[发明专利]一种纳米石墨片导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有炭系导电填料的导电薄膜，特别是涉及一种纳米石墨片导电薄膜及其制作方法。

背景技术

导电薄膜主要用于传导电流和排除静电，厚度一般为0.1～1mm，在抗静电、电磁屏蔽、电加热、防腐导电、电子电路等许多方面都有着很重要的应用。

导电薄膜按照其内部组成和导电机理的不同有结构型导电薄膜和复合型导电薄膜之分。结构型导电薄膜，因其制备工艺比较复杂，不易制取所以在实际应用中较为广泛的是复合型导电薄膜；复合型导电薄膜，是将具有导电功能的有机或者无机的导电填料通过一定的工艺方法混入不具有导电功能的基体树脂，然后利用所得到的浆料制备得到。因此，复合型导电薄膜的性能受到多种因素的影响，主要有包括导电填料、成膜树脂、相关助剂的选择，成膜方法等。

导电填料对导电薄膜的导电性能影响重大，填料含量的多少、填料种类、填料粒径大小、填料形状等因素都会影响导电薄膜的导电性。通常所用的导电填料有金、银、铜粉及氧化物等，但是存在着价格较高、比较笨重的缺点，后来又引入了碳系填料碳黑、碳纤维和石墨，碳系填料的优点是价格较低，易于得到，但是又存在着均一性较差、易团聚，所得到的导电薄膜强度低，易破损等缺点。我国制备的导电薄膜也以无机填料为主，如碳系填料等。然而，以碳系填料制备导电薄膜时因为其工艺包括混料和成形两大关键工艺环节，混料和成形效果的好坏直接影响涂层性能及其稳定性。混料工艺分为干混和湿混两种，干混是将纳米石墨片与有机物通过直接混合或者熔融混合的方式混合在一起，其主要缺点是纳米石墨片容易团聚、混合不均匀且耗时较长；湿混是将纳米石墨片混入有机溶剂中制成相应的涂料，其主要缺点是溶剂较易挥发，对环境污染严重且耗时耗能；成形工艺则分为共挤挤压法和流延成型法，这两种方法均对成形浆料的流动性能有着特殊要求，即浆料的流动性要好。

因此，针对现在技术的不足，有必要选用一种新的碳系填料，并针对现有导电薄膜成型工艺的不足，提出一种新的导电薄膜及其制备方法。有效解决碳系填料易团聚、不易分散、均一性差、分散范围和分散效果不可控的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种纳米石墨片导电薄膜及其制作方法。本发明通过下述技术方案来实现：一种纳米石墨片导电薄膜，其特征在于：该导电薄膜以纳米石墨片为导电填料，成膜物质为基体膜材。

所述的纳米石墨片厚度为1-20 nm，高度为0.05-100 um，宽度为0.01-5 um，相邻纳米片间距为0.01-5 um。

所述的成膜物质为酚醛树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂中的一种。

一种纳米石墨片导电薄膜的制备方法，至少包括以下步骤：

a.将纳米石墨片在60℃烘箱内烘干24小时，然后取出密封保存待用；

b.按所需制备导电薄膜的大小，准备合适尺寸的耐高温分离膜，并用胶带固定于基带上；

c.将成膜物质、稀释剂和助剂按照一定的比例混合，在100-200 r/min搅拌速度下，将混合浆料搅拌50-120min以保证其充分混合，然后将混合浆料转移至真空搅拌罐中，并添加除泡剂，在搅拌速度为150-250 r/min时继续搅拌30-90 min,同时辅以真空除气，此时，真空搅拌罐内的真空度为-0.5～-2 MPa,最终得到混合基体膜材浆料；

d.利用得到的混合基体膜材浆料，装入流延成型装置的料斗中，采用流延成型的方法，在准备的耐高温分离膜上按照所设计的导电薄膜形状制成一厚度为0.2mm的基体膜材薄膜；

e.将基体膜材薄膜连同耐高温分离膜一起置于烘箱内，在60-90℃温度条件下，加热干燥5-20 min,以调整基体膜材薄膜的固化程度，取出待用；

f.将基体膜材薄膜连同耐高温分离膜一起转移、固定于微喷射成型的实验台上，采用微粉喷射打印成形的方法，对所产生的高压、高速气流进行精确控制，最终纳米石墨片颗粒在高压气流的作用下将纳米石墨片加速，达到其临界速度，同时，通过对打印喷头X/Y方向运动的精确控制，实现纳米石墨片在基体膜材上按照所需的形状精确分散、嵌入到基体膜材中，形成一层致密的导电薄膜；

g.将基体膜材薄膜连同耐高温分离膜一起取出，在60-90℃温度条件下，加热固化30-60 min。

h.去除固定胶带、并将导电薄膜从耐高温分离膜上剥离，得到纳米石墨片导电薄膜。

所述的稀释剂为丙酮、无水乙醇的一种。

所述的助剂有偶联剂、消泡剂、流平剂。