[发明专利]一种低电阻导电油墨组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低电阻导电油墨组合物及其制备方法，其包含以下质量分数的组分：石墨烯包覆纳米银粉末10‑80wt％、环氧树脂1‑20wt％、环氧树脂固化剂1‑15wt％、聚乙烯醇缩醛树脂1‑30wt％、有机溶剂1‑30wt％、增韧剂0.5‑10wt％、消泡剂0.5‑2wt％、抗氧剂0.5‑3wt％、粘结力促进剂0.1‑2wt％、触变剂0.1‑1wt％；其制备方法包括以下步骤：先石墨烯包覆纳米银粉末制备，再将增韧剂与有机溶剂混合制备增韧剂体系，然后依次将环氧树脂、环氧树脂固化剂、有机溶剂、石墨烯包覆纳米银粉末、增韧剂体系、消泡剂、抗氧剂、粘结力促进剂以及触变剂，得到低电阻导电油墨组合物。本发明的产品具有导电率高、石墨烯用量少、易于分散、成本低，适合大批量生产的优点。

技术领域

本发明涉及导电油墨领域，特别涉及一种低电阻导电油墨组合物及其制备方法。

背景技术

硅导电油墨一般由导电功能单元与基体材料组成。导电功能单元多为导电金属粉末、导电碳材料、导电高分子材料，主要借助于其分散在油墨载体中实现传导电流；而基体材料则为高分子聚合物，起粘结与机械支撑作用。

导电油墨中除了导电性功能基元、基体材料外，还需要一些填料、粘结剂、溶剂以及添加剂制成的糊状或液状浆料。目前，金系导电油墨、银系导电油墨、铜系导电油墨、碳系导电油墨等已达到实用化，用于印刷电路、电极、电镀底层、键盘接点、印刷电阻及射频识别技术等行业，在诸多方面取代传统工艺，在电子行业等诸多行业起到重要的作用，市场前景十分看好。

最为广泛使用的导电油墨是碳系导电油墨，其价格便宜，但导电性不理想，一般电阻率仅为10²-10^-1Ω·cm。目前为止，已公开的基于石墨烯填料的导电油墨，包括纯石墨烯为导电填料的导电油墨和添加少量石墨烯的纳米复合油墨，在一定程度上弥补了纳米碳基、金属油墨原有的缺陷，包括纳米用量大、导电性低等不足。专利 CN103013229A公开了一种石墨烯基导电油墨、其制备方法及柔性导电薄膜，其利用单层片状结构的石墨烯为导电组分、树脂为粘结剂制备了石墨烯导电油墨，并通过丝网印刷复合于基底上获得了柔性导电薄膜，表面电阻小于5Ω。专利CN103468057A 公开了一种石墨烯导电油墨，在上述工艺基础上引入了聚乙烯蜡的分散剂，聚二甲基硅氧烷消泡剂和硬脂酸钡稳定剂，电阻率为2-4Ω·cm。专利CN103319954A公开了一种在石墨烯改性的导电油墨，其电导率可达10^-5Ω·cm。专利CN105001716A公开了一种石墨烯粉末与导电金属粉末并用添加的方式，获得了电导率达到6.5x10^-4Ω· cm。但高石墨烯添加量导致添加困难，石墨烯间易团聚，不容易分散，导致成本高，量产困难。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超高导电率的低电阻导电油墨组合物，旨在解决常规导电油墨电阻率高、纳米粒子易团聚和石墨烯填料不易分散，生产成本高的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种低电阻导电油墨组合物，其特征在于，按质量百分比计，包括如下原料：石墨烯包覆纳米银粉末10-80wt％、环氧树脂1-20wt％、环氧树脂固化剂1-15wt％、聚乙烯醇缩醛1-30wt％、有机溶剂5-30wt％、增韧剂0.5-10wt％、消泡剂0.5-2wt％、抗氧剂0.5-3wt％、粘结力促进剂0.1-2wt％、触变剂0.1-1wt％。

优选地，所述的石墨烯包覆纳米银粉末是由如下制备方法制备的产品：(1)将 80-100份纳米银粉体和3-8份乙醇水解的硅烷偶联剂加入高速搅拌机内，在高速搅拌的条件下进行混合，得到表面处理的纳米银粉体；(2)取80-120份表面处理的纳米银粉体，逐渐加入5-15重量份乙醇溶液，乙醇溶液中含有1-5％环氧树脂和30-50％石墨烯，持续在70-90度加热条件下搅拌20-40分钟，干燥后得到石墨烯包覆纳米银粉末。