[發明專利]一種高導熱的聚合物導電油墨及其生產工藝

有效

• 申請號: 201410439352.7
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104212241B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 李金煥;王玉豐;陸建輝;肖軍
• 申請（專利權）人: 江蘇格美高科技發展有限公司;南京航空航天大學
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種導電油墨，尤其涉及一種高導熱的聚合物導電油墨及其生產工藝。

背景技術

傳統的導電油墨由導電單元粉體添加到聚合物中復合而成，導電功能單元是最關鍵的組分，主要有碳、金屬或金屬氧化物、以及導電高分子等幾大類。金、銀和銅漿油墨具有優良的導電性，電阻值可達到10^-2～l0^-3?Wcm；金、銀油墨性能好，但價格昂貴，銀自身存在著易遷移、硫化、抗焊錫浸蝕能力差、燒結過程容易開裂等缺陷。銅漿油墨在空氣和水作用下會產生氧化層使導電性不穩定。碳漿油墨膜層不易氧化，性能穩定，固化后耐酸、堿和化學溶劑腐蝕，油墨的附著力強，但電阻率較低，一般為10²～l0^-1?Wcm。導電聚合物油墨的品種較少，導電性偏低。

為滿足印刷電子的發展，噴墨、直寫等新型印刷工藝不斷被采用來滿足小尺寸、高精度、高集成印刷要求。傳統導電油墨含大量固體顆粒，如納米銀油墨，油墨配方需要添加較大量的分散劑、穩定劑或包覆劑等助劑分散穩定導電單元，導致導電性降低；同時固體顆粒的存在容易導致噴頭堵塞，是制約印刷電子發展的一個嚴重問題。無固體顆粒或者低固體顆粒含量的導電油墨需要添加的助劑減少，導電性高,同時在滿足先進印刷工藝性方面具有明顯的優勢。

另外，印刷電子的發展對導電油墨提出了多功能性要求，其中，熱管理是下一代電子產品的關鍵問題之一，迫切需要發展即導電又導熱的材料。

新型納米碳材料，如碳納米管和石墨烯均具有非常高的電子遷移率和導熱性，如單層石墨烯常溫下其電子遷移率超過1.5′10⁴?cm²/V·s，比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10^-6?Ω·cm，比銅或銀更低。單層石墨烯的導熱系數可達到5300?W/mK，甚至高達6600?W/mK。高導電和導熱性、碳材料本質的穩定性以及納米結構等特點都決定了石墨烯和碳納米管可作為功能單元賦予油墨高導電和導熱性能，但不同于金屬銀導電油墨，這些納米碳系導電單元存在較大的界面電阻，致使能獲得的導電性并不高。

發明內容

發明目的：本發明在于克服背景技術中的缺陷，提供一種高導熱的聚合物導電油墨及其制作方法，降低了導電油墨固體粒子含量，提高導電油墨的分散穩定性，賦予普適的工藝性，同時功能單元顆粒既充當導電單元也充當導熱單元，因此賦予高導電性的同時賦予高導熱性。

技術方案：一種高導熱的聚合物導電油墨，包括導電功能單元，樹脂，溶劑及助劑，且各成分質量含量百分比為，導電功能單元20~80%，樹脂1~30%，溶劑1~30%，助劑1~20%，其中所述導電功能單元由導電聚合物和功能單元顆粒組成，其中所述導電聚合物含量為導電功能單元總量的60~99%，所述功能單元顆粒含量為導電功能單元總量的1~40%。

所述導電聚合物為聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯、聚雙炔、聚乙撐二氧噻吩、聚乙撐二氧噻吩摻雜聚苯乙烯磺酸鹽中的一種或幾種。

所述功能單元顆粒為石墨烯，碳納米管中的一種或兩種混合物構成，且所述功能單元顆粒含量優選1~10%。

所述石墨烯的片層尺寸為10-1×10⁴nm，片層為單層、雙層或多層。

所述碳納米管為單壁或多壁碳納米管，且外徑為3~100nm，長度與外徑的比值≥5。

所述的樹脂連接劑為天然樹脂、合成樹脂或由天然樹脂和合成樹脂形成的改性樹脂。

所述天然樹脂包括松香、琥珀、蟲膠，所述合成樹脂包括環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、有機硅樹脂、氟碳樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、乙烯基樹脂、合成纖維素及其衍生物、有機硅樹脂、聚酰胺樹脂、氯醋樹脂、聚氨酯樹脂、聚偏氟乙烯樹脂、熱塑性樹脂、合成橡膠；所述改性樹脂包括蠟、松香或者其共聚物。

所述助劑包括pH調節劑、增稠劑、分散劑、穩定劑、保護劑、成膜劑、偶聯劑、增塑劑、消泡劑、潤濕劑、流平劑、觸變劑、交聯劑、殺菌劑、紫外吸收劑中的一種或多種，且所述助劑添加量為1~10%。

所述溶劑包括水、脂肪烴類溶劑、芳香烴類溶劑、醇及多元醇類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑、醇醚類溶劑、砜類及亞砜類溶劑、酰胺類溶劑、醇胺類溶劑、動物油類、礦物油中的一種或者幾種。

一種高導熱的聚合物導電油墨的制作方法，具體包括如下步驟：

a．樹脂溶液的配制：根據導電油墨粘度、穩定性、儲存期、使用條件的要求加入助劑，并通過攪拌0.5~12h、研磨0.5~12h方法混合均勻；