CN105696420A - 一种导电纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电纸，所述导电纸由纸基材料和液态金属墨水导电介质组成，所述液态金属墨水导电介质的质量百分数为5～30％，其余为纸基材料。本发明还公开了所述导电纸的制备方法，该方法包括步骤：将铋、铟、锡、镉、锌、镓、铁、镍、钙中的一种或几种的合金加入到分散溶剂中；进行加热，加热温度为15～100℃，使合金熔化，得到液态的金属墨水导电介质；加入纸浆，进行混合，时间0.5-4小时，使混合均匀，液态金属墨水导电介质充分分散；按照常规工艺造纸，即得。本发明导电纸制作工艺、所需设备简单、降低了制备微粒的成本；材料来源广泛，低熔点液态金属墨水导电介质和纸张的种类，可选择范围很广，成本低廉；由于其特点突出，应用领域广泛。

Description

一种导电纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，更具体涉及一种导电纸及其制备方法。
背景技术
纸材料是日常生活中的常见材料，具有造型轻薄、弯曲变形能力强、成本低廉、来源广泛、易于回收等多项优点。传统纸材料有很多种类，按照用途可分为包装、印刷、办公和生活类用纸。除此之外，还有一类纸材料，它们在基本纸功能的基础上，通过修饰、加工，被附加了特殊的功能，因此被称为特种纸。导电纸正是这样一类纸材料，由于其特殊性，可广泛用于静电防护、电磁屏蔽、电化学、生物医药、物理电学教学等方面。
导电纸的一般制作方法是在传统导电性很差的纸基上，混合导电的碳纤维、碳纳米管、碳粉、金属颗粒等，再经传统纸张加工方法制作而成。然而目前所用到的这些导电介质需要提前经过复杂的工艺制备，费时费力，成本较高。因此研制导电效果好、制作简单的导电纸具有重要意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何提高导电纸的导电性、柔软性，而提供一种导电纸及其制备方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种导电纸，所述导电纸由纸基材料和液态金属墨水导电介质组成，所述液态金属墨水导电介质的质量百分数为5～30％，其余为纸基材料。
优选地，所述纸基材料为普通纸材料，包括白板纸、书写纸、复印纸、铜版纸、宣纸、卫生纸、装饰原纸。
优选地，所述液态金属墨水导电介质包括铋、铟、锡、镉、锌、镓、铁、镍、钙中的一种或几种的合金。
优选地，所述导电纸厚度为0.1～2mm，表面电阻率为10～500Ω/cm。
本发明还提供了所述的导电纸的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)将铋、铟、锡、镉、锌、镓、铁、镍、钙中的一种或几种的合金加入到分散溶剂中；
2)进行加热，加热温度为15～100℃，使合金熔化，得到液态的金属墨水导电介质；
3)加入纸浆，进行混合，时间0.5-4小时，使混合均匀，液态金属墨水导电介质充分分散；按照常规工艺造纸，即得。
优选地，所述分散溶剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二甲基甲酰胺、乙醇、硫醇、四氯化碳、丙酮、聚二甲基硅氧烷的一种或几种。
优选地，所述纸浆为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆的一种或几种。
优选地，所述混合包括机械搅拌、超声破碎、漩涡振荡、喷枪分散的一种或几种。
优选地，取代所述的步骤3)：在纸基材料上直接喷涂液态金属墨水导电介质，或者将纸基材料直接浸渍液态金属墨水导电介质，加压干燥，得到导电纸。
本发明还提供了所述的导电纸的用途，可用于制备胶纸。
(三)有益效果
本发明与现有技术相比，本发明是基于液态金属墨水制成的导电纸，在制备液态金属微粒的同时将其在溶剂中分散，免除了单独制备导电介质微粒的步骤，紧接着用这些获得的微粒加工导电纸，使整个过程能够连续实现；该导电纸制作工艺、所需设备简单、降低了制备微粒的成本；材料来源广泛，无论是低熔点液态金属墨水还是纸张的种类，可选择范围很广，成本低廉；由于其特点突出，应用领域广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是由实施例1或2的导电纸制备的胶纸的示意图；
图2是本发明导电纸贴附于曲面模型上的示意图；
附图标记：1、导电纸层，2、胶粘层，3、离型纸层，4、曲面模型。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例基于液态金属墨水导电介质的导电纸的制备步骤如下：
制备液态金属墨水导电介质选用BiInSnZn合金(合金的制备方法为现有技术)，金属铋(Bi)、铟(In)、锡(Sn)和锌(Zn)的质量百分数分别为35％、48.6％、16％和0.4％，该合金的熔点为58℃，导电率为7.3×106S/m(25℃)。
称取质量为100g的BiInSnZn合金，将其放入200ml的二甲基甲酰胺溶液中，在80℃的温度下，加热30min，让固体合金充分变成液态。随后，称取草浆300g，加入二甲基甲酰胺溶液中。将混合物在超声破碎机的机械作用下，处理2小时，一方面使液态金属形成微小液滴，另一方面促进液态金属微粒与纸浆混合均匀。
混合好后，置于造纸专用丝网上，通过压实干燥，最终获得基于液态金属墨水导电介质的导电纸，得到的导电纸中液态金属墨水导电介质质量百分数为20％，其表面电阻率为46Ω/cm。
实施例2
本实施例基于液态金属墨水导电介质的导电纸的制备步骤如下：
制备液态金属墨水导电介质选用GaInSn合金，金属镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)的质量百分数分别为67％、20.5％、12.5％，该合金的熔点为10.5℃，导电率为3.1×106S/m(25℃)。
称取质量为100g的GaInSn合金，将其放入50ml的乙醇溶液中，在30℃的温度下，加热2h，让固体合金充分变成液态。随后，称取木浆300g，加入乙醇溶液中。将混合物在超声破碎机的机械作用下，处理4小时，一方面使液态金属形成微小液滴，另一方面促进液态金属微粒与纸浆混合均匀。
混合好后，置于造纸专用丝网上，通过压实干燥，最终获得基于液态金属墨水导电介质的导电纸，得到的导电纸中液态金属墨水导电介质质量百分数为10％，其表面电阻率为35Ω/cm。
实施例3
本实施例基于液态金属墨水导电介质的导电纸的制备步骤如下：
制备液态金属墨水导电介质选用GaInSn合金，金属镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)的质量百分数分别为67％、20.5％、12.5％，该合金的熔点为10.5℃，导电率为3.1×106S/m。
称取质量为100g的GaInSn合金，将其放入50ml的乙醇溶液中，通过涡旋振荡器的振荡作用，转速为3000r/min，作用2小时，使液态金属形成微小液滴。
将制得的液态金属墨水导电介质微粒悬液用喷枪均匀的喷洒于复印纸表面，之后通过压实干燥，最终获得基于液态金属墨水导电介质的导电纸，得到的导电纸中液态金属墨水导电介质质量百分数为30％，其表面电阻率为28Ω/cm。
实施例4
本实施例基于液态金属墨水导电介质的导电纸的制备步骤如下：
制备液态金属墨水导电介质选用BiInSnZn合金，金属铋(Bi)、铟(In)、锡(Sn)和锌(Zn)的质量百分数分别为35％、48.6％、16％和0.4％，该合金的熔点为58℃，导电率为7.3×106S/m(25℃)。
称取质量为100g的BiInSnZn合金，将其放入200ml的二甲基甲酰胺溶液中，在80℃的温度下，加热30min，让固体合金充分变成液态，通过涡旋振荡器的振荡作用，转速为3000r/min，作用1小时，使液态金属形成微小液滴。
选书写纸直接浸渍制得的液态金属墨水导电介质，之后通过压实干燥，最终获得基于液态金属墨水导电介质的导电纸，得到的导电纸中液态金属墨水导电介质质量百分数为5％，其表面电阻率为38Ω/cm。实施例5
用实施例1得到的导电纸制备胶纸：如图1所示，该胶纸由导电纸层1、胶粘层2和离型纸层3组成。
使用时，取下离型纸。由于液态金属导电纸具有很好的柔软度和变形性，该导电胶纸便于贴附在各种结构的表面，如图2所示，可贴附在曲面模型4上，进而可形成各样的电路。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种导电纸，其特征在于，所述导电纸由纸基材料和液态金属墨水导电介质组成，所述液态金属墨水导电介质的质量百分数为5～30％，其余为纸基材料。
2.根据权利要求1所述的导电纸，其特征在于，所述纸基材料为普通纸材料，包括白板纸、书写纸、复印纸、铜版纸、宣纸、卫生纸、装饰原纸。
3.根据权利要求1所述的导电纸，其特征在于，所述液态金属墨水导电介质包括铋、铟、锡、镉、锌、镓、铁、镍、钙中的一种或几种的合金。
4.根据权利要求1-3任一项所述的导电纸，其特征在于，所述导电纸厚度为0.1～2mm，表面电阻率为10～500Ω/cm。
5.权利要求1-4任一项所述的导电纸的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)将铋、铟、锡、镉、锌、镓、铁、镍、钙中的一种或几种的合金加入到分散溶剂中；
2)进行加热，加热温度为15～100℃，使合金熔化，得到液态的金属墨水导电介质；
3)加入纸浆，进行混合，时间0.5-4小时，使混合均匀，液态金属墨水导电介质充分分散；按照常规工艺造纸，即得。
6.根据权利要求5所述的导电纸的制备方法，其特征在于，所述分散溶剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二甲基甲酰胺、乙醇、硫醇、四氯化碳、丙酮、聚二甲基硅氧烷的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的导电纸的制备方法，其特征在于，所述纸浆为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的导电纸的制备方法，其特征在于，所述混合包括机械搅拌、超声破碎、漩涡振荡、喷枪分散的一种或几种。
9.根据权利要求5所述的导电纸的制备方法，其特征在于，取代所述的步骤3)：在纸基材料上直接喷涂液态金属墨水导电介质，或者将纸基材料直接浸渍液态金属墨水导电介质，加压干燥，得到导电纸。
10.权利要求1-4任一项所述的导电纸的用途，其特征在于，用于制备胶纸。
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