CN110491547A

CN110491547A - 一种导电材料及其制备工艺

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Publication number: CN110491547A
Application number: CN201910780488.7A
Authority: CN
Inventors: 朱萍; 周永茂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2019-11-22
Anticipated expiration: 2039-08-22
Also published as: CN110491547B

Abstract

本公开提供的一种导电材料，包括主导电介质、第一辅助导电介质、第二辅助导电介质及辅助介质。其中，主导电介质为碳的SP²杂化物，该导电材料中不含银、铜等贵金属，而是采用碳的SP²杂化物，该方案不需要用到贵金属材料，从而大大降低了导电材料的制造成本，进而降低了导电材料的使用成本。并且，通过试验验证，采用该方案制成的导电材料其导电性能与含有银、铜等贵金属制成的导电材料具有相同甚至更优的导电率，优化了导电材料的性能。另外，该导电材料易降解、且具有柔性，加宽了导电材料的应用范围。

Description

一种导电材料及其制备工艺

技术领域

本公开涉及电传导介质，特别是一种导电材料及其制备工艺，属于导电基材领域。

背景技术

导电材料起到传导电能的功能，在现有技术中得到广泛应用。示例性的，例如灯带、节能灯、发光二极管等等均需要通过导电材料与电源连接，实现电源向用电部件导电。

随着电子技术的飞速发展，节能化、微型化、柔性化导电材料的应用越来越多，具体地说，导电材料应满足柔性、小体积及电传导能力强的功能，以满足不同的需求。示例性的，小型灯带一般要求导电材料轻薄且节能，在现有技术中，导电材料一般以涂设或印刷方式设置于基材上，该基材应为绝缘材料。对此，浆料类导电材料的应用越来越广泛。

现有技术中浆料类导电材料均含有银或铜，以获取更好的导电性能。但是，由于银或铜均属于贵金属，现有技术中的导电浆料使用成本高，严重制约着导电浆料的应用。

发明内容

本公开所要解决的技术问题是提供一种导电材料，以降低导电材料的使用成本。

本公开解决上述技术问题所采用的技术方案是：

在第一方面，本公开提供一种导电材料，包括以重量份计的以下组份：

16%至20%的主导电介质，所述主导电介质为碳的SP²杂化物；

3%至7%的第一辅助导电介质；

6%至10%的第二辅助导电介质；

其中，所述第一辅助导电介质、第二辅助导电介质均为氧化物；

其余为辅助介质。

优选的，所述辅助介质包括稀释介质、溶剂、第一改性介质、第二改性介质、第三改性介质、主固化介质和辅助固化介质；

其中，所述稀释介质占该导电材料的重量份为11%至17%；

所述溶剂占该导电材料的重量份为3%至9%；

所述第一改性介质占该导电材料的重量份为10%至18%；

所述第二改性介质占该导电材料的重量份为9%至15%；

所述第三改性介质占该导电材料的重量份为11%至19%；

所述主固化介质占该导电材料的重量份为2%至6%；

所述辅助固化介质占该导电材料的重量份为2%至6%。

稀释介质、溶剂、改性介质及固化介质作为辅助介质，使得该导电材料具有更好的印刷或涂设性能。

固化剂的添加将使该导电材料在印刷后具有良好的固化性能，易于该导电材料的应用。

优选的，所述稀释介质为乙醇。

乙醇具有易挥发、价格低的优点，导电材料在涂设后易于固化，优化了导电材料的使用性能。

优选的，所述溶剂为二甲苯。

二甲苯具有良好的性能，导电材料中各组份混合均匀，优化了导电材料的导电性能。

优选的，所述第一改性介质为苯甲酸乙酯；所述第二改性介质为惕各酸甲酯；所述第三改性介质为甘油三丙酸酯。

改性介质性能优异，且具有价格低的优点，降低了导电材料的使用成本。

优选的，所述主固化介质为醇酸树脂；所述辅助固化介质为酚醛树脂。

固化介质易于降解，降低了导电材料对环境的污染。

优选的，所述第一辅助导电介质为氧化铟，或者，所述第一辅助导电介质为氧化铟，所述第二辅助导电介质为氧化锡。

第一辅助导电介质、第二辅助导电介质均具有良好的导电性能，进而优化了导电材料的导电性能。

优选的，所述主导电介质为石墨，或者，所述主导电介质为石墨烯。

石墨及石墨烯均具有良好的导电性能，进而优化了导电材料的导电性能。

在第二方面，本公开提供一种如上述的导电材料的制备方法，包括以下步骤：

制得主导电介质，所述主导电介质通过研磨制得，并且，所述主导电介质的直径不大于1微米；

制成导电材料，将制得的主导电介质与第一辅助导电介质、第二辅助导电介质和辅助介质混合均匀，制成该导电材料。

本公开提供的一种导电材料的制备方法，包括制得主导电介质和制成导电材料步骤，并且，主导电介质的直径不大于1微米，使得主导电介质在导电材料中分布均匀，优化了导电材料的导电性能。

在第三方面，本公开提供一种如上述的导电材料的应用，该导电材料在印刷电路板中的应用；或者，该导电材料在柔性导电介质中的应用；或者，该导电材料在电光转换介质中的应用；或者，该导电材料在柔性电光转换介质中的应用。

具体实施方式

下面结合可能的具体实施方式作详细说明，以下可能的具体实施方式是一种或几种可能的具体实施方案，并非是对技术方案的限制。

银、铜等导电材料的在现有技术中得到广泛应用。但是，银、铜等材料的价格较高，在某些应用中，银、铜等导电材料的应用将大幅提高产品的使用成本，严重制约了产品的使用范围。

示例性的，以柔性灯带为例，柔性灯带是指具有绕性且产生电光转换的产品，例如，向柔性灯带供电，柔性灯带即可发光。

由于柔性灯带在实际使用过程中具有较长的长度，采用银、铜等导电材料将使柔性灯带的使用成本大幅升高，制约着柔性灯带的使用范围。

由此可见，导电材料的成本将使某些可能的电光转换产品无法被普及。

16%至20%的主导电介质，所述主导电介质为碳的SP²杂化物；

3%至7%的第一辅助导电介质；

6%至10%的第二辅助导电介质；

其余为辅助介质。

本方案利用碳的SP²杂化物作为主导电材料，替代现有技术中的银、铜等贵金属材料，碳的SP²杂化物具有较低的制造成本，大大降低了导电材料的成本，使导电材料具有更宽的应用范围。

具体地说，碳的SP²杂化物占导电材料总重量的16%至20%，该比例区间使导电材料相对于现有技术中的银、铜等导电材料具有一致甚至更优的导电性能，但其成本却大幅降低。

第一辅助导电介质、第二辅助导电介质的加入将使导电材料具有更优的导电性能。

第一辅助导电介质、第二辅助导电介质及辅助介质的具体成份不做限定，本领域技术人员可以自由选择。

本方案通过采用碳的SP²杂化物作为主导电介质，并且，选用合理的配比在不降低导电材料导电性能的前提下，可以大幅降低导电材料的成本。

在一些可能的实施方式中，所述辅助介质包括稀释介质、溶剂、第一改性介质、第二改性介质、第三改性介质、主固化介质和辅助固化介质；

其中，所述稀释介质占该导电材料的重量份为11%至17%；

所述溶剂占该导电材料的重量份为3%至9%；

所述第一改性介质占该导电材料的重量份为10%至18%；

所述第二改性介质占该导电材料的重量份为9%至15%；

所述第三改性介质占该导电材料的重量份为11%至19%；

所述主固化介质占该导电材料的重量份为2%至6%；

所述辅助固化介质占该导电材料的重量份为2%至6%。

在一些可能的实施方式中，所述稀释介质为乙醇。

在一些可能的实施方式中，所述溶剂为二甲苯。

在一些可能的实施方式中，所述第一改性介质为苯甲酸乙酯；所述第二改性介质为惕各酸甲酯；所述第三改性介质为甘油三丙酸酯。

在一些可能的实施方式中，所述主固化介质为醇酸树脂；所述辅助固化介质为酚醛树脂。

在一些可能的实施方式中，所述第一辅助导电介质为氧化铟，或者，所述第一辅助导电介质为氧化铟，所述第二辅助导电介质为氧化锡。

在一些可能的实施方式中，所述主导电介质为石墨，或者，所述主导电介质为石墨烯。

根据上述可能的实施方式，以下示例将使本公开的技术方案及有效果变得显而易见。

具体地说：导电材料包括以重量份计的以下组份，以下组份的重量份均指组份占该导电材料的总重份：

16%至20%的主导电介质，所述主导电介质为碳的SP²杂化物；

3%至7%的第一辅助导电介质；

6%至10%的第二辅助导电介质；

11%至17%的稀释介质；

3%至9%的溶剂；

10%至18%的第一改性介质；

9%至15%的第二改性介质；

11%至19%的第三改性介质；

2%至6%的主固化介质；

2%至6%的辅助固化介质。

第一示例：导电材料包括以重量份计的以下组份：

16%至20%的石墨粉；

3%至7%的氧化铟；

6%至10%的氧化锡；

11%至17%的乙醇；

3%至9%的二甲苯；

10%至18%的苯甲酸乙酯；

9%至15%的惕各酸甲酯；

11%至19%的甘油三丙酸酯；

2%至6%的醇酸树脂；

2%至6%的酚醛树脂。

第二示例：导电材料包括以重量份计的以下组份：

20%的石墨粉；

7%的氧化铟；

10%的氧化锡；

17%的乙醇；

9%的二甲苯；

10%的苯甲酸乙酯；

9%的惕各酸甲酯；

12%的甘油三丙酸酯；

3%的醇酸树脂；

3%的酚醛树脂。

第三示例：导电材料包括以重量份计的以下组份：

16%的石墨粉；

3%的氧化铟；

9%的氧化锡；

16%的乙醇；

9%的二甲苯；

18%的苯甲酸乙酯；

15%的惕各酸甲酯；

10%的甘油三丙酸酯；

2%的醇酸树脂；

2%的酚醛树脂。

第四示例：导电材料包括以重量份计的以下组份：

15%的石墨粉；

5%的氧化铟；

6%的氧化锡；

11%的乙醇；

7%的二甲苯；

15%的苯甲酸乙酯；

10%的惕各酸甲酯；

19%的甘油三丙酸酯；

6%的醇酸树脂；

6%的酚醛树脂。

第五示例：导电材料包括以重量份计的以下组份：

18%的石墨烯；

6%的氧化铟；

8%的氧化锡；

15%的乙醇；

5%的二甲苯；

13%的苯甲酸乙酯；

14%的惕各酸甲酯；

17%的甘油三丙酸酯；

2%的醇酸树脂；

2%的酚醛树脂。

第二示例至第五示例制得的导电材料，其电阻率如表1：

其中，表1中的电阻率是指导电材料在20摄氏度时的电阻率，其单位为nΩ·m。

表1：

示例	第二示例	第三示例	第四示例	第五示例
					电阻率	15.87	15.95	16.52	15.91

其中，银在20摄氏度时的电阻率15.86、铜在20摄氏度时的电阻率16.78。

由表1可知，第二示例至第五示例制得的导电材料其电阻率在银与铜之间，并且，其性能更接近于银，测试条件下，第二示例至第五示例均具有良好的导电性能，相对于银、铜材料，在其导电性能不大幅下降的前提下，大大降低了导电材料的制造成本。

由表1可知，主导电介质的重量份越大其制成的导电材料导电性能越好。在实际使用时，可以根据需求，合理配置主导电介质的含量，以获取合理的导电能力。

在第二方面，本公开提供一种导电材料的制备方法，包括以下步骤：

S100，制得主导电介质，所述主导电介质通过研磨制得，并且，所述主导电介质的直径不大于1微米；

S200，制成导电材料，将制得的主导电介质与第一辅助导电介质、第二辅助导电介质和辅助介质混合均匀，制成该导电材料。

本方案主要在于控制主导电介质的粒度，即，主导电介质的直径不应大于1微米，该限定主要在于提高导电材料中主导电介质的均匀程度，以提高导电材料的导电性能。

在一些可能的实施方式中，一种导电材料的制备方法，包括以下步骤：

S110，主导电介质的过滤，对步骤S100制得的导电介质进行过滤，对于直径不符合要求的主导电介质进行重新研磨处理，以获取直径符合要求的主导电介质；

在一些可能的实施方式中，步骤S110中的过滤可以采用过滤器过滤，该过滤器为现有技术中的常规结构，可以在市场上购买获得，其具体结构不再赘述。

在第三方面，本公开提供一种导电材料的应用，该导电材料在印刷电路板中的应用；或者，该导电材料在柔性导电介质中的应用；或者，该导电材料在电光转换介质中的应用；或者，该导电材料在柔性电光转换介质中的应用。

该导电材料的应用至少可以应用于以下领域，涂料领域，即导电材料以涂设方式在基体上形成导电材质，或者，浆料领域，即导电材料以印刷方式形成导电材质，或者，基材领域，即导电材料制成导体。

这些应用领域仅是该导电材料的一些可能的应用领域，并非是对该导电材料应用领域的限制。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本公开专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本公开专利的保护范围内。本公开所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本公开的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本公开的保护范围。

Claims

1.一种导电材料，其特征在于：包括以重量份计的以下组份：

16%至20%的主导电介质，所述主导电介质为碳的SP²杂化物；

3%至7%的第一辅助导电介质；

6%至10%的第二辅助导电介质；

其余为辅助介质。

2.根据权利要求1所述的导电材料，其特征在于：所述辅助介质包括稀释介质、溶剂、第一改性介质、第二改性介质、第三改性介质、主固化介质和辅助固化介质；

其中，所述稀释介质占该导电材料的重量份为11%至17%；

所述溶剂占该导电材料的重量份为3%至9%；

所述第一改性介质占该导电材料的重量份为10%至18%；

所述第二改性介质占该导电材料的重量份为9%至15%；

所述第三改性介质占该导电材料的重量份为11%至19%；

所述主固化介质占该导电材料的重量份为2%至6%；

所述辅助固化介质占该导电材料的重量份为2%至6%。

3.根据权利要求2所述的导电材料，其特征在于：所述稀释介质为乙醇。

4.根据权利要求2所述的导电材料，其特征在于：所述溶剂为二甲苯。

5.根据权利要求2所述的导电材料，其特征在于：所述第一改性介质为苯甲酸乙酯；所述第二改性介质为惕各酸甲酯；所述第三改性介质为甘油三丙酸酯。

6.根据权利要求2所述的导电材料，其特征在于：所述主固化介质为醇酸树脂；所述辅助固化介质为酚醛树脂。

7.根据权利要求1或2所述的导电材料，其特征在于：所述第一辅助导电介质为氧化铟，或者，所述第一辅助导电介质为氧化铟，所述第二辅助导电介质为氧化锡。

8.根据权利要求1或2所述的导电材料，其特征在于：所述主导电介质为石墨，或者，所述主导电介质为石墨烯。

9.一种如权利要求1至8任意一项所述的导电材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.一种如权利要求1至8任意一项所述的导电材料的应用，其特征在于：该导电材料在印刷电路板中的应用；或者，该导电材料在柔性导电介质中的应用；或者，该导电材料在电光转换介质中的应用；或者，该导电材料在柔性电光转换介质中的应用。