CN109003703A - 一种单面转印式石墨烯膜结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单面转印式石墨烯膜结构及其制备方法，包括石墨烯膜本体，所述石墨烯膜本体包括基膜、位于基膜一侧的石墨烯层、位于石墨烯层一侧的封胶层，所述基膜通过膜处理装置制作成石墨烯膜，所述膜处理装置包括膜加工组件以及热压辊和冷压辊，所述膜加工组件包括依次排列的喷胶机、抹平刮、光滑导膜辊、粗糙碾压辊、转印压辊组，所述石墨烯膜本体一端连接出膜口，用于传出基膜，另一端连接卷膜轴，用于将制作好的石墨烯膜本体卷起。本发明制作方法简单，不仅能增强黏合力，使导电石墨烯粉稳定地保持并粘合在基膜上，还能有效防止胶液和石墨烯粉的剥落，极大增强导电性能。

Description

一种单面转印式石墨烯膜结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及导电膜领域，尤其涉及一种单面转印式石墨烯膜结构及其制备方法。

背景技术

导电膜，是具有导电功能的薄膜，作为用于在基材上形成导电电路的材料，已知含有银粉、铜粉等导电填料的导电涂料(有时称为导电糊剂、导电油墨等)，广泛地供于实用。一般用印刷等方法将导电涂料涂 布于基材上之后，通过烧结而制成导电膜。

石墨烯是由单层碳原子构成的具有蜂窝状结构的一种新型二维碳材料。石墨烯具有优异的导电性，电导率是铜的1.6倍；石墨烯对近红外、可见光及紫外光 均具有优异的透过性，单层石墨烯的透光性达97.7％；石墨烯的强度可达130GPa， 是钢的100多倍，并具有优异的柔韧性、热稳定性和化学稳定性。因此，石墨烯作为透明导电膜可以充分发挥其结构与性能优势。

本发明参考专利号CN201410709308.3 公开了一种稳定掺杂的大面积石墨烯透明导电膜规模化制备方法，具体为一种稳定掺杂的大面积石墨烯透明导电膜规模化制备方法。该方法通过夹层结构提高石墨烯透明导电膜的掺杂效果和稳定性，掺杂剂与石墨烯的本征表面直接接触并位于石墨烯与透明基体之间。首先在初始基体上的石墨烯表面或透明基体表面形成掺杂剂，然后将石墨烯、掺杂剂和透明基体进行结合，最后将石墨烯与初始基体分离，从而制备出稳定掺杂的大面积石墨烯透明导电膜。石墨烯作为掺杂剂的外层保护膜，提高掺杂的稳定性；石墨烯的本征表面与掺杂剂直接接触，避免杂质对两者之间界面的污染，改善掺杂剂的掺杂效果，从而提高薄膜的导电性。将石墨烯的转移和掺杂过程合二为一，易于实现规模化制备。

专利号CN201710078907.3公开了一种电镀金属增强透明导电膜及其制备方法，该发明包括以下步骤：先在基材的表面制备一层透明导电层，然后采用电镀方法在透明导电层上沉积金属层，并进行后处理得到电镀金属增强透明导电膜；其中，所述金属层的金属与透明导电层的材料的质量配比为0.001~500：1，所述基材的表面为平面、曲面或不规则表面。采用该发明的技术方案，利用电镀技术，可消除接触电阻，实现欧姆接触，显著增强透明导电膜的透光性和导电性能，而且膜的耐温性能十分突出，还具有很好的附着力，工艺方法简单、成本低廉、重复性好且高效，具有良好的工业应用前景。

专利号CN201610907841.X 公开了一种透明导电膜的制作方法、透明导电膜和触控屏，制作方法包括：利用模具在透明绝缘衬底的一面上压印形成连续的凹槽；在透明绝缘衬底的一面上涂覆胶状物，利用模具对远离透明绝缘衬底的一面进行压印，使其固化后形成凹槽；向凹槽中填充导电材料，形成导电层。

专利号 CN201180037671.X 公开了一种透明导电膜的制备方法及由其制备的透明导电膜，该发明的步骤：a)在基材上涂布用于透明导电膜的涂布液，从而形成涂布膜，所述用于透明导电膜的涂布液包含非极性溶剂、极性溶剂、传导性金属油墨及表面活性剂；及b)干燥及烧制所述涂布膜，从而在所述基材上形成传导性图案，所述传导性图案具有孔(hole)状的透射部及由所述传导性金属油墨形成的图案部。

上述发明虽然导电性能增强，但是均存在一个缺陷，电镀的金属层或涂覆的胶状物容易脱落，附着力不好。

专利号 CN201210499082.X 公开了一种碳材导电膜的转印方法，将碳材导电膜浸入溶剂中，以分离碳材导电膜与无机氧化层；以及将第二基材与分离的碳材导电膜贴合，使碳材导电膜转印至第二基材上。

专利号CN201280016400.0 公开了一种具备以石墨烯为主成分的透明导电膜的转印片及其制造方法、透明导电物，该发明的解决手段在于，提供一种具备基片、金属薄膜层和透明导电膜层的转印片，其中，所述基片具备脱模性和平滑性，所述金属薄膜层以反映出所述基片的平滑性的方式局部或整面地形成在所述基片上，所述透明导电膜层形成在所述金属薄膜层上形成并以石墨烯作为主成分。

专利号 CN201380043932.8 各向异性导电膜的制造方法和各向异性导电膜。

上述专利均是通过转印的方法制备而成石墨烯膜，制备方法复杂，工序复杂，制作成本高。

基于上述原因，有必要设计一种工艺方法简单、成本低廉、附着力好、导电性能优异的导电膜 。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种单面转印式石墨烯膜结构及其制备方法，制作方法简单，不仅能增强黏合力，使导电石墨烯粉稳定地保持并粘合在基膜上，还能有效防止胶液和石墨烯粉的剥落，极大增强导电性能 。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种单面转印式石墨烯膜结构，包括石墨烯膜本体，所述石墨烯膜本体包括基膜、位于基膜一侧的石墨烯层、位于石墨烯层一侧的封胶层， 所述基膜通过膜处理装置制作成石墨烯膜，所述膜处理装置包括膜加工组件以及热压辊和冷压辊，所述膜加工组件包括依次排列的喷胶机、抹平刮、光滑导膜辊、粗糙碾压辊、转印压辊组，所述石墨烯膜本体一端连接出膜口，用于传出基膜，另一端连接卷膜轴，用于将制作好的石墨烯膜本体卷起。

作为优选，所述转印压辊组包括转印辊、配合转印辊以及与转印辊连接的辊胶辊，所述转印辊上设置有加胶装置和弹性石墨烯给料装置。

作为优选，所述加胶装置包括设置在转印辊上方的加胶仓、与加胶仓连接的加胶头、转印辊一侧的胶刮以及位于胶刮下方的胶回收仓，所述加胶仓与所述辊胶辊滚动连接；所述弹性石墨烯给料装置包括高纯石墨仓和出料口。

作为优选，所述转印辊在转动时，弹性石墨烯给料装置控制高纯石墨仓通过出料口出石墨烯粉，转印辊在转动至加胶仓位置时，加胶仓通过加胶头加胶，所述转印辊与配合转印辊辊压转动，带动涂布在转印辊上的石墨烯粉和胶液转印至所述基膜上，所述基膜变为胶沾石墨烯表面。

作为优选，所述转印辊在转动至胶刮位置时，转印辊上剩余的胶通过胶刮回收至胶回收仓。

一种单面转印式石墨烯膜的制备方法，所述石墨烯膜通过包括以下制备方法：

1)喷胶机对基膜进行喷洒胶液一，变成胶膜；

2)抹平刮对喷胶后的胶膜抹平保证喷涂的胶液薄厚均匀；

3)光滑导膜辊对胶膜进行辊压，使胶膜压实，粗糙碾压辊对胶膜进行辊压使胶膜变粗糙；

4)转印压辊组加石墨烯粉和胶液二通过转印的方式使胶膜变成胶粘石墨烯表面 ；

5)步骤1步骤4按顺序进行，重复步骤1至步骤4两次或两次以上；

6)热压辊辊压加工后的基膜；

7)冷压辊辊压加工后的基膜，辊压成型；

8)完成加工后，由卷膜轴卷起。

作为优选，所述步骤1中的胶液一的胶沾度大于所述步骤4中的胶液二的胶沾度。

作为优选，所述粗糙碾压辊辊压石墨烯膜本体，辊压后的粗糙度的范围设置在Ra≥0.1～1。

作为优选，所述出料口与转印辊之间的间隙设置在0.01-0.5mm。

作为优选，所述光滑导膜辊、粗糙碾压辊、热压辊和冷压辊对应的石墨烯膜本体位置底部设置有支撑台，所述支撑台上设置有防止石墨烯膜本体刮伤的橡胶垫或海绵垫。

作为优选，所述辊胶辊与转印辊保持压力，其转印的压强为1x105Pa至3x106Pa。

本发明的有益效果是：

1.制作方法简单；

2.不仅能增强黏合力，使导电石墨烯粉稳定地保持并粘合在基膜上，还能有效防止胶液和石墨烯粉的剥落，极大增强导电性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的一种单面转印式石墨烯膜结构及其制备方法结构示意图；

图2为本发明涉及的单面石墨烯膜结构示意图；

图3为本发明涉及的制备方法流程图。

图中标号说明：石墨烯膜本体1，基膜2，石墨烯层3，封胶层4，膜加工组件5，喷胶机501，抹平刮502，光滑导膜辊503，粗糙碾压辊504，热压辊505，冷压辊506，出膜口6，卷膜轴7，转印压辊组8，转印辊801，辊胶辊802，配合转印辊803，高纯石墨仓804，加胶仓8011，胶刮8012，胶回收仓8013，加胶头8014，支撑台9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

参照图1至图3 所示，一种单面转印式石墨烯膜结构，包括石墨烯膜本体1，所述石墨烯膜本体1包括基膜2、位于基膜2一侧的石墨烯层3、位于石墨烯层3一侧的封胶层4， 所述基膜2通过膜处理装置制作成石墨烯膜，所述膜处理装置包括膜加工组件5以及热压辊505和冷压辊506，所述膜加工组件5包括依次排列的喷胶机501、抹平刮502、光滑导膜辊503、粗糙碾压辊504、转印压辊组8，所述石墨烯膜本体1一端连接出膜口6，用于传出基膜2，另一端连接卷膜轴7，用于将制作好的石墨烯膜本体1卷起。

作为优选，所述转印压辊组8包括转印辊801、配合转印辊803以及与转印辊801连接的辊胶辊802，所述转印辊801上设置有加胶装置和弹性石墨烯给料装置。

作为优选，所述加胶装置包括设置在转印辊801上方的加胶仓8011、与加胶仓8011连接的加胶头8014、转印辊801一侧的胶刮8012以及位于胶刮8012下方的胶回收仓8013，所述加胶仓8011与所述辊胶辊802滚动连接；所述弹性石墨烯给料装置包括高纯石墨仓804和出料口。

作为优选，所述转印辊801在转动时，弹性石墨烯给料装置控制高纯石墨仓804通过出料口出石墨烯粉，转印辊801在转动至加胶仓8011位置时，加胶仓8011通过加胶头8014加胶，所述转印辊801与配合转印辊803辊压转动，带动涂布在转印辊801上的石墨烯粉和胶液转印至所述基膜2上，所述基膜变2为胶沾石墨烯表面。

作为优选，所述转印辊801在转动至胶刮8012位置时，转印辊801上剩余的胶通过胶刮8012回收至胶回收仓8013。

一种单面转印式石墨烯膜的制备方法，所述石墨烯膜通过包括以下制备方法：

步骤101：喷胶机501对基膜2进行喷洒胶液一，变成胶膜；

步骤102：抹平刮502对喷胶后的胶膜抹平保证喷涂的胶液薄厚均匀；

步骤103：光滑导膜辊503对胶膜进行辊压，使胶膜压实，粗糙碾压辊502对胶膜进行辊压使胶膜变粗糙；

步骤104：转印压辊组8加石墨烯粉和胶液二通过转印的方式使胶膜变成胶粘石墨烯表面；

步骤105：步骤1至步骤4按顺序进行，重复步骤1至步骤4两次或两次以上；

步骤106：热压辊505辊压加工后的基膜2；

步骤107：冷压辊506辊压加工后的基膜2，辊压成型；

步骤108：完成加工后，由卷膜轴7卷起。

作为优选，所述步骤1中的胶液一的胶沾度大于所述步骤4中的胶液二的胶沾度。

作为优选，所述粗糙碾压辊504辊压石墨烯膜本体1，辊压后的粗糙度的范围设置在Ra≥0.1～1，使之毛糙，增加吸附效果。

作为优选，所述出料口与转印辊801之间的间隙设置在0.01-0.5mm，采用此技术方案，能够控制胶厚，方便转印辊801上的胶厚薄均匀。

作为优选，所述光滑导膜辊、粗糙碾压辊、热压辊和冷压辊对应的石墨烯膜本体位置底部设置有支撑台，所述支撑台上设置有防止石墨烯膜本体刮伤的橡胶垫或海绵垫。

作为优选，所述辊胶辊与转印辊保持一定的压力，其转印的压强为1x105Pa至3x106Pa，控制胶厚。

具体实施例：

在实际使用中，基膜2通过出膜口6传出，喷胶机501对基膜2进行喷洒胶液一，使之变成胶膜，抹平刮502对喷胶后的胶膜抹平保证喷涂的胶液薄厚均匀，光滑导膜辊503对胶膜进行辊压，使胶膜压实，粗糙碾压辊502对胶膜进行辊压使胶膜变粗糙，转印压辊组8加石墨烯粉和胶液二通过转印的方式使胶膜变成胶粘石墨烯表面，重复上述步骤两次，继续喷洒胶液一，继续抹平，继续辊压，继续转印辊压，增加附着效果，有效防止胶液和石墨烯粉的剥落，极大增强导电性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种单面转印式石墨烯膜结构，其特征在于：包括石墨烯膜本体（1），所述石墨烯膜本体（1）包括基膜（2）、位于基膜（2）一侧的石墨烯层（3）、位于石墨烯层（3）一侧的封胶层（4）， 所述基膜（2）通过膜处理装置制作成石墨烯膜，所述膜处理装置包括膜加工组件（5）以及热压辊（505）和冷压辊（506），所述膜加工组件（5）包括依次排列的喷胶机（501）、抹平刮（502）、光滑导膜辊（503）、粗糙碾压辊（504）、转印压辊组（8），所述石墨烯膜本体（1）一端连接出膜口（6），用于传出基膜（2），另一端连接卷膜轴（7），用于将制作好的石墨烯膜本体（1）卷起。

2.根据权利要求1所述的一种单面转印式石墨烯膜结构，其特征在于：所述转印压辊组（8）包括转印辊（801）、配合转印辊（803）以及与转印辊（801）连接的辊胶辊（802），所述转印辊（801）上设置有加胶装置和弹性石墨烯给料装置。

3.根据权利要求2所述的一种单面转印式石墨烯膜结构，其特征在于：所述加胶装置包括设置在转印辊（801）上方的加胶仓（8011）、与加胶仓（8011）连接的加胶头（8014）、转印辊（801）一侧的胶刮（8012）以及位于胶刮（8012）下方的胶回收仓（8013），所述加胶仓（8011）与所述辊胶辊（802）滚动连接；所述弹性石墨烯给料装置包括高纯石墨仓（804）和出料口。

4.根据权利要求3所述的一种单面转印式石墨烯膜结构，其特征在于：所述转印辊（801）在转动时，弹性石墨烯给料装置控制高纯石墨仓（804）通过出料口出石墨烯粉，转印辊（801）在转动至加胶仓（8011）位置时，加胶仓（8011）通过加胶头（8014）加胶，所述转印辊（801）与配合转印辊（803）辊压转动，带动涂布在转印辊（801）上的石墨烯粉和胶液转印至所述基膜（2）上，所述基膜变（2）为胶沾石墨烯表面。

5.根据权利要求3所述的一种单面转印式石墨烯膜结构，其特征在于：所述转印辊（801）在转动至胶刮（8012）位置时，转印辊（801）上剩余的胶通过胶刮（8012）回收至胶回收仓（8013）。

6.一种单面转印式石墨烯膜的制备方法，其特征在于：所述石墨烯膜包括以下制备方法：

1）喷胶机（501）对基膜（2）进行喷洒胶液一，变成胶膜；

2）抹平刮（502）对喷胶后的胶膜抹平保证喷涂的胶液薄厚均匀；

3）光滑导膜辊（503）对胶膜进行辊压，使胶膜压实，粗糙碾压辊（502）对胶膜进行辊压使胶膜变粗糙；

4）转印压辊组（8）加石墨烯粉和胶液二通过转印的方式使胶膜变成胶粘石墨烯表面 ；

5）步骤1）至步骤4）按顺序进行，重复步骤1）至步骤4）两次或两次以上；

6）热压辊（505）辊压加工后的基膜（2）；

7）冷压辊（506）辊压加工后的基膜（2），辊压成型；

8）完成加工后，由卷膜轴（7）卷起。

7.根据权利要求6所述的一种单面转印式石墨烯膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的胶液一的胶沾度大于所述步骤4）中的胶液二的胶沾度。

8.根据权利要求1所述的一种单面转印式石墨烯膜结构，其特征在于：所述粗糙碾压辊（504）辊压石墨烯膜本体（1），辊压后的粗糙度的范围设置在Ra≥0.1～1。

9.根据权利要求4所述的一种单面转印式石墨烯膜结构，其特征在于：所述出料口与转印辊（801）之间的间隙设置在0.01-0.5mm。