题，有研究者采用石墨烯负载金属颗粒作为导电剂(CN103500812A一种掺杂石墨烯制备高导电浆料的方法；CN103839605A一种导电浆料及其制备方法和应用；CN104021842A一种石墨烯复合铜厚膜导电浆料及其制备方法)来制备导电浆料。石墨烯(Graphene)，又称单层石墨，是一种由碳原子构成的平面薄膜，它自石墨材料中剥离，由单层碳原子呈蜂巢晶格排列形成二维材料。石墨烯的结构非常稳定，内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，电子的运动速度达到了光速的1/300，比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。由于石墨烯具有以上特殊优点，在导电浆料中只需要添加极少部分就能很大程度改善浆料导电性能。然而石墨烯和金属粉末存在分散和团聚问题。一旦导电剂发生重叠，就会大大影响浆料的导电性能和填料添加量及成本。专利CN104464883A(表面吸附分散剂的石墨烯导电浆料、其制备方法及应用)为解决分散问题，在体系中引入了表面活性剂和分散剂来帮助导电剂的均匀分散，虽然表面活性剂和分散剂的种类繁多，但对导电浆料而言，由于其本身不参与导电，对电极在器件使用中的电学性能和稳定性均有破坏作用。严重影响了导电浆料的应用和市场发展。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的是克服上述金属粉末作为导电剂的高填充量、脆性、密度大、粘接力不好、碳纳米管和石墨烯的分散团聚、成本高等技术问题，而提出的融石墨烯制备、分散于一步的方法获得的一种只含石墨烯作为导电剂的导电浆料。该导电浆料能充分发挥石墨烯优异的导电性能，而且在加工过程中不发生重叠，较之传统导电浆料具有导电性提高、寿命增加、重量降低、韧性增加等优点，同时其制备方法简单、成本低等优点。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种含石墨烯的导电浆料，按质量百分比计，包括以下组分：优选地，所述一种含石墨烯的导电浆料，按质量百分比计，包括以下组分：优选地，所述石墨烯为石墨原料在原位生成的石墨烯。所述石墨烯是指石墨烯片层上没有或者很少引入额外的氧化基团且石墨烯的晶格结构完整，基本没有受到破坏，为高质量石墨烯。所述石墨烯的原位生成是指将石墨原料与其它导电浆料的组分均匀分散混合，利用体系的高粘度，形成混合浆料进行剪切后，即在原来位置采用一步剪切所得到的导电浆料从而达到了从石墨到制备石墨烯的目的，生成的高效剥离石墨的高质量石墨烯。更优选地，所述石墨烯的规格为：横向尺寸：≤44μm；原子层厚度：≤10层；电导率：≥103S/cm。最优选地，所述石墨烯的规格为：横向尺寸：200nm-20μm；原子层厚度：1-5层；电导率：≥2×103S/cm。更优选地，所述石墨原料选自膨胀石墨、可膨胀石墨、鳞片石墨、600nm石墨粉、400nm石墨粉、人工石墨、裂解石墨、高取向石墨中的一种或者多种组合。所述高取向石墨是指高取向热解石墨，它具有高密度(≥2.20g/cm)、高纯度(杂质含量＜0.0002％)和优良的热、电、磁、力学性能各向异性。优选地，所述有机粘接剂选自壳聚糖、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、硅橡胶、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、醛酮、聚酮树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、硝基纤维素树脂、乙基纤维素、羧甲基纤维素、阿拉伯胶、松香、琥珀、虫胶、煤焦沥青、石油沥青、天然沥青、煤焦油、原油中的一种或多种组合。更优选地，所述有机粘接剂选自壳聚糖、环氧树脂、酚醛树脂、硅橡胶、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、煤焦沥青、石油沥青、天然沥青中的一种或多种组合。优选地，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、四氢呋喃、四甲基脲、甲酰胺、吡咯、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、吐温溶液、聚氧乙烯醚溶液、烷基酚聚氧乙烯醚溶液、聚乙二醇溶液、乙酸丁酯、异丙醇、二元酸酯混合物(DBE)、乙基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、无水乙醇、松油醇、丁二酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、戊二酸二甲酯、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丁醇、甲苯、二甲苯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种组合。所述吐温溶液、聚氧乙烯醚溶液、烷基酚聚氧乙烯醚溶液、聚乙二醇溶液作为常规使用的表面活性剂，均为水溶液体系，没有特殊浓度要求。更优选地，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、1-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、吡啶、甲苯、乙酸丁酯中的一种或多种组合。优选地，所述功能添加剂选自粘度调节剂、密度调节剂、硬度调节剂、热性能调节剂、固化剂、消泡剂、流平剂、防沉降剂中的一种或多种组合。更优选地，所述粘度调节剂选自本征态聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯、聚吡啶、聚呋喃、聚杂环乙烯、聚苯硫醚、聚对苯乙撑中的一种或多种组合。更优选地，所述密度调节剂、硬度调节剂、热性能调节剂选自玻璃粉、氧化锌(ZnO)、三氧化二铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)中的一种或两种以上的组合。更优选地，所述固化剂选自乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、间苯二胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或多种组合。更优选地，所述消泡剂选自TegoFoamexN、乙醇中的一种或两种组合。所述TegoFoamexN为Tego公司生产的FoamexN型消泡剂。更优选地，所述流平剂选自硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、端基改性有机硅中的一种或多种组合。更优选地，所述防沉降剂选自亚甲基双萘磺酸钠(NNO)、拉开粉BX、wgwinD909s、聚羧酸盐类分散剂、wgwinD88、wgwinD91中的一种或多种组合。本专利技术第二方面提供一种含石墨烯的导电浆料的制备方法，包括以下步骤：1)按配比分别称取有机粘接剂、有机溶剂、功能添加剂、石墨原料；2)将称取好的石墨原料与有机溶剂混合后，获得混合浆料Ⅰ；优选地，所述混合方式选自摇匀、机械搅拌、气流混合中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含石墨烯的导电浆料，按质量百分比计，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯的导电浆料，按质量百分比计，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的含石墨烯的导电浆料，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：3.根据权利要求1所述的含石墨烯的导电浆料，其特征在于，所述石墨烯为石墨原料在原位生成的石墨烯；所述石墨烯的规格为：横向尺寸：≤44μm；原子层厚度：≤10层；电导率：≥103S/cm。4.根据权利要求3所述的含石墨烯的导电浆料，其特征在于，所述石墨原料选自膨胀石墨、可膨胀石墨、鳞片石墨、600nm石墨粉、400nm石墨粉、人工石墨、裂解石墨、高取向石墨中的一种或者多种组合。5.根据权利要求1所述的含石墨烯的导电浆料，其特征在于，所述有机粘接剂选自壳聚糖、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、硅橡胶、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、醛酮、聚酮树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、硝基纤维素树脂、乙基纤维素、羧甲基纤维素、阿拉伯胶、松香、琥珀、虫胶、煤焦沥青、石油沥青、天然沥青、煤焦油、原油中的一种或多种组合。6.根据权利要求1所述的含石墨烯的导电浆料，其特征在于，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、四氢呋喃、四甲基脲、甲酰胺、吡咯、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、吐温溶液、聚氧乙烯醚溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁古巧，周超，何朋，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31