[发明专利]一种石墨烯/炭黑导电油墨及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种石墨烯/炭黑导电油墨及其制备方法和应用，属于印刷领域，该导电油墨的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将质量比为(1～2)：3的炭黑和石墨烯依次分散到去离子水与无水乙醇中，得到混合体系；步骤2，在混合体系中加入质量比为(20～25)：1：1的水性丙烯酸树脂、甲基纤维素和水性分散剂，混合均匀，得到石墨烯/炭黑导电油墨，导电性良好、低成本、性能稳定，采用物理的方法制备出石墨烯/炭黑导电油墨，再通过墨水直写3D打印的方式在纸张上直写导电线路，实现代替传统金属导线的同时，还有效的缩短传统制造电路板的时间，大大提高工艺效率，有望应用于柔性电子器件中。

技术领域

本发明属于印刷领域，具体为一种石墨烯/炭黑导电油墨及其制备方法和应用。

背景技术

碳系导电油墨一般是指一类以炭黑、碳纳米管、石墨烯为导电填料的油墨，但最初传统的碳系导电油墨一般多采用炭黑，但随着金属系导电油墨的出现，碳系导电油墨的导电性与其差距越来越大，只是通过简单的改变浓度和改性无法弥补差距，使得逐渐被替代。因此近年来出现的碳纳米管和石墨烯使得碳系导电油墨变得更具有应用前景。

由于传统的碳系导电油墨导电性低、导电填料粒子易团聚、稳定性低，影响了碳系导电油墨的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种石墨烯/炭黑导电油墨及其制备方法和应用，导电性良好、低成本、性能稳定，采用物理的方法制备出石墨烯/炭黑导电油墨，再通过墨水直写3D打印的方式在纸张上直写导电线路，实现代替传统金属导线的同时，还有效的缩短传统制造电路板的时间，大大提高工艺效率，有望应用于柔性电子器件中。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种石墨烯/炭黑导电油墨的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将质量比为(1～2)：3的炭黑和石墨烯依次分散到去离子水与无水乙醇中，得到混合体系；

步骤2，在混合体系中加入质量比为(20～25)：1：1的水性丙烯酸树脂、甲基纤维素和水性分散剂，混合均匀，得到石墨烯/炭黑导电油墨。

优选的，步骤1中所述的去离子水与无水乙醇的体积比为2：1。

优选的，步骤2中所述的炭黑与无水乙醇的质量比为(1～2)：1.5。

优选的，步骤2将炭黑和石墨烯分散到去离子水与无水乙醇中后先搅拌5～15min，之后超声分散30～45min，得到混合体系。

优选的，步骤2中所述水性丙烯酸树脂和步骤1中所述的炭黑的质量比为(20～25)：(1～2)。

优选的，步骤2中所述的水性分散剂为丙烯酸高分子嵌段共聚物。

优选的，步骤2将水性丙烯酸树脂、甲基纤维素和水性分散剂加入到混合体系后，先搅拌5～15min，之后超声分散30～45min，得到石墨烯/炭黑导电油墨。

一种由上述任意一项所述的石墨烯/炭黑导电油墨的制备方法得到的石墨烯/炭黑导电油墨。

石墨烯/炭黑导电油墨在油墨直写3D打印中的应用，包括以下步骤：

先利用3DMAX软件进行电路图案的三维建模，之后选择内径为0.5mm的打印针头，线宽大于0.5mm，将权利要求8所述的石墨烯/炭黑导电油墨加入到墨水直写3D打印机中，在纸张上进行电路打印，最后将得到的纸张和电路进行干燥，完成石墨烯/炭黑导电油墨的油墨直写3D打印。

进一步，所述的纸张和电路在80～150℃下干燥20～45min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：