一种碳导电浆料及其制备方法技术

一种碳导电浆料，按重量份数计，由以下物质组成：改性碳纳米管30

【技术实现步骤摘要】
一种碳导电浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料制备领域，具体涉及一种碳导电浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳导电浆料主要由碳导电微粒、粘结剂、溶剂、助剂等组分构成，是印刷导电点或导电线路常用的一种中间产品，一般是采用丝网印刷、凸版印刷、柔性版印刷、凹版印刷或平板印刷等工艺印在塑料、玻璃、陶瓷或纸板等非导电承印物上。相比于刻蚀工艺，导电浆料印刷只需要经过干燥溶剂，不会像蚀刻工艺那样产生大量废液，可以实现大批量生产，且废品率低，被认为是一种更环保、更高效、成本更低的生产工艺。
[0003]目前对于碳导电浆料的研究较多，但仍有一些问题尚待解决。如干燥过程中有机溶剂挥发产生的环保问题；干燥后导电膜局部收缩产生孔洞，附着力变差；导电膜方阻高；受热后功率飘升大；长时间使用后出现功率衰减问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术问题，本专利技术的目的在于提供一种碳导电浆料及其制备方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种碳导电浆料，按重量份数计，由以下物质组成：
[0007]改性碳纳米管30-50份；石墨烯微片20-30份；功能化碳微球20-30份；分散剂10-20份；N-甲基吡咯烷酮50-60份；其中，
[0008]改性碳纳米管的表面修饰有胺基，碳纳米管的长度为20-30μm，直径为 50-80nm。
[0009]进一步地，功能化碳微球的制备方法如下：200mL烧杯中加入2.0g柠檬酸铵，然后加入20mL水溶解澄清，磁力搅拌下再加入2.0mLAPTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)，继续搅拌10min.将该前驱体溶液置于260℃烘箱中加热反应 120min.自然冷却到室温后，固体产物加水溶解，并透析6h，透析后的样品溶液冷冻干燥后得到功能化碳微球.
[0010]进一步地，改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
[0011](3)将碳纳米管分散在去离子水中，并加入无机酸，于60-80℃下反应，反应完全后得到酸化碳纳米管；
[0012](4)将酸化碳纳米管和2-氨基吡啶在有机溶剂中混匀，并在20-80℃下反应，反应完全后得到功能化碳纳米管。
[0013]进一步地，在步骤(1)中，碳纳米管为多壁碳纳米管；无机酸为硫酸、硝酸和盐酸中的一种或几种。
[0014]进一步地，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或几种。
[0015]进一步地，导电浆料中还包括粘结剂1-3％。
[0016]进一步地，粘结剂为聚偏氟乙烯。
[0017]进一步地，碳导电浆料的制备方法包括以下步骤：
[0018](S1)将改性碳纳米管、石墨烯微片、功能化碳微球、分散剂和N-甲基吡咯烷酮混合
均匀，得到预混料；
[0019](S2)将预混料在研磨机中研磨30-60分钟，得到导电浆料。
[0020]进一步地，在步骤(S2)之前，还包括将粘结剂加入预混料中混合均匀的步骤。
[0021]本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术中同时采用两种尺寸的碳粒子(改性碳纳米管和功能化碳微球)，既利用了改性碳纳米管的高导电性优势，又利用了碳微球的高分散性优势，不仅降低了碳纳米管导电浆料的粘度，改善碳纳米管导电浆料的流动性，而且提高了碳导电浆料的导电性能。
[0023]本专利技术的石墨烯微片呈片状，其与碳纳米管存在结构差异且性能互补，利用石墨稀的二维层状结构和碳纳米颗粒填补导电浆料中碳纳米管中的空隙，提高导电性。
[0024]本专利技术中的改性碳纳米管表面修饰有胺基，有助于改性碳纳米管均匀分散于 N-甲基吡咯烷酮中，改善碳纳米管的分散性。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作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。
[0026]功能化碳微球的制备：向200mL烧杯中加入2.0g柠檬酸铵，然后加入20mL 水溶解澄清，磁力搅拌下再加入2.0mLAPTES，继续搅拌10min.将该前驱体溶液置于260℃烘箱中加热反应120min.自然冷却到室温后，固体产物加水溶解，并透析6h，透析后的样品溶液冷冻干燥后得到功能化碳微球。
[0027]改性碳纳米管的制备：
[0028](1)将多壁碳纳米管分散在去离子水中，并加入无机酸，于60-80℃下反应，反应完全后得到酸化碳纳米管；
[0029](2)将酸化碳纳米管和2-氨基吡啶在有机溶剂中混匀，并在20-80℃下反应，反应完全后得到改性碳纳米管。
[0030]进一步地，在步骤(1)中，碳纳米管为多壁碳纳米管；无机酸为硫酸、硝酸和盐酸中的一种或几种。
[0031]实施例1
[0032]一种碳导电浆料，按重量份数计，由以下物质组成：
[0033]改性碳纳米管30份；石墨烯微片20份；功能化碳微球20份；聚乙烯吡咯烷酮10份；N-甲基吡咯烷酮50份；
[0034]导电浆料中还包括聚偏氟乙烯1％。
[0035]导电浆料的制备方法包括以下步骤：
[0036](S1)将改性碳纳米管、石墨烯微片、功能化碳微球、分散剂和N-甲基吡咯烷酮混合均匀，得到预混料；
[0037](S2)将预混料在研磨机中研磨30分钟，得到导电浆料。
[0038]进一步地，在步骤(S2)之前，还包括将粘结剂加入预混料中混合均匀的步骤。
[0039]实施例2
[0040]一种碳导电浆料，按重量份数计，由以下物质组成：
[0041]改性碳纳米管40份；石墨烯微片25份；功能化碳微球25份；聚乙烯醇15 份；N-甲基吡咯烷酮55份；
[0042]导电浆料中还包括聚偏氟乙烯2％。
[0043]导电浆料的制备方法包括以下步骤：
[0044](S1)将改性碳纳米管、石墨烯微片、功能化碳微球、分散剂和N-甲基吡咯烷酮混合均匀，得到预混料；
[0045](S2)将预混料在研磨机中研磨40分钟，得到导电浆料。
[0046]进一步地，在步骤(S2)之前，还包括将粘结剂加入预混料中混合均匀的步骤。
[0047]实施例3
[0048]一种碳导电浆料，按重量份数计，由以下物质组成：
[0049]改性碳纳米管45份；石墨烯微片28份；功能化碳微球28份；聚乙二醇18 份；N-甲基吡咯烷酮57份；
[0050]导电浆料中还包括聚偏氟乙烯3％。
[0051]导电浆料的制备方法包括以下步骤：
[0052](S1)将改性碳纳米管、石墨烯微片、功能化碳微球、分散剂和N-甲基吡咯烷酮混合均匀，得到预混料；
[0053](S2)将预混料在研磨机中研磨50分钟，得到导电浆料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳导电浆料，其特征在于，按重量份数计，由以下物质组成：改性碳纳米管30-50份；石墨烯微片20-30份；功能化碳微球20-30份；分散剂10-20份；N-甲基吡咯烷酮50-60份。2.根据权利要求1所述的一种碳导电浆料，其特征在于，所述改性碳纳米管的表面修饰有胺基，碳纳米管的长度为20-30μm，直径为50-80nm。3.根据权利要求1所述的一种碳导电浆料，其特征在于，功能化碳微球的制备方法如下：向200mL烧杯中加入2.0g柠檬酸铵，然后加入20mL水溶解澄清，磁力搅拌下再加入2.0mL3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌10min；将该混合溶液置于260℃烘箱中加热反应120min；自然冷却到室温后，固体产物加水溶解，并透析6h，透析后的样品溶液冷冻干燥后得到功能化碳微球。4.根据权利要求1所述的一种碳导电浆料，其特征在于，改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：(1)将碳纳米管分散在去离子水中，并加...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，
申请(专利权)人：陈平，
类型：发明
国别省市：