一种复合水性导电乳液、其制备方法及水性导电油墨技术

技术编号:20980015 阅读:23 留言:0更新日期:2019-04-29 18:54
本发明专利技术提供一种复合水性导电乳液、其制备方法及水性导电油墨,属于碳系材料技术领域。复合水性导电乳液包括水、碳素材料A和水性树脂乳液,其中,碳素材料A占复合水性导电乳液的质量百分数为0.1%-40%,水性树脂乳液占复合水性导电乳液的质量百分数为5%-60%,在(25±1)℃复合水性导电乳液的粘度为100-4000cp。水性导电油墨包括复合水性导电乳液,以及碳素材料B、水性油墨助剂和助溶剂的一种或多种。此水性导电油墨使用上述复合水性导电乳液,分散效果更好,流动性更佳,通过水性导电油墨制备得到的导电涂层的导电性更好。

Composite waterborne conductive emulsion, preparation method and water-based conductive ink

The invention provides a composite waterborne conductive emulsion, a preparation method thereof and a water-based conductive ink, belonging to the technical field of carbon materials. Composite waterborne conductive emulsion includes water, carbon material A and waterborne resin emulsion. Among them, carbon material A accounts for 0. 1% to 40% of the composite waterborne conductive emulsion, and the water emulsion emulsion accounts for 5% to 60% of the composite waterborne conductive emulsion. The viscosity of the waterborne conductive emulsion at (25 + 1) C is 100 to 4 000 CP. Waterborne conductive ink includes composite waterborne conductive emulsion, and one or more kinds of carbon materials B, water-based ink auxiliaries and cosolvent. The waterborne conductive ink has better dispersing effect and better fluidity. The conductive coating prepared by waterborne conductive ink has better conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种复合水性导电乳液、其制备方法及水性导电油墨
本专利技术涉及导电乳液
,具体而言,涉及一种复合水性导电乳液、其制备方法及水性导电油墨。
技术介绍
由于碳纳米材料具有非常高的比表面积,在溶液中均匀分散后会使得溶液的粘度急剧升高,一般在5%左右时就会失去流动性。所以,通常将碳纳米材料进行表面改性后,与乳液的原料进行原位聚合反应以获得复合乳液。现有技术中,碳纳米材料表面改性会阻碍碳纳米材料在形成导电涂层后的相互搭接,使得涂层电阻率升高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合水性导电乳液、其制备方法和水性导电油墨,使复合水性导电乳液的粘度在100-4000cp范围内,制得的涂层的电阻率较低。第一方面,本专利技术实施例提供一种复合水性导电乳液,包括水、碳素材料A和水性树脂乳液,其中,碳素材料A占复合水性导电乳液的质量百分数为0.1%-40%,水性树脂乳液占复合水性导电乳液的质量百分数为5%-60%,在(25±1)℃复合水性导电乳液的粘度为100-4000cp。对碳素材料A和水性树脂乳液的含量以及复合水性导电乳液的粘度进行限制,在碳素材料A在水体系中扩散的过程中,逐渐显露出碳素材料A的亲油性,使得碳素材料A可以融入到水性树脂乳液的内部,碳素材料A被包裹在水性树脂乳液内,由于水性树脂乳液的分散性和流动性好,将碳素材料A包裹在水性树脂乳液内,得到的复合水性导电乳液能够具有高含量的碳素材料A,且其粘度低且分散效果好,避免产生团聚。结合第一方面,在另一实施例中,碳素材料A占复合水性导电乳液的质量百分数为1%-30%,水性树脂乳液占复合水性导电乳液的质量百分数为30%-60%;可选的,碳素材料A占复合水性导电乳液的质量百分数为5%-20%,水性树脂乳液占复合水性导电乳液的质量百分数为40%-60%;可选的,水性树脂乳液包括丙烯酸乳液、苯丙乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、聚乙烯蜡乳液和聚四氟乙烯乳液以及其衍生物的乳液的一种或多种;可选的,在(25±1)℃下复合水性导电乳液的粘度为1000-2000cp。结合第一方面,在另一实施例中,碳素材料A包括碳纳米管、石墨烯和富勒烯中的一种或多种;可选的,碳纳米管的管径为0.01-20μm,可选的,碳纳米管的管径为0.1-10μm,可选的,碳纳米管的管径为0.1-1μm;可选的,碳纳米管的长度为0.1-50μm,可选的,碳纳米管的长度为0.1-20μm,可选的,碳纳米管的长度为1-10μm;可选的,石墨烯的片层层数为1-10层,可选的,石墨烯的片层层数为1-5层,可选的,石墨烯的片层层数为1-2层;可选的,石墨烯的片径尺寸为0.01μm-20μm,可选的,石墨烯的片径尺寸为0.1-10μm,可选的,石墨烯的片径尺寸为0.1-1μm。碳素材料A的比表面积较大,且能够与水性树脂乳液相互融合,得到的复合水性导电乳液的碳素材料A的含量可以进一步增加,且复合水性导电乳液的粘度低且分散效果好,避免产生团聚。结合第一方面,在另一实施例中,复合水性导电乳液还包括分散剂,分散剂占复合水性导电乳液的质量百分数为不高于0.1%,可选的,分散剂占复合水性导电乳液的质量百分数为不高于0.01%,可选的,分散剂占复合水性导电乳液的质量百分数为不高于0.0001%;可选的,分散剂为水溶性聚合物;可选的,水溶性聚合物的分子量为1万-100亿,可选的,水溶性聚合物的分子量为100万-10亿,可选的,水溶性聚合物的分子量为1000万-1亿;可选的,水溶性聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酯、水性环氧聚合物和水溶性纤维素中的一种或多种。分散剂的添加可以使复合水性导电乳液的分散效果更好,且高分子量的分散剂在向水体系中扩散的速度较慢,能够使碳系材料A在水体系中的均匀分散的状态和与水性树脂乳液液滴融合的状态之间平稳过渡,避免产生团聚。第二方面,本专利技术实施例提供一种复合水性导电乳液,包括水、碳素材料A和水性树脂乳液,其中,碳素材料A占复合水性导电乳液的质量百分数为0.1%-40%,水性树脂乳液占复合水性导电乳液的质量百分数为5%-60%;其中,碳素材料A的至少一部分被包裹在水性树脂乳液内。对碳素材料A和水性树脂乳液的含量进行限制,且碳素材料A的至少一部分被包裹在水性树脂乳液内,使复合水性导电乳液能够具有乳液原有的良好分散性和流动性,且能够具有高含量的碳素材料。第三方面,本专利技术提供一种复合水性导电乳液的制备方法,包括如下步骤:将碳素材料A和分散剂在水中分散得到水性分散液。制备种子乳液,制备预乳化液。先将预乳化液加入到种子乳液中,再加入水性分散液。由于分散剂的作用,可以使碳素材料A缓慢均匀扩散至水体系中,也就是说,碳素材料A随着分散剂一起扩散至水体系中,形成均匀的水性分散液,且由于先形成种子乳液,使水性树脂乳液的乳液液滴成型,再加入预乳化液,种子乳液与预乳化液逐渐聚合,乳液液滴逐渐增大,加入碳素材料A水性分散液以后,分散剂的浓度减小,碳素材料A逐渐显露出亲油性,由于乳液液滴逐渐增大,乳液液滴的表面积较大,碳素材料A与乳液液滴逐渐融合,使碳素材料A融合在液滴表面或至少一部分包裹在乳液液滴内,从而使得到的复合水性导电乳液的分散性好,流动性佳,且粘度低。结合第三方面,在另一实施例中,将预乳化液分成第一预乳化液和第二预乳化液,先将第一预乳化液加入到种子乳液中,再加入水性分散液,最后加入第二预乳化液。先使种子乳液与第一预乳化液逐渐聚合,乳液液滴逐渐增大,后加入水性分散液,分散剂的浓度减小,碳素材料A逐渐显露出亲油性,使得碳素材料A与乳液液滴相互融合,再加入第二预乳化液,第二预乳化液与乳液液滴继续聚合,使碳素材料A逐渐被包裹在乳液液滴内或至少一部分被包裹在乳液液滴内,从而进一步使得到的复合水性导电乳液的分散性好,流动性佳,且粘度低。结合第三方面,在另一实施例中,种子乳液的制备方法,包括:将乳化剂和引发剂混合,再加入树脂单体形成种子乳液。可选的,预乳化液的制备方法,包括:将乳化剂和树脂单体混合形成预乳化液。可选的,乳化剂包括脂肪酸盐、松香酸皂、硫酸盐、磺酸盐、烷基铵和季铵盐中的一种或多种。可选的,树脂单体包括丙烯酸酯单体、苯丙胺酯单体、环氧树脂单体和酚醛树脂单体的一种或多种。可选的,引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二烷基和过氧化二酰基中的一种或多种。第四方面,本专利技术实施例提供一种水性导电油墨,包括复合水性导电乳液,以及碳素材料B、水性油墨助剂和助溶剂的一种或多种。水性导电油墨用来制备导电涂层,其导电性好。结合第四方面,在另一实施例中,水性油墨助剂包括流平剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂、防霉剂、慢干剂、快干剂中的一种或多种;助溶剂包括包括水和有机溶剂,可选的,有机溶剂包括乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、异丙醇、丙酮、丁醇、丁二醇、异丁醇、丁酮、异丁酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、二氧六环中的一种或多种;碳素材料B包括炭黑、碳纳米管、石墨、石墨烯、碳纤维、富勒烯中的一种或多种。结合第四方面,在另一实施例中,碳素材料A以及碳素材料B占水性导电油墨的固含量的质量百分数为20%-60%,可选的,碳素材料A以及碳素材料B占本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合水性导电乳液,其特征在于,包括水复合水性导电乳液复合水性导电乳液、碳素材料A和水性树脂乳液,其中,所述碳素材料A占所述复合水性导电乳液的质量百分数为0.1%-40%,所述水性树脂乳液占所述复合水性导电乳液的质量百分数为5%-60%,在(25±1)℃所述复合水性导电乳液的粘度为100-4000cp。

【技术特征摘要】
1.一种复合水性导电乳液,其特征在于,包括水复合水性导电乳液复合水性导电乳液、碳素材料A和水性树脂乳液,其中,所述碳素材料A占所述复合水性导电乳液的质量百分数为0.1%-40%,所述水性树脂乳液占所述复合水性导电乳液的质量百分数为5%-60%,在(25±1)℃所述复合水性导电乳液的粘度为100-4000cp。2.根据权利要求1所述的复合水性导电乳液,其特征在于,所述碳素材料A占所述复合水性导电乳液的质量百分数为1%-30%,所述水性树脂乳液占所述复合水性导电乳液的质量百分数为30%-60%;可选的,所述碳素材料A占所述复合水性导电乳液的质量百分数为5%-20%,所述水性树脂乳液占所述复合水性导电乳液的质量百分数为40%-60%;可选的,所述水性树脂乳液包括丙烯酸乳液、苯丙乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液、聚乙烯蜡乳液和聚四氟乙烯乳液以及其衍生物的乳液的一种或多种;可选的,在(25±1)℃下所述复合水性导电乳液的粘度为1000-2000cp。3.根据权利要求1所述的复合水性导电乳液,其特征在于,所述碳素材料A包括碳纳米管、石墨烯和富勒烯中的一种或多种;可选的,所述碳纳米管的管径为0.01-20μm,可选的,所述碳纳米管的管径为0.1-10μm,可选的,所述碳纳米管的管径为0.1-1μm;可选的,所述碳纳米管的长度为0.1-50μm,可选的,所述碳纳米管的长度为0.1-20μm,可选的,所述碳纳米管的长度为1-10μm;可选的,所述石墨烯的片层层数为1-10层,可选的,所述石墨烯的片层层数为1-5层,可选的,所述石墨烯的片层层数为1-2层;可选的,石墨烯的片径尺寸为0.01μm-20μm,可选的,所述石墨烯的片径尺寸为0.1-10μm,可选的,所述石墨烯的片径尺寸为0.1-1μm。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合水性导电乳液,其特征在于,所述复合水性导电乳液还包括分散剂,所述分散剂占所述复合水性导电乳液的质量百分数为不高于0.1%,可选的,所述分散剂占所述复合水性导电乳液的质量百分数为不高于0.01%,可选的,所述分散剂占所述复合水性导电乳液的质量百分数为不高于0.0001%;可选的,所述分散剂为水溶性聚合物;可选的,所述水溶性聚合物的分子量为1万-100亿,可选的,所述水溶性聚合物的分子量为100万-10亿,可选的,所述水溶性聚合物的分子量为1000万-1亿;可选的,所述水溶性聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯胺、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴祯琪刘兆平
申请(专利权)人:宁波石墨烯创新中心有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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