一种复合导电油墨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及导电材料技术领域，公开了一种复合导电油墨及其制备方法，包括如下质量含量的原料，石墨烯0.1‑30％；糖醛酸及吡喃衍生物树脂0.5‑15％；助剂0.1‑30％；溶剂30‑97.4％，该复合导电油墨具有导电性能优异，印刷图案质量轻，印刷适应性好、固化条件温和及成本低廉等优势，而且，糖醛酸及吡喃衍生物树脂、助剂以及溶剂均对人体和环境无毒，安全环保且原材料价格低廉，通过采用石墨烯代替常用的银粉铜粉等金属填料，降低了导电填料的填充量、减小了油墨和涂层的密度，具有抗沉降、成本低、无重金属污染，易于回收等优势，且石墨烯油墨没有迁移效应，稳定性和抗氧化性能好，导电性能较稳定。

A Composite Conductive Ink and Its Preparation Method

The invention relates to the technical field of conductive materials, and discloses a composite conductive ink and its preparation method. The composite conductive ink includes raw materials with the following mass content: graphene 0.1 30%; glucuronic acid and pyran derivative resin 0.5 15%; additives 0.1 30%; solvents 30 97.4%. The composite conductive ink has excellent conductivity, light printing pattern quality, good printing adaptability and curing conditions. Mild and low cost advantages, furthermore, glucuronic acid and pyran derivative resins, additives and solvents are non-toxic to the human body and environment, safe and environmentally friendly, and raw materials are cheap. By using graphene instead of common metal fillers such as silver powder and copper powder, the filling amount of conductive fillers is reduced, the density of ink and coating is reduced, and it has anti-sedimentation, low cost and no heavy metal pollution. Dyeing, easy to recycle and other advantages, and graphene ink has no migration effect, good stability and oxidation resistance, conductivity is stable.

【技术实现步骤摘要】
一种复合导电油墨及其制备方法
本专利技术涉及导电材料
，具体涉及一种复合导电油墨及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着人们对电子产品需求日益增多，对可方便携带的更轻薄、柔性、可卷曲、可穿戴、高效率多功能的绿色环保型电子产品的需求越来越高。石墨烯是一种由sp2杂化的碳原子构成的蜂窝状二维碳晶格材料，由于其在力学、电学和热学上表现出的优异性能而备受关注。柔性电子产品印刷方面，石墨烯成为导电油墨中导电填料的最佳选择，因其具有超过2×105cm2/(V·s)的载流子迁移率，在目前已知材料中电子传导速率最快，而且电阻率也比铜或银低。虽然，石墨烯具有超大的径厚比，容易与其它聚合物材料均匀复合，形成良好的复合界面，可以增强导电油墨交联后的固化物的机械强度，且石墨烯导电油墨具有柔性，但是，在实际应用上仍然存在着重大挑战，如：石墨烯晶体层数多，单层率比较低，影响石墨烯的导电性能，而且用于石墨烯分散的溶剂价格昂贵且不环保，使用了大量有机溶剂(NMP、DMF等)，产生的物质有毒，因此，为解决上述技术问题，急需研发出一种低成本、导电性能好、生态友好和可持续发展的石墨烯油墨配方和制作工艺，以满足工业化生产。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种复合导电材料及其制备方法，解决目前的石墨烯油墨导电性能差、有毒、价格昂贵以及制造工艺复杂，无法满足工业化生产的技术问题。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种复合导电油墨，包括如下质量含量的原料：石墨烯0.1-30％糖醛酸及吡喃衍生物树脂0.5-15％助剂0.1-30％溶剂30-97.4％。优选地，所述糖醛酸及吡喃衍生物树脂为海藻酸钠、海藻酸丙二醇酯、海藻酸钾、海藻酸、果胶、瓜尔胶、阿拉伯胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。优选地，所述助剂为增稠剂、增塑剂、触变剂、稳定剂、杀菌剂、润湿分散剂、偶联剂、促进剂、流平剂、消泡剂以及成膜助剂中的一种或多种。优选地，所述溶剂为去离子水、乙醇、丁醇、异丙醇以及二氢乙烯基葡萄糖酮中的一种或多种。优选地，所述石墨烯的层数为1-3层，其中，所述石墨烯的单层率大于80％。优选地，所述石墨烯的片径为4-7μm。优选地，所述油墨中树脂所含的糖醛酸环或吡喃环与石墨烯环的比例为1：(11-18)。优选地，所述复合导电油墨的导电率为：0.26×104S/m-1.79×104S/m。第二方面，本专利技术实施例提供了一种复合导电材料的制备方法，包括如下步骤：①用气流粉碎机对石墨烯进行预处理；②将糖醛酸及吡喃衍生物树脂和溶剂加入分散釜，加热搅拌，完全溶解后，停止搅拌并使其充分溶胀，得到均匀透明的树脂胶体溶液；③将预处理后的石墨烯加入所述树脂胶体溶液中，在高剪切作用下混合预分散为均匀的石墨烯粗浆；④将步骤③中制得的石墨烯粗浆移至研磨机中研磨或高压均质处理，即制得复合导电油墨。优选地，所述高剪切混合预分散时间为30min，转速为1000-1400rpm。与现有技术相比，本专利技术具备如下有益效果：①与传统的碳基导电油墨产品相比，本专利技术制得的油墨在导电性能方面具有显著的优势，导电率可高达1.79×104S/m，具有导电性能优异，印刷图案质量轻，印刷适应性好、固化条件温和及成本低廉等优势。②本专利技术使用的糖醛酸及吡喃衍生物树脂、助剂以及溶剂均对人体和环境无毒，安全环保且原材料价格低廉。③本专利技术采用石墨烯代替常用的银粉铜粉等金属填料，降低了导电填料的填充量、减小了油墨和涂层的密度，具有抗沉降、成本低、无重金属污染，易于回收等优势，且石墨烯油墨没有迁移效应，稳定性好，抗氧化，导电性能较稳定。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1本专利技术实施例提供的树脂中分子间电子传导的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种复合导电油墨的制备方法流程结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供一种复合导电油墨，可用于柔性电子元件的印刷，包括：石墨烯、糖醛酸及吡喃衍生物树脂、助剂和溶剂。石墨烯(Graphene)是一种由sp2杂化的碳原子构成的蜂窝状二维碳晶格材料，具有优异的光学、电学和力学特性。本实施例中石墨烯的质量含量为2-25％，优选石墨烯质量含量为5-10％。上述复合导电油墨采用石墨烯代替常用的银粉铜粉等金属填料，降低了导电填料的填充量、减小了油墨和涂层的密度，具有抗沉降、成本低、无重金属污染，易于回收等优势，且石墨烯油墨没有迁移效应，稳定性和抗氧化性能好，导电性能比较稳定。糖醛酸及吡喃衍生物树脂，在导电油墨中作为一种成膜物质，起桥梁骨架作用，可以将石墨烯片层均匀分散，使之形成三维导电网络，提高了油墨的导电性能。糖醛酸及吡喃衍生物树脂包括海藻酸钠、海藻酸丙二醇酯、海藻酸钾、海藻酸、果胶、瓜尔胶、阿拉伯胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的至少一种。其中，糖醛酸及吡喃衍生物树脂的含量为0.5-15％，优选糖醛酸及吡喃衍生物树脂的含量为3-8％。助剂，为油墨领域常用的制剂，这些助剂能够对油墨的导电性、稳定性、印品表面性能、印刷适应性等起到改进作用。上述助剂包括：增稠剂、增塑剂、触变剂、稳定剂、杀菌剂、润湿分散剂、偶联剂、促进剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂中的至少一种；其中，助剂含量为0.1-30％，优选助剂含量为5-20％。上述助剂采用黄素单核苷酸、醋酸丁酸纤维素、醋酸乙酯、活性稀释剂、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一种或多种。溶剂，具有能溶解树脂的能力，能分散油墨中的填料和溶解助剂，提高油墨的印刷适应性，并调节粘度和干燥速度。本实施例中溶剂的含量为30-97.4％，优选溶剂含量为35-85％。上述溶剂为去离子水、乙醇、丁醇、异丙醇以及二氢乙烯基葡萄糖酮中的一种或多种。上述油墨中树脂所含的糖醛酸环或吡喃环与石墨烯环的比例为：1：(11-18)。上述复合导电油墨原料采用的糖醛酸及吡喃衍生物树脂、助剂以及水、醇类和二氢乙烯基葡萄糖酮等溶剂均对人体和环境无毒，安全环保且原材料价格低廉，符合生态友好和可持续发展的需求，满足工业化生产。本专利技术实施例制作的油墨退火温度低、涂层固化温度可以为室温或60～100℃加热固化，可兼容多种基材的印刷使用，如各类纸张、布料、半导体、塑料、橡胶、金属、陶瓷、纤维、玻璃等。请参阅图1，本专利技术实施例的工作原理为：当树脂在溶剂中充分溶胀后，大分子链充分展开，石墨烯片层均匀交叉分散在这些树脂大分子链中，当油墨干燥后，因溶剂的挥发，粘结树脂固化引起粘结基材体积缩小，使吡喃环与石墨烯颗粒间、石墨烯与石墨烯颗粒间彼此形成连续稳定的网络，可进行电子传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合导电油墨，其特征在于，包括如下质量含量的原料：

【技术特征摘要】
1.一种复合导电油墨，其特征在于，包括如下质量含量的原料：2.根据权利要求1所述的复合导电油墨，其特征在于，所述糖醛酸及吡喃衍生物树脂为海藻酸钠、海藻酸丙二醇酯、海藻酸钾、海藻酸、果胶、瓜尔胶、阿拉伯胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的复合导电油墨，其特征在于，所述助剂为增稠剂、增塑剂、触变剂、稳定剂、杀菌剂、润湿分散剂、偶联剂、促进剂、流平剂、消泡剂以及成膜助剂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的复合导电油墨，其特征在于，所述溶剂为去离子水、乙醇、丁醇、异丙醇以及二氢乙烯基葡萄糖酮中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的复合导电油墨，其特征在于，所述石墨烯的层数为1-3层，其中，所述石墨烯的单层率大于80％。6.根据权利要求1所述的复合导电油墨，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾竟，谭仕伟，杨亚敏，
申请(专利权)人：深圳华云数码有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44