本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電油墨填料，具體涉及一種基于聚合型離子液體表面改性的石墨烯基導(dǎo)電油墨填料的制備方法。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電油墨是一種將導(dǎo)電材料填料分散在傳統(tǒng)油墨的基礎(chǔ)上制成的導(dǎo)電性復(fù)合材料，將其印刷到承印物之上后具有一定的導(dǎo)電性，可作為導(dǎo)線、天線和電阻的作用，可作為智能標(biāo)簽、電子電路芯片、顯示屏幕、rfid天線等用途，是工業(yè)信息化時(shí)代不可或缺的一種材料，據(jù)預(yù)算到2020前后導(dǎo)電油墨的市場(chǎng)份額將達(dá)到兩三百億元規(guī)模，市場(chǎng)前景非常廣闊。

導(dǎo)電油墨主要由導(dǎo)電性填料、黏合劑、溶劑及添加劑組成。傳統(tǒng)的導(dǎo)電性填料使用導(dǎo)電性最好的銀粉、銅粉和金粉制成，雖然使用銀粉、銅粉、金粉制成的導(dǎo)電油墨穩(wěn)定性和導(dǎo)電性都非常優(yōu)秀，但是要消耗金、銀、銅等貴重金屬，成本較高，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，也阻礙了市場(chǎng)的發(fā)展。為了克服這一點(diǎn)，后來又開發(fā)出了炭黑、碳素纖維、鎳粉等作為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電油墨，但是這些油墨和基于金、銀、銅的導(dǎo)電油墨相比在導(dǎo)電能力上弱了很多，限制了其推廣應(yīng)用。近年來，隨著碳納米管和石墨烯材料的興起，其較低的電阻率、優(yōu)異的穩(wěn)定性以及較低的價(jià)格使其成為開發(fā)導(dǎo)電油墨的最佳填料，所制備出來的導(dǎo)電油墨很好地填補(bǔ)了以往導(dǎo)電油墨的不足，同時(shí)做到了提高導(dǎo)電油墨穩(wěn)定性、導(dǎo)電能力和降低成本的要求。與碳納米管相比,石墨烯具有更大的比表面積，更為優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性能，因此是制備導(dǎo)電油墨的最佳填料，目前國(guó)內(nèi)首條石墨烯導(dǎo)電油墨生產(chǎn)線已經(jīng)在青島投入使用。傳統(tǒng)的石墨烯導(dǎo)電油墨一般是直接將石墨烯和其他配料直接混合使用，石墨烯之間通過簡(jiǎn)單的堆疊連接在一起，沒有形成合力；且產(chǎn)品一般是以熱固化成膜為主，限制了其在pet、pvc等材料上的使用。因此近來將將石墨烯進(jìn)行改性修飾，增強(qiáng)石墨烯之間、石墨烯和其他填料之間的相互作用，并利用光固化技術(shù)印刷導(dǎo)電油墨成為了提升石墨烯導(dǎo)電油墨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于上述問題，提出了一種聚合型離子液體表面改性的石墨烯基導(dǎo)電填料的制備方法，該法所制備的石墨烯填料具有更高交聯(lián)能力和分散能力。

本發(fā)明的主要特征在于選用具有導(dǎo)電和聚合能力的離子液體對(duì)石墨烯表面進(jìn)行改性，通過共價(jià)連接在石墨烯的表面嫁接上一層聚合型的離子液體即可得到溶解性更好的石墨烯型導(dǎo)電油墨填料。

具體技術(shù)方案如下：

1、將氧化石墨烯分散于溶劑a中，超聲分散3h左右，加入適量丙烯酰氯和縛酸劑，于室溫下攪拌反應(yīng)一段時(shí)間后經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得到乙烯基活化的石墨烯。

2、將乙烯基功能化的石墨烯分散于溶劑b中，超聲分散1h左右，加入適量的鹵代烯烴和熱引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下75-85攝氏度下反應(yīng)8-15h后經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得到鹵素官能團(tuán)活化的石墨烯。

3、將鹵素官能團(tuán)活化的石墨烯分散到乙烯基咪唑中，超聲分散1h左右，于60-80攝氏度下反應(yīng)30-50h后經(jīng)過濾、洗滌，離子交換，隨后再次過濾、洗滌，隨后分散到少量的無水乙醇中保存起來，即可制得聚合型石墨烯導(dǎo)電油墨填料原漿。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在提供了一種簡(jiǎn)單有效的導(dǎo)電油墨用石墨烯填料改性方案，實(shí)驗(yàn)條件簡(jiǎn)單、易重復(fù)、可量產(chǎn)，所得石墨烯填料具有更好的分散性、交聯(lián)性，且導(dǎo)電型聚合離子液體的形成可保證固化后的油墨具有更好的導(dǎo)電性，是開發(fā)光固化導(dǎo)電油墨的最佳填料。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的目標(biāo)產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例1的目標(biāo)產(chǎn)物的照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所描述的內(nèi)容并不局限于此。

實(shí)施例1將4g氧化石墨烯分散于溶劑a中，超聲分散3h，加入5ml丙烯酰氯和10滴三乙胺，于室溫下攪拌12h后經(jīng)過濾、無水乙醇洗滌、干燥，隨后分散于溶劑b中，超聲分散1h左右，加入5ml5-溴-1-戊烯和3%的aibn，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下75攝氏度下反應(yīng)10h后經(jīng)過濾、無水乙醇洗滌、干燥，隨后分散到10ml乙烯基咪唑中，超聲分散1h，于70攝氏度下反應(yīng)2天后經(jīng)過濾、無水乙醇洗滌，和四氟硼酸鈉在甲醇中離子交換24h，再過濾、用無水乙醇洗滌，隨后分散到2ml無水乙醇中保存起來，即可制得聚合型石墨烯導(dǎo)電油墨填料原漿。

實(shí)施例2將8g氧化石墨烯分散于溶劑a中，超聲分散3h，加入10ml丙烯酰氯和20滴吡啶，于室溫下攪拌10h后經(jīng)過濾、無水乙醇洗滌、干燥，隨后分散于溶劑b中，超聲分散1.5h左右，加入5ml4-溴-1-丁烯和3%的aibn，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下70攝氏度下反應(yīng)15h后經(jīng)過濾、無水乙醇洗滌、干燥，隨后分散到15ml乙烯基咪唑中，超聲分散1.5h，于70攝氏度下反應(yīng)3天后經(jīng)過濾、無水乙醇洗滌，和雙三氟甲基磺酰基亞胺鋰在甲醇中離子交換24h，再過濾、用無水乙醇洗滌，隨后分散到3ml無水乙醇中保存起來，即可制得聚合型石墨烯導(dǎo)電油墨填料原漿。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公布了一種石墨烯基導(dǎo)電油墨填料的制備方法，主要的技術(shù)特征在于通過利用具有導(dǎo)電能力的聚合型離子液體對(duì)石墨烯表面進(jìn)行功能化改性。本發(fā)明所開發(fā)的石墨烯型導(dǎo)電油墨用填料具有良好的溶解性，可用于生產(chǎn)紫外光固化導(dǎo)電油墨，其表面所帶的烯基可與成膜劑發(fā)生共聚，改善印跡強(qiáng)度；修飾石墨烯表面的聚合型離子液體又具有導(dǎo)電能力，可增強(qiáng)互相交聯(lián)后的石墨烯之間的導(dǎo)電能力，提升印跡的導(dǎo)電能力。同時(shí)本發(fā)明公布的技術(shù)操作簡(jiǎn)單，只需簡(jiǎn)單的幾步反應(yīng)就可制得性能優(yōu)異的導(dǎo)電油墨用填料，有巨大的市場(chǎng)價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：俞家輝;黃觀;李秋平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.08.18