[发明专利]一种石墨烯有机银导电油墨及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电油墨领域，特别是一种石墨烯有机银导电油墨及其制备方法。

背景技术

随着科技的高速发展，集成电路的大规模使用，微电子器件越来越小型化，印刷电路、智能标签、柔性显示器件、传感器等的电子线路也向微小、精细化、多样性发展，其对应的印刷方式和基材种类越来越多。印刷方法包括丝网印刷方法、凹版印刷方法、蚀刻方法、旋转涂布方法、电镀方法、化学气相沉积方法、喷墨打印方法、直接笔写方法等；作为打印的基材，可分为硬性基材，如玻璃、金属、半导体、硅片、陶瓷、环氧树脂等；以及柔性基材，如PET膜、聚酰亚胺膜等。

导电油墨通常由导电功能单元、溶剂、粘结剂、分散剂、改性添加剂等组成，可以分为金属或金属氧化物系、碳系、复合物系三大类；金属或金属氧化物系导电油墨的导电功能单元主要有金粉、银粉、铜粉等，其性能好，但金粉价格昂贵，而铜粉易因氧化降低导电性；因此目前主要使用银粉系导电油墨，但银粉易迁移、烧结过程易开裂，抗弯曲性能差，故而主要用于低电阻硬性基材导电电路中。碳系导电油墨的导电功能单元主要有石墨、碳黑、乙炔黑等，其性能稳定，不易氧化，固化后耐腐蚀，但电阻率较低，主要应用于薄膜开关中。上述材质的油墨材料都存在着自身的优缺点，为提高印刷制件性能，扩大导电油墨的使用范围，导电功能单元的改进及探索应用新导电单元是国内外导电油墨研发的趋势。

石墨烯是2004年Geim小组报道的新一代纳米碳材料，具有极高的电子迁移率、优异的导热性、室温反常量子霍尔效应、双极化电场效应和高杨氏模量等特点，在复合材料、储能器件、透明电极等领域具有极大的应用前景。石墨烯导电性高，密度远小于铜、银，抗弯曲性能好，本身稳定；随着石墨烯制备工艺的成熟，价格越来越便宜，因此石墨烯代替铜、银作为印刷电路的导线不但符合微电子产业集成化、轻量化的发展方向，还可以减少贵金属的耗损。

然而，利用石墨烯制备导电材料时存在片层界面电阻，所制备的导电油墨易团聚，分散性差，实际导电性与石墨烯理论导电性差距很大。目前采用在石墨烯中添加纳米银的方式保证其导性能，该方法纳米银的添加量一般大于50 wt%；纳米银的制备也繁琐复杂，这无疑增加了生产成本；另外，这种状态的导电油墨中石墨烯与金属银均为固态，给油墨配置中颗粒的分散和某些印刷方式（如喷墨、直写）应用带来困难，因此，提供一种可调制成液态的银前驱体方法制备石墨烯和银复合类型的导电油墨具有重大的现实意义。

有机银为银的有机化合物，可通过络合将其调制成液态，但有机银不稳定，外加的组分极易引起其快速分解还原，因此有机银中复合其它导电单元构建新型导电油墨并未有报道。我们的研究证实石墨烯不具还原性或还原性较弱，借助合理的配置工艺，石墨烯与有机银能稳定共存。

发明内容

本发明提供一种稳定的石墨烯有机银导电油墨及其制备方法，与导电单元全部为石墨烯或纳米银的导电油墨相比，该导电油墨固含量低，油墨的稳定性好，印刷性能好，应用广泛，本发明是这样实现的： 一种石墨烯有机银导电油墨，其特征在于，原料与组分如下，以质量百分比计，包括：

导电功能单元前驱体23-40%，

有机银络合剂25-57%，

粘结剂3-10%

溶剂0.5-20%，

助剂2.5-6%；

所述导电功能单元前驱体由石墨烯和有机银组成，石墨烯与有机银中单质银的质量比为4-92:96-8。

优选的，本发明中，所述导电功能单元前驱体中，石墨烯与有机银中单质银的质量比为4-20：96-80或80-92:20-8。

优选的，本发明中，所述导电功能单元前驱体中，石墨烯与有机银中单质银的质量比为4:96-82:18。

优选的，本发明中，所述石墨烯为单层或多层的层片状结构。

优选的，本发明中，所述有机银为辛癸酸银、β-酮酸银、2-[2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基]醋酸银、丁酸银、柠檬酸银、丁二酸银、苹果酸银、酒石酸银、醋酸银、草酸银中的一种。

优选的，本发明中，所述粘结剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸酯类低聚物和活性单体、醇酸树脂、合成纤维素、聚酰胺树脂、氯醋树脂、聚氨酯树脂、聚偏氟乙烯树脂、热塑性树脂、合成橡胶、有机硅改性环氧、聚氨酯改性环氧、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸环氧树脂、改性丙烯酸树脂、改性酚醛、改性醇酸树脂中的一种。