[發明專利]一種環保型石墨烯基導電碳漿的制備方法

在審

• 申請號: 201410153205.3
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103915134A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 郭冰;劉娟;儲富強;劉涌;王黎明
• 申請（專利權）人: 江南石墨烯研究院;江蘇博肯碳晶材料科技有限公司
• 主分類號: H01B1/24
• 分類號: H01B1/24;H01B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種環保型石墨烯基高導電碳漿及其制備方法。石墨烯基高發熱碳漿可廣泛應用于墻暖地暖、電熱毯墊、桑拿發熱板、CPU發熱鼠標墊、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

隨著經濟的快速發展，現代社會對采暖的品質越來越高，而在采暖的工藝當中最關鍵的一步就對導電漿料的研發。市場上對導電漿料分為兩類，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用情況來看，導電碳漿與導電銀漿相比，方阻值較大，但成本低廉、性價比高、性能穩定，所以提高導電碳漿的導電性成為當今研發的主要方向。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構，因其具有優異的導電性（橫向電導率高達10⁶?S/m），可以作為一種很好的導電填料應用于導電碳漿市場。本專利研發的石墨烯基導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電功能的碳漿產品，與現有的金屬類導電漿料相比，石墨烯基導電漿料具有巨大的成本優勢，并且導電性能好，內阻小、粒度分布均勻，易于涂覆等優點。與傳統的碳基導電碳漿產品相比，石墨烯基導電漿料在導電性能方面又具有顯著的優勢。石墨烯基導電漿料適用于網印、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)、顯示屏（如?OLED）、電極傳感器等方面。因此石墨烯基導電漿料有望在射頻標簽、智能包裝、薄膜開關、導電線路以及傳感器等下一代輕薄、柔性電子產品中得到廣泛應用，市場前景巨大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種能有效提高產品質量，工藝簡單，效果顯著的環保型石墨烯基高導電碳漿的制備方法，可以適用在墻暖地暖等產品上面。為了達到上述目的，本發明所實施的具體技術方案是：?

???（1）無機填料的制備：5%~15%導電碳黑、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，在分散機內充分攪拌直至分散均勻。

???（2）有機載體的制備：按照質量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，及60%的溶劑，置于電加熱反應釜內加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。

???（3）制備碳漿：將上述無機載體和有機載體混合在一起，在攪拌機內攪拌均勻，攪拌時間為30?min，然后置于砂磨機內每公斤研磨時間為1?h，使之形成均勻的混合相，即可得到環保型的導電碳漿漿料。????

本方案制備的最終產品性能評價指標是測量其表面電阻。具體測試方法為：經烘干機在120?℃下干燥30?min后對產品進行測試，漿料的顆粒細度小于10μm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定，表面發熱溫度均勻，且漿料在PET、玻璃纖維布和環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。該導電漿料最主要的技術特點是環保，導電性能優異，印刷適應性極強，附著力優、良好的耐磨損性及耐化學性、抗老化、使用壽命長、發熱效率高、具有遠紅外發熱功能等特點。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：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。所用有機溶劑為環保型的無水乙醇，大大降低了生產成本，本發明制備的高導熱碳漿不僅環保而且成本較低，關鍵是導電性能好，適合大規模工業化生產。

具體實施方式

????下面通過具體實施對本發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明，但并不用于限制本發明的實施范圍。

實施例1：石墨烯粉體添加量為5%的發熱碳漿的制備

（1）無機載體的制備：10%導電碳黑、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，在分散機內分散均勻。

（2）有機載體的制備：按照質量百分比計量，分別稱取20%的聚氨酯樹脂和20%的丙烯酸樹脂，60%的溶劑，置于電加熱反應釜內加熱并充分攪拌，使樹脂完全溶解并且混合均勻。

（3）碳漿的制備：將上述無機載體和有機載體混合在一起，在分散機內充分分散均勻，分散的時間為30min，然后置于砂磨機內每公斤研磨時間為1h，使之形成均勻的混合相。研磨后即得到環保型的導電碳漿。

實施例2：石墨烯粉體添加量為7%的發熱碳漿的制備：