[发明专利]一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法

说明书

本发明提供一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，涉及复合材料技术领域。本发明提供的用于印刷的复合材料中，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。本发明的技术方案能够使用于印刷的复合材料的电导率均一，且在高温下不易发生鼓泡、膨胀或变形，使得印刷制备的导电结构的电性能较好。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法。

背景技术

随着人工智能、印刷电路及三维打印等新兴技术的积极发展，传统电极通常为单一金属材料，其无法通过印刷的方式制备，日渐不能满足市场需求，用于印刷的复合材料应运而生。

示例性地，用于印刷的复合材料主要包括以下两种：第一种，硅胶、环氧树脂等高分子基材复合银粉、铜粉等金属导电微粒，石墨、聚苯胺等非金属导电微粒等，此种复合材料中，含量较高的高分子基材不导电或弱导电，而银、铜等金属导电颗粒是固态，与高分子的相容性较差，很难在高分子基材中分布均匀，导致复合材料的电导率分布不均，石墨、聚苯胺等自身的电导率较低，使得复合材料很难具有较好的导电性能，使得印刷制备的电极的电性能不佳；第二种，以低熔点合金作为基材，添加金属粉末共混，形成半固体或高黏度流体，作为电极材料使用时，具有流动性好，易印刷，电导率高等优势，但是此种复合材料在较高温度下容易发生膨胀、鼓泡或变形(形成原因为内部空穴或包裹气体)，也会使得印刷制备的电极的电性能不佳。

发明内容

本发明提供一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，可以使用于印刷的复合材料的电导率均一，且在高温下不易发生鼓泡、膨胀或变形，使得印刷制备的导电结构的电性能较好。

第一方面，本发明提供一种用于印刷的复合材料，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。

可选地，所述金属油墨中，所述低熔点金属的氧化物的重量百分比为1％～80％。

可选地，所述非金属填料包括无定形材料、石墨类材料、线型材料、片层材料、三维介孔材料、宏观纤维材料中的一种或几种。

示例性地，所述无定形材料包括炭黑、活性炭、白炭黑中的一种或几种；所述石墨类材料包括氧化石墨、膨胀石墨中的一种或几种；所述线型材料包括碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种；所述片层材料包括石墨烯、蒙脱土中的一种或几种；所述三维介孔材料包括有序介孔碳、介孔二氧化硅中的一种或几种；所述宏观纤维材料包括短切碳纤维、碳纤维丝束、短切玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。

示例性地，所述非金属填料为线型材料，所述线型材料的直径为5nm～100nm，长度为1μm～100μm；或者，所述非金属填料为片层材料，所述片层材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为三维介孔材料，所述三维介孔材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为宏观纤维材料，所述宏观纤维材料的长度为50μm～10mm。

第二方面，本发明提供一种复合材料的制备装置，用于制备以上任一项所述的用于印刷的复合材料，所述制备装置包括：密封反应罐、进料口、机械搅拌器、转子粘度计和气体混合装置；其中，

所述密封反应罐底部设置有加热台，所述密封反应罐侧壁外设置有保温隔层，所述密封反应罐顶部设置有密封压板，所述密封压板上设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述密封反应罐的侧壁底部设置有第一气孔，所述密封反应罐的侧壁顶部设置有第二气孔；

所述进料口经所述第一通孔伸入所述密封反应罐内，所述机械搅拌器经所述第二通孔伸入所述密封反应罐内，所述粘度计经所述第三通孔伸入所述密封反应罐内；