[发明专利]一种导电墨水组合物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高导电性含石墨烯的低温喷墨印刷型有机银化合物导电墨水，有机银化合物导电墨水包含有效量的有机银化合物以及能与银形成螯合物或络合物的反应性溶剂，石墨烯，低沸点溶剂，还原剂，表面活性剂等，混合后经超声分散，得到石墨烯有机银化合物导电墨水。本发明利用了有机银化合物可低温还原的特点，石墨烯本身具有良好的导电性能，在低温烧结过程中石墨烯起到了桥接的作用，加大了传导接触面积，该法制备得到的墨水方法简单，对设备的要求低，储存性能好，同时具有优良的导电性能。

技术领域

本发明涉及一种导电墨水组合物及其制备方法，特别涉及一种含石墨烯的具有高导电性能的低温烧结的喷墨打印墨水及其制备方法。

背景技术

通过印刷的方式印制电路为制备导电图形提供了新思路以及问题解决方案，印刷的方式具有材料利用率高、制造工艺简单、成本低，印刷电路时可以到达更高的布线密度和精度，因此喷墨印刷等技术具有非常广阔的应用前景，可以被应用在印制无线射频电子标签、太阳能电池、透明导电膜等领域。印刷制备得到的图案更加精细，从环境因素以及成本因素方面而言也更加有利。

导电高分子、纳米金属、碳材料等均可做为墨水的导电成分。金属材料中银因具有超高的导电性能以及良好的抗氧化能力在导电材料中被广泛应用，石墨烯具有优异的电子传输性能，室温下平面上的电子迁移率为15000cm²V^-1s^-1，与这数值对应的电阻率为10^-6Ω·cm，稍小于银的电阻率1.59×10^-6Ω·cm，因此石墨烯具有优异的导电性。

现有技术中常用的颗粒型导电墨水要求纳米颗粒的粒径低于50nm且分散良好，否则容易堵塞喷头，而且制备的导电墨水经过印刷后，要经过200-400℃左右，甚至更高的温度处理后，才能得到符合要求的导电层。带来的严重问题就是印刷后热处理温度太高，大大制约了印刷基材的选择。银系导电墨水中由于墨水中银含量普遍都较低，会使烧结后导电层结构中有较多孔隙，较多的孔隙会使烧结结构不致密，从而影响打印导电层的导电性能，增大电阻率，有机银化合物墨水的电阻率则更高。即使有部分专利公开了添加石墨烯的技术方案，其往往通过将石墨烯与纳米银颗粒一同加入墨水/浆料，或者将石墨烯与纳米银制备成复合材料，但同样存在烧结温度高，产品存放稳定性差、堵塞打印机喷嘴的问题，而且工艺复杂，成本高。

发明内容

为克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种含石墨烯导电墨水组合物，在有机银化合物墨水中引入了石墨烯，能极大的降低低温烧结后的电阻率，所得到的墨水银含量低，同时克服了纳米银颗粒石墨烯体系中的分散性问题，有良好的分散性及稳定性，不易堵孔，节约了成本，工艺简单，便于操作。

一种高导电墨水组合物，按照重量百分比，包含：有机银化合物10～30％，石墨烯0.01～5％，溶剂40-50％，分散剂0.01-2％，还原剂20-40％。

进一步地，有机银化合物可选自羧酸类有机银化合物、碳酸铵类有机银化合物、碳酸氢铵类有机银化合物合物中至少一种。

进一步地，有机银化合物选自甲酸银、新癸酸银、月桂酸银、山嵛酸银、硬脂酸银、棕榈酸银、油酸银、柠檬酸银、酒石酸银、丁二酸银、甲基胺基甲酸银、丁基胺基甲酸银其中的一种或几种。

有机银化合物质量百分比优选占墨水总组合物的10～30％，质量低于10％时银含量过低，质量高于30％时有机银化合物溶解变得困难。进一步地，15-20％，进一步地，17-18％。

进一步地，石墨烯添加量为0.01～5％，进一步优选，0.01～3％，更进一步优选0.01～0.3％。

进一步地，石墨烯种类为非氧化石墨烯。所述的非氧化石墨烯是指除氧化石墨烯以外的石墨烯。非氧化石墨烯包括通过机械剥离法、取向生长法、加热SiC法、化学还原法、化学解离法等方法制备得到的石墨烯。