CN108831586B - 一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法 - Google Patents
一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108831586B CN108831586B CN201810617698.XA CN201810617698A CN108831586B CN 108831586 B CN108831586 B CN 108831586B CN 201810617698 A CN201810617698 A CN 201810617698A CN 108831586 B CN108831586 B CN 108831586B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction tank
- valve
- gas
- sealed reaction
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000007639 printing Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 91
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 133
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 118
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 63
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 45
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 43
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 42
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 40
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 29
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 17
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 12
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 claims description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 claims description 5
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 3
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 12
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 9
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 9
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N octadecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(N)=O LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- 229940037312 stearamide Drugs 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- JVCDUTIVKYCTFB-UHFFFAOYSA-N [Bi].[Zn].[Sn] Chemical compound [Bi].[Zn].[Sn] JVCDUTIVKYCTFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PSMFTUMUGZHOOU-UHFFFAOYSA-N [In].[Sn].[Bi] Chemical compound [In].[Sn].[Bi] PSMFTUMUGZHOOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXCODEAYRFLVOQ-UHFFFAOYSA-N [Zn].[Bi].[In] Chemical compound [Zn].[Bi].[In] MXCODEAYRFLVOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- MPZNMEBSWMRGFG-UHFFFAOYSA-N bismuth indium Chemical compound [In].[Bi] MPZNMEBSWMRGFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N bismuth tin Chemical compound [Sn].[Bi] JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- YZZNJYQZJKSEER-UHFFFAOYSA-N gallium tin Chemical compound [Ga].[Sn] YZZNJYQZJKSEER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJWNEWQMQCGRDO-UHFFFAOYSA-N indium zinc Chemical compound [Zn].[In] NJWNEWQMQCGRDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，涉及复合材料技术领域。本发明提供的用于印刷的复合材料中，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。本发明的技术方案能够使用于印刷的复合材料的电导率均一，且在高温下不易发生鼓泡、膨胀或变形，使得印刷制备的导电结构的电性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法。
背景技术
随着人工智能、印刷电路及三维打印等新兴技术的积极发展，传统电极通常为单一金属材料，其无法通过印刷的方式制备，日渐不能满足市场需求，用于印刷的复合材料应运而生。
示例性地，用于印刷的复合材料主要包括以下两种：第一种，硅胶、环氧树脂等高分子基材复合银粉、铜粉等金属导电微粒，石墨、聚苯胺等非金属导电微粒等，此种复合材料中，含量较高的高分子基材不导电或弱导电，而银、铜等金属导电颗粒是固态，与高分子的相容性较差，很难在高分子基材中分布均匀，导致复合材料的电导率分布不均，石墨、聚苯胺等自身的电导率较低，使得复合材料很难具有较好的导电性能，使得印刷制备的电极的电性能不佳；第二种，以低熔点合金作为基材，添加金属粉末共混，形成半固体或高黏度流体，作为电极材料使用时，具有流动性好，易印刷，电导率高等优势，但是此种复合材料在较高温度下容易发生膨胀、鼓泡或变形(形成原因为内部空穴或包裹气体)，也会使得印刷制备的电极的电性能不佳。
发明内容
本发明提供一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，可以使用于印刷的复合材料的电导率均一，且在高温下不易发生鼓泡、膨胀或变形，使得印刷制备的导电结构的电性能较好。
第一方面，本发明提供一种用于印刷的复合材料，按重量百分比计，所述复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。
可选地，所述金属油墨中，所述低熔点金属的氧化物的重量百分比为1％～80％。
可选地，所述非金属填料包括无定形材料、石墨类材料、线型材料、片层材料、三维介孔材料、宏观纤维材料中的一种或几种。
示例性地，所述无定形材料包括炭黑、活性炭、白炭黑中的一种或几种；所述石墨类材料包括氧化石墨、膨胀石墨中的一种或几种；所述线型材料包括碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种；所述片层材料包括石墨烯、蒙脱土中的一种或几种；所述三维介孔材料包括有序介孔碳、介孔二氧化硅中的一种或几种；所述宏观纤维材料包括短切碳纤维、碳纤维丝束、短切玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。
示例性地，所述非金属填料为线型材料，所述线型材料的直径为5nm～100nm，长度为1μm～100μm；或者，所述非金属填料为片层材料，所述片层材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为三维介孔材料，所述三维介孔材料的粒径为50nm～500μm；或者，所述非金属填料为宏观纤维材料，所述宏观纤维材料的长度为50μm～10mm。
第二方面，本发明提供一种复合材料的制备装置，用于制备以上任一项所述的用于印刷的复合材料，所述制备装置包括：密封反应罐、进料口、机械搅拌器、转子粘度计和气体混合装置；其中，
所述密封反应罐底部设置有加热台，所述密封反应罐侧壁外设置有保温隔层，所述密封反应罐顶部设置有密封压板，所述密封压板上设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述密封反应罐的侧壁底部设置有第一气孔，所述密封反应罐的侧壁顶部设置有第二气孔；
所述进料口经所述第一通孔伸入所述密封反应罐内，所述机械搅拌器经所述第二通孔伸入所述密封反应罐内，所述粘度计经所述第三通孔伸入所述密封反应罐内；
所述气体混合装置包括氧气瓶、惰性气瓶、气体混合槽和压力表，所述气体混合槽具有第一进气口、第二进气口、第三进气口、出气口和排气口，所述第一进气口与所述氧气瓶通过管路连通，二者之间的管路上设置有第一阀门和第一流量计，所述第二进气口与所述惰性气瓶通过管路连通，二者之间的管路上设置有第二阀门和第二流量计，所述出气口与所述第一气孔通过管路连通，二者之间的管路上设置有第三阀门和第三流量计，所述第三进气口与所述第二气孔通过管路连通，二者之间的管路上设置有第四阀门，所述压力表与所述气体混合槽连接，用于监测所述气体混合槽内的气体压力。
进一步地，所述气体混合槽的体积为所述密封反应罐的体积的至少三倍；或者，所述气体混合槽连接有气体增压设备。
第三方面，本发明提供一种复合材料的制备方法，适用以上任一项所述的复合材料的制备装置，所述制备方法包括：
步骤S1、开启所述密封油压板，将熔点低于300℃的低熔点金属置于所述密封反应罐中，开启所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门，开启所述进料口，通过所述第二流量计监测所述密封反应罐中的气体流量，待所述密封反应罐中的空气全部被置换为惰性气体后，调所述加热台的温度至所述密封反应罐中的所述低熔点金属的熔点以上，直到所述密封反应罐中的所述低熔点金属全部融化，保温一定时间；
步骤S2、开启所述机械搅拌器进行搅拌，开启所述第一阀门，关闭所述第三阀门，通过所述第一流量计监测所述氧气瓶的气体流量，通过所述第二流量计监测所述惰性气瓶的气体流量，控制所述第一阀门和所述第二阀门，以对所述气体混合槽中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测所述压力表，直至所述气体混合槽中气体压力达到2～3个大气压时，开启所述第三阀门，将混合气体通入所述密封反应罐，并通过所述第三流量计监测气体流量；
步骤S3、开启所述粘度计，监测所述密封反应罐内的低熔点金属及其氧化物的粘度，至粘度到达目标范围后，关闭所述第一阀门，开启所述第二阀门至最大，持续一定时间后，关闭所述第二阀门，开启所述进料口，添加粘结剂、非金属填料、偶联剂及附着力改善剂，并快速搅拌一定时间；
步骤S4、关闭所述加热台，将所述密封反应罐内的物料冷却至室温，开启所述密封压板，将所述密封反应罐内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
可选地，步骤S2中所述混合气体中氧气的体积比为10～90％。
可选地，所述粘度的目标范围为1000-500000mPa·s。
本发明提供了一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，其中，在用于印刷的复合材料中，重量百分比最高的金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物，具有导电性，且低熔点金属的氧化物具有比低熔点金属更低的表面能，与非金属填料和其他组分更容易混合，加之复合材料中粘结剂、偶联剂和附着力改善剂的作用，使得用于印刷的复合材料的导电性好，且电导率均一，另外，其中的非金属填料还可以使得高温下用于印刷的复合材料不容易发生鼓泡、膨胀或变形，进而使得使用本发明提供的用于印刷的复合材料印刷制备的导电结构(例如电极)的电性能较好。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的复合材料制备装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。
本发明实施例提供一种用于印刷的复合材料，按重量百分比计，复合材料由80％～95％金属油墨，0％～15％粘结剂，0.5％～5％非金属填料，1％～8％偶联剂和0％～5％附着力改善剂组成，金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物。
示例性地，用于印刷的复合材料中，金属油墨的重量百分比可以为：85％或者90％；粘结剂的重量百分比可以为：5％或者10％；非金属填料的重量百分比可以为：2％或者4％；偶联剂的重量百分比可以为：4％或者6％；附着力改善剂的重量百分比可以为：2％或者4％。其中，粘结剂和附着力改善剂是否选用以及具体重量百分比，应当根据用于印刷的复合材料印刷过程中对其粘性和附着力的要求以及金属油墨的粘性和附着力进行选择，例如，用于印刷的复合材料印刷过程中对其粘性的要求较低，和/或，在金属油墨的粘性较好时，无需选用粘结剂或者选用较少粘结剂即可，用于印刷的复合材料印刷过程中对其附着力的要求较低，和/或，金属油墨的附着力较好时，无需选用附着力改善剂或者选用较少附着力改善剂即可。
在用于印刷的复合材料中，重量百分比最高的金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物，具有导电性，且低熔点金属的氧化物具有比低熔点金属更低的表面能，与非金属填料和其他组分更容易混合，加之复合材料中粘结剂、偶联剂和附着力改善剂的作用，使得用于印刷的复合材料的导电性好，且电导率均一，另外，其中的非金属填料还可以使得高温(20～500℃)下用于印刷的复合材料不容易发生鼓泡、膨胀或变形，进而使得使用本发明提供的用于印刷的复合材料印刷制备的导电结构(例如电极)的电性能较好。另外，上述用于印刷的复合材料还容易在基材上附着，使得使用其印刷形成的膜材或印制电路具有一定挠性及韧性，可弯折且不脱落、不断路。
下面本发明实施例对上述用于印刷的复合材料中的各组分的具体内容进行举例说明。
可选地，金属油墨中，低熔点金属的氧化物的重量百分比为1％～80％，以使金属油墨容易与非金属填料和其他组分混合。其中低熔点金属的氧化物的重量百分比越大，金属油墨的粘度越大，金属油墨越容易与非金属填料和其他组分混合，但金属油墨的电导率会越低，因此，本领域技术人员可以根据实际需要对金属油墨中低熔点金属的氧化物的重量百分比进行选择。
可选地，低熔点金属包括镓元素、铟元素、锡元素、锌元素、铋元素的一种或多种。例如，低熔点金属为镓单质、铟单质或者锡单质；或者，低熔点金属为镓铟合金、镓锌合金，镓铟锡合金、镓铟锌合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金中的一种。
可选地，非金属填料包括无定形材料、石墨类材料、线型材料、片层材料、三维介孔材料、宏观纤维材料中的一种或几种。
示例性地，无定形材料包括炭黑、活性炭、白炭黑中的一种或几种；石墨类材料包括氧化石墨、膨胀石墨中的一种或几种；线型材料包括碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种；片层材料包括石墨烯、蒙脱土中的一种或几种；三维介孔材料包括有序介孔碳、介孔二氧化硅中的一种或几种；宏观纤维材料包括短切碳纤维、碳纤维丝束、短切玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。
发明人发现，非金属填料的比表面积越大，所需的非金属填料的量越少，但越不容易与金属油墨混合，需要添加其他助剂(粘结剂、偶联剂等)，使得如何对非金属填料的尺寸进行选择十分重要。基于此，本发明实施例中选择，非金属填料为线型材料，线型材料的直径为5nm～100nm，长度为1μm～100μm；或者，非金属填料为片层材料，片层材料的粒径为50nm～500μm；或者，非金属填料为三维介孔材料，三维介孔材料的粒径为50nm～500μm；或者，非金属填料为宏观纤维材料，宏观纤维材料的长度为50μm～10mm。其中，当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体(或组合)最相近时，就把该球体的直径(或组合)作为被测颗粒的粒径(或粒度分布)。
可选地，偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和硼酸酯偶联剂中的一种或几种。优选地，偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、KH570、KH580、KH592、KH602、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂。
可选地，附着力改善剂包括石蜡、硬脂酸酞胺、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、聚硅氧烷、环氧树脂中的一种或几种。
可选地，粘结剂包括银、铜、铁、镍、锌、钛金属粉体的一种或几种。
此外，本发明实施例提供一种复合材料的制备装置，用于制备以上任一项所述的用于印刷的复合材料，如图1所示，图1为本发明实施例提供的复合材料制备装置的结构示意图，制备装置包括：密封反应罐1、进料口2、机械搅拌器3、粘度计4和气体混合装置5；其中，
密封反应罐1的底部设置有加热台11，密封反应罐1的侧壁外设置有保温隔层12，密封反应罐1的顶部设置有密封压板13，密封压板13上设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，密封反应罐1的侧壁底部设置有第一气孔14，密封反应罐1的侧壁顶部设置有第二气孔15；
进料口2经第一通孔伸入密封反应罐1内，机械搅拌器3经第二通孔伸入密封反应罐1内，粘度计4经第三通孔伸入密封反应罐1内；
气体混合装置5包括氧气瓶51、惰性气瓶52、气体混合槽53和压力表54，气体混合槽53具有第一进气口53A、第二进气口53B、第三进气口53C、出气口53D和排气口53E，第一进气口53A与氧气瓶51通过管路连通，二者之间的管路上设置有第一阀门55A和第一流量计56A，第二进气口53B与惰性气瓶52通过管路连通，二者之间的管路上设置有第二阀门55B和第二流量计56B，出气口53D与第一气孔14通过管路连通，二者之间的管路上设置有第三阀门55C和第三流量计56C，第三进气口53C与第二气孔15通过管路连通，二者之间的管路上设置有第四阀门55D，压力表54与气体混合槽53连接，用于监测气体混合槽53内的气体压力。
上述排气口53E用于将气体混合槽53内的气体排出。另外，也可以在第三进气口53C与第二气孔15二者之间的管路上设置第四流量计56D。
进一步地，为了保证在使用该制备装置制备用于印刷的复合材料的过程中，密封反应罐1内的气体配比和气体压力保持稳定，本发明实施例中选择，气体混合槽53的体积为密封反应罐1的体积的至少三倍；或者，气体混合槽53连接有气体增压设备。
可选地，本发明实施例中，密封反应罐1可以为不锈钢等不被低熔点金属腐蚀的材质；机械搅拌器3包括搅拌电机和搅拌棒，搅拌电机带动搅拌棒进行搅拌；粘度计4可以为转子粘度计；加热台11的加热范围为25℃
～1000℃；第一流量计56A～第三流量计56C均可以为转子流量计、质量流量计或者超声波流量计；压力表54可以为水银气压计和无液气压计；第一阀门55A～第四阀门55D可以为电磁阀等可实现自动控制的阀门。
另外，由于在制备用于印刷的复合材料的过程中，密封反应罐1内的粘度变化范围较大，为了能够对其进行准确测试，本发明实施例中选择，粘度计4的粘度测试范围为10mpa·s～2000000mpa·s。
可选地，惰性气瓶52内的惰性气体可以为氮气，氩气、氦气、二氧化碳等惰性气体。
此外，本发明实施例提供一种复合材料的制备方法，适用以上任一项所述的复合材料的制备装置，该制备方法包括：
步骤S1、开启密封压板13，将熔点低于300℃的低熔点金属置于密封反应罐中，开启第二阀门55B、第三阀门55C和第四阀门55D，开启进料口2，通过第二流量计56B监测密封反应罐1中的气体流量，待密封反应罐1中的空气全部被置换为惰性气体后，调加热台11的温度至密封反应罐1中的低熔点金属的熔点以上，直到密封反应罐1中的低熔点金属全部融化，保温一定时间(例如0.5～1h)。可选地，在低熔点金属熔化过程中密封反应罐1内的温度分布于25℃-500℃，具体温度数值可以根据低熔点金属的熔点进行选择。
步骤S2、开启机械搅拌器3进行搅拌(例如，搅拌速率为100～1000rpm，搅拌时间0.1～3h，搅拌时间根据所需要的粘度确定，搅拌时间越长，粘度越大)，开启第一阀门55A，关闭第三阀门55C，通过第一流量计56A监测氧气瓶51的气体流量，通过第二流量计56B监测惰性气瓶52的气体流量，控制第一阀门55A和第二阀门55B，以对气体混合槽53中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测压力表54，直至气体混合槽53中气体压力达到2～3个大气压时，开启第三阀门55C，将混合气体通入密封反应罐1，并通过第三流量计56C监测气体流量。步骤S2中，混合气体中氧气的体积比越高，相同时间内低熔点金属的氧化程度越高，粘度越大。可选地，步骤S2中混合气体中氧气的体积比为10％～90％。
步骤S3、开启粘度计4，监测密封反应罐1内的低熔点金属及其氧化物的粘度，至粘度到达目标范围后，关闭第一阀门55A，开启第二阀门55B至最大，持续一定时间(例如，0.5～1h)后，关闭第二阀门55B，开启进料口，添加粘结剂、非金属填料、偶联剂及附着力改善剂，并快速搅拌一定时间(搅拌速率为600～2800rpm，搅拌时间为0.1～3h)。在步骤S3中，搅拌速率越大，搅拌越充分，反应约充分，粘度越大。可选地，粘度的目标范围为1000～500000mPa·s，具体数值可以根据对用于印刷的复合材料的性能需求进行选择。
步骤S4、关闭加热台11，将密封反应罐1内的物料冷却至室温，开启密封压板13，将密封反应罐1内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。可选地，通过惰性气体吹扫的方式使密封反应罐1内的物料冷却，以防止在冷却过程中物料继续进行反应，造成金属油墨中氧化物的含量偏离目标范围。
在以上过程中，通过各个阀门和流量计的配合，即可对密封反应罐1内的混合气体中氧气的配比进行精确控制，进而可以对低熔点金属的氧化程度进行控制，对金属油墨中氧化物的含量进行控制，达到对用于印刷的复合材料的性能的控制。
需要说明的是，本发明实施例中用于印刷的复合材料的具体内容均适用于复合材料的制备方法和复合材料的制备装置，另外，复合材料的制备方法的相关内容均适用于复合材料的制备装置，复合材料的制备装置的相关内容均适用于复合材料的制备方法，此处不再进行赘述。
本发明实施例提供了一种用于印刷的复合材料及其制备装置、制备方法，其中，在用于印刷的复合材料中，重量百分比最高的金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物，具有导电性，且低熔点金属的氧化物具有比低熔点金属更低的表面能，与非金属填料和其他组分更容易混合，加之复合材料中粘结剂、偶联剂和附着力改善剂的作用，使得用于印刷的复合材料的导电性好，且电导率均一，另外，其中的非金属填料还可以使得高温下用于印刷的复合材料不容易发生鼓泡、膨胀或变形，进而使得使用本发明提供的用于印刷的复合材料印刷制备的导电结构(例如电极)的电性能较好。
为了便于本领域技术人员根据不同需要选择和制备本发明实施例中的用于印刷的复合材料，下面本发明实施例以多个具体实施例进行举例说明。
实施例1：
本实施例所采用的材料：低熔点金属采用镓-铟二元合金，非金属填料选择管径为2～8μm，管长约为30～80μm的多壁碳纳米管，偶联剂选择硅烷偶联剂KH550，附着力改善剂选择石蜡。采用的惰性气体为氮气。制备方法包括：
(1)开启密封压板13，将单质镓118g和单质铟32g置于密封反应罐1中，开启第二阀门55B、第三阀门55C和第四阀门55D，通过第二流量计56B监测密封反应罐1中的气体流量为30L/min，10min后密封反应罐1中的空气全部被置换为氮气气氛，在氮气保护下调加热台11的温度将低熔点金属加热至180℃，直到密封反应罐1中的低熔点金属全部融化，保温一定时间(例如0.5～1h)；
(2)开启机械搅拌器3进行搅拌，搅拌速率为200rpm，同时开启第一阀门55A，关闭第三阀门55C，控制第一阀门55A和第二阀门55B，进而控制第一流量计56A的气体流量为6L/min，控制第二流量计56B的气体流量为24L/min，使通入密封反应罐1内的混合气体中氮气与氧气的体积比为4/1，即氧气占气氛的20％，此过程持续进行，以对气体混合槽53中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测压力表54，直至气体混合槽53中气体压力达到2～3个大气压时，开启第三阀门55C，将混合气体通入密封反应罐1，并通过第三阀门55C控制第三流量计56C的气体流量不变；
(3)开启粘度计4，监测密封反应罐1内的低熔点金属及其氧化物的粘度，当粘度达到60000mpa·s时，关闭第一阀门55A，开启第二阀门55B至最大，使第二流量计56B的气体流量达到30L/min，持续10min后，关闭第二阀门55B，开启进料口2，添加3g多壁碳纳米管，1g硅烷偶联剂KH550和0.1g石蜡，加大搅拌速率至1400rpm，快速搅拌15min。
(4)关闭加热台11，将密封反应罐1内的物料冷却至室温，开启密封压板13，将密封反应罐1内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
将制得的用于印刷的复合材料用丝网印刷的方法，在PVC薄膜上印制薄膜电极，测试薄膜电极的方阻为4.6mΩ，测试完成后，测试电极在70℃时不发生膨胀、鼓泡或变形。
实施例2：
本实施例所采用的材料：低熔点合金采用镓-铟二元合金，非金属填料选择厚度为0.5～1nm，直径约为3～5μm，层数为30～50层的多层氧化石墨烯，偶联剂选择硅烷偶联剂KH602。采用的惰性气体为氮气。制备方法包括：
(1)开启密封压板13，将54.8g液态金属镓、17.2g固态金属铟置于密封反应罐1中，开启第二阀门55B、第三阀门55C和第四阀门55D，通过第二流量计56B监测密封反应罐1中的气体流量为20L/min，15min后密封反应罐1中的空气全部被置换为氮气气氛，在氮气保护下调加热台11的温度将低熔点金属加热至180℃，直到密封反应罐1中的低熔点金属全部融化，保温一定时间(例如0.5～1h)；
(2)开启机械搅拌器3进行搅拌，搅拌速率为400rpm，同时开启第一阀门55A，关闭第三阀门55C，控制第一阀门55A和第二阀门55B，进而控制第一流量计56A的气体流量为10L/min，控制第二流量计56B的气体流量为10L/min，使通入密封反应罐1内的混合气体中氮气与氧气的体积比为1/1，即氧气占气氛的50％，此过程持续进行，以对气体混合槽53中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测压力表54，直至气体混合槽53中气体压力达到2～3个大气压时，开启第三阀门55C，将混合气体通入密封反应罐1，并通过第三阀门55C控制第三流量计56C的气体流量不变；
(3)开启粘度计4，监测密封反应罐1内的低熔点金属及其氧化物的粘度，当粘度达到400000mpa·s时，关闭第一阀门55A，开启第二阀门55B至最大，使第二流量计56B的气体流量达到20L/min，持续10min待氧气全部排出后，关闭第二阀门55B，开启进料口2，添加2.16g多层氧化石墨烯和1.44g硅烷偶联剂KH602，加大搅拌速率至2000rpm，快速搅拌10min。
(4)关闭加热台11，将密封反应罐1内的物料冷却至室温，开启密封压板13，将密封反应罐1内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
将制得的用于印刷的复合材料用平板印刷的方法，在PET薄膜上印制薄膜电极，测试薄膜电极的方阻为12.1mΩ，测试完成后，测试电极在140℃时不发生膨胀、鼓泡或变形。
实施例3：
本实施例所采用的材料：低熔点金属采用镓-锌合金，非金属填料选择孔径为20nm，粒径为5μm的有序介孔碳，偶联剂选择硅烷偶联剂KH570。采用的惰性气体为氩气。制备方法包括：
(1)开启密封压板13，将57.816g液态金属镓、2.184g锌粉置于密封反应罐1中，开启第二阀门55B、第三阀门55C和第四阀门55D，通过第二流量计56B监测密封反应罐1中的气体流量为20L/min，15min后密封反应罐1中的空气全部被置换为氩气气氛，在氩气保护下调加热台11的温度将低熔点金属加热至240℃，直到密封反应罐1中的低熔点金属全部融化，保温一定时间(例如0.5～1h)；
(2)开启机械搅拌器3进行搅拌，搅拌速率为500rpm，同时开启第一阀门55A，关闭第三阀门55C，控制第一阀门55A和第二阀门55B，进而控制第一流量计56A的气体流量为15L/min，控制第二流量计56B的气体流量为5L/min，使通入密封反应罐1内的混合气体中氩气与氧气的体积比为1/3，即氧气占气氛的75％，此过程持续进行，以对气体混合槽53中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测压力表54，直至气体混合槽53中气体压力达到2～3个大气压时，开启第三阀门55C，将混合气体通入密封反应罐1，并通过第三阀门55C控制第三流量计56C的气体流量不变；
(3)开启粘度计4，监测密封反应罐1内的低熔点金属及其氧化物的粘度，当粘度达到800000mpa·s时，关闭第一阀门55A，开启第二阀门55B至最大，使第二流量计56B的气体流量达到20L/min，持续15min待氧气全部排出后，关闭第二阀门55B，开启进料口2，添加1.2g有序介孔碳和0.6g硅烷偶联剂KH570，加大搅拌速率至2800rpm，快速搅拌15min。
(4)关闭加热台11，将密封反应罐1内的物料冷却至室温，开启密封压板13，将密封反应罐1内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
将制得的用于印刷的复合材料用丝网印刷的方法，在水泥板上印制薄膜电极，测试薄膜电极的方阻为21.6mΩ，测试完成后，测试电极在300℃时不发生膨胀、鼓泡或变形。
实施例4：
本实施例所采用的材料：低熔点金属采用镓-锡合金，非金属填料选择直径为80nm，长度为0.5mm的短切碳纤维，偶联剂选择硅烷偶联剂KH592，附着力改善剂选择硬脂酸酞胺。惰性气体选择氩气。制备方法包括：
(1)开启密封压板13，将34.6g液态金属镓、5.4g锡粒置于密封反应罐1中，开启第二阀门55B、第三阀门55C和第四阀门55D，通过第二流量计56B监测密封反应罐1中的气体流量为40L/min，10min后密封反应罐1中的空气全部被置换为氩气气氛，在氩气保护下调加热台11的温度将低熔点金属加热至200℃，直到密封反应罐1中的低熔点金属全部融化，保温一定时间(例如0.5～1h)；
(2)开启机械搅拌器3进行搅拌，搅拌速率为300rpm，同时开启第一阀门55A，关闭第三阀门55C，控制第一阀门55A和第二阀门55B，进而控制第一流量计56A的气体流量为24L/min，控制第二流量计56B的气体流量为16L/min，使通入密封反应罐1内的混合气体中氩气与氧气的体积比为2/3，即氧气占气氛的60％，此过程持续进行，以对气体混合槽53中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测压力表54，直至气体混合槽53中气体压力达到2～3个大气压时，开启第三阀门55C，将混合气体通入密封反应罐1，并通过第三阀门55C控制第三流量计56C的气体流量不变；
(3)开启粘度计4，监测密封反应罐1内的低熔点金属及其氧化物的粘度，当粘度达到80000mpa·s时，关闭第一阀门55A，开启第二阀门55B至最大，使第二流量计56B的气体流量达到40L/min，持续10min待氧气全部排出后，关闭第二阀门55B，开启进料口2，添加2g短切碳纤维、1g硅烷偶联剂KH570和1g硬脂酸酞胺，加大搅拌速率至1900rpm，快速搅拌2h。
(4)关闭加热台11，将密封反应罐1内的物料冷却至室温，开启密封压板13，将密封反应罐1内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
将制得的用于印刷的复合材料用凹版印刷的方法，在木板上印制薄膜电极，测试薄膜电极的方阻为4.6mΩ，测试完成后，测试电极在170℃时不发生膨胀、鼓泡或变形。
实施例5：
本实施例所采用的材料：低熔点金属采用铋-铟-锡合金，非金属填料选择粒径为10μm的镍粉和管径为2～8μm，管长约为30～80μm的多壁碳纳米管，偶联剂选择硅烷偶联剂KH602。惰性气体采用氦气。制备方法包括：
(1)开启密封压板13，将31g固态金属铋、49g固态金属铟，19g锡粒置于密封反应罐1中，开启第二阀门55B、第三阀门55C和第四阀门55D，通过第二流量计56B监测密封反应罐1中的气体流量为30L/min，15min后密封反应罐1中的空气全部被置换为氦气气氛，在氦气保护下调加热台11的温度将低熔点金属加热至250℃，直到密封反应罐1中的低熔点金属全部融化，保温一定时间(例如0.5～1h)；
(2)开启机械搅拌器3进行搅拌，搅拌速率为800rpm，同时开启第一阀门55A，关闭第三阀门55C，控制第一阀门55A和第二阀门55B，进而控制第一流量计56A的气体流量为20L/min，控制第二流量计56B的气体流量为10L/min，使通入密封反应罐1内的混合气体中氦气与氧气的体积比为1/2，即氧气占气氛的67％，此过程持续进行，以对气体混合槽53中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测压力表54，直至气体混合槽53中气体压力达到2～3个大气压时，开启第三阀门55C，将混合气体通入密封反应罐1，并通过第三阀门55C控制第三流量计56C的气体流量不变；
(3)开启粘度计4，监测密封反应罐1内的低熔点金属及其氧化物的粘度，当粘度达到120000mpa·s时，关闭第一阀门55A，开启第二阀门55B至最大，使第二流量计56B的气体流量达到30L/min，持续15min待氧气全部排出后，关闭第二阀门55B，开启进料口2，添加6g镍粉，3g多壁碳纳米管，4g硅烷偶联剂KH602，加大搅拌速率至2200rpm，快速搅拌25min。
(4)关闭加热台11，将密封反应罐1内的物料冷却至室温，开启密封压板13，将密封反应罐1内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
将制得的用于印刷的复合材料用平板印刷的方法，在无纺布上印制薄膜电极，测试薄膜电极的方阻为14.6mΩ，测试完成后，测试电极在360℃时不发生膨胀、鼓泡或变形。
实施例6
本实施例所采用的材料：低熔点金属采用镓-铟-锡合金，填料孔径为20nm，粒径为5μm的有序介孔碳，粘结剂选择金属镍粉，偶联剂选择钛酸酯偶联剂，附着力改善剂选择聚硅氧烷。惰性气体选择氦气。制备方法包括：
(1)开启密封压板13，将68.5g液态金属镓、21.5g固态金属铟，10g锡粒置于密封反应罐1中，开启第二阀门55B、第三阀门55C和第四阀门55D，通过第二流量计56B监测密封反应罐1中的气体流量为20L/min，20min后密封反应罐1中的空气全部被置换为氦气气氛，在氦气保护下调加热台11的温度将低熔点金属加热至180℃，直到密封反应罐1中的低熔点金属全部融化，保温一定时间(例如0.5～1h)；
(2)开启机械搅拌器3进行搅拌，搅拌速率为400rpm，同时开启第一阀门55A，关闭第三阀门55C，控制第一阀门55A和第二阀门55B，进而控制第一流量计56A的气体流量为5L/min，控制第二流量计56B的气体流量为15L/min，使通入密封反应罐1内的混合气体中氦气与氧气的体积比为3/1，即氧气占气氛的25％，此过程持续进行，以对气体混合槽53中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测压力表54，直至气体混合槽53中气体压力达到2～3个大气压时，开启第三阀门55C，将混合气体通入密封反应罐1，并通过第三阀门55C控制第三流量计56C的气体流量不变；
(3)开启粘度计4，监测密封反应罐1内的低熔点金属及其氧化物的粘度，当粘度达到400mpa·s时，关闭第一阀门55A，开启第二阀门55B至最大，使第二流量计56B的气体流量达到20L/min，持续20min待氧气全部排出后，关闭第二阀门55B，开启进料口2，添加6g镍粉，3g多壁碳纳米管，4g钛酸酯偶联剂，加大搅拌速率至1600rpm，快速搅拌20min。
(4)关闭加热台11，将密封反应罐1内的物料冷却至室温，开启密封压板13，将密封反应罐1内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
将制得的用于印刷的复合材料用丝网印刷的方法，在ITO玻璃上印制薄膜电极，测试薄膜电极的方阻为2.6mΩ，测试完成后，测试电极在500℃时不发生膨胀、鼓泡或变形。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法适用复合材料的制备装置；所述复合材料的制备装置包括：密封反应罐、进料口、机械搅拌器、粘度计和气体混合装置；其中，
所述密封反应罐底部设置有加热台，所述密封反应罐侧壁外设置有保温隔层，所述密封反应罐顶部设置有密封压板，所述密封压板上设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述密封反应罐的侧壁底部设置有第一气孔，所述密封反应罐的侧壁顶部设置有第二气孔；
所述进料口经所述第一通孔伸入所述密封反应罐内，所述机械搅拌器经所述第二通孔伸入所述密封反应罐内，所述粘度计经所述第三通孔伸入所述密封反应罐内；
所述气体混合装置包括氧气瓶、惰性气瓶、气体混合槽和压力表，所述气体混合槽具有第一进气口、第二进气口、第三进气口、出气口和排气口，所述第一进气口与所述氧气瓶通过管路连通，二者之间的管路上设置有第一阀门和第一流量计，所述第二进气口与所述惰性气瓶通过管路连通，二者之间的管路上设置有第二阀门和第二流量计，所述出气口与所述第一气孔通过管路连通，二者之间的管路上设置有第三阀门和第三流量计，所述第三进气口与所述第二气孔通过管路连通，二者之间的管路上设置有第四阀门，所述压力表与所述气体混合槽连接，用于监测所述气体混合槽内的气体压力；
按重量百分比计，所述复合材料由80%~95%金属油墨，0%~15%粘结剂，0.5%~5%非金属填料，1%~8%偶联剂和0%~5%附着力改善剂组成，所述金属油墨为熔点低于300℃的低熔点金属及其氧化物的混合物；
所述制备方法包括：
步骤S1、开启所述密封压板，将熔点低于300℃的低熔点金属置于所述密封反应罐中，开启所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门，开启所述进料口，通过所述第二流量计监测所述密封反应罐中的气体流量，待所述密封反应罐中的空气全部被置换为惰性气体后，调所述加热台的温度至所述密封反应罐中的所述低熔点金属的熔点以上，直到所述密封反应罐中的所述 低熔点金属全部融化，保温一定时间；
步骤S2、开启所述机械搅拌器进行搅拌，开启所述第一阀门，关闭所述第三阀门，通过所述第一流量计监测所述氧气瓶的气体流量，通过所述第二流量计监测所述惰性气瓶的气体流量，控制所述第一阀门和所述第二阀门，以对所述气体混合槽中的混合气体中惰性气体及氧气的配比进行控制，同时监测所述压力表，直至所述气体混合槽中气体压力达到2~3个大气压时，开启所述第三阀门，将混合气体通入所述密封反应罐，并通过所述第三流量计监测气体流量；
步骤S3、开启所述粘度计，监测所述密封反应罐内的低熔点金属及其氧化物的粘度，至粘度到达目标范围后，关闭所述第一阀门，开启所述第二阀门至最大，持续一定时间后，关闭所述第二阀门，开启所述进料口，添加粘结剂、非金属填料、偶联剂及附着力改善剂，并快速搅拌一定时间；
步骤S4、关闭所述加热台，将所述密封反应罐内的物料冷却至室温，开启所述密封压板，将所述密封反应罐内的物料取出，得到用于印刷的复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述混合气体中氧气的体积比为10~90%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘度的目标范围为1000~500000mPa·s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气体混合槽的体积为所述密封反应罐的体积的至少三倍；或者，所述气体混合槽连接有气体增压设备。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属油墨中，所述低熔点金属的氧化物的重量百分比为1%~80%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非金属填料包括无定形材料、石墨类材料、线型材料、片层材料、三维介孔材料、宏观纤维材料中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述无定形材料包括炭黑、活性炭、白炭黑中的一种或几种；所述石墨类材料包括氧化石墨、膨胀石墨中的一种或几种；所述线型材料包括碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种；所述片层材料包括石墨烯、蒙脱土中的一种或几种；所述三维介孔材料包括有序介孔碳、介孔二氧化硅中的一种或几种；所述宏观纤维材料包括短切碳纤维、碳纤维丝束、短切玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述非金属填料为线型材料，所述线型材料的直径为5nm~100nm，长度为1μm~100μm；或者，所述非金属填料为片层材料，所述片层材料的粒径为50nm~500μm；或者，所述非金属填料为三维介孔材料，所述三维介孔材料的粒径为50nm~500μm；或者，所述非金属填料为宏观纤维材料，所述宏观纤维材料的长度为50μm~10mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810617698.XA CN108831586B (zh) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810617698.XA CN108831586B (zh) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108831586A CN108831586A (zh) | 2018-11-16 |
| CN108831586B true CN108831586B (zh) | 2024-02-23 |
Family
ID=64142199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810617698.XA Active CN108831586B (zh) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108831586B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111471348B (zh) * | 2020-04-28 | 2022-03-01 | 浙江大学 | 一种蜡分散的液态金属固体油墨及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2703455A1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-03-05 | Agfa Graphics Nv | Inkjet inks comprising inorganic pigments |
| CN104124031A (zh) * | 2013-04-28 | 2014-10-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种磁纳米金属流体及其制备方法 |
| CN107337964A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-11-10 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种彩色液态金属印刷墨水及其制备方法 |
| CN107452436A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-12-08 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 一种液态金属电子浆料及其制备方法 |
| CN107578838A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-12 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种低成本可回收的导电浆料及其制备方法 |
| CN208335763U (zh) * | 2018-06-15 | 2019-01-04 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种复合材料的制备装置 |
-
2018
- 2018-06-15 CN CN201810617698.XA patent/CN108831586B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2703455A1 (en) * | 2012-09-03 | 2014-03-05 | Agfa Graphics Nv | Inkjet inks comprising inorganic pigments |
| CN104124031A (zh) * | 2013-04-28 | 2014-10-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种磁纳米金属流体及其制备方法 |
| CN107452436A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-12-08 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 一种液态金属电子浆料及其制备方法 |
| CN107578838A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-12 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种低成本可回收的导电浆料及其制备方法 |
| CN107337964A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-11-10 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种彩色液态金属印刷墨水及其制备方法 |
| CN208335763U (zh) * | 2018-06-15 | 2019-01-04 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种复合材料的制备装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108831586A (zh) | 2018-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017050284A1 (zh) | 一种锡基银石墨烯无铅复合钎料的制备方法 | |
| CN106363315B (zh) | 一种镀锡碳纳米材料增强复合焊料合金及其焊膏 | |
| Ouyang et al. | Simultaneously enhance thermal conductive property and mechanical properties of silicon rubber composites by introducing ultrafine Al2O3 nanospheres prepared via thermal plasma | |
| CN102433098B (zh) | 一种填充石墨烯各向同性高性能导热胶粘剂及制备方法 | |
| CN108165018A (zh) | 一种电磁屏蔽用硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN101831264B (zh) | 一种填充碳纳米管各向同性高性能导热胶粘剂 | |
| CN103031058B (zh) | 一种室温硫化硅橡胶电磁屏蔽涂料及其制备方法 | |
| CN101629057A (zh) | 一种纳米导电胶及其制备方法 | |
| WO2018006503A1 (zh) | 一种掺杂银盐的导电银胶及其制备方法与应用 | |
| CN102191001B (zh) | 一种环氧导电胶组合物 | |
| CN108831586B (zh) | 一种用于印刷复合材料及其制备装置、制备方法 | |
| CN102719211A (zh) | 一种填充银纳米线自修复型导电胶及其制备方法 | |
| CN104497357A (zh) | 杂化颗粒及其制备方法、绝缘复合材料 | |
| WO2023024570A1 (zh) | 金刚石基导热填料及制备方法、复合导热材料和电子设备 | |
| CN116117130A (zh) | 一种表面张力降低的液态金属及其制备方法和应用 | |
| CN208335763U (zh) | 一种复合材料的制备装置 | |
| Huang et al. | Multi‐contact hybrid thermal conductive filler Al2O3@ AgNPs optimized three‐dimensional thermal network for flexible thermal interface materials | |
| CN108823442A (zh) | 一种印刷电子材料及印刷方法 | |
| CN107418469A (zh) | 一种碳纳米管导电球及其制备方法和应用 | |
| JPWO2019155924A1 (ja) | 銀被覆樹脂粒子 | |
| CN108986949A (zh) | 一种导电复合材料及其制备方法 | |
| JP6486280B2 (ja) | 銀被覆導電性粒子、導電性ペースト及び導電性膜 | |
| Huang et al. | Core‐Shelled Nanoparticle Fillers for Recoverable Magnetic Liquid Metal with High Stability | |
| CN108559456A (zh) | 一种导热储热石墨烯定型相变材料及其制备方法 | |
| CN105609164B (zh) | 银纳米线基树脂球及导电框胶的制备方法与液晶显示面板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |