[发明专利]一种橡胶剥离石墨烯复合导电橡胶的制备方法

说明书

本发明为一种橡胶剥离石墨烯复合导电橡胶的制备方法。该方法将橡胶和鳞片石墨混合后，利用橡胶剥离鳞片石墨形成的橡胶石墨烯复合胶块为导电增强原料，通过共混复合技术，使石墨橡胶块均匀分散到导电胶的基体中，制备出用途广泛的高性能系列石墨烯复合导电橡胶材料。本发明得到的产品可以大幅降低体积电阻率，成倍提高材料的导电性能、以及力学性能，具有成本低、工艺简单、效率高、分散均匀、可规模化生产的特点。

技术领域

本发明涉及一种利用机械力驱动橡胶分子剥离石墨(鳞片石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨)为原料，制备高性能导电复合橡胶的方法，属于石墨烯制备及应用领域。

背景技术

随着工业现代化发展，不同领域对导电或抗静电制品的需求越来广泛，对其性能的要求也越来越多样化，如抗静电橡胶、导电橡胶等；特别是随着电子产品逐渐向微型化、集成化、智能化和便携化方向发展，对电子封装技术的要求也越来越高。具有粘接性和导电性能的导电胶，具有粘度低、使用简单、可焊接精细结构，节能环保、成型温度低等优点，可以作为新型绿色微电子封装互连材料，取代传统含铅焊料，更好满足微电子工业对导电连接的需求。如导电胶已广泛应用于发光二极管、有机发光二极管、印刷电路板、液晶显示器、等离子显示屏和压电陶瓷等领域；而导电橡胶以其优异的抗静电性能，屏蔽性能、耐酸、碱腐蚀性能广泛应用交通运输、工业设备等领域。

常规导电胶主要由橡胶、树脂等基体材料、导电填料、分散添加剂和助剂等组成。根据导电填料的种类不同，可以制成以Ag、Cu和Ni等金属为导电功能填料的金属导电胶，以石墨、炭黑、碳纳米管和石墨烯为导电填料碳系导电胶，以及以金属与金属、金属与非金属混合物为导电填料的复合导电胶等几类。但目前的发明或研究，主要是制备导电粘合剂，对导电橡胶的重视不够、专利较少。

如ZL201410464312发明一种氧化石墨烯基固化剂及其在环氧树脂导电胶中的应用，具有良好的导电能力、耐酸碱性、热稳定性、力学性能的胶粘剂；CN107686713A公开了利用冷冻粉碎、溶解、过滤、干燥，得到的预处理氧化石墨烯与多元胺固化剂、环氧树脂、改性纳米铜粉、改性银纳米线和偶联剂混合，制得用于电子封装的环氧树脂导电胶；CN108531118A公开了一种制备氧化石墨、纳米银颗粒/石墨烯复合材料，然后制备导电胶粘结剂的制备方法；CN108063016A公开了一种用氧化石墨烯、锡粉、固态碳源和溶剂混合制备前驱体，并与聚苯乙烯微球混合，经超临界干燥形成均匀导电层，得到表面具有导电层的聚苯乙烯微球，在惰性气体保护下，通过激光照射表面具有导电层的聚苯乙烯微球，导电层中的氧化石墨烯和锡在激光照射的作用下形成固溶体，冷却后即可得到聚苯乙烯/石墨烯/锡复合导电粒子，即集成电路导电胶膜用复合导电粒子；上述发明均利用已被大量研究证明是缺陷较多、导电性能并不理想的氧化石墨烯为导电胶的填料，主要原因可能是氧化石墨烯易于批量制备、利用相对广泛。

受制于橡胶等高分子基体材料的绝缘性、导电填料自身粒径、形态、结构，及其与基体的界面亲和性、界面结合状态的影响，复合导电剂的体积电阻率往往显著高与导电填料。为此，利用纳米金属颗粒、石墨烯片层的高导电性能，借助石墨烯与树脂基体材料的亲和性制备导电胶，如CN107502257A公开了一种低温固化高导电浆料及导电薄膜的制备方法，采用纳米级银粉掺杂少量石墨烯作为导电填料与有机载体共混制成，具有低温固化，导电率高，抗剪切强度高，储存期长等优点；CN106753025A发明利用了石墨烯导热性高和纤维状金属填料熔点低的优点，将纤维状金属导电填料、石墨烯、热塑性聚氨酯、月桂基硫酸钠和混合溶剂结合，提高了导电胶的导电性及粘结强度；上述专利中，尽管石墨烯的加入比例很高，但难以有效提高复合材料的导电效率，也不能有效降低复合材料的成本；并且工业化生产的市售石墨烯巨大的比表面积使其具有极高的表面能和表面活性，在制备、分散、干燥、储运等过程中，极易团聚和重新“石墨化”，所以利用常规的搅拌混合方法，很难使市售石墨烯以单层、或少层石墨烯的状态均匀分散到导电胶的基体中，形成有效的立体网络导电结构，更难实现导电性能的突跃，出现电导率的“逾渗效应”，使复合导电胶的体积电阻率成倍降低。

发明内容