一種環(huán)保型石墨烯基導(dǎo)電碳漿的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種環(huán)保型石墨烯基導(dǎo)電碳漿的制備方法。步驟如下：1）無(wú)機(jī)填料的制備：導(dǎo)電碳黑、石墨烯、石墨、分散劑、附著力促進(jìn)劑、消泡劑，在分散機(jī)內(nèi)分散均勻；2）有機(jī)載體的制備：稱(chēng)量溶劑型樹(shù)脂A，溶劑型樹(shù)脂B，溶劑型樹(shù)脂C，混合溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?）將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在砂磨機(jī)中研磨，使之形成均勻的混合相，將漿料涂覆在基材上面，烘干制備成薄膜，然后測(cè)量其電阻。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，操作方便，配方合理，以傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳黑為原料，適當(dāng)添加石墨烯，增加了碳漿的導(dǎo)電性，制備的漿料內(nèi)阻小，粒度分布均勻，易于涂覆，可廣泛應(yīng)用于發(fā)熱板、取暖器、墻暖、地暖等產(chǎn)品中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種環(huán)保型石墨烯基導(dǎo)電碳漿的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保型石墨烯基聞導(dǎo)電碳楽及其制備方法。石墨烯基聞發(fā)熱碳楽.可廣泛應(yīng)用于墻暖地暖、電熱毯墊、桑拿發(fā)熱板、CPU發(fā)熱鼠標(biāo)墊、遠(yuǎn)紅外碳晶畫(huà)、遠(yuǎn)紅外暖腳板、遠(yuǎn)紅外保健坐墊等方面。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)采暖的品質(zhì)越來(lái)越高，而在采暖的工藝當(dāng)中最關(guān)鍵的一步就對(duì)導(dǎo)電漿料的研發(fā)。市場(chǎng)上對(duì)導(dǎo)電漿料分為兩類(lèi)，一類(lèi)是以金屬銀為代表的無(wú)機(jī)填料，另外一類(lèi)就是以碳材料為代表的無(wú)機(jī)填料，但是就目前市場(chǎng)上實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，導(dǎo)電碳漿與導(dǎo)電銀漿相比，方阻值較大，但成本低廉、性?xún)r(jià)比高、性能穩(wěn)定，所以提高導(dǎo)電碳漿的導(dǎo)電性成為當(dāng)今研發(fā)的主要方向。石墨烯是一種新型碳材料，它是由單層碳原子緊密排列而成的二維六邊形點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性(橫向電導(dǎo)率高達(dá)IO6 S/m),可以作為一種很好的導(dǎo)電填料應(yīng)用于導(dǎo)電碳漿市場(chǎng)。本專(zhuān)利研發(fā)的石墨烯基導(dǎo)電漿料是一類(lèi)由石墨烯粉體、樹(shù)脂、助劑和溶劑等組成的具有導(dǎo)電功能的碳漿產(chǎn)品，與現(xiàn)有的金屬類(lèi)導(dǎo)電漿料相比，石墨烯基導(dǎo)電漿料具有巨大的成本優(yōu)勢(shì)，并且導(dǎo)電性能好，內(nèi)阻小、粒度分布均勻，易于涂覆等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的碳基導(dǎo)電碳漿產(chǎn)品相比，石墨烯基導(dǎo)電漿料在導(dǎo)電性能方面又具有顯著的優(yōu)勢(shì)。石墨烯基導(dǎo)電漿料適用于網(wǎng)印、凹印、柔印、膠印和噴墨印刷等方式，可以應(yīng)用于印刷線(xiàn)路板(PCB)、射頻識(shí)別(RFID)、顯示屏(如OLED)、電極傳感器等方面。因此石墨烯基導(dǎo)電漿料有望在射頻標(biāo)簽、智能包裝、薄膜開(kāi)關(guān)、導(dǎo)電線(xiàn)路以及傳感器等下一代輕薄、柔性電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)前景巨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種能有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，工藝簡(jiǎn)單，效果顯著的環(huán)保型石墨烯基高導(dǎo)電碳漿的制備方法，可以適用在墻暖地暖等產(chǎn)品上面。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所實(shí)施的具體技術(shù)方案是:
(I)無(wú)機(jī)填料的制備:5%~15%導(dǎo)電碳黑、5%~15%石墨烯粉體、15%~25%的石墨、5%左右的分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑及消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢柚敝练稚⒕鶆颉?br> [0004](2)有機(jī)載體的制備:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚氨酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)脂，及60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢?，使?shù)脂完全溶解并且混合均勻。
[0005](3)制備碳衆(zhòng):將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為30 min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為I h，使之形成均勻的混合相，即可得到環(huán)保型的導(dǎo)電 碳漿漿料。
本方案制備的最終產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)指標(biāo)是測(cè)量其表面電阻。具體測(cè)試方法為:經(jīng)烘干機(jī)在120 °C下干燥30 min后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，漿料的顆粒細(xì)度小于10 μ m以下，其中6*6 cm的樣品電阻值最低能達(dá)90 Ω /cm2,在加熱之后電阻值非常穩(wěn)定，表面發(fā)熱溫度均勻，且漿料在PET、玻璃纖維布和環(huán)氧樹(shù)脂板等基材上面附著力很好，耐酸堿，溶劑腐蝕性能好，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該導(dǎo)電漿料最主要的技術(shù)特點(diǎn)是環(huán)保，導(dǎo)電性能優(yōu)異，印刷適應(yīng)性極強(qiáng)，附著力優(yōu)、良好的耐磨損性及耐化學(xué)性、抗老化、使用壽命長(zhǎng)、發(fā)熱效率高、具有遠(yuǎn)紅外發(fā)熱功能等特點(diǎn)。
[0006]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):石墨烯是通過(guò)物理剝離法制備出來(lái)的，表面幾乎無(wú)缺陷，作為無(wú)機(jī)填料添加到有機(jī)載體中增強(qiáng)了漿料的導(dǎo)電性能，且石墨烯粉體的制備方法簡(jiǎn)便，成本低。所用有機(jī)溶劑為環(huán)保型的無(wú)水乙醇，大大降低了生產(chǎn)成本，本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱碳漿不僅環(huán)保而且成本較低，關(guān)鍵是導(dǎo)電性能好，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面通過(guò)具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，下述實(shí)例僅限于本發(fā)明，但并不用于限制本發(fā)明的實(shí)施范圍。
[0008]實(shí)施例1:石墨烯粉體添加量為5%的發(fā)熱碳漿的制備
(1)無(wú)機(jī)載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、5%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)分散均勻。
[0009](2)有機(jī)載體的制備:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚氨酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢瑁箻?shù)脂完全溶解并且混合均勻。
[0010](3)碳漿的制備:將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在分散機(jī)內(nèi)充分分散均勻，分散的時(shí)間為30min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為lh，使之形成均勻的混合相。研磨后即得到環(huán)保型的導(dǎo)電碳漿。
[0011]實(shí)施例2:石墨烯粉體添加量為7%的發(fā)熱碳漿的制備:
(1)無(wú)機(jī)載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、7%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)分散均勻。
[0012](2)有機(jī)載體的制備:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚氨酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢瑁箻?shù)脂完全溶解并且混合均勻。
[0013](3)碳漿的制備:將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在分散機(jī)內(nèi)充分分散均勻，分散的時(shí)間為30min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為lh，使之形成均勻的混合相。研磨后即得到環(huán)保型的導(dǎo)電碳漿。
[0014]實(shí)施例3:石墨烯粉體添加量為9%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無(wú)機(jī)載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、9%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)分散均勻。
[0015](2)有機(jī)載體的制備:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚氨酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢?，使?shù)脂完全溶解并且混合均勻。
[0016](3)碳漿的制備:將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在分散機(jī)內(nèi)充分分散均勻，分散的時(shí)間為30min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為lh，使之形成均勻的混合相。研磨后即得到環(huán)保型的導(dǎo)電碳漿。
[0017]實(shí)施例4:石墨烯粉體添加量為11%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無(wú)機(jī)載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、11%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)分散均勻。
[0018](2)有機(jī)載體的制備:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚氨酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢?，使?shù)脂完全溶解并且混合均勻。
[0019](3)碳漿的制備:將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在分散機(jī)內(nèi)充分分散均勻，分散的時(shí)間為30min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為lh，使之形成均勻的混合相。研磨后即得到環(huán)保型的導(dǎo)電碳漿。
[0020]實(shí)施例5:石墨烯粉體添加量為13%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無(wú)機(jī)載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、13%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)分散均勻。
[0021](2)有機(jī)載體的制備:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚氨酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢?，使?shù)脂完全溶解并且混合均勻。
[0022](3)碳漿的制備:將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在分散機(jī)內(nèi)充分分散均勻，分散的時(shí)間為30min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為lh，使之形成均勻的混合相。研磨后即得到環(huán)保型的導(dǎo)電碳漿。
[0023]實(shí)施例6:石墨烯粉體添加量為15%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無(wú)機(jī)載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、15%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)分散均勻。
[0024](2)有機(jī)載體的制備:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚氨酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢?，使?shù)脂完全溶解并且混合均勻。
[0025] (3)碳漿的制備:將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在分散機(jī)內(nèi)充分分散均勻，分散的時(shí)間為30min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為lh，使之形成均勻的混合相。研磨后即得到環(huán)保型的導(dǎo)電碳漿。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電碳漿，其特征在于，包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料:無(wú)機(jī)填料成分30%飛0%，樹(shù)脂載體30%~40%，溶劑2%~10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)填料，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料:導(dǎo)電碳黑5%~15%，石墨烯粉體5%~15%，石墨15%~25%，其中分散劑BYK、附著力促進(jìn)劑、消泡劑加入總量不超過(guò)5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)載體，其特征在于，所述的樹(shù)脂載體是以下原料構(gòu)成--聚氨酯樹(shù)脂，聚酯樹(shù)脂，丙烯酸樹(shù)脂等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)載體，其特征在于，所述的樹(shù)脂載體是按照以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)構(gòu)成:聚氨酯樹(shù)脂5~15%，聚酯樹(shù)脂5~15%，丙烯酸樹(shù)脂5~15%，溶劑45~65%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑，其特征在與，所述溶劑為無(wú)水乙醇，己二酸二乙酯，乙酸乙酯，乙二醇丁醚醋酸酯中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電碳漿，其特征在于，所述的分散劑為BYK系列。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電碳漿，其特征在于，所述的附著力促進(jìn)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電碳漿，其特征在于，所述的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑。
9.一種權(quán)利要求1述發(fā)熱碳漿的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)制備無(wú)機(jī)填料:5%~?5%導(dǎo)電碳黑、5%~?5%石墨烯粉體、15%~25%的石墨、5%左右的分散劑ΒΥΚ、附著力促進(jìn)劑及消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢柚敝练稚⒕鶆颍? 2)制備有機(jī)載體:按照質(zhì)量百分比計(jì)量，分別稱(chēng)取20%的聚酯樹(shù)脂和20%的丙烯酸樹(shù)月旨，及60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分?jǐn)嚢瑁箻?shù)脂完全溶解并且混合均勻； 3)制備導(dǎo)電碳衆(zhòng):將上述無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體混合在一起，在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌均勻，攪拌時(shí)間為30 min，然后置于砂磨機(jī)內(nèi)每公斤研磨時(shí)間為I h，使之形成均勻的混合相，即可得到環(huán)保型的導(dǎo)電碳漿漿料。
10.導(dǎo)電碳漿適用于PET，玻璃纖維布，環(huán)氧樹(shù)脂板等基材。
【文檔編號(hào)】H01B1/24GK103915134SQ201410153205
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】郭冰, 劉娟, 儲(chǔ)富強(qiáng), 劉涌, 王黎明 申請(qǐng)人:江南石墨烯研究院, 江蘇博肯碳晶材料科技有限公司