一種環(huán)保型石墨烯基導(dǎo)電碳漿的制備方法
【專利摘要】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）無機填料的制備：導(dǎo)電碳黑、石墨烯、石墨、分散劑、附著力促進劑、消泡劑，在分散機內(nèi)分散均勻；2）有機載體的制備：稱量溶劑型樹脂A，溶劑型樹脂B，溶劑型樹脂C，混合溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌混合均勻；3）將上述無機載體和有機載體混合在一起，在砂磨機中研磨，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，然后測量其電阻。本發(fā)明制備方法簡單，操作方便，配方合理，以傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳黑為原料，適當添加石墨烯，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。
【專利說明】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)熱鼠標墊、遠紅外碳晶畫、遠紅外暖腳板、遠紅外保健坐墊等方面。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代社會對采暖的品質(zhì)越來越高，而在采暖的工藝當中最關(guān)鍵的一步就對導(dǎo)電漿料的研發(fā)。市場上對導(dǎo)電漿料分為兩類，一類是以金屬銀為代表的無機填料，另外一類就是以碳材料為代表的無機填料，但是就目前市場上實際應(yīng)用情況來看，導(dǎo)電碳漿與導(dǎo)電銀漿相比，方阻值較大，但成本低廉、性價比高、性能穩(wěn)定，所以提高導(dǎo)電碳漿的導(dǎo)電性成為當今研發(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。本專利研發(fā)的石墨烯基導(dǎo)電漿料是一類由石墨烯粉體、樹脂、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，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。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。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)用于印刷線路板(PCB)、射頻識別(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簽、智能包裝、薄膜開關(guān)、導(dǎo)電線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。為了達到上述目的，本發(fā)明所實施的具體技術(shù)方案是:
(I)無機填料的制備: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、附著力促進劑及消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)充分攪拌直至分散均勻。
[0004](2)有機載體的制備:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，及60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。
[0005](3)制備碳衆(zhòng):將上述無機載體和有機載體混合在一起，在攪拌機內(nèi)攪拌均勻，攪拌時間為30 min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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)品性能評價指標是測量其表面電阻。具體測試方法為:經(jīng)烘干機在120 °C下干燥30 min后對產(chǎn)品進行測試，漿料的顆粒細度小于10 μ m以下，其中6*6 cm的樣品電阻值最低能達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，符合國家標準。該導(dǎo)電漿料最主要的技術(shù)特點是環(huán)保，導(dǎo)電性能優(yōu)異，印刷適應(yīng)性極強，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、發(fā)熱效率高、具有遠紅外發(fā)熱功能等特點。
[0006]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:石墨烯是通過物理剝離法制備出來的，表面幾乎無缺陷，作為無機填料添加到有機載體中增強了漿料的導(dǎo)電性能，且石墨烯粉體的制備方法簡便，成本低。所用有機溶劑為環(huán)保型的無水乙醇，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)。
【具體實施方式】
[0007]下面通過具體實施對本發(fā)明作進一步的詳細說明。需要說明的是，下述實例僅限于本發(fā)明，但并不用于限制本發(fā)明的實施范圍。
[0008]實施例1:石墨烯粉體添加量為5%的發(fā)熱碳漿的制備
(1)無機載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、5%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)分散均勻。
[0009](2)有機載體的制備:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。
[0010](3)碳漿的制備:將上述無機載體和有機載體混合在一起，在分散機內(nèi)充分分散均勻，分散的時間為30min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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]實施例2:石墨烯粉體添加量為7%的發(fā)熱碳漿的制備:
(1)無機載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、7%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)分散均勻。
[0012](2)有機載體的制備:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。
[0013](3)碳漿的制備:將上述無機載體和有機載體混合在一起，在分散機內(nèi)充分分散均勻，分散的時間為30min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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]實施例3:石墨烯粉體添加量為9%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無機載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、9%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)分散均勻。
[0015](2)有機載體的制備:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。
[0016](3)碳漿的制備:將上述無機載體和有機載體混合在一起，在分散機內(nèi)充分分散均勻，分散的時間為30min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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]實施例4:石墨烯粉體添加量為11%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無機載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、11%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)分散均勻。
[0018](2)有機載體的制備:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。
[0019](3)碳漿的制備:將上述無機載體和有機載體混合在一起，在分散機內(nèi)充分分散均勻，分散的時間為30min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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]實施例5:石墨烯粉體添加量為13%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無機載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、13%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)分散均勻。
[0021](2)有機載體的制備:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。
[0022](3)碳漿的制備:將上述無機載體和有機載體混合在一起，在分散機內(nèi)充分分散均勻，分散的時間為30min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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]實施例6:石墨烯粉體添加量為15%的發(fā)熱碳漿的制備:
(I)無機載體的制備:10%導(dǎo)電碳黑、15%石墨烯粉體、20%的石墨、分散劑BYK、附著力促進劑、消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)分散均勻。
[0024](2)有機載體的制備:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。
[0025] (3)碳漿的制備:將上述無機載體和有機載體混合在一起，在分散機內(nèi)充分分散均勻，分散的時間為30min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(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:無機填料成分30%飛0%，樹脂載體30%~40%，溶劑2%~10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機填料，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、附著力促進劑、消泡劑加入總量不超過5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機載體，其特征在于，所述的樹脂載體是以下原料構(gòu)成--聚氨酯樹脂，聚酯樹脂，丙烯酸樹脂等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機載體，其特征在于，所述的樹脂載體是按照以下質(zhì)量分數(shù)構(gòu)成:聚氨酯樹脂5~15%，聚酯樹脂5~15%，丙烯酸樹脂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)制備無機填料: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、附著力促進劑及消泡劑和40%~60%的溶劑，在分散機內(nèi)充分攪拌直至分散均勻； 2)制備有機載體:按照質(zhì)量百分比計量，分別稱取20%的聚酯樹脂和20%的丙烯酸樹月旨，及60%的溶劑，置于電加熱反應(yīng)釜內(nèi)加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻； 3)制備導(dǎo)電碳衆(zhòng):將上述無機載體和有機載體混合在一起，在攪拌機內(nèi)攪拌均勻，攪拌時間為30 min，然后置于砂磨機內(nèi)每公斤研磨時間為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)氧樹脂板等基材。
【文檔編號】H01B1/24GK103915134SQ201410153205
【公開日】2014年7月9日 申請日期: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, 儲富強, 劉涌, 王黎明 申請人:江南石墨烯研究院, 江蘇博肯碳晶材料科技有限公司