CN101974266A - 一种低温导电碳浆及其制备方法 - Google Patents

一种低温导电碳浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及以非金属导体材料的碳系微粒均匀地分布于热塑性树脂而制成的导电油墨，尤其是一种低温导电碳浆及其制备方法。其特点是，包括如下步骤：a、制备载体，按照比例将高分子树脂，加上丙烯酸树脂和高沸点溶剂放入水浴锅内搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，再加入偶联剂搅拌均匀；b、制备碳浆，按照比例将制得的载体与石墨烯粉、胶体石墨、和分散剂充分混合，然后研磨分散使之形成均匀的混合相即可。本发明的低温导电碳浆使用石墨烯粉和胶体石墨组合，增加了碳浆结构的致密性，和目前市场上的低温导电碳浆比较，电阻降低了30％。同时加入偶联剂，使粉末和树脂结合更加紧密，改善涂层物理性能，还具有优良的附着力，屈折性耐磨性及硬度。

Description

一种低温导电碳浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及以非金属导体材料的碳系微粒均匀地分布于热塑性树脂而制成的导电油墨，尤其是一种低温导电碳浆及其制备方法。
背景技术
导电碳浆是以非金属导体材料的碳系微粒均匀地分布于热塑性树脂而制成的导电油墨。加热固化后，墨膜层不易氧化，性能稳定；耐酸、碱和溶剂腐蚀，可以起到保护和导电的作用。油墨的附着力强，抗剥离，与金属、玻璃布板及VC、PET和PC片材结合良好。与导电银浆相比方阻值较大，但成本低廉，性价比高。
导电碳浆广泛应用于通讯制品(移动电话)、电脑(笔记本)、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。然而现有导电碳浆的电导性能不高，如果碳浆有更好的电导性能和物理性能，则碳浆有更大的应用价值。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种低温导电碳浆，其能够作为性能优良的低温导电油墨，可应用于薄膜按键、印刷电阻、发热组件、柔性线路、混合线路等领域；
本发明的另一目的在于提供上述低温导电碳浆的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低温导电碳浆，其特别之处在于，以质量百分比计由下列成分组成：
石墨烯粉          25-30％
胶体石墨          5-10％
分散剂            0.2-1％
余量为载体；
其中以质量百分比计载体的组成为
高分子树脂        10-15％
丙烯酸树脂        10-15％
偶联剂            0.2-1％
余量为高沸点溶剂。
其中高沸点溶剂为己二酸二乙酯、乙二醇丁醚醋酸酯或1，4-丁内酯。
其中分散剂是DA-1040。
其中高分子树脂是聚酯树脂Dynapol L205、陶氏化学氯醋树脂VAGH。
其中丙烯酸树脂型号是杜邦PA66101L。
其中偶联剂为硅烷偶联剂。
一种低温导电碳浆的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
a、制备载体
按照前述比例将高分子树脂，加上丙烯酸树脂和高沸点溶剂放入水浴锅内搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，再加入偶联剂搅拌均匀；
b、制备碳浆
按照前述比例将制得的载体与石墨烯粉、胶体石墨、和分散剂充分混合，然后研磨分散使之形成均匀的混合相即可。
其中研磨时使用三辊研磨机研磨5至8遍，按照一千克/遍研磨3-15分钟。
其中研磨前石墨烯粉半径为0.1-12μm，研磨前胶体石墨半径为0.1-5μm。
石墨烯是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。本发明的低温导电碳浆使用石墨烯粉和胶体石墨组合，增加了碳浆结构的致密性，可以提高导电性能，和目前市场上的低温导电碳浆比较，电阻降低了30％。同时加入偶联剂，使粉末和树脂结合更加紧密，改善涂层物理性能，还具有优良的附着力，屈折性耐磨性及硬度。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。需要说明的是，下述实施例仅用于说明本发明，但并不用于限制本发明的实施范围。
除另有说明，本发明下列实施例所采用的原料加入量均为质量百分比。
实施例1
载体：
聚酯树脂Dynapol L205    13％
丙烯酸树脂PA66101L      13％
己二酸二乙酯            余量
硅烷偶联剂A150          0.5％
按以上质量百分比称量聚酯树脂、丙烯酸树脂、己二酸二乙酯在水浴锅内高速搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，然后加入硅烷偶联剂A150搅拌均匀即可。
碳浆：
石墨烯粉            26％
胶体石墨            7％
载体                余量
DA-1040型分散剂     0.5％
按以上质量百分比称量粒径是0.1um石墨烯粉、粒径是5um胶体石墨、载体和DA-1040型分散剂并充分混合，然后使用三辊研磨机(SDV 1300、瑞士布勒)研磨分散5遍(一千克每遍15分钟)，使之形成均匀的混合相即可。
实施例2
载体：
陶氏化学氯醋树脂VAGH    10％
丙烯酸树脂PA66101L      15％
乙二醇丁醚醋酸酯        余量
硅烷偶联剂A170          0.5％
按以上质量百分比称量氯醋树脂、丙烯酸树脂、乙二醇丁醚醋酸酯在水浴锅内高速搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，然后加入硅烷偶联剂A170搅拌均匀。
碳浆：
石墨烯粉        30％
胶体石墨        5％
载体            余量
DA-1040型分散剂 0.5％
按以上质量百分比称量粒径是12um石墨烯粉、粒径是0.1um胶体石墨、载体和DA-1040型分散剂并充分混合，然后使用三辊研磨机(SDV 1300、瑞士布勒)研磨分散7遍(一千克每遍11分钟)，使之形成均匀的混合相。
实施例3
载体：
聚酯树脂Dynapol L205  15％
丙烯酸树脂PA66101L    10％
1，4-丁内酯           余量
硅烷偶联剂A171        0.2％
按以上质量百分比称量聚酯树脂、丙烯酸树脂、1，4-丁内酯在水浴锅内高速搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，然后加入硅烷偶联剂A171搅拌均匀。
碳浆：
石墨烯粉        25％
胶体石墨        8％
载体            余量
DA-1040型分散剂 1％
按以上质量百分比称量粒径是1um石墨烯粉、粒径是0.8um胶体石墨、载体和DA型分散剂并充分混合，然后使用三辊研磨机(SDV 1300、瑞士布勒)研磨分散8遍(一千克每遍3分钟)，使之形成均匀的混合相。
实施例4
载体：
聚酯树脂Dynapol L205  13％
丙烯酸树脂PA66101L    11％
己二酸二乙酯          余量
硅烷偶联剂A150        1％
按以上质量百分比称量聚酯树脂、丙烯酸树脂、己二酸二乙酯在水浴锅内高速搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，然后加入硅烷偶联剂A150搅拌均匀。
碳浆：
石墨烯粉        26.8％
胶体石墨        8％
载体            余量
DA-1040型分散剂 0.2％
按以上质量百分比称量粒径是6um石墨烯粉、粒径是0.5um胶体石墨、载体和DA-1040型分散剂并充分混合，然后使用三辊研磨机(SDV 1300、瑞士布勒)研磨分散5至8遍(一千克每遍3-15分钟)，使之形成均匀的混合相。
实施例5
载体：
聚酯树脂Dynapol L205    13％
丙烯酸树脂PA66101L      12.2％
乙二醇丁醚醋酸酯        余量
硅烷偶联剂A171          0.8％
按以上质量百分比称量聚氨树脂、丙烯酸树脂、乙二醇丁醚醋酸酯在水浴锅内高速搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，然后加入硅烷偶联剂A171搅拌均匀。
碳浆：
石墨烯粉        25％
胶体石墨        4.5％
载体            余量
DA-1040型分散剂 0.5％
按以上质量百分比称量粒径是8um石墨烯粉、粒径是2um胶体石墨、载体和DA-1040型分散剂并充分混合，然后使用三辊研磨机(SDV 1300、瑞士布勒)研磨分散5至8遍(一千克每遍3-15分钟)，使之形成均匀的混合相。
实施例6
载体：
聚酯树脂Dynapol L205  13％
丙烯酸树脂PA66101L    13％
1，4-丁内酯           余量
硅烷偶联剂A170        0.5％
按以上质量百分比称量聚氨树脂、丙烯酸树脂、1，4-丁内酯在水浴锅内高速搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，然后加入硅烷偶联剂A170搅拌均匀。
碳浆：
石墨烯粉            27％
胶体石墨            3％
载体                余量
DA-1040型分散剂     0.8％
按以上质量百分比称量粒径是12um石墨烯粉、粒径是0.5um胶体石墨、载体和DA-1040型分散剂并充分混合，然后使用三辊研磨机(SDV1300、瑞士布勒)研磨分散5至8遍(一千克每遍3-15分钟)，使之形成均匀的混合相。

Claims (9)

1.一种低温导电碳浆，其特征在于，以质量百分比计由下列成分组成：
石墨烯粉    25-30％
胶体石墨    5-10％
分散剂      0.2-1％
余量为载体；
其中以质量百分比计载体的组成为
高分子树脂    10-15％
丙烯酸树脂    10-15％
偶联剂        0.2-1％
余量为高沸点溶剂。
2.如权利要求1所述的一种低温导电碳浆，其特征在于：其中高沸点溶剂为己二酸二乙酯、乙二醇丁醚醋酸酯或1，4-丁内酯。
3.如权利要求1所述的一种低温导电碳浆，其特征在于：其中分散剂是DA-1040。
4.如权利要求1所述的一种低温导电碳浆，其特征在于：其中高分子树脂是聚酯树脂Dynapol L205、陶氏化学氯醋树脂VAGH。
5.如权利要求1所述的一种低温导电碳浆，其特征在于：其中丙烯酸树脂型号是杜邦PA66101L。
6.如权利要求1所述的一种低温导电碳浆，其特征在于：其中偶联剂为硅烷偶联剂。
7.一种低温导电碳浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、制备载体
按照权利要求1的比例将高分子树脂，加上丙烯酸树脂和高沸点溶剂放入水浴锅内搅拌，使树脂完全溶解于溶剂中，再加入偶联剂搅拌均匀；
b、制备碳浆
按照权利要求1的比例将制得的载体与石墨烯粉、胶体石墨、和分散剂充分混合，然后研磨分散使之形成均匀的混合相即可。
8.如权利要求7所述的一种低温导电碳浆的制备方法，其特征在于：其中研磨时使用三辊研磨机研磨5至8遍，按照一千克/遍研磨3-15分钟。
9.如权利要求7所述的一种低温导电碳浆的制备方法，其特征在于：其中研磨前石墨烯粉半径为0.1-12μm，研磨前胶体石墨半径为0.1-5μm。
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