CN116665950A - 一种涂覆专用导电浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涂覆专用导电浆料及其制备方法，该方法包含：步骤1，称取各原料；步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀；步骤3，将水加热，加入第二分散剂，搅拌均匀，将混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀；步骤4，用调节剂将混合溶液的酸碱值调节至中性；步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料；步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度；步骤7，将浆料涂覆在布料上，进行烘干；步骤8，测试涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。本发明还提供了该方法制备的涂覆专用导电浆料。本发明制备得到了用于涂覆工艺的导电碳浆，涂层牢度强，不易脱落，导电效果好，可以满足相应的导电需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于涂覆的导电浆料及其制备方法，具体地，涉及一种涂覆专用石墨烯导电浆料及其制备方法。
背景技术
导电浆料是一种含有导电材料的液态混合物，加入到其他非导电液体或者涂覆在非导电基材表面，达到抗静电或者导电效果。导电浆料根据其中的填料不同，可以分为碳浆(石墨导体)，金属浆料(金粉，银粉，铜粉，银铜合金)，以及改性的陶瓷浆料。根据固化条件分类，可以分为热固化，紫外固化等。性能比较，贵金属填料的导电性最好，碳浆其次。但黄金价格太高，铜粉的耐氧化性不好，银粉和银铜粉在价格和性能上较为均衡。碳浆的耐磨性银浆的要好。
导电浆料是电子元器件封装、电极和互联的关键材料，主要包括烧渗型导电浆料和固化型导电胶(导电油墨)两大类。烧渗型导电浆料主要用在太阳能电池等行业，烧结后作电极使用，固化型导电油墨广泛应用在印刷电路以及电子封装等行业。
目前国内石墨烯导电浆料生产厂家较多，但产品质量普遍较低，具体表现为石墨烯原料品质差、石墨烯分散性差、碳材料配比不佳，难以形成理想的三维导电网络，对锂电池性能的提高无显著作用。
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨烯复合导电浆料及其制备方法，能够解决现有问题，得到用于涂覆工艺的导电碳浆，涂层牢度强，不易脱落，导电效果好，可以满足相应的导电需求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种涂覆专用导电浆料的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水；步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀；步骤3，将水加热，再加入第二分散剂，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀；步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液的酸碱值调节至中性；步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料；步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度；步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，进行烘干；步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。
进一步地，所述的步骤1中，各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体2％～10％、导电炭黑粉体10～20％、第一分散剂1～5％、第二分散剂1～5％、pH调节剂0.1～1％、增稠剂0.5～2％、水性粘合剂20％～35％，以及矿物质水30％～50％。
进一步地，所述的第一分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、木质素磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
进一步地，所述的第二分散剂为KD1或BYK-2150。
进一步地，所述的pH调节剂为氨水、碳酸氢钠、盐酸中的一种或多种。
进一步地，所述的水性粘合剂为丁苯橡胶乳液、水性聚丙烯酸酯乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意一种或多种。
进一步地，所述的增稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠、海藻酸钠中的任意一种或多种。
进一步地，所述的步骤2中，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
进一步地，所述的步骤3中，将水加热至40～60℃。
本发明还提供了上述的方法制备的涂覆专用导电浆料，其中，所述的导电浆料，涂覆在布料上，所得的涂层布的导电性大于或等于103。
本发明提供的涂覆专用导电浆料及其制备方法具有以下优点：
本发明开发了一种涂覆专用导电浆料，能够解决导电浆料中导电材料的选择以及添加剂的优化。该导电浆料中采用碳材料作为导电材料，成本低，且容易生产，可以将导电碳材料在化纤丝或者布料表面进行牢固粘黏，从而形成稳定的导电涂层。
该生产方法简单易行，导电浆料成本低，所得的浆料具有优异的导电性能，经过涂覆烘干后的涂层牢度强，不易脱落。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的涂覆专用导电浆料的制备方法，其包含：步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水；步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀；步骤3，将水加热，再加入第二分散剂，设置搅拌机转速，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物粉体加入水溶液中，充分搅拌混合均匀；步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液体系的酸碱值调节至中性；步骤5，在混合溶液中边搅拌边加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料；步骤6，根据需要，用增稠剂调节混合浆料的粘度，使得粘度适中，得到所需浆料；步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，设定烘干温度，用烘干设备进行烘干；步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。导电性在10的3次方为合格。
优选地，步骤1中各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体2％～10％、导电炭黑粉体10～20％、第一分散剂1～5％、第二分散剂1～5％、pH调节剂0.1～1％、增稠剂0.5～2％、水性粘合剂20％～35％，以及矿物质水30％～50％。
第一分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、木质素磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
第二分散剂为KD1或BYK-2150。KD1即禾大Croda的Hypermer KD1分散剂。BYK-2150即毕克Disper的BYK-2150分散剂
pH调节剂为氨水、碳酸氢钠、盐酸中的一种或多种。根据混合溶液体系的酸碱值进行选择。
水性粘合剂为丁苯橡胶乳液、水性聚丙烯酸酯乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意一种或多种。
增稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠、海藻酸钠中的任意一种或多种。
步骤2中，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
步骤3中，将水加热至40～60℃。
本发明中采用的设备和其他工艺条件等均为本领域内技术人员所已知的。
本发明还提供了该方法制备的涂覆专用导电浆料，该导电浆料涂覆在布料上，所得的涂层布的导电性大于或等于103。
下面结合实施例对本发明提供的涂覆专用导电浆料及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种涂覆专用导电浆料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水。
优选地，各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体2％、导电炭黑粉体10％、第一分散剂1％、第二分散剂1％、pH调节剂0.5％、增稠剂0.5％、水性粘合剂35％，以及矿物质水50％。
第一分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇。第二分散剂为KD1。pH调节剂为氨水。水性粘合剂为丁苯橡胶乳液。增稠剂为羟乙基纤维素。
步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀。
优选地，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
步骤3，将水加热至40℃，再加入第二分散剂，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀。
步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液的酸碱值调节至中性。
步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料。
步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度。
步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，进行烘干。
步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。
本实施例还提供了该方法制备的涂覆专用导电浆料。
实施例2
一种涂覆专用导电浆料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水。
优选地，各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体4％、导电炭黑粉体16％、第一分散剂3％、第二分散剂3％、pH调节剂0.4％、增稠剂1％、水性粘合剂30％，以及矿物质水42.6％。
第一分散剂为聚乙烯吡络烷酮。第二分散剂为BYK-2150。
pH调节剂为碳酸氢钠。水性粘合剂为水性聚丙烯酸酯乳液。增稠剂为羟甲基纤维素钠。
步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀。
优选地，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
步骤3，将水加热至50℃，再加入第二分散剂，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀。
步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液的酸碱值调节至中性。
步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料。
步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度。
步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，进行烘干。
步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。
本实施例还提供了该方法制备的涂覆专用导电浆料。
实施例3
一种涂覆专用导电浆料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水。
优选地，各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体6％、导电炭黑粉体12％、第一分散剂4％、第二分散剂5％、pH调节剂0.2％、增稠剂1.8％、水性粘合剂26％，以及矿物质水45％。
第一分散剂为木质素磺酸钠。第二分散剂为KD1。
pH调节剂为氨水、碳酸氢钠、盐酸中的一种。
水性粘合剂为聚四氟乙烯乳液。增稠剂为海藻酸钠。
步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀。
优选地，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
步骤3，将水加热至50℃，再加入第二分散剂，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀。
步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液的酸碱值调节至中性。
步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料。
步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度。
步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，进行烘干。
步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。
本实施例还提供了该方法制备的涂覆专用导电浆料。
实施例4
一种涂覆专用导电浆料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水。
优选地，各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体8％、导电炭黑粉体15％、第一分散剂5％、第二分散剂2％、pH调节剂1％、增稠剂2％、水性粘合剂27％，以及矿物质水40％。
第一分散剂为十六烷基苯磺酸钠。第二分散剂为BYK-2150。
pH调节剂为氨水、碳酸氢钠、盐酸中的多种。
水性粘合剂为丁苯橡胶乳液、水性聚丙烯酸酯乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意一种。
增稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠、海藻酸钠中的任意一种。
步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀。
优选地，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
步骤3，将水加热至50℃，再加入第二分散剂，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀。
步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液的酸碱值调节至中性。
步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料。
步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度。
步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，进行烘干。
步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。
本实施例还提供了该方法制备的涂覆专用导电浆料。
实施例5
一种涂覆专用导电浆料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水。
优选地，各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体10％、导电炭黑粉体20％、第一分散剂2％、第二分散剂2.3％、pH调节剂0.1％、增稠剂0.6％、水性粘合剂35％，以及矿物质水30％。
第一分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、木质素磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的任意多种。
第二分散剂为KD1或BYK-2150。
pH调节剂为氨水、碳酸氢钠、盐酸中的多种。
水性粘合剂为丁苯橡胶乳液、水性聚丙烯酸酯乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意多种。
增稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠、海藻酸钠中的任意多种。
步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀。
优选地，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
步骤3，将水加热至60℃，再加入第二分散剂，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀。
步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液的酸碱值调节至中性。
步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料。
步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度。
步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，进行烘干。
步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。
本实施例还提供了该方法制备的涂覆专用导电浆料。
将本发明各实施例制备的导电浆料涂覆在布料上，并进行测试，所得的涂层布的导电性大于或等于103。
本发明提供的涂覆专用导电浆料及其制备方法，解决导电浆料中导电材料的选择以及添加剂的优化。该方法简单易行，便于生产，制备导电浆料的成本低，经过涂覆烘干后的涂层牢度强，不易脱落，可以将导电碳材料在化纤丝或者布料表面进行牢固粘黏。所得浆料的导电效果好，可以达到10的3次方，满足导电要求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，按比例称取各原料；原料由石墨烯材料、导电炭黑、第一分散剂、第二分散剂、调节剂、增稠剂、粘合剂，以及水；
步骤2，将石墨烯材料与导电炭黑混合，加入第一分散剂，搅拌均匀；
步骤3，将水加热，再加入第二分散剂，搅拌均匀，然后将步骤2所得的混合物加入水溶液中，搅拌混合均匀；
步骤4，用调节剂将步骤3所得的混合溶液的酸碱值调节至中性；
步骤5，在混合溶液中加入粘合剂，继续搅拌均匀，得到混合浆料；
步骤6，用增稠剂调节混合浆料的粘度；
步骤7，将步骤6所得的浆料涂覆在布料上，进行烘干；
步骤8，测试步骤7所得的涂层布的导电性，以及导电涂层的耐磨效果。
2.如权利要求1所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，各原料按质量百分比计由以下成分组成：石墨烯粉体2％～10％、导电炭黑粉体10～20％、第一分散剂1～5％、第二分散剂1～5％、pH调节剂0.1～1％、增稠剂0.5～2％、水性粘合剂20％～35％，以及矿物质水30％～50％。
3.如权利要求2所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的第一分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、木质素磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
4.如权利要求2所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的第二分散剂为KD1或BYK-2150。
5.如权利要求2所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的pH调节剂为氨水、碳酸氢钠、盐酸中的一种或多种。
6.如权利要求2所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的水性粘合剂为丁苯橡胶乳液、水性聚丙烯酸酯乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意一种或多种。
7.如权利要求2所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的增稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠、海藻酸钠中的任意一种或多种。
8.如权利要求1所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，将石墨烯粉体与导电炭黑粉体混合，加入第一分散剂，通过高速搅拌机，充分搅拌1h，混合均匀。
9.如权利要求1所述的涂覆专用导电浆料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，将水加热至40～60℃。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法制备的涂覆专用导电浆料，其特征在于，所述的导电浆料，涂覆在布料上，所得的涂层布的导电性大于或等于103。
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