[发明专利]一种石墨稀导电油墨及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨稀导电油墨复合材料，其主要配比（按质量百分比）包括石墨烯1~40 wt%；树脂基连结材料10~60 wt%；助剂10~30 wt%等。根据本发明提供的实验方法可以大批量的制备石墨烯导电油墨。本发明得到的导电油墨具有高的导电系数、良好的韧性、压模型能和抗冲击性能。本发明克服了传统导电油墨的污染环境以及成本发明高的弊端，有望于大规模商业化生产。

技术领域

本发明涉及一种导电油墨，特别是一种石墨烯导电油墨复合材料以及该导电油墨的制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•盖姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为黑金，是新材料之王，科学家甚至预言石墨烯将彻底改变21世纪。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

随着电子行业的快速发展，导电油墨在柔性印刷电路、薄膜开关、无线射频识别等领域中的应用日益增加。导电填料是决定导电油墨导电性能的关键因素，按导电填料分类，导电油墨一般可分为碳系、金属系及高分子系。碳系导电油墨价格较便宜，但导电性和耐湿性较差，只能用于导电性要求低的产品印刷。传统碳系导电油墨中的常见填料包括炭黑、石墨和碳纤维等，其电导率随碳的种类变化而变化，具有成本发明低、质轻、性能稳定，固化后耐酸碱和化学溶剂腐蚀，油墨附着力强等优点。然而，炭黑、石墨和碳纤维的导电性能已无法满足未来印刷电子行业的发展需求。石墨烯作为导电油墨的导电填料，不仅导电性能优良，而且具备优良的抗腐蚀性和抗氧化性，是最有普及应用潜力的印刷电子材料之一。石墨烯导电油墨是国内外石墨烯研究领域的热点之一。

发明内容

本发明提供了一种制备成本发明低、导电性能优异、机械性能好，组分配比可调且可室温固化的石墨烯导电油墨，并提供其相应的制备方法。

本发明的技术方案为：

本发明的石墨烯导电油墨，其成分的质量百分比为：树脂连结料质量百分比组分为10~60 wt%；石墨烯质量百分比组分为1~40 wt%；助剂质量百分比组分为10~30 wt%；溶剂质量百分比组分为5~80 wt%。

本发明所涉及的树脂基连结材料中的树脂可以为天然树脂，合成树脂或改性树脂。本发明发明中合成树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氟乙烯、酰胺树脂、热塑塑料、合成纤维素、聚乙烯树脂、合成橡胶等。本发明发明中可用的有改性酚醛树脂、改性环氧树脂、改性热塑树脂、改性纤维素和改性橡胶。上述树脂再导电油墨中是主要的成膜物质，其物理化学性能将直接决定导电油墨的力学性能、流变性能、耐酸碱性能、附着力等基础性能。

本发明涉及的石墨烯包括单层石墨烯、双层石墨烯、和多层石墨烯（层数少于10层）以及纳米微晶石墨烯和采用Hummers法制备得到的氧化还原石墨烯。本发明中石墨烯的粒径尺寸约为10nm以上厚度约为0.335nm至1微米之间，形状可以为片层状、纤维状，球状等。上述石墨烯主导着最终得到的导电油墨的导电性能，故此，导电石墨中石墨烯的比表面积越大、分散性能越好的，导电油墨的导电性能也会越好。