[发明专利]一种高分散稳定型导电油墨材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高分散稳定型导电油墨材料的制备方法，属于导电油墨材料技术领域。本发明技术方案采用复合石墨烯材料与制备的线型纳米银材料有机结合，通过石墨烯会作为桥梁搭载在空隙处，促进电子流动，提高导电性，且石墨烯优异的性质还能提高油墨的综合性能，石墨烯表面负载小粒径的纳米银颗粒会填补空隙，增加了更多的导电通路，也会提高导电性，本发明技术方案制备的复合材料通过银纳米线有效在石墨烯和材料内部形成穿插结构和有效分散的结构，进一步锚固材料之间的结合强度的同时，降低石墨烯材料之间的团聚现象，进一步改善现有制备导电油墨填料过程中分散性能不稳定的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种高分散稳定型导电油墨材料的制备方法，属于导电油墨材料技术领域。

背景技术

具有传输电流功能的油墨称为导电油墨，是在电子器件制造中能够起到导电功能的特种油墨。根据印刷方式的不同，通常将导电填料、连结料、助剂与溶剂按照不同比例配成能满足印刷需求的油墨。在衬底材料印刷后，经过烧结固化能作为导电线路形成电子流动通道，具备传输电流的导电功能。导电填料直接决定了油墨的导电性能，导电填料的种类、形貌以及在油墨中的含量对其导电性能有着重大的影响。连结料是油墨中的成膜物质，连接导电粒子以增强在基材上的附着力与抗撕拉能力，不同种类的树脂对油墨的附着力与力学性能有很大的影响，还会决定油墨干燥后的硬度与光泽度，常用的连结料有合成树脂和天然树脂等；溶剂起着分散导电填料与溶解树脂的作用，不同的溶剂具有不同的沸点与表面张力，可以选择不同的溶剂用来调节油墨的干燥速率和粘度；添加助剂主要是为了提高油墨的印刷适性，常用的助剂有分散剂、消泡剂、抑制剂等。

导电油墨是在未固化成膜前，导电填料分散在溶剂中，彼此之间未有接触，不具备导电性。经过固化干燥后，溶剂挥发，导电粒子间彼此靠近与树脂基结合形成导电网络，在外加电场下促使电子流动形成电流，从而具有导电性。目前已经有很多关于导电油墨电导电机理的研宄，比较成熟的理论是宏观的渗流理论和微观的隧道效应。导电油墨中导电填料的含量是决定油墨的导电性能和流变性的关键因素。

渗流理论：当导电填料在油墨中的质量分数很高时，导电油墨经印刷固化成膜后，溶剂挥发，导电粒子通过直接接触形成大量密集连续的导电通道，自由电子能够沿着导电通道移动形成电流。即当导电粒子在油墨中的固含量达到某一特定值时，粒子间通过直接接触电流流经的通道，膜层才具有导电性，这个特定值称为渗流临界值。在导电填料固含量小于渗流临界值时，载流子的通道完全被绝缘性聚合物“堵塞”，此时形成的通道很少，膜层的电阻很大。当导电填料体积分数达到渗流临界值时，由于导电粒子的相互接触而导通，膜层的电阻明显下降。总之，渗流作用就是导电粒子的相互接触而产生的的导电作用。

隧道效应：当油墨中的导电填料含量较低时，固化成膜后，一部分导电颗粒仍通过直接接触相连形成导电通路，但还有一部分导电颗粒间并未直接接触，彼此之间存在一定间隙。当导电粒子之间的间距小于10nm时，在外加电场作用时，自由电子跃迁穿过间隙与导电粒子接触导电的现象称为隧道效应。也就是说当导电粒子间并未通过直接接触形成导电通道，但当导电粒子间距小于10nm时电子仍然可以通过跃迁进行电流传输。

场致发射：当导电填料在油墨中的固含量很低，且外电场较低时时，固化后导电粒子在树脂体系中不连续。在外加高电场作用时，相互邻近的两个导电颗粒之间的电场存在着电位差，在高电场的作用下，导电粒子内部电子获得能量穿过表面势皇逸出与邻近的导电颗粒接触，最终由粒子内部电子逸出实现导电性。经过多年的研宄发展，之前已经有很多方法可以制备导电性优良的油墨，可以满足：工业化生产的要求。上述研宄方法中，虽然制备出了导电性优异的导电油墨，但是还存在启处理温度过高、使用大量有毒溶剂、填料粒径较大容易堵塞喷头、能耗高等问题。随着经济和社会的快速发展，使得印刷技术与现代电子技术相瓦渗透结合，对作为倍息载体的电子产品提出了更大的要求，电子产品开始朝着轻质便携、环保以及柔性化方向发展，这需要导电油墨在具备高导电性能的同时还要满足各类基材的承印能力。近年来，为了制备出可以应用到不同领域的高性能导电油墨，进行了诸多研究。