[發明專利]一種石墨烯導電油墨及其制備方法

有效

• 申請號: 201310292752.5
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103319954A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 張彬賢;胡軍;何益良;何喜森;鄭偉忠;蒯舒洪
• 申請（專利權）人: 珠海市樂通化工股份有限公司
• 主分類號: C09D11/10
• 分類號: C09D11/10
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明涉及電子材料印刷技術領域，具體涉及一種石墨烯導電油墨及其制備方法。

背景技術

石墨烯是由碳原子單層片狀結構的新材料。自從2004年英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地分離出石墨烯后，有關石墨烯的物理和化學性能以及它的應用成了研究的熱點。據報道石墨烯的厚度只有0.34納米，在石墨烯中電子的傳導速率為8×10⁵m/s；導電率1250~7000s/m；石墨烯的熱學性能穩定熱導率為3080~5150W/mK。石墨烯有超硬力學強度，達110~130?GPa，具有超大的比表面積(2630m/?g)等。石墨烯的特殊結構使其具有優異的性能，低廉的成本，將石墨烯進行有效功能化處理，使其能夠很好地用作聚合物復合材料的填充材料。

導電油墨是一種功能性的油墨，具有一定的導電性和抗靜電能力，廣泛用于印刷PCB，集成電路，射頻標簽等材料。傳統的導電油墨都是由金、銀、銅粉或其他金屬粉或碳粉與連接料等組成的油墨，成本高，工藝復雜、電阻率高、成型固化溫度高等缺點，隨著電子產品與設備向輕、薄、小、低成本、多功能、高可靠性等方向發展，柔性電路的用量越來越大，利用導電油墨或導電墨水通過印刷或打印的方式，在柔性絕緣基板上形成導電線路引起了廣泛關注。石墨烯作為碳材料的新興一族，有較好的機械性能和特殊的電子性能，使得石墨烯/高聚物復合材料的性能更加優越。與現有的納米金屬（如納米銀粉、納米銅粉等）導電油墨相比，石墨烯油墨具有巨大的成本優勢。石墨烯可以通過提供電子轉移的通道，使復合材料導電。

?石墨烯油墨是一類石墨烯、連接料、助劑和溶劑等組成的具有導電等特殊功能的油墨產品，具有導電性能優異、印刷圖案質量輕、印刷適性好、固化條件溫和以及成本低廉等優勢，可在塑料薄膜、紙張及金屬箔片等多種基材上實現印刷。石墨烯油墨適用于網印、凹印、柔印、膠印和噴墨印刷等方式，可以應用于印刷線路板(PCB)、射頻識別(RFID)、顯示設備（如OLED）、電極傳感器等方面，能潛在應用于有機太陽能電池、印刷電池和超級電容器上面。因此石墨烯油墨有望在電子射頻識別標簽、智能包裝、薄膜開關、柔性線路板以及傳感器等下一代輕薄、柔性電子產品中得到廣泛應用，市場前景廣闊。

綜上所述，有必要在石墨烯油墨研究領域進行大力的開拓，提供一種石墨烯油墨成品及其制備方法。

??發明內容

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種石墨烯導電油墨，其由以下組分按重量百分比組成：

石墨烯0.001?wt%?~?80?wt%；連結料1?wt%?~?60?wt%；助劑0.1?wt%?~?30?wt%；余量為有機溶劑。?

作為優化，所述石墨烯的片層厚度為0.34?nm~100?nm、平面尺寸為0.001?μm?~30μm；所述石墨烯包括未摻雜未改性的石墨烯及化學摻雜、化學改性的石墨烯，其中化學摻雜石墨烯的分子包括聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚對苯撐和聚吡咯之間的一種或者幾種，化學改性石墨烯的官能團有苯胺基、吡咯基、咪唑基、苯磺酸基、噻吩基、呋喃基、苯基、羥基、酯基及它們的衍生基團之間的一種或者幾種。

作為優化，所述連結料包括環氧樹脂、醇酸樹脂、酚醛樹脂、氨基樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、氯化聚烯烴樹脂、聚脲樹脂、有機硅樹脂、氟碳樹脂及它們所述各種樹脂的改性樹脂，和它們中間中的一種或者多種的混合物。

作為優化，所述環氧樹脂為縮水甘油醚類雙酚A型、雙酚Ｆ型環氧樹脂、縮水甘油酯環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、丙烯酸改性環氧樹脂、聚氨酯改性環氧樹脂及有機硅改性環氧樹脂中的一種或多種的混合物。

作為優化，所述助劑包括偶聯劑、促進劑、流平劑、消泡劑、潤濕分散劑和、成膜助劑和固化劑中的一種或者幾種等；所述偶聯劑為硅烷類偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑；所述流平劑為丙烯酸類流平劑、氟類流平劑或有機硅流平劑；所述促進劑為甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或3-氨丙基咪唑；所述消泡劑為有機硅氧烷，聚醚，硅和醚接枝或胺類；所述成膜助劑為丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯或醇酯十二；所述固化劑為雙氰胺、聚酰胺、二乙烯三胺、乙二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐及酚醛樹脂中的一種或多種的混合物。

一種石墨烯導電油墨的制備方法，以制備其內含有60?g雙酚A環氧樹脂的石墨烯導電油墨為例，其特征在于，其包括以下步驟：