石墨烯/银复合导电油墨的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯/银复合导电油墨的制备方法。该方法是在球形银粉还原体系中加入生物质石墨烯，形成石墨烯/球形银粉复合粉末，经过机械球磨后形成石墨烯/片状银粉复合粉体，然后与树脂体系形成石墨烯/银复合导电油墨。本发明专利技术在降低银含量的同时，还能够满足电子线路电阻率低、精细度高、附着力大、硬度高的要求，以期在不同电子信息产品如触摸屏、RFID、柔性线路、超级电容器等方面得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子工业用导电油墨制备方法，特别是涉及用于制造电子工业用电子 胶水的。
技术介绍
银导电油墨是以片状银粉为导电功能相，以环氧、酚醛、PE、氯醋等树脂为粘结相 的一种电子涂料，被广泛应用于印刷线路板（PCB)、射频识别（RFID)、显示设备（如0LED、触 摸屏）、电极传感器等方面，并能潜在应用于有机太阳能电池、印刷电池和超级电容器等领 域。然而，由于贵金属银的价格居高不下，导致银导电油墨的成本很高，从而限制了产品的 应用领域。 石墨烯（Graphene)可以分为两类。一类是由单层或多层石墨烯构成的薄膜，单 层石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的平面薄膜新材料，其中碳原子以sp2杂化 轨道组成六角型呈蜂巢晶格，只有一个碳原子厚度的二维材料，常温下其理论电阻率只约 1(Γ 6Ω ·〇!!，稍小于银的电阻率1·59Χ1(Γ6Ω ·〇!!，可用于制造集成电路、柔性电子产品，但 距离大规模产业化的距离还有一定距离。另一类是由多层石墨烯（10层以下）构成的微 片。它也可以细分为两类，一类是功能化的石墨烯微片，由于拥有含氧基团，可以应用在药 物、检测和催化剂等特殊领域。另一类是较为纯粹的石墨烯微片，可用于导电和导热等多个 领域。在石墨烯薄膜和石墨烯微片这两个方向上，科研人员都在进行积极开发应用。例如， 充分利用石墨烯优异的导电性能，研发使用石墨烯作为功能添加剂的各类导电材料，重点 包括石墨烯导电/抗静电塑料、石墨烯电磁屏蔽涂层和石墨烯导电油墨等，开发出针对多 领域应用的系列导电材料产品。 目前，一些公司开发了生物质石墨烯，它属于可再生资源，生产原材料十分丰富， 取之不尽用之不竭，环境污染小、能耗低，生产成本低，其成本在1000元/公斤左右，适宜于 大规模生产、开发及应用。
技术实现思路
本专利技术公开了一种，即利用生物质石墨烯优 良的导电性能和低成本优势，制备一种低成本、高性能的复合导电油墨，开拓生物质石墨烯 的应用领域，能够在降低导电油墨中的银含量的前提下满足银胶的电性能要求。 本专利技术的技术方案是：一种，其特征是，在球 形银粉还原体系中加入生物质石墨烯，形成石墨烯/球形银粉复合粉末，经过机械球磨后 形成石墨烯/片状银粉复合粉体，然后与树脂体系形成石墨烯/银复合导电油墨。具体包 括以下步骤： (1)将生物质石墨烯加入含有硝酸银的溶液体系，化学还原硝酸银制备石墨烯/ 球形银粉复合粉体； (2)采用机械球磨法在行星式球磨机中将石墨烯/球形银粉制备成石墨烯/片状 银粉复合粉体； (3)将石墨烯/片状银粉与树脂体系和溶剂体系混合，经过高速分散和三辊研磨 形成石墨烯/银复合导电油墨； ⑷将油墨丝网印刷于PET薄膜，固化后，测试其方阻、附着力及硬度。 所述的生物质石墨烯加入含有硝酸银的溶液体系的比例，是指生物质石墨烯与硝 酸银还原形成的银粉的质量比在1:10至1:5之间。 所述的生物质石墨烯的片层大小为2 μ m?6 μ m。 所述的石墨烯/球形银粉复合粉体中球形银粉的粒径在0. 5?2 μ m。 所述的石墨烯/片状银粉复合粉体中片状银粉的粒径在1?6 μ m。 所述的树脂体系选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚 氨酯树脂或它们的任意混合物。 所述的溶剂体系选自油酸、二甲苯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、 二乙二醇丁醚、松油醇、松节油、柠檬酸三丁酯、混二酸二甲酯、正丁醇、蓖麻油或它们的任 意混合物。 所述树脂体系和溶剂体系的总量与石墨烯/片状银粉的质量比为I :1-9 ;所述树 脂体系与溶剂体系的质量比为1-5 :1。 所述步骤（1)优选为：将聚乙烯吡咯烷酮（PVP)搅拌下溶于去离子水中，然后将硝 酸银粉末加入到反应媒介中，再加入生物质石墨烯，待用；将抗坏血酸在常温下溶于无水乙 醇中，备用；将三口烧瓶置于油浴锅中，然后将含有石墨烯/硝酸银的反应媒介体系装入烧 瓶中，装上电动增力搅拌器，温度计和恒压滴液漏斗；油浴加热升温至348-358K(75-85°C ) 后恒温，在搅拌下由恒压滴液漏斗滴入抗坏血酸的乙醇溶液，滴加完毕反应5-8h后结束； 将体系从烧瓶中倒出，于高速离心机中固液分离得到固体石墨烯/球形银粉颗粒。 所述步骤（3)的高速分散的优选速度为800rpm。 所述步骤（3)的三辊研磨次数优选为3次。 本专利技术的创新点为：在硝酸银还原过程中加入石墨烯，从而使银粉与石墨烯充分 复合形成粉体，然后球磨形成石墨烯和片状银粉的复合粉体，再用来制备复合导电油墨，从 而保证油墨中银粉和石墨烯的均匀分散和充分复合，利于提高导电油墨的稳定性和电导 率。 本专利技术的益效果是：制备一种低成本高性能的复合导电油墨，在降低银含量的同 时，还能够满足电子线路电阻率低、精细度高、附着力大、硬度高的要求，以期在不同电子信 息产品如触摸屏、RFID、柔性线路、超级电容器等方面得到广泛应用。 【附图说明】 图1为本专利技术的技术路线图。 【具体实施方式】 实施例1 (1)将6g PVP搅拌下溶于IL去离子水中，然后将100克硝酸银粉末加入到反应媒 介中，再加入10克片层大小为2μπι的生物质石墨烯，待用。将20克抗坏血酸在常温下溶 于IL无水乙醇中，备用。将三口烧瓶置于油浴锅中，然后将含有石墨烯/硝酸银的反应媒 介体系装入烧瓶中，装上电动增力搅拌器，温度计和恒压滴液漏斗。油浴加热升温至353K 后恒温，在搅拌下由恒压滴液漏斗滴入抗坏血酸的乙醇溶液，滴加完毕反应6h后结束。将 体系从烧瓶中倒出，于高速离心机中固液分离得到固体石墨烯/球形银粉颗粒，球形银粉 粒径在0· 8 μ m ; (2)采用机械球磨法在行星式球磨机中将石墨烯/球形银粉制备成石墨烯/片状 银粉，片状银粉粒径在3μπι ; (3)将5克石墨烯/片状银粉与0. 8克环氧树脂和0. 2克二乙二醇丁醚醋酸酯混 合，经过800rpm高速分散和3次三棍研磨形成石墨烯/银复合导电油墨； (4)将油墨丝网印刷于PET薄膜，固化后，测试其方阻、附着力及硬度，结果如下表 1所示。 实施例2 (1)将60g PVP搅拌下溶于IOL去离子水中，然后将2000克硝酸银粉末加入到反 应媒介中，再加入100克片层大小为5μπι的生物质石墨烯，待用。将500克抗坏血酸在常 温下溶于IOL无水乙醇中，备用。将三口烧瓶置于油浴锅中，然后将含有石墨烯/硝酸银的 反应媒介体系装入烧瓶中，装上电动增力搅拌器，温度计和恒压滴液漏斗。油浴加热升温 至353Κ后恒温，在搅拌下由恒压滴液漏斗滴入抗坏血酸的乙醇溶液，滴加完毕反应6h后结 束。将体系从烧瓶中倒出，于高速离心机中固液分离得到固体石墨烯/球形银粉颗粒，球形 银粉粒径在1. 5 μ m ; (2)采用机械球磨法在行星式球磨机中将石墨烯/球形银粉制备成石墨烯/片状 银粉，片状银粉粒径在4μπι ; (3)将100克石墨烯/片状银粉与10克聚酯树脂和2克二乙二醇丁醚醋酸酯混 合，经过800rpm高速分散和3次三棍研磨形成石墨烯/银复合导电油墨； (4)将油墨丝网印刷于PET薄膜，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/银复合导电油墨的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)将生物质石墨烯加入含有硝酸银的溶液体系，化学还原硝酸银制备石墨烯/球形银粉复合粉体；(2)采用机械球磨法在行星式球磨机中将石墨烯/球形银粉制备成石墨烯/片状银粉复合粉体；(3)将石墨烯/片状银粉与树脂体系和溶剂体系混合，经过高速分散和三辊研磨形成石墨烯/银复合导电油墨。

【技术特征摘要】
1. 一种石墨烯/银复合导电油墨的制备方法，其特征是，包括以下步骤： (1) 将生物质石墨烯加入含有硝酸银的溶液体系，化学还原硝酸银制备石墨烯/球形 银粉复合粉体； (2) 采用机械球磨法在行星式球磨机中将石墨烯/球形银粉制备成石墨烯/片状银粉 复合粉体； (3) 将石墨烯/片状银粉与树脂体系和溶剂体系混合，经过高速分散和三辊研磨形成 石墨烯/银复合导电油墨。2. 如权利要求1所述的石墨烯/银复合导电油墨的制备方法，其特征是，所述生物质石 墨烯与硝酸银还原形成的银粉的质量比在1:10至1:5之间。3. 如权利要求1所述的石墨烯/银复合导电油墨的制备方法，其特征是，所述生物质石 墨烯的片层大小为2 ii m?6 ii m。4. 如权利要求1所述的石墨烯/银复合导电油墨的制备方法，其特征是，所述石墨烯/ 球形银粉复合粉体中球形银粉的粒径在〇. 5?2 ii m。5. 如权利要求1所述的石墨烯/银复合导电油墨的制备方法，其特征是，所述的石墨烯 /片状银粉复合粉体中片状银粉的粒径在1?6 ii m。6. 如权利要求1所述的石墨烯/银复合导电油墨的制备方法，其特征是，所述树脂体系 选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：琚伟，张继辉，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37