[發(fā)明專利]石墨烯導(dǎo)電油墨、制備方法、應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110892347.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN113502088A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李磊;潘卓成;潘智軍;譚化兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德州宇航派蒙石墨烯科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C09D11/52
• 分類號(hào): C09D11/52;C09D11/107;C09D11/102;C09D11/03;H05B3/14
• 代理公司: 北京世衡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11686
• 代理人: 張超艷

本發(fā)明提供石墨烯導(dǎo)電油墨的制備方法，包括：制備石墨烯分散液：將5～30重量份的石墨烯粉末加入50～100重量份的極性溶劑中，超聲波分散，得到石墨烯分散液；制備樹脂混合液：將20～80重量份的耐熱酚醛環(huán)氧基聚氨酯樹脂和5～20重量份的丙烯酸樹脂混合攪拌均勻，得到樹脂混合液；制備石墨烯導(dǎo)電油墨：在攪拌狀態(tài)下將石墨烯分散液加入到樹脂混合液。本發(fā)明還提供石墨烯導(dǎo)電油墨及其應(yīng)用。本發(fā)明使得石墨烯在油墨體系中分散均勻，導(dǎo)電層方阻均勻，發(fā)熱體表面溫度均勻，能夠用于制備立體曲面發(fā)熱體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯導(dǎo)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及石墨烯導(dǎo)電油墨、制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨烯具有完美的二維晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形，厚度為一個(gè)原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結(jié)合方式為sp²雜化，這些σ鍵使石墨烯具有極其優(yōu)異的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強(qiáng)100倍，甚至超過鉆石。在石墨烯中，每個(gè)碳原子都有一個(gè)未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)光速的1/300，使石墨烯具有良好的導(dǎo)電性。

石墨烯導(dǎo)電油墨主要是用于石墨烯發(fā)熱體中導(dǎo)電層的印刷，石墨烯在油墨體系中分散越好則后期油墨印刷烘干得到的導(dǎo)電層方阻均勻性越高，而導(dǎo)電層的方阻越均勻則后期制備的發(fā)熱體表面溫度就越均勻。現(xiàn)有技術(shù)中石墨烯導(dǎo)電油墨主流制備方法是將石墨烯粉末直接加入到樹脂(聚氨酯樹脂為主)中攪拌，然后依次加入各種助劑攪拌。

目前石墨烯導(dǎo)電油墨有以下缺點(diǎn)：一是由于石墨烯特殊的大π鍵共軛的電子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其層間存在很大的范德華引力，其片層極易重新發(fā)生團(tuán)聚和堆砌，石墨烯在油墨體系中難以分散均勻，導(dǎo)致后期印刷的導(dǎo)電層方阻也極其不均，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)熱體表面溫度也不均勻；二是由于目前印刷石墨烯導(dǎo)電油墨制備平面發(fā)熱體只能在平面基材(如PET或PI)上進(jìn)行，無法在立體曲面基材上直接印刷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在問題中的一個(gè)或多個(gè)，本發(fā)明提供一種石墨烯導(dǎo)電油墨的制備方法，包括：

制備石墨烯分散液：將5～30重量份的石墨烯粉末加入50～100重量份的極性溶劑中，超聲波分散，得到石墨烯分散液；

制備樹脂混合液：將20～80重量份的耐熱酚醛環(huán)氧基聚氨酯樹脂和5～20重量份的丙烯酸樹脂混合攪拌均勻，得到樹脂混合液；

制備石墨烯導(dǎo)電油墨：在攪拌狀態(tài)下將石墨烯分散液加入到樹脂混合液。

可選地，所述在攪拌狀態(tài)下將石墨烯分散液加入到樹脂混合液步驟之后還包括：在攪拌狀態(tài)下加入0.1～2重量份的流平劑，優(yōu)選地，攪拌速度為500～800r/min，攪拌時(shí)間為5～10min。

可選地，所述制備石墨烯油墨的步驟中還包括對(duì)石墨烯油墨消泡，所述消泡的方法為物理消泡或化學(xué)消泡；優(yōu)選地，所述物理消泡為真空消泡；優(yōu)選地，所述化學(xué)消泡包括：在攪拌狀態(tài)下加入0.1～2重量份的消泡劑，優(yōu)選地，攪拌速度為500～800r/min，攪拌時(shí)間為5～10min。

可選地，所述在攪拌狀態(tài)下將石墨烯分散液加入到樹脂混合液步驟之后還包括：在攪拌狀態(tài)下加入0.1～2重量份的流平劑和0.1～2重量份的消泡劑。

可選地，所述制備石墨烯分散液的步驟中，所述超聲波分散的超聲頻率為50～100KHz，時(shí)間為6～8h，分散液溫度控制在25～35℃。

可選地，所述制備樹脂混合液的步驟中，攪拌時(shí)間為10～30min，攪拌速度為800～1500r/min。

可選地，所述在攪拌狀態(tài)下將石墨烯分散液加入到樹脂混合液步驟中，攪拌速度為1000～2000r/min，攪拌時(shí)間為30～60min。

可選地，所述在攪拌狀態(tài)下將石墨烯分散液加入到樹脂混合液步驟中，在攪拌狀態(tài)下在樹脂混合液中緩慢加入石墨烯分散液。