[發明專利]一種石墨烯導電油墨、石墨烯導電膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010001927.2
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN113061369A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 徐凌云;張禮強;鄭龍輝;吳立新
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C09D11/14;C09D11/033;H01B1/04;H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;呂少楠

1.一種石墨烯導電油墨，其特征在于，所述石墨烯導電油墨包含：石墨烯、纖維素類物質和溶劑；

其中，所述溶劑選自低沸點溶劑，優選為沸點30-100℃的溶劑，更優選為甲醇、乙醇、異丙醇、乙酸乙酯和水中的至少一種；

優選地，所述纖維素類物質選自非離子型纖維素類物質；優選為乙基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥甲基纖維素和硝化纖維素中的至少一種。

2.根據權利要求1所述的石墨烯導電油墨，其特征在于，所述石墨烯導電油墨中，石墨烯的含量為30-50mg/mL；

優選地，所述石墨烯為少層石墨烯；

優選地，所述石墨烯的厚度不超過6nm，所述石墨烯的橫向尺寸為800nm-1.5μm；

優選地，所述石墨烯導電油墨中，所述纖維素類物質的含量為10-50mg/mL。

優選地，所述石墨烯導電油墨的粘度為20-80mPa·S。

3.根據權利要求1或2所述的石墨烯導電油墨，其特征在于，所述石墨烯導電油墨的制備原料包括：石墨、纖維素類物質和溶劑；

優選地，所述石墨選自鱗片狀石墨和膨脹石墨中的至少一種；

優選地，在制備原料中，所述石墨的含量為10-80mg/mL。

4.權利要求1-3任一項所述石墨烯導電油墨的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將石墨粉加入到纖維素類物質/溶劑的混合溶液中，對混合溶液進行均質乳化預處理，得到石墨分散液；

(2)采用高壓微射流方法對所述石墨分散液進行機械剝離，得到石墨烯分散液；

(3)對所述石墨烯分散液進行離心處理，除去尺寸較大、剝離不完全的片層，得到的上層分散液為所述石墨烯導電油墨。

5.根據權利要求4所述石墨烯導電油墨的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述石墨具有如權利要求3所述的含義；優選地，所述石墨的目數為80-1000目；

優選地，步驟(1)中，所述纖維素類物質/溶劑的混合溶液中，纖維素類物質的含量為1-80mg/mL；

優選地，步驟(1)中，所述石墨分散液中，石墨粉的含量為10-80mg/mL；

優選地，步驟(1)中，所述均質乳化預處理的轉速為500-1500rpm，均質乳化預處理的時間為30-100分鐘；

優選地，步驟(2)中，所述機械剝離的過程包括：先將預處理的石墨分散液通過200-450μm噴嘴循環5-20次，壓強為2000-15000psi；再將其通過100-200μm噴嘴循環5-40次，壓強為15000-35000psi；

優選地，步驟(3)中，所述離心處理的轉速為250-1000rpm，所述離心處理的時間為5-30min。

6.權利要求1-3任一項所述石墨烯導電油墨或權利要求4-5任一項方法制備得到的石墨烯導電油墨在印刷中的應用；優選用于制備石墨烯導電膜的應用；

優選地，權利要求4或5所述的方法用于制備石墨烯。

7.一種石墨烯導電膜，其特征在于，所述石墨烯導電膜包括基板和位于所述基板上的石墨烯導電層；

優選地，所述石墨烯導電層由權利要求1-3任一項所述石墨烯導電油墨或權利要求4-5任一項方法制備得到的石墨烯導電油墨制備得到；

優選地，所述石墨烯導電層為經過退火和機械壓縮處理得到的石墨烯導電層。

8.根據權利要求7所述的石墨烯導電膜，其特征在于，所述基板選自兼具柔韌性和熱穩定性的膜，例如聚酰亞胺(PI)膜或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜；

優選地，所述石墨烯導電層的厚度為1-8μm；

優選地，所述石墨烯導電膜的厚度為0.05-0.10mm；

優選地，所述石墨烯導電膜的面電阻為6-25Ω/sq。