[发明专利]一种水性石墨烯导电浆料的制备方法

说明书

本发明公开了一种水性石墨烯导电浆料的制备方法，包括以下步骤：接枝还原氧化石墨烯；松香改性马来酸树脂分散到水中；将接枝还原氧化石墨烯与纳米级的炭黑按照3：1质量比分散到上述水溶液中，加入助剂混合后得到导电浆料。本申请通过将氧化石墨烯接枝，一方面提高了氧化石墨烯本身的稳定性，使得不易团聚的氧化石墨烯能够广泛使用；另一方面，接枝的聚合物能够与树脂之间的结合力增强，从而使得导电浆料与基材之间的附着力增强。本申请制备的导电浆料是一种水性浆料，避免使用有机溶剂，绿色环保，操作方便，生产周期短，易实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及导电油墨浆料领域，具体涉及一种水性石墨烯导电浆料的制备方法。

背景技术

电子印刷技术是一种相对复杂成本较高的技术，印刷电子技术实际上是一种增材制造技术，制造过程中的材料只会在需要的部分沉积下来，所以可以大大减少对环境的污染和材料资源的浪费，为产品的更新和加工过程提供了更加频繁、便宜，除此外，印刷电子技术也可以满足电子产品制造的低成本化，柔性化和高密度化的要求。

作为印刷电子技术的关键材料，导电油墨一定程度上决定着技术领域的发展。目前来说全球范围内对导电油墨的研究主要集中在三个方面：1）降低价格，如纳米银导电油墨、纳米铜导电油墨、石墨烯导电油墨；2）降低导电油墨的烧结温度，使其能适用于普通的柔性基板，进而能够取代目前导电油墨所使用的一些高价的高玻璃化转变温度的聚酰亚胺基板；3）导电油墨的应用范围扩展，能够直接应用于电子产品和设备，如RFID标签，透明电极，柔性显示屏幕等方面。

导电油墨主要由导电剂、粘结剂、溶剂和各种类性功能助剂组成。当前研究的导电填料主要方向为：无机系：Au、Ag、Cu 及其核壳结构等导电性优异的纳米颗粒，石墨、碳纳米管、石墨烯等碳系；有机系导电油墨：聚酰胺、聚噻吩、聚吡咯等高聚物；复合系导电油墨；但是上述方向均存在各自的缺点。目前在RFID天线上使用较多的主要是银系和铜系，虽然银系导电油墨有着很好的导电性，但是银的价格在5到8元每克之间，更不用说金属系导电油墨所需要的的纳米尺度的导电剂，其价格更高；铜粉虽然也具有不错的导电性，但是随着使用时间的增长，铜粉会发生氧化，使得油墨的导电性降低。碳系导电油墨作为一种价格便宜的材料，在某些领域也具有一定的研究前景，目前应用较多的为碳纳米管或者导电炭黑、石墨烯，但是依然存在着导电性差、与基材的附着力差、印刷适应性差的问题。复合系的导电油墨由于其制备的方法复杂，难以进行大规模的生产。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种水性石墨烯导电浆料的制备方法，通过该方法制备的导电浆料，克服了现有技术中的问题，得到了一种导电性好、稳定性好、附着力好的导电浆料。

本发明解决其技术问题所采用的的技术方案是：

一种水性石墨烯导电浆料的制备方法，包括以下步骤 ：

（1）接枝还原氧化石墨烯的制备：木质素磺酸钠溶解在水中，将制备好的氧化石墨烯加入，再加入氨化后的马来酸酐水溶液，加入过硫酸铵与亚硫酸氢钠，在温度为35-40℃时反应1-2h，将反应后的石墨烯过滤，干燥，得到接枝还原氧化石墨烯；

石墨烯在制备导电浆料的过程中，易团聚，不容易分散，氧化石墨烯更是因为其表面官能团的存在，缺陷较多，导电性能不稳定，通常不应用在导电浆料的制备过程中。通过在将马来酸酐与木质磺酸钠在引发剂的作用下同时接枝在氧化石墨烯的表面，氨化后的马来酸酐可以生成-COONH₂基团，增加反应的位点，木质磺酸钠一方面可以与氧化石墨烯结合，另一方面可以与马来酸酐的反应位点结合，提高接枝率，生成的接枝还原氧化石墨烯可以有效的提高稳定性，同时不会影响氧化石墨烯的导电性能。

（2）松香改性马来酸树脂分散到水中；

（3）将接枝还原氧化石墨烯与纳米级的炭黑按照3：1质量比分散到上述步骤（2）的水溶液中，加入助剂混合后得到导电浆料。

优选地，所述的助剂为消泡剂、分散剂或者其他允许添加的助剂。