一种石墨烯改性导电银浆及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石墨烯改性导电银浆及其制备方法，所述石墨烯改性导电银浆其主要由银纳米线、石墨烯材料、粘结剂和溶剂组成；所述石墨烯材料包括石墨烯、石墨烯纳米片、生物质石墨烯或氧化石墨烯的任意一种或至少两种的组合。在本发明专利技术中所述银纳米线和石墨烯材料二者共同作为导电剂，银纳米线填充到石墨烯材料片层之间，使得石墨烯片层与片层之间用银线串联起来，二者协同作用，发挥其导电性能，而且石墨烯覆盖在银纳米线表面，可以避免银纳米线的氧化，更加保证了体系的稳定以及导电性能的稳定发挥，并且借助粘结剂等其他成分使得体系的附着力明显提高，增加了导电银浆的印刷适性。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性导电银浆及其制备方法
本专利技术属于导电浆料领域，涉及一种石墨烯基导电银浆及其制备方法。
技术介绍
导电银浆是一种由高纯度的金属银颗粒、粘合剂、溶剂、助剂组成的混合浆料。在电子信息产业高速发展的今天，导电浆料的需求日益增大，成为太阳能电池、印刷电路等电子工业方面必不可少的材料，但是由于金属银价格昂贵而致使导电银浆的价格相对较高。目前，为了满足电子产品高导电性的要求，导电银浆中银的固含量在60-90％，高含量的银微粒不仅大大提高了制备成本，同时降低了粘结剂的含量，导致固化性能和粘结强度下降。而石墨烯是一种很好的二维导电碳材料，且价格相对银比较便宜，因此，在导电银浆中用石墨烯代替银作为导电填料，可以实现在降低成本的同时增加银浆的导电性。CN104200875A公开了一种低银含量复合导电银浆，该导电银浆以重量份数计，包括5-15份石墨烯微片，30-50重量份镀银玻璃粉，5-15份高分子树脂，20-40重量份有机溶剂，1-4份流平剂和0.1-0.5份消泡剂。在银浆中选用导电颗粒石墨烯微片与镀银玻璃粉均为片状结构，减少导电颗粒间的间隙，提高堆积密度，增加颗粒间的接触面积，提高导电能力。CN103436099A公开了一种复合导电油墨，按重量份数计包括：成膜树脂5.0～30.0份，片状银粉与纳米银粉的混合物或片状银粉20～40份，石墨烯与纳米石墨片的混合物或石墨烯0.1～5.0份，添加剂1.5～11.0份，余量为有机溶剂。该专利技术的复合导电油墨虽然具有较低的银含量，但石墨烯并未真正起到降低成本的作用，且导电性能有待进一步提高。CN104650653A公开了一种纳米导电银浆及其制备方法，所述纳米导电银浆由包含以下重量份的组分制成：纳米银0.5-5份，树脂10-30份，分散剂0.01-2份，表面助剂0.01-2份，防沉剂0.01-2份，流平剂0.01-2份，纳米助剂0.1-2份，增稠剂0.5-2份，有机溶剂50-95份，颜料0.01-10份，固化剂0.01-5份。其中纳米助剂可以选择石墨烯纳米片，但是纳米银的用量还是很多，且导电性能有待进一步提高。CN105936769A中公开了一种石墨烯改性的纳米银水性导电油墨及其制备方法，所述石墨烯改性的纳米银水性导电油墨包括以下物质：纳米银0.02-3份，石墨烯改性助剂0.001-3份、硝化纤维素0.02-10份、十六烷基三甲基氯化铵0.001-3份、有机改性聚二甲基硅氧烷0.001-3份、分散剂0.001-3份、润湿剂0.1-2份、有机溶剂70-100份，在其制备方法中采用将石墨烯改性助剂与硝化纤维素、十六烷基三甲基氯化铵以及有机改性聚二甲基硅氧烷等直接进行混合，由于石墨烯可能发生团聚而导致所制备得到的导电油墨的导电性能有待进一步提高。在实际应用中，石墨烯片层容易发生聚集，石墨烯在浆料的添加量很低，影响了石墨烯性能的发挥，显然不利于推广应用。因此，在本领域中期望得到一种既能够降低银用量又能够增加石墨烯用量且改善石墨烯的分散性的导电银浆。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯改性导电银浆及其制备方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种石墨烯改性导电银浆，其主要由银纳米线、石墨烯材料、粘结剂和溶剂组成；所述石墨烯材料包括石墨烯、石墨烯纳米片、生物质石墨烯、氧化石墨烯的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术中，在本专利技术中所述银纳米线和石墨烯材料二者共同作为导电剂，银纳米线填充到石墨烯材料片层之间，有利于石墨烯的分散，并且使得石墨烯片层与片层之间用银线串联起来，二者协同作用，发挥其导电性能，而且石墨烯覆盖在银纳米线表面，可以避免银纳米线的氧化，更加保证了体系的稳定以及导电性能的稳定发挥。并且借助粘结剂等其他成分使得体系的附着力明显提高，增加了导电银浆的印刷适性。优选地，所述石墨烯材料为生物质石墨烯。其中，生物质石墨烯是以生物质为原料制备的含有单层石墨烯、少层石墨烯、石墨烯纳米片层结构，并负载金属/非金属化合物，层数不大于10层的二维纳米炭材料，甚至可以是在以上基础上包含石墨化炭、金属/非金属化合物的复合炭材料；所述生物质石墨烯还包括通过对生物质资源水热碳化法制备的石墨烯。优选地，所述生物质石墨烯采用济南圣泉公司的生物质石墨烯，即以农林废弃物为主要原料，通过水解、催化处理、热处理等步骤获得的含有石墨烯的碳纳米材料复合物，其主要特征为含有石墨烯、无定型碳和非碳非氧元素，所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素，所述非碳非氧元素含量为复合物的0.5wt％～6wt％。如专利申请号为201510819312.X制备的产品。所述生物质石墨烯的主要指标示例性的可以是：电导率＞3000S/m，优选＞5000S/m；比表面积＞150m2/g，优选＞300m2/g；拉曼光谱IG/ID＞2，优选＞3；C/O＞35.0。优选地，所述粘结剂包括树脂类粘结剂，所述树脂类粘结剂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、氯乙烯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂或纤维素类树脂中的一种或至少两种的组合。优选地，所述导电银浆中银纳米线的含量为80～120重量份，石墨烯材料的含量为80～120重量份；例如在所述导电银浆中银纳米线的含量为80重量份、83重量份、85重量份、88重量份、90重量份、93重量份、95重量份、98重量份、100重量份、105重量份、108重量份、110重量份、113重量份、115重量份、118重量份或120重量份，石墨烯材料的含量为80重量份、83重量份、85重量份、88重量份、90重量份、93重量份、95重量份、98重量份、100重量份、105重量份、108重量份、110重量份、113重量份、115重量份、118份或120份；优选地，所述银纳米线的含量为80～100重量份，石墨烯材料的含量为100～120重量份。在本专利技术中，如果不使用银纳米线或银纳米线的用量过少，则石墨烯分散性变差，并且由于石墨烯片层与片层之间并不能进行导电串联或会有一部分石墨烯片层与片层之间不能进行导电串联，会使得产品的导电性能不佳。在本专利技术中，如果将银纳米线换做银纳米片或纳米银粉，可能由于银纳米片或纳米银粉与石墨烯片层之间的作用并不能像银纳米线一样，其会造成石墨烯片层与片层之间难以连续串联起来或者造成堆积现象，如果银粉与银纳米片的用量较大，则界面电阻较大，因此会使得导电性能不够理想。在本专利技术中，为了尽量降低成本，并保证导电性能，则采取尽量增加石墨烯用量的方法，然而如上所述银纳米线和石墨烯之间是有一定相互作用的，当石墨烯过多时，由于纳米银的相对用量变少，则会使得二者将配合达不到理想的效果，而导致导电性能的损失。优选地，所述导电银浆中粘结剂的含量为180～220重量份，例如可以为180重量份、183重量份、185重量份、188重量份、190重量份、193重量份、195重量份、198重量份、200份或220份优选180～200重量份。优选地，所述溶剂包括去离子水、乙酸丁酯、磷酸三乙酯、乙醇、正丁醇、丁酮、异佛尔酮、甲苯或二甲苯中的一种或至少两种的组合。优选地，所述导电银浆中溶剂的含量为220～250重量份，例如220重量份、223重量份、225重量份、228重量份、230重量份、23本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性导电银浆，其特征在于，其主要由银纳米线、石墨烯材料、粘结剂和溶剂组成；所述石墨烯材料包括石墨烯、石墨烯纳米片、生物质石墨烯或氧化石墨烯的任意一种或至少两种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性导电银浆，其特征在于，其主要由银纳米线、石墨烯材料、粘结剂和溶剂组成；所述石墨烯材料包括石墨烯、石墨烯纳米片、生物质石墨烯或氧化石墨烯的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述石墨烯材料为生物质石墨烯；优选地，所述粘结剂包括树脂类粘结剂，所述树脂类粘结剂为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、氯乙烯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂或纤维素类树脂中的一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的导电银浆，其特征在于，所述银纳米线的含量为80～120重量份，石墨烯材料的含量为80～120重量份；优选地，所述银纳米线的含量为80～100重量份，石墨烯材料的含量为100～120重量份。4.根据权利要求1-3中任一项所述的导电银浆，其特征在于，所述粘结剂的含量为180～220重量份，优选180～200重量份。5.根据权利要求1-4中任一项所述的导电银浆，其特征在于，所述溶剂包括去离子水、乙酸丁酯、磷酸三乙酯、乙醇、正丁醇、丁酮、异佛尔酮、甲苯或二甲苯中的一种或至少两种的组合；优选地，所述导电银浆中溶剂的含量为220～250重量份。6.根据权利要求1-5中任一项所述的导电银浆，其特征在于，所述导电银浆还包括纤维素；优选地，所述纤维素为羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、醋酸丁酸纤维素、乙基纤维素或乙基羟乙基纤维素中的一种或至少两种的组合，进一步优选醋酸丁酸纤维素和/或乙基纤维素；优选地，所述导电银浆中纤维素的含量为8～12重量份，优选8～10重量份；优选地，所述导电银浆还包括热塑性树脂；优选地，所述热塑性树脂为聚乙烯醇缩丁醛；优选地，所述导电银浆中热塑性树脂的含量为8～12重量份，优选10～12重量份；优选地，所述导电银浆还包括助剂、固化剂或促进剂中的任意一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金柱，张明，张娟娟，张安，刘顶，
申请(专利权)人：山东圣泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37