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對(duì)石墨進(jìn)行分級(jí)提煉并分別制備不同性能的溶劑型導(dǎo)電油墨的方法與流程

文檔序號(hào):12245139閱讀:555來源:國知局

本發(fā)明提供了一種石墨充分加工利用的方法,具體涉及一種對(duì)石墨進(jìn)行分級(jí)提煉并分別對(duì)應(yīng)制備不同性能的溶劑型導(dǎo)電油墨的方法,屬于油墨技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

石墨是一種重要的工業(yè)原料,其用途十分廣泛。由于石墨具有導(dǎo)電性,因此在油墨領(lǐng)域人們?cè)谥苽鋵?dǎo)電油墨時(shí),常會(huì)將石墨作為導(dǎo)電填料進(jìn)行添加。然而,由于不同性能的導(dǎo)電油墨對(duì)于所添加的石墨的粒徑有著不同的要求,因此人們?cè)谥苽淠骋环N導(dǎo)電油墨時(shí),都需要事先將石墨研磨至適當(dāng)?shù)牧椒秶缓笤龠M(jìn)行添加。

然而,所研磨出的石墨微粒的粒徑是呈正態(tài)分布的,并非所有的石墨微粒的粒徑都位于所要求的范圍之內(nèi),甚至有一些微粒的粒徑相差甚遠(yuǎn)。直接將研磨后的石墨微粒一股腦添加進(jìn)油墨中,會(huì)對(duì)其導(dǎo)電性能造成一定的影響,同時(shí)也導(dǎo)致了石墨的浪費(fèi)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供了一種對(duì)石墨進(jìn)行分級(jí)提煉并分別制備不同性能的溶劑型導(dǎo)電油墨的方法,該方法首先對(duì)石墨進(jìn)行分級(jí)提煉,然后將不同品級(jí)的石墨微粒分別針對(duì)制備不同性能的溶劑型導(dǎo)電油墨,能夠?qū)κM(jìn)行充分利用,產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:

一種對(duì)石墨進(jìn)行分級(jí)提煉并分別制備不同性能的溶劑型導(dǎo)電油墨的方法,包括以下步驟:(1)研磨:首先利用球磨機(jī),通過沖擊、研磨、摩擦,將粒徑小于1mm的天然鱗片石墨研磨至平均粒徑小于10μm,研磨出的石墨顆粒的粒徑分布符合正態(tài)分布;

(2)分級(jí):首先采用分選篩篩分出粒徑100μm以上的石墨顆粒,然后對(duì)剩余的石墨顆粒采用離心式分級(jí),依據(jù)顆粒沉降速度的不同,對(duì)粒徑不同的石墨顆粒進(jìn)行分級(jí),得到粒徑分布在30~100μm的石墨粉、粒徑分布在15~30μm的石墨粉、粒徑分布為1~15μm的石墨粉以及粒徑小于1μm的亞微米級(jí)石墨微粒;

(3)原料配比:按照填料60~70%,樹脂液25~35%,助劑3~7%稱取各原料,其中樹脂液由固態(tài)樹脂連結(jié)料和樹脂溶劑混合而成,各原料的具體組分如以下A、B、C、D所示:

(4)混合、研磨:將上述配方A、B、C、D中的原料分別送入四個(gè)不同的分散釜內(nèi)攪拌,控制攪拌速度為400~500rpm,溫度為30~40℃,充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆蚝蟮玫剿姆N導(dǎo)電油墨粗漿;再將以上四種導(dǎo)電油墨粗漿移至研磨機(jī)內(nèi)研磨,研磨時(shí)間0.5~4小時(shí),最后將研磨好的物料過濾,即得到四種不同的導(dǎo)電油墨成品。

所述樹脂液中固態(tài)樹脂連結(jié)料和樹脂溶劑的質(zhì)量比為3~4:6~7。

配方A、B、C、D中樹脂溶劑均由醋酸丁酯、異丙醇以及異丙醇按照1:1:1的質(zhì)量比混合而成。

配方A中分散劑為聚乙烯蠟,流平劑為聚醚改性聚硅氧烷BYK333,表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮,三者的質(zhì)量比為1:1:1。

配方B中:分散劑為聚乙烯蠟,流平劑為聚醚改性聚硅氧烷BYK333,偶聯(lián)劑為鈦酸丁酯,三者的質(zhì)量比為1:1:1。

配方C中:分散劑為聚乙烯蠟,流平劑為聚醚改性聚硅氧烷BYK333,兩者的質(zhì)量比為1:1。

配方D中:分散劑為聚乙烯蠟,流平劑為聚醚改性聚硅氧烷BYK333,疏水改性締合型堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑為TT935,三者的質(zhì)量比為1:1:1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明中首先對(duì)油墨進(jìn)行了分級(jí),篩分出了其中粒徑100μm以上的石墨顆粒,再對(duì)剩余的石墨顆粒采用離心式分級(jí),依據(jù)顆粒沉降速度的不同,對(duì)粒徑不同的石墨顆粒進(jìn)行分級(jí)。因此本發(fā)明能夠?qū)κM(jìn)行充分的使用,使各不同品級(jí)的石墨發(fā)揮其各自的功效,同時(shí)也避免了因石墨粒徑差異過大而導(dǎo)致影響所制備油墨的導(dǎo)電性能。2、本發(fā)明中針對(duì)不同品級(jí)的油墨,分別設(shè)計(jì)了不同的配方,所設(shè)計(jì)的配方中充分考慮到了不同品級(jí)石墨在性能和價(jià)格上的差異性,所對(duì)應(yīng)制備出的四種溶劑型導(dǎo)電油墨能夠發(fā)揮出石墨最大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)具體的說明,但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。

首先利用球磨機(jī),通過沖擊、研磨、摩擦,將購買的小于1mm的天然鱗片石墨的石墨設(shè)定研磨到至10μm,然而由于研磨工藝水平限制,研磨出的石墨顆粒分布符合正態(tài)分布,但是仍主要集中在10μm。

在成品中很大部分研磨后的顆粒粒徑不是10μm。由于篩分對(duì)于100μm以上顆粒分級(jí)效率較高,因此首先用石墨粗細(xì)分選篩將大于100μm的石墨顆粒選出。

之后利用離心式分級(jí)原理對(duì)各個(gè)大小的石墨顆粒進(jìn)行分級(jí)。由于重力場對(duì)微細(xì)顆粒的作用力太小,使得微細(xì)顆粒難以進(jìn)行分級(jí),需要采用離心力場來代替重力場達(dá)到強(qiáng)化分級(jí)的目的。在離心場中,由于離心加速度比重力加速度大得多,相同粒徑的顆粒在離心力場中的沉降速度更快,沉降相同距離所需要的時(shí)間大大縮短。

粒度為d,旋轉(zhuǎn)半徑為r的顆粒在重力場匯總沉降,其沉降末速公式是:

式中j=ω2r/g,ω為威力的旋轉(zhuǎn)角速度(rad/s),r為顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑(m)。從上式可以看出,在適當(dāng)?shù)牧黧w介質(zhì)中,對(duì)于密度一定的顆粒,離心加速度或分離因素一定時(shí),離心的沉降末速只與顆粒的直徑大小有關(guān)。因此依據(jù)顆粒沉降速度的不同,可以采用離心力場對(duì)粒徑不同的微細(xì)顆粒進(jìn)行分級(jí)。

離心分級(jí)之后的尺寸是:

1.粒徑小于1μm的亞微米級(jí)石墨微粒;

2.粒徑分布為1~15μm的片狀石墨粉;

3.粒徑分布在15~30μm的片狀石墨粉。

4.粒徑分布在30~100μm的石墨粉;

油墨配方如下所示,括號(hào)中為質(zhì)量百分比

溶劑型油墨的配置方法

(1)將固體樹脂連結(jié)料溶于溶劑中,得到樹脂液;

(2)將步驟(1)中的樹脂液與導(dǎo)電填料、各類助劑按照用量混合,送入分散釜內(nèi)攪拌,控制攪拌速度為400~500rpm,溫度為30~40℃,攪拌30分鐘至混合均勻得到導(dǎo)電油墨粗漿;

(3)將步驟(2)中的導(dǎo)電油墨粗漿移至研磨機(jī)內(nèi)研磨,研磨時(shí)間0.5~4小時(shí);

(4)將研磨好的物料過濾,即得到導(dǎo)電油墨成品。

所制得四種油墨中,配方A得到的油墨導(dǎo)電性優(yōu)秀,同時(shí)油墨的分散性和粘附性較好,適用于制作印刷電路。配方B得到的油墨導(dǎo)電性良好,機(jī)械性能較好,固化后具有一定強(qiáng)度,不容易發(fā)生脫落;用于制作薄膜開關(guān)。配方C得到的油墨導(dǎo)電性較好,具有一定的熱穩(wěn)定性;可制作成為發(fā)熱油墨。配方D得到的油墨導(dǎo)電性一般,成本較低;可制作成為電阻油墨。

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