一种石墨烯导电油墨及其制备方法

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种石墨烯导电油墨及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，将导电油墨涂覆在柔性的聚合物薄膜表面的成型技术已在电暖器、无线射频识别、印制线路板、电子屏显示器、传感器、太阳能电池及薄膜开关等领域得到了广泛的应用。利用导电油墨印制的电热膜，是一种发热面积大、发热均匀的面状发热的电热器材，其良好的柔韧性、安全性，成为某些应用领域中替代其他加热方式或器件的首选产品，应用前景十分广阔。

2、然而，为了获得高的导电性能，传统方法常常加入40-80%的导电石墨、导电炭黑等导电填料（专利申请cn 111100505 a），这往往导致所制得的导电油墨存在易脆、不耐搓揉等问题，产品不能满足对导电膜要求高的领域。

3、石墨烯作为一种新兴的二维碳纳米材料，由碳原子以sp2杂化轨道组成，具有独特的纳米片层结构。这种独特的结构使其具有众多优异的性能，如极大的比表面积、良好的机械力学性能、光学性能、导电性能、导电性能等。从石墨烯的初次发现掀起科学家对其研究热潮至如今，石墨烯在传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、储氢材料、航空航天等领域的发展及产业化应用的难题正在逐步突破。其中，由于石墨烯的低成本、易加工、高电导率和柔韧性等，由其制备的导电油墨，可以大大地降低导电填料的填充量，进而对导电膜在柔性电子器件等领域的应用具有重要意义。

4、然而，由于石墨烯片层之间存在着范德华力，这使得石墨烯在基体材料中极容易发生团聚，难以制备石墨烯分散均匀的复合材料。为了解决石墨烯的分散难题，常用纯石墨烯的液相剥离、石墨烯的氧化还原、表面活性剂等方法来解决，但都存在成本高，且工业化可行性低等问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种高导电、耐折叠的石墨烯导电油墨及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种石墨烯导电油墨，其由以下质量百分含量的原料制备而成：润湿分散剂0.1-1.0%、消泡剂0.05-0.5%、可膨胀石墨3-10%、有机溶剂50-80%、三元共聚氯醋树脂10-40%，各原料总量为100%。

4、所述的润湿分散剂为含颜料亲和基团的丙烯酸嵌段共聚物，如disper byk-190。

5、所述的消泡剂为有机硅消泡剂、非硅酮有机酯碳氢化合物、含疏水粒子矿物油混合物中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。进一步地，所述的有机硅消泡剂为byk019、byk066n、byk-022、byk-038、byk-012等，所述的非硅酮有机酯碳氢化合物为氰特additol vxw 6386、明凌foam ban 149，所述的含疏水粒子矿物油混合物为德谦w-082、海明斯德谦defom w-082。

6、所述的有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、碳酸二甲酯、乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚中的任意一种或任意两种以任意比混合的组合物。

7、一种石墨烯导电油墨的制备方法，包括以下步骤：

8、s1：将可膨胀石墨、润湿分散剂、消泡剂、有机溶剂、三元共聚氯醋树脂加入搅拌装置中，高速分散均匀后得到预处理液；

9、s2：采用高压微射流设备对预处理液进行处理，制得石墨烯导电油墨。

10、进一步地，所述的可膨胀石墨的粒度为32-5000目。

11、进一步地，所述高压微射流的微流通道直径为50-500微米，压强为2000-50000psi，循环次数为1-100次。

12、本发明具有以下有益效果：

13、1.可膨胀石墨来源广泛，成本低廉，通过高压微射流的处理能够低成本生产石墨烯，不仅高效、低廉及可批量化生产，而且生产过程中无副产物的生成。

14、2.通过高压微射流的处理，使氯醋树脂在可膨胀石墨剥离生成石墨烯的过程中及时渗入石墨烯与石墨烯的片层间，从而保证剥离的石墨烯不会由于范德华力的作用，重新聚集导致石墨烯团聚。

15、3.石墨烯优异的分散性使可膨胀石墨可以在较小添加量的前提下实现高的导电性能，从而能够使制得的导电膜兼具高的导电性和优良的机械性能。

技术特征：

1.一种石墨烯导电油墨，其特征在于， 其由以下质量百分含量的原料制备而成：润湿分散剂0.1-1.0%、消泡剂0.05-0.5%、可膨胀石墨3-10%、有机溶剂50-80%、三元共聚氯醋树脂10-40%，各原料总量为100%。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电油墨，其特征在于，所述的润湿分散剂为含颜料亲和基团的丙烯酸嵌段共聚物。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电油墨，其特征在于，所述的消泡剂为有机硅消泡剂、非硅酮有机酯碳氢化合物、含疏水粒子矿物油混合物中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯导电油墨，其特征在于，所述的有机硅消泡剂为byk019、byk066n、byk-022、byk-038、byk-012，所述的非硅酮有机酯碳氢化合物为氰特additol vxw 6386、明凌foam ban 149，所述的含疏水粒子矿物油混合物为德谦w-082、海明斯德谦defom w-082。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电油墨，其特征在于，所述的有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、碳酸二甲酯、乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚中的任意一种或任意两种以任意比混合的组合物。

6.一种如权利要求1~5任一项所述的石墨烯导电油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的石墨烯导电油墨的制备方法，其特征在于，所述的可膨胀石墨的粒度为32-5000目。

8.根据权利要求6所述的石墨烯导电油墨的制备方法，其特征在于，所述高压微射流的微流通道直径为50-500微米，压强为2000-50000psi，循环次数为1-100次。

技术总结本发明公开了一种石墨烯导电油墨及其制备方法。所述的石墨烯导电油墨的原料如下：润湿分散剂0.1‑1.0%、消泡剂0.05‑0.5%、可膨胀石墨3‑10%、有机溶剂50‑80%、三元共聚氯醋树脂10‑40%，各原料总量为100%。将可膨胀石墨、润湿分散剂、消泡剂、有机溶剂、三元共聚氯醋树脂加入搅拌装置中，高速分散均匀后得到预处理液，然后采用高压微射流设备对预处理液进行处理，制得石墨烯导电油墨。本发明通过高压微射流的处理，使氯醋树脂在可膨胀石墨剥离生成石墨烯的过程中及时渗入石墨烯与石墨烯的片层间，从而保证剥离的石墨烯不会由于范德华力的作用，重新聚集导致石墨烯团聚，石墨烯优异的分散性使可膨胀石墨可以在较小添加量的前提下实现高的导电性能，从而能够使制得的导电膜兼具高的导电性和优良的机械性能。技术研发人员：郑燕玉,卓东贤,瞿波,李文杰受保护的技术使用者：泉州师范学院技术研发日：技术公布日：2024/10/10