[發明專利]一種石墨烯柔性導電復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010105508.3
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111171552A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 劉志成;王文強;梁勇
• 申請（專利權）人: 上海超碳石墨烯產業技術有限公司
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L65/00;C08L25/06;C08K3/04;C08J5/18;H01B1/18;H01B1/22;H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明提供了一種石墨烯柔性導電復合膜，其特征在于，按重量份數計，其原料組分包括：石墨烯/聚(3,4?乙烯二氧噻吩)?聚苯乙烯磺酸復合導電粉1?10份，其他導電物質1?5份，柔性填料70?99份，無機填料0.5?5份，分散劑0.1?1份。本發明通過PEDOT與石墨烯的原位聚合制備高導電的石墨烯粉體，一方面提高了石墨烯的導電性，降低了柔性導電穿戴產品中石墨烯的添加量；另外一方面通過PEDOT的改性，改善石墨烯表面狀態，提高石墨烯在漿料體系里面的分散性。

技術領域

本發明屬于石墨烯領域，具體涉及一種石墨烯柔性導電復合膜及其制備方法。

背景技術

石墨烯被譽為“新材料之王”，它是由一種完全由SP²雜化的碳原子構成的厚度僅為單原子層數或數個單原子層的準二維晶體材料，具有高導電、高強度、高導熱等優異性能，石墨烯的這些優異的性能，使其在柔性穿戴場景如：低壓柔性電熱膜，柔性穿戴傳感器中展現出良好的應用前景。

然而應用于柔性穿戴場景的產品一般都需要較低的電阻率，這需要在材料中添加較多的的石墨烯，同時導電型石墨烯粉體表面官能團較少，在樹脂體系里面分散會比較困難。

PEDOT通過與PSS摻雜所形成的PEDOT:PSS溶液具有較好的熱電性能。石墨烯與PEDOT主鏈中五元噻吩發生π－π共軛效應，由此引起兩作用體之間電子云密度的變化，一方面，該共軛效應促使了電荷從PEDOT到石墨烯的轉移，以致PEDOT主鏈載流子離域化程度加劇，從而提高了PEDOT自身的導電性；另一方面，電荷從PEDOT到石墨烯的轉移提高了石墨烯的載流子密度，加上石墨烯本身具有高載流子遷移率，因此當載流子濃度提升后，會顯著的提升石墨烯的導電性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備高導電，高柔性，分散性好的石墨烯柔性導電復合膜及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種石墨烯柔性導電復合膜，其特征在于，按重量份數計，其原料組分包括：石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸復合導電粉1-10份，其他導電物質1-5份，柔性填料70-99份，無機填料0.5-5份，分散劑0.1-1份。

優選地，所述石墨烯導電復合膜厚度為5-50μm；方塊電阻10-1000Ω/□；彎折半徑5mm彎折1萬次，電阻變化＜5％；傳輸速度0.8m/min。

本發明還提供了上述石墨烯柔性導電復合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：制備改性高導電石墨烯復合粉：通過原位聚合制備石墨烯石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸復合導電粉；

步驟2：制備石墨烯復合分散液：用其他導電物質制備一級研磨分散液，將石墨烯復合導電粉加入一級研磨分散液中制備石墨烯復合分散液(二級研磨分散液)；

步驟3：制備石墨烯復合漿料：向步驟2制得的石墨烯分散液中加入柔性填料、分散劑、無機填料進行混合，得到石墨烯復合漿料；

步驟4：成膜：將步驟3得到的石墨烯復合漿料在柔性基材上印刷涂布并干燥成型為導電復合膜。

優選地，所述步驟1中通過原位聚合制備石墨烯石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸復合導電粉具體包括：將石墨烯，3,4-乙烯二氧噻吩單體，引發劑加入反應釜，反應溫度為5-10℃，聚合反應10-24h，反應保護氣氛為N₂，反應物冷卻并干燥，粉碎后得到石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸復合導電粉。

更優選地，按重量份數計，各成分比例為：石墨烯1-10份，3,4-乙烯二氧噻吩單體90-99份，引發劑0.01-1份；所述石墨烯晶型缺陷ID/IG≤10％,優選ID/IG≤6％；石墨烯片徑D90≤10μm；石墨烯比表面積BET≤100m²/g；所述引發劑為硫酸鐵或過硫酸銨。