一种石墨烯银纳米线复合浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯银纳米线复合浆料及其制备方法，其是将银纳米线、石墨烯粉体和炭黑共同使用。本发明专利技术的复合浆料采用高掺量石墨烯配合低掺量银纳米线和炭黑，在电导率、电磁屏蔽、杀菌、远红外发热效果性能上有大幅度提高，效果优异，同时本发明专利技术采用水性溶剂具有对环境无污染的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯银纳米线复合浆料及其制备方法
本专利技术涉及导电浆料
，具体涉及一种石墨烯银纳米线复合浆料及其制备方法。
技术介绍
传统的导电浆料基本是由导电单元粉体以填料的形式添加到聚合物中制备而成，其中导电单元粉体主要包括碳、金属以及复合物三类。为提高性能，导电填料的改进以及探索应用新材料是目前国内外导电浆料研究的发展趋势。导电碳浆是以碳系材料和聚合物树脂混合制备而成，具有良好的导电性，广泛应用于通讯制品(移动电话)、电脑、便携式电子产品、消费电子、网络硬件(服务器等)、医疗仪器、家用电子产品和航天及国防等电子设备。导电碳浆经加热固化后形成涂膜层，涂膜层性能稳定不易氧化、耐酸、碱和溶剂腐蚀，可以起到保护和导电的作用。金属导电浆料，如金、银和铜浆油墨，具有优良的导电性，电阻率可达到10-2-10-3Ωcm。金银粉油墨性能好，但价格较贵，银自身存在着易迁移、硫化、抗焊锡侵蚀能力差、烧结过程容易开裂等缺陷。铜浆油墨在空气和水作用下会产生氧化层使导电性不稳定。导电银浆一般由银粉、玻璃粉和有机组分组成。导电银浆中银粉的分散均匀性对导电银浆的导电性有很大的影响。导电银浆在导电性中存在的问题：一、由于银粉易于团聚，二、不导电物质玻璃粉的存在。这些通常导致导电银浆的导电性变差。现有的导电碳浆虽然与导电银浆相比，具有高的性价比，但是其电阻性能低于导电银浆，所以在运用中效果有限，在要求高导电性能的产品中，应用受到限制。目前关于远红外发热、安全杀菌、高导电性的综合性能的导电碳浆的研究较少。为了得到上述综合性能优良的浆料，采用石墨烯与银纳米线介质混合制备浆料，使浆料具有导电性能、远红外发热、安全杀菌的复合性能，是一个较好的技术路线。但如何将石墨烯和银纳米线良好的分散进浆料体系并结合使用成为亟需解决的难题。此外，导电浆料中常用有机溶剂为环氧树脂、酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺树脂，这些溶剂不易溶于水，有污染，有毒，不具有良好的环保性能。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术的不足之处，提供一种集红外发热、安全杀菌、高导电性于一体的石墨烯银纳米线复合浆料及其制备方法。本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案：本专利技术的石墨烯银纳米线复合浆料，各原料按质量百分比的构成为：1～100mg/mL银纳米线分散液1～20份、石墨烯粉体20～50份、炭黑1～20份，水性聚氨酯树脂20～50份、水性环氧树脂1～50份、水性丙烯酸树脂1～20份、分散剂0.1～5份、固化剂己二胺0.1～2份、pH缓冲剂0.1～10份，水20～50份。优选的，所述银纳米线分散液中银纳米线的直径为40～200nm，长度为10～500μm。优选的，所述石墨烯粉体的粒径为2～50μm，所述炭黑的粒径为0.1～10μm。优选的，所述分散剂选自十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。优选的，所述pH缓冲剂按如下方法配置：在25mL含硼酸0.2mol/L、氯化钾0.2mol/L的混合液中，加入4mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液，混合均匀后，加水稀释至100mL，即获得pH缓冲剂。本专利技术石墨烯银纳米线复合浆料的制备方法，包括如下步骤：a、按配比将石墨烯粉体、炭黑、分散剂和水搅拌混合0.5-6h，再超声分散1-10h、然后加入水性聚氨酯树脂，并在球磨机中高速球磨分散，最后经250目网布过滤，获得混合浆料A；b、将银纳米线分散液、水性环氧树脂和水性丙烯酸树脂加入到真空搅拌机中真空脱泡、混合均匀，获得混合液B；c、将混合浆料A加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入pH缓冲剂调节pH为8，再依次加入混合液B和固化剂己二胺，继续搅拌均匀，即获得石墨烯银纳米线复合浆料。本专利技术的原理为：利用石墨烯粉体良好的导电、导热结构作为填料，辅助添加银纳米线和炭黑制备浆料，浆料经过高温固化后，可通过覆膜工艺制作成加热元件。在通电情况下，石墨烯粉体工作原理是在电的引发激励下，通过石墨烯粉体粒子团产生“布朗运动”，由碳分子间的互相撞击和摩擦从而产生热能，生成大量的红外线辐射，其电能与热能转换率极高，可以达到99％，其中热能以生成大量的红外线辐射散发出去，其效率可以达到85％。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、本专利技术的复合浆料采用高掺量石墨烯配合低掺量银纳米线和炭黑，在电导率、电磁屏蔽、杀菌、远红外发热效果性能上有大幅度提高，效果优异，同时本专利技术采用水性溶剂具有对环境无污染的特性。2、本专利技术采用石墨烯辅助添加银纳米线和炭黑制备浆料，将石墨烯和银纳米线良好的分散在导电碳浆料体系中，将三者结合使用，协同工作，进一步提高导电碳浆的导电性能，同时充分发挥了石墨烯材料的远红外辐射效率和银纳米线的杀菌特性。3、本专利技术制备的石墨烯银纳米线复合浆料涂覆在柔性基材表面具有优异的附着力，耐磨擦、耐揉搓、耐高温、耐水洗、耐弯折、耐老化性能优异。4、本专利技术的石墨烯银纳米线复合浆料的各原料可市场购得，也可通过简单方法制备，具有很好的应用前景。附图说明图1为将本专利技术制备的浆料涂覆在25μm的聚酰亚胺薄膜上烘干后通电的远红外发热图。具体实施方式下面将给出实施例对本专利技术的技术方案做清晰的阐述说明。下述实施例中所用原料的型号及厂家如下：石墨烯粉体源自合肥微晶材料科技有限公司，可市场购得；银纳米线分散液源自合肥微晶材料科技有限公司，可市场购得；水性聚氨酯树脂：厂家吉田化工，牌号F0328；水性环氧树脂：厂家吉田化工，牌号E0430；水性丙烯酸树脂：厂家广州奥雅特复合材料有限公司，牌号802C；固化剂己二胺：采用阿拉丁的1,6-己二胺。实施例1本实施例按如下步骤制备石墨烯银纳米线复合浆料：a、按配比取石墨烯粉体35g、炭黑5g、分散剂羟丙基甲基纤维素2g和水30g先搅拌混合0.5h，再超声分散1h、然后加入20g水性聚氨酯树脂，并在球磨机中高速球磨分散，最后经250目网布过滤，获得混合浆料A；b、将10g10mg/mL银纳米线分散液(直径100nm，长50-100μm)、2g水性环氧树脂和2g水性丙烯酸树脂加入到真空搅拌机中真空脱泡、混合均匀，获得混合液B；c、将混合浆料A加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入pH缓冲剂调节pH为8，再依次加入混合液B和固化剂己二胺2g，继续搅拌均匀，即获得石墨烯银纳米线复合浆料。按表1对实施例1中的各原料用量进行调整，并按相同的方式进行复合浆料的制备。其中实施例1～5所用分散剂为羟丙基甲基纤维素，实施例6～7所用分散剂为羧甲基纤维素钠。表1各实施例复合浆料的原料配置将上述实施例所制备的导电银浆进行性能测试：试样制备方式一：将上述实施例所制备的导电浆料涂覆在25μm的聚酰亚胺薄膜上，再在120℃烘箱中保温30min，得到试样。然后如下进行性能测试：电性能测试(采用方阻仪测试电阻)，附着力测试(采用3M600胶带垂直拉，连续两次拉无脱落)，耐老化测试(设置温度为65℃，湿度为90％RH，保持时间为21天，测试方阻变化小于10％为合格，否则不合格)，红外发热均匀性测试(将浆料涂覆于聚酰亚胺薄膜上烘干后通电观察远红外发热均匀性)，抑菌率测试(送浆料样品至广东省微生物检测中心)；结果如表2所示。试样制备方式二：将上述实施例所制备的导电浆料涂覆在25μm的6*6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯银纳米线复合浆料，其特征在于，各原料按质量百分比的构成为：1～100mg/mL银纳米线分散液1～20份、石墨烯粉体20～50份、炭黑1～20份，水性聚氨酯树脂20～50份、水性环氧树脂1～50份、水性丙烯酸树脂1～20份、分散剂0.1～5份、固化剂己二胺0.1～2份、pH缓冲剂0.1～10份，水20～50份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯银纳米线复合浆料，其特征在于，各原料按质量百分比的构成为：1～100mg/mL银纳米线分散液1～20份、石墨烯粉体20～50份、炭黑1～20份，水性聚氨酯树脂20～50份、水性环氧树脂1～50份、水性丙烯酸树脂1～20份、分散剂0.1～5份、固化剂己二胺0.1～2份、pH缓冲剂0.1～10份，水20～50份。2.根据权利要求1所述的石墨烯银纳米线复合浆料，其特征在于：所述银纳米线分散液中银纳米线的直径为40～200nm，长度为10～500μm。3.根据权利要求1所述的石墨烯银纳米线复合浆料，其特征在于：所述石墨烯粉体的粒径为2～50μm，所述炭黑的粒径为0.1～10μm。4.根据权利要求1所述的石墨烯银纳米线复合浆料，其特征在于：所述分散剂选自十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梓晗，吕鹏，陶豹，
申请(专利权)人：合肥微晶材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34