本发明专利技术提供一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，涉及复合材料技术领域。本发明专利技术提供的用于印刷的复合材料中，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。本发明专利技术的技术方案能够使用于印刷的复合材料的电导率均一，且在高温下不易发生鼓泡、膨胀或变形，使得印刷制备的导电结构的电性能较好。
【技术实现步骤摘要】
一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法。
技术介绍
随着人工智能、印刷电路及三维打印等新兴技术的积极发展，传统电极通常为单一金属材料，其无法通过印刷的方式制备，日渐不能满足市场需求，用于印刷的复合材料应运而生。示例性地，用于印刷的复合材料主要包括以下两种：第一种，硅胶、环氧树脂等高分子基材复合银粉、铜粉等金属导电微粒，石墨、聚苯胺等非金属导电微粒等，此种复合材料中，含量较高的高分子基材不导电或弱导电，而银、铜等金属导电颗粒是固态，与高分子的相容性较差，很难在高分子基材中分布均匀，导致复合材料的电导率分布不均，石墨、聚苯胺等自身的电导率较低，使得复合材料很难具有较好的导电性能，使得印刷制备的电极的电性能不佳；第二种，以低熔点合金作为基材，添加金属粉末共混，形成半固体或高黏度流体，作为电极材料使用时，具有流动性好，易印刷，电导率高等优势，但是此种复合材料在较高温度下容易发生膨胀、鼓泡或变形(形成原因为内部空穴或包裹气体)，也会使得印刷制备的电极的电性能不佳。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，可以使用于印刷的复合材料的电导率均一，且在高温下不易发生鼓泡、膨胀或变形，使得印刷制备的导电结构的电性能较好。第一方面，本专利技术提供一种用于印刷的复合材料，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。可选地，所述金属油墨中，所述低熔点金属的氧化物的重量百分比为1％～80％。可选地，所述非金属填料包括无定形材料、石墨类材料、线型材料、片层材料、三维介孔材料、宏观纤维材料中的一种或几种。示例性地，所述无定形材料包括炭黑、活性炭、白炭黑中的一种或几种；所述石墨类材料包括氧化石墨、膨胀石墨中的一种或几种；所述线型材料包括碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种；所述片层材料包括石墨烯、蒙脱土中的一种或几种；所述三维介孔材料包括有序介孔碳、介孔二氧化硅中的一种或几种；所述宏观纤维材料包括短切碳纤维、碳纤维丝束、短切玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。示例性地，所述非金属填料为线型材料，所述线型材料的直径为5nm～100nm，长度为1μm～100μm；或者，所述非金属填料为片层材料，所述片层材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为三维介孔材料，所述三维介孔材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为宏观纤维材料，所述宏观纤维材料的长度为50μm～10mm。第二方面，本专利技术提供一种复合材料的制备装置，用于制备以上任一项所述的用于印刷的复合材料，所述制备装置包括：密封反应罐、进料口、机械搅拌器、转子粘度计和气体混合装置；其中，所述密封反应罐底部设置有加热台，所述密封反应罐侧壁外设置有保温隔层，所述密封反应罐顶部设置有密封压板，所述密封压板上设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述密封反应罐的侧壁底部设置有第一气孔，所述密封反应罐的侧壁顶部设置有第二气孔；所述进料口经所述第一通孔伸入所述密封反应罐内，所述机械搅拌器经所述第二通孔伸入所述密封反应罐内，所述粘度计经所述第三通孔伸入所述密封反应罐内；所述气体混合装置包括氧气瓶、惰性气瓶、气体混合槽和压力表，所述气体混合槽具有第一进气口、第二进气口、第三进气口、出气口和排气口，所述第一进气口与所述氧气瓶通过管路连通，二者之间的管路上设置有第一阀门和第一流量计，所述第二进气口与所述惰性气瓶通过管路连通，二者之间的管路上设置有第二阀门和第二流量计，所述出气口与所述第一气孔通过管路连通，二者之间的管路上设置有第三阀门和第三流量计，所述第三进气口与所述第二气孔通过管路连通，二者之间的管路上设置有第四阀门，所述压力表与所述气体混合槽连接，用于监测所述气体混合槽内的气体压力。进一步地，所述气体混合槽的体积为所述密封反应罐的体积的至少三倍；或者，所述气体混合槽连接有气体增压设备。第三方面，本专利技术提供一种复合材料的制备方法，适用以上任一项所述的复合材料的制备装置，所述制备方法包括：步骤S1、开启所述密封油压板，将熔点低于300℃的低熔点金属置于所述密封反应罐中，开启所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门，开启所述进料口，通过所述第二流量计监测所述密封反应罐中的气体流量，待所述密封反应罐中的空气全部被置换为惰性气体后，调所述加热台的温度至所述密封反应罐中的所述低熔点金属的熔点以上，直到所述密封反应罐中的所述低熔点金属全部融化，保温一定时间；步骤S2、开启所述机械搅拌器进行搅拌，开启所述第一阀门，关闭所述第三阀门，通过所述第一流量计监测所述氧气瓶的气体流量，通过所述第二流量计监测所述惰性气瓶的气体流量，控制所述第一阀门和所述第二阀门，以对所述气体混合槽中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测所述压力表，直至所述气体混合槽中气体压力达到2～3个大气压时，开启所述第三阀门，将混合气体通入所述密封反应罐，并通过所述第三流量计监测气体流量；步骤S3、开启所述粘度计，监测所述密封反应罐内的低熔点金属及其氧化物的粘度，至粘度到达目标范围后，关闭所述第一阀门，开启所述第二阀门至最大，持续一定时间后，关闭所述第二阀门，开启所述进料口，添加粘结剂、非金属填料、偶联剂及附着力改善剂，并快速搅拌一定时间；步骤S4、关闭所述加热台，将所述密封反应罐内的物料冷却至室温，开启所述密封压板，将所述密封反应罐内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。可选地，步骤S2中所述混合气体中氧气的体积比为10～90％。可选地，所述粘度的目标范围为1000-500000mPa·s。本专利技术提供了一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，其中，在用于印刷的复合材料中，重量百分比最高的金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物，具有导电性，且低熔点金属的氧化物具有比低熔点金属更低的表面能，与非金属填料和其他组分更容易混合，加之复合材料中粘结剂、偶联剂和附着力改善剂的作用，使得用于印刷的复合材料的导电性好，且电导率均一，另外，其中的非金属填料还可以使得高温下用于印刷的复合材料不容易发生鼓泡、膨胀或变形，进而使得使用本专利技术提供的用于印刷的复合材料印刷制备的导电结构(例如电极)的电性能较好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的复合材料制备装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于印刷的复合材料，其特征在于，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。
【技术特征摘要】
1.一种用于印刷的复合材料，其特征在于，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述金属油墨中，所述低熔点金属的氧化物的重量百分比为1％～80％。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述非金属填料包括无定形材料、石墨类材料、线型材料、片层材料、三维介孔材料、宏观纤维材料中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述无定形材料包括炭黑、活性炭、白炭黑中的一种或几种；所述石墨类材料包括氧化石墨、膨胀石墨中的一种或几种；所述线型材料包括碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种；所述片层材料包括石墨烯、蒙脱土中的一种或几种；所述三维介孔材料包括有序介孔碳、介孔二氧化硅中的一种或几种；所述宏观纤维材料包括短切碳纤维、碳纤维丝束、短切玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。5.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述非金属填料为线型材料，所述线型材料的直径为5nm～100nm，长度为1μm～100μm；或者，所述非金属填料为片层材料，所述片层材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为三维介孔材料，所述三维介孔材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为宏观纤维材料，所述宏观纤维材料的长度为50μm～10mm。6.一种复合材料的制备装置，用于制备如权利要求1～5任一项所述的用于印刷的复合材料，其特征在于，所述制备装置包括：密封反应罐、进料口、机械搅拌器、粘度计和气体混合装置；其中，所述密封反应罐底部设置有加热台，所述密封反应罐侧壁外设置有保温隔层，所述密封反应罐顶部设置有密封压板，所述密封压板上设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述密封反应罐的侧壁底部设置有第一气孔，所述密封反应罐的侧壁顶部设置有第二气孔；所述进料口经所述第一通孔伸入所述密封反应罐内，所述机械搅拌器经所述第二通孔伸入所述密封反应罐内，所述粘度计经所述第三通孔伸入所述密封反应罐内；所述气体混合装置包括氧气瓶、惰性气瓶、气体混合槽和压力表，所述气体混合槽具有第一进气口、第二进气口、第三进气口、出气口和排气口，所述第一进气口与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑翰，朱唐，曹宇，于洋，刘静，
申请(专利权)人：北京梦之墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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