一种石墨烯导电涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯导电涂料及其制备方法，该涂料由石墨烯、环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚乙烯蜡和乙醇组成，并配合以超声分散、机械搅拌等工艺制备。该涂料具有与导电性能良好、兼备良好的热传导性能、电路基板结合性能好、污染小对环境友好、成本低、适宜于大规模工业化生产等优点，在大功率LED基板、平板显示器、太阳能电池制备等对高性能、低成本导电涂料有需求的领域有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导电涂料，具体为一种石墨烯导电涂料及其制备方法。
技术介绍
随着节能环保及信息产业的发展，导电涂料在大功率LED基板、平板显示器、太阳能电池板等领域的需求日益旺盛。以添加银粉、铜粉、镍粉的银导电涂料、铜导电涂料、镍导电涂料为代表的传统导电涂料虽然导电性能较好，但由于其中添加了银等贵金属材料，这无疑提高了涂料的制造成本。导电涂料的另一个发展方向是以碳材料作为涂料的填料，制备高导电性能的导电涂料。由于碳材料，如石墨粉、碳纤维等，作为导电填料，来源广泛且价格较贵金属粉末便宜，具有广阔的发展前景。石墨烯作为新型碳材料，是由碳原子以sp2杂化轨道组成的只具有1个原子层厚度的二维纳米材料，其室温电阻率为10-6Ω·cm，比室温时电阻率最低的金属银还低，并且石墨烯的电流密度耐性好，达到0.2×109A/cm2(是铜的100倍)，此外石墨烯具有独特的载流子特性，室温下具有惊人的高电子迁移率(1.5×104cm2·V-1·S-1)。同时，石墨烯的热导率为(4.54～5.30)×103W·m-1·K-1，与单壁碳纳米管、多壁碳纳米管相比有明显提高，是室温下纯金刚石的3倍、纯银的12倍、纯铜的13倍。由于石墨烯所具有的独特的结构，兼备上述优异的导电、导热性能，无论从理论还是实验研究方面，其在导电涂料领域均已展现出重大的科研价值和应用优势。目前，已有相关研究人员对石墨烯导电涂料展开了研究，如CN103131232Ar>专利技术专利公开了一种水性石墨烯导电涂料及其制备方法，该涂料在PCB板维修等方面具有应用前景。CN10449377A专利技术专利公开了一种石墨烯涂料导电涂料及其制备方法，据称该涂料在平板显示器等领域有应用前景。但由于石墨烯导电涂料的发展正处于初始阶段，还有许多问题需要解决，如已公开的石墨烯导电涂料中多含有强酸或强氧化剂、环境友好性差、涂料成分复杂，同时，涂料的制备工艺较复杂、工业化难度高且成本不菲。
技术实现思路
针对当前石墨烯导电涂料中存在的多种技术问题，为拓展石墨烯导电涂料的应用领域，开发集多种优良性能于一身的石墨烯导电涂料，本申请提供了一种石墨烯导电涂料及其制备方法。为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：一种石墨烯导电涂料，按质量分数计，所述涂料包括：石墨烯10～14份、环氧丙烯酸酯树脂10～14份、聚氨酯丙烯酸酯4～6份、聚乙烯蜡3～4份、乙醇10～25份。石墨烯导电涂料的第一优选方案，石墨烯为单层石墨烯、多层石墨烯或两种石墨烯不同含量的组合，石墨烯的片层厚度不大于3nm。一种石墨烯导电涂料的制备方法，包含以下步骤：1)将石墨烯加入乙醇中，使用超声波以设定功率和设定时间将石墨烯在乙醇中进行分散，获得石墨烯乙醇溶液；2)将环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚乙烯蜡加入到步骤1)中获得的石墨烯乙醇溶液中，使用机械搅拌，以设定的转速和设定的时间对上述混合液进行分散，获得所述的石墨烯导电涂料。石墨烯导电涂料的制备方法的第一优选方案，超声波的功率为200～4000W，超声波分散的时间为15～60min。石墨烯导电涂料的制备方法的第二优选方案，机械搅拌的转速为300～1500rpm，机械搅拌的时间为15～60min。石墨烯导电涂料的制备方法的第三优选方案，聚乙烯蜡由以下方法制备所得；粘度为5000～10000cps、熔点在100℃以上的聚乙烯低聚物A；粘度在100cps以内、熔点为80～105℃的聚乙烯低聚物B和粘度为100～500cps，熔点为102～120℃的聚乙烯低聚物C，按A,B,C重量比：2:8:2升温至全部融化，然后搅拌，过滤，制成片状。与最接近的现有技术比，本专利技术所述的石墨烯导电涂料具有导电/导热性能好、涂料成分较简单、无强酸、强碱或强氧化剂等成分、环境友好、成本低、适宜于大规模工业化生产等优点，在大功率LED基板、平板显示器、太阳能电池板等对高性能、低成本导电涂料有需求的领域有广阔的应用前景。具体实施方式下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。制备聚乙烯蜡：粘度为5000～10000cps、熔点在100℃以上的聚乙烯低聚物A；粘度在100cps以内、熔点为80～105℃的聚乙烯低聚物B和粘度为100～500cps，熔点为102～120℃的聚乙烯低聚物C，按A,B,C重量比：2:8:2升温至全部融化，然后搅拌，过滤，制成片状。实施例1:取石墨烯100g、环氧丙烯酸酯树脂140g、聚氨酯丙烯酸酯40g、聚乙烯蜡40g和100g乙醇。石墨烯导电涂料的制备方法：1)将100g石墨烯加入100g乙醇中，使用超声波将石墨烯在乙醇中予以分散，超声波功率为200W，超声波分散时间为15min，获得石墨烯乙醇溶液；2)将140g环氧丙烯酸酯树脂、40g聚氨酯丙烯酸酯、40g聚乙烯蜡加入到步骤1)中获得的石墨烯乙醇溶液中，使用机械搅拌桨予以分散，机械搅拌转速为1500rpm，机械搅拌时间为60min，最终获得所述的石墨烯导电涂料。该石墨烯导电涂料经涂布工艺获得的导电薄膜电阻率为2×10-3Ω·cm。实施例2:取石墨烯120g、环氧丙烯酸酯树脂110g、聚氨酯丙烯酸酯50g、聚乙烯蜡35g和150g乙醇。石墨烯导电涂料的制备方法：1)将120g石墨烯加入150g乙醇中，使用超声波将石墨烯在乙醇中予以分散，超声波功率为2000W，超声波分散时间为30min，获得石墨烯乙醇溶液；2)将110g环氧丙烯酸酯树脂、50g聚氨酯丙烯酸酯、35g聚乙烯蜡加入到步骤1)中获得的石墨烯乙醇溶液中，使用机械搅拌桨予以分散，机械搅拌转速为800rpm，机械搅拌时间为30min，最终获得所述的石墨烯导电涂料。该石墨烯导电涂料经涂布工艺获得的导电薄膜电阻率为7×10-3Ω·cm。实施例3:取石墨烯140g、环氧丙烯酸酯树脂100g、聚氨酯丙烯酸酯60g、聚乙烯蜡30g和250g乙醇。石墨烯导电涂料的制备方法：1)将140g石墨烯加入250g乙醇中，使用超声波将石墨烯在乙醇中予以分散，超声波功率为4000W，超声波分散时间为60min，获得石墨烯乙醇溶液；2)将100g环氧丙烯酸酯树脂、60g聚氨酯丙烯酸酯、30g聚乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯导电涂料，其特征在于，按质量分数计，所述涂料包括：石墨烯10～14份、环氧丙烯酸酯树脂10～14份、聚氨酯丙烯酸酯4～6份、聚乙烯蜡3～4份、乙醇10～25份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导电涂料，其特征在于，按质量分数计，所述涂料包括：石
墨烯10～14份、环氧丙烯酸酯树脂10～14份、聚氨酯丙烯酸酯4～6份、聚乙烯
蜡3～4份、乙醇10～25份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述石墨烯为单
层石墨烯、多层石墨烯或两种石墨烯不同含量的组合，石墨烯的片层厚度不大于
3nm。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电涂料的制备方法，其特征在于，
所述涂料的制备包含以下步骤：
1)将石墨烯加入乙醇中，使用超声波以设定功率和设定时间将石墨烯在乙
醇中进行分散，获得石墨烯乙醇溶液；
2)将环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚乙烯蜡加入到步骤1)中获
得的石墨烯乙醇溶液中，使用机械搅拌，以设定的转速和设定的时间对上述混合
液进行分...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳巍，
申请(专利权)人：南通金源智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32