[发明专利]一种碳电子浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，更具体涉及一种碳电子浆料及其制备方法。

背景技术

电子浆料可应用于光伏电极、光催化、电容器等领域中，从60年代产生，发展到现在，由于其具有环保、高效和节能等一系列优势，在市场有巨大的应用潜力。

传统的电子浆料中通常需加入超过50％的铅以便降低电子浆料的烧结温度，但由于铅含量过高，在电子浆料生产过程中含铅的玻璃粉会对环境造成严重的污染，进而影响人类身体健康，违背人与自然和谐相处的理念，因此开发无铅电子浆料是目前重要的、亟待需要解决的课题。

此外，出于成本考虑，在电子浆液生产过程中可以使用贱金属浆料替代贵金属浆料，这样虽然在成本和其他方面存在较大的优势，但由于贱金属在高温下极易被氧化，容易导致电子浆液的功能相变质，进而严重影响其电子浆料的性能。

目前，随着电子浆料技术的高速发展，碳电子浆料由于其高性能、低成本大大提高了电子浆料产品的竞争能力。同时，碳电子浆料中无铅，符合保护环境的理念，所以，碳电子浆料也必然成为电子浆料产业发展的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种无环境污染、成本低且性能优良的碳电子浆料。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一方面，本发明提供一种碳电子浆料，其包含以下重量份的组分：

导电相 30-90份，

粘结相 0-20份，

有机载体 100-190份，

增稠剂 0-16份，以及

消泡剂 0-10份。

优选地，所述碳电子浆料包含以下重量份的组分：

导电相 50-60份，

粘结相 4-6份，

有机载体 150-170份，以及

增稠剂 8-12份。

导电相作为碳电子浆料中的主要功能相，其微观结构决定电子浆料的电性能，影响最后成膜的物理和机械性能。粘结相的主要作用是使导电相能牢固地结合在一起，同时，可以增强碳膜对基底的附着力，使碳膜更好地附着在基底上不容易脱落，也会增强碳膜的机械性能和介电性能。有机载体的作用是做导电相和粘结相的运载，还可控制电子浆料的流变特性，使固体形态的导电相、粘结相和其他固体物质分散成具有流体特性的浆料，以便于转印到基底上，形成所需图形，从而适用于丝网印刷法和刮刀法等简单的制备工艺。增稠剂的作用是增加碳电子浆料的流变性。

优选地，按重量份计，导电相包含37-43份的石墨、7-13份的炭黑和0-50份其它碳材料。

优选地，石墨为石墨粉和石墨片的混合物。通过对石墨粉和石墨片的混合，一方面可以使印刷后的碳电子浆料成膜后强度的增加，不容易从基底上脱落；另一方面石墨片交叉分布于石墨粉中，更有利于载流子的传输，可以提升碳电子浆料的导电性；同时，采用碳材料作为电极，与金属材料相比，一方面可以降低生产成本，另一方面采用碳对电极会更加稳定，例如不发生离子迁移和氧化等化学现象。

优选地，其它碳材料选自碳纳米管、碳纤维和碳球中的一种或多种。

优选地，粘结相为金属氧化物。

优选地，粘结相选自ZrO₂、Al₂O₃、PbO、SiO₂、B₂O₃、BaO、ZnO、B₂O₃、CaF₂和CuO中的一种或多种，最有选为ZrO₂。

优选地，有机载体选自松油醇、萜品醇、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必醇、异丙醇、甲苯和氯苯中的一种或多种；更优选为松节油透醇。

优选地，增稠剂选自乙基纤维素、羟丙基纤维素、硝基纤维素、丙烯酸树脂、丁醛树脂、聚异乙烯、聚己烯乙醇、聚α-甲基苯乙烯、聚己烯醋酸酯和苯乙烯中的一种或多种，更优选为乙基纤维素。

优选地，消泡剂选自硅酸甲脂、硅酸四乙脂和苯甲基硅油中的一种或多种。

另一方面，本发明还提供上述碳电子浆料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)预混合：将导电相、粘结相和有机载体添加到溶剂中进行预混合，在预混合的过程中添加增稠剂和消泡剂，进行机械搅拌5分钟以上，然后置入超声破碎仪中进行超声破碎5分钟以上，再重复进行机械搅拌和超声破碎一次以上；