[发明专利]一种环保型石墨烯基导电碳浆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型石墨烯基高导电碳浆及其制备方法。石墨烯基高发热碳浆可广泛应用于墙暖地暖、电热毯垫、桑拿发热板、CPU发热鼠标垫、远红外碳晶画、远红外暖脚板、远红外保健坐垫等方面。

背景技术

随着经济的快速发展，现代社会对采暖的品质越来越高，而在采暖的工艺当中最关键的一步就对导电浆料的研发。市场上对导电浆料分为两类，一类是以金属银为代表的无机填料，另外一类就是以碳材料为代表的无机填料，但是就目前市场上实际应用情况来看，导电碳浆与导电银浆相比，方阻值较大，但成本低廉、性价比高、性能稳定，所以提高导电碳浆的导电性成为当今研发的主要方向。石墨烯是一种新型碳材料，它是由单层碳原子紧密排列而成的二维六边形点阵结构，因其具有优异的导电性（横向电导率高达10⁶ S/m），可以作为一种很好的导电填料应用于导电碳浆市场。本专利研发的石墨烯基导电浆料是一类由石墨烯粉体、树脂、助剂和溶剂等组成的具有导电功能的碳浆产品，与现有的金属类导电浆料相比，石墨烯基导电浆料具有巨大的成本优势，并且导电性能好，内阻小、粒度分布均匀，易于涂覆等优点。与传统的碳基导电碳浆产品相比，石墨烯基导电浆料在导电性能方面又具有显著的优势。石墨烯基导电浆料适用于网印、凹印、柔印、胶印和喷墨印刷等方式，可以应用于印刷线路板(PCB)、射频识别(RFID)、显示屏（如 OLED）、电极传感器等方面。因此石墨烯基导电浆料有望在射频标签、智能包装、薄膜开关、导电线路以及传感器等下一代轻薄、柔性电子产品中得到广泛应用，市场前景巨大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能有效提高产品质量，工艺简单，效果显著的环保型石墨烯基高导电碳浆的制备方法，可以适用在墙暖地暖等产品上面。为了达到上述目的，本发明所实施的具体技术方案是： 

   （1）无机填料的制备：5%~15%导电碳黑、5%~15%石墨烯粉体、15%~25%的石墨、5%左右的分散剂BYK、附着力促进剂及消泡剂和40%~60%的溶剂，在分散机内充分搅拌直至分散均匀。

   （2）有机载体的制备：按照质量百分比计量，分别称取20%的聚氨酯树脂和20%的丙烯酸树脂，及60%的溶剂，置于电加热反应釜内加热并充分搅拌，使树脂完全溶解并且混合均匀。

   （3）制备碳浆：将上述无机载体和有机载体混合在一起，在搅拌机内搅拌均匀，搅拌时间为30 min，然后置于砂磨机内每公斤研磨时间为1 h，使之形成均匀的混合相，即可得到环保型的导电碳浆浆料。    

本方案制备的最终产品性能评价指标是测量其表面电阻。具体测试方法为：经烘干机在120 ℃下干燥30 min后对产品进行测试，浆料的颗粒细度小于10μm以下，其中6*6 cm的样品电阻值最低能达90 Ω/cm²，在加热之后电阻值非常稳定，表面发热温度均匀，且浆料在PET、玻璃纤维布和环氧树脂板等基材上面附着力很好，耐酸碱，溶剂腐蚀性能好，符合国家标准。该导电浆料最主要的技术特点是环保，导电性能优异，印刷适应性极强，附着力优、良好的耐磨损性及耐化学性、抗老化、使用寿命长、发热效率高、具有远红外发热功能等特点。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：石墨烯是通过物理剥离法制备出来的，表面几乎无缺陷，作为无机填料添加到有机载体中增强了浆料的导电性能，且石墨烯粉体的制备方法简便，成本低。所用有机溶剂为环保型的无水乙醇，大大降低了生产成本，本发明制备的高导热碳浆不仅环保而且成本较低，关键是导电性能好，适合大规模工业化生产。

具体实施方式

    下面通过具体实施对本发明作进一步的详细说明。需要说明的是，下述实例仅限于本发明，但并不用于限制本发明的实施范围。

实施例1：石墨烯粉体添加量为5%的发热碳浆的制备

（1）无机载体的制备：10%导电碳黑、5%石墨烯粉体、20%的石墨、分散剂BYK、附着力促进剂、消泡剂和40%~60%的溶剂，在分散机内分散均匀。

（2）有机载体的制备：按照质量百分比计量，分别称取20%的聚氨酯树脂和20%的丙烯酸树脂，60%的溶剂，置于电加热反应釜内加热并充分搅拌，使树脂完全溶解并且混合均匀。

（3）碳浆的制备：将上述无机载体和有机载体混合在一起，在分散机内充分分散均匀，分散的时间为30min，然后置于砂磨机内每公斤研磨时间为1h，使之形成均匀的混合相。研磨后即得到环保型的导电碳浆。

实施例2：石墨烯粉体添加量为7%的发热碳浆的制备：