《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》是合肥微晶材料科技有限公司於2017年6月29日申請的專利，該專利申請號：2017105142229，專利公布號：CN107129752A，專利公布日：2017年9月5日，發明人是：張梓晗、呂鵬、陶豹。
《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》公開了一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法，其是將銀納米線、石墨烯粉體和炭黑共同使用。《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》的複合漿料採用高摻量石墨烯配合低摻量銀納米線和炭黑，在電導率、電磁禁止、殺菌、遠紅外發熱效果性能上有大幅度提高，效果優異，同時《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》採用水性溶劑具有對環境無污染的特性。
2021年8月16日，《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》獲得安徽省第八屆專利獎銀獎。
基本介紹
- 中文名：一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法
- 公布號：CN107129752A
- 公布日：2017年9月5日
- 申請號：2017105142229
- 申請日：2017年6月29日
- 申請人：合肥微晶材料科技有限公司
- 地址：安徽省合肥市高新區黃山路602號A105
- 發明人：張梓晗、呂鵬、陶豹
- Int.Cl.：C09D175/04(2006.01)I、C09D5/24(2006.01)I、C09D5/14(2006.01)I;、C09D7/12(2006.01)I
- 專利代理機構：安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
- 代理人：盧敏
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
傳統的導電漿料基本是由導電單元粉體以填料的形式添加到聚合物中製備而成，其中導電單元粉體主要包括碳、金屬以及複合物三類。為提高性能，導電填料的改進以及探索套用新材料是全球導電漿料研究的發展趨勢。
導電碳漿是以碳系材料和聚合物樹脂混合製備而成，具有良好的導電性，廣泛套用於通訊製品（行動電話）、電腦、攜帶型電子產品、消費電子、網路硬體（伺服器等）、醫療儀器、家用電子產品和航天及國防等電子設備。導電碳漿經加熱固化後形成塗膜層，塗膜層性能穩定不易氧化、耐酸、鹼和溶劑腐蝕，可以起到保護和導電的作用。
金屬導電漿料，如金、銀和銅漿油墨，具有優良的導電性，電阻率可達到10—2—10—3歐米伽厘米。金銀粉油墨性能好，但價格較貴，銀自身存在著易遷移、硫化、抗焊錫侵蝕能力差、燒結過程容易開裂等缺陷。銅漿油墨在空氣和水作用下會產生氧化層使導電性不穩定。
導電銀漿一般由銀粉、玻璃粉和有機組分組成。導電銀漿中銀粉的分散均勻性對導電銀漿的導電性有很大的影響。導電銀漿在導電性中存在的問題：一、由於銀粉易於團聚，二、不導電物質玻璃粉的存在。這些通常導致導電銀漿的導電性變差。截至2017年6月29日，已有的導電碳漿雖然與導電銀漿相比，具有高的性價比，但是其電阻性能低於導電銀漿，所以在運用中效果有限，在要求高導電性能的產品中，套用受到限制。
為了得到上述綜合性能優良的漿料，採用石墨烯與銀納米線介質混合製備漿料，使漿料具有導電性能、遠紅外發熱、安全殺菌的複合性能，是一個較好的技術路線。但如何將石墨烯和銀納米線良好的分散進漿料體系並結合使用成為亟需解決的難題。
發明內容
專利目的
《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》是為避免上述技術的不足之處，提供一種集紅外發熱、安全殺菌、高導電性於一體的石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法。
技術方案
《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》的石墨烯銀納米線複合漿料，各原料按質量份數的構成為：1—100毫克/毫升，銀納米線分散液1—20份、石墨烯粉體20—50份、炭黑1—20份，水性聚氨酯樹脂20—50份、水性環氧樹脂1—50份、水性丙烯酸樹脂1—20份、分散劑0.1—5份、固化劑己二胺0.1—2份、pH緩衝劑0.1—10份，水20—50份。
優選的，所述銀納米線分散液中銀納米線的直徑為40—200納米，長度為10—500微米。
優選的，所述石墨烯粉體的粒徑為2—50微米，所述炭黑的粒徑為0.1—10微米。
優選的，所述分散劑選自十二烷基硫酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉中的一種或多種。
優選的，所述pH緩衝劑按如下方法配置：在25毫升含硼酸0.2摩爾/升、氯化鉀0.2摩爾/升混合液中，加入4毫升0.1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，混合均勻後，加水稀釋至100毫升，即獲得pH緩衝劑。
《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》石墨烯銀納米線複合漿料的製備方法，包括如下步驟：
a、按配比將石墨烯粉體、炭黑、分散劑和水攪拌混合0.5—6小時，再超聲分散1—10小時、然後加入水性聚氨酯樹脂，並在球磨機中高速球磨分散，最後經250目網布過濾，獲得混合漿料A；
b、將銀納米線分散液、水性環氧樹脂和水性丙烯酸樹脂加入到真空攪拌機中真空脫泡、混合均勻，獲得混合液B；
c、將混合漿料A加入到真空攪拌機中，在持續攪拌下，加入pH緩衝劑調節pH為8，再依次加入混合液B和固化劑己二胺，繼續攪拌均勻，即獲得石墨烯銀納米線複合漿料。
《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》的原理為：利用石墨烯粉體良好的導電、導熱結構作為填料，輔助添加銀納米線和炭黑製備漿料，漿料經過高溫固化後，可通過覆膜工藝製作成加熱元件。在通電情況下，石墨烯粉體工作原理是在電的引發激勵下，通過石墨烯粉體粒子團產生“布朗運動”，由碳分子間的互相撞擊和摩擦從而產生熱能，生成大量的紅外線輻射，其電能與熱能轉換率極高，可以達到99％，其中熱能以生成大量的紅外線輻射散發出去，其效率可以達到85％。
改善效果
1、《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》的複合漿料採用高摻量石墨烯配合低摻量銀納米線和炭黑，在電導率、電磁禁止、殺菌、遠紅外發熱效果性能上有大幅度提高，效果優異，同時《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》採用水性溶劑具有對環境無污染的特性。
2、《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》採用石墨烯輔助添加銀納米線和炭黑製備漿料，將石墨烯和銀納米線良好的分散在導電碳漿料體系中，將三者結合使用，協同工作，進一步提高導電碳漿的導電性能，同時充分發揮了石墨烯材料的遠紅外輻射效率和銀納米線的殺菌特性。
3、《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》製備的石墨烯銀納米線複合漿料塗覆在柔性基材表面具有優異的附著力，耐磨擦、耐揉搓、耐高溫、耐水洗、耐彎折、耐老化性能優異。
4、《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》的石墨烯銀納米線複合漿料的各原料可市場購得，也可通過簡單方法製備，具有很好的套用前景。
附圖說明
圖1為將《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》製備的漿料塗覆在25微米的聚醯亞胺薄膜上烘乾後通電的遠紅外發熱圖。
圖1
技術領域
《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》涉及導電漿料技術領域，具體涉及一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法。
權利要求
1.一種石墨烯銀納米線複合漿料，其特徵在於，各原料按質量份數的構成為：1—100毫克/毫升銀納米線分散液1—20份、石墨烯粉體20—50份、炭黑1—20份，水性聚氨酯樹脂20—50份、水性環氧樹脂1—50份、水性丙烯酸樹脂1—20份、分散劑0.1—5份、固化劑己二胺0.1—2份、pH緩衝劑0.1—10份，水20—50份；所述銀納米線分散液中銀納米線的直徑為40—200納米，長度為10—500微米；所述石墨烯粉體的粒徑為2—50微米，所述炭黑的粒徑為0.1—10微米。
3.根據權利要求1所述的石墨烯銀納米線複合漿料，其特徵在於：所述pH緩衝劑按如下方法配置：在25mL含硼酸0.2摩爾/升、氯化鉀0.2摩爾/升的混合液中，加入4毫升0.1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，混合均勻後，加水稀釋至100毫升，即獲得pH緩衝劑。
4.一種權利要求1—3中任意一項所述石墨烯銀納米線複合漿料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟：
a、按配比將石墨烯粉體、炭黑、分散劑和水攪拌混合0.5—6小時，再超聲分散1—10小時、然後加入水性聚氨酯樹脂，並在球磨機中高速球磨分散，最後經250目網布過濾，獲得混合漿料A；
b、將銀納米線分散液、水性環氧樹脂和水性丙烯酸樹脂加入到真空攪拌機中真空脫泡、混合均勻，獲得混合液B；
c、將混合漿料A加入到真空攪拌機中，在持續攪拌下，加入pH緩衝劑調節pH為8，再依次加入混合液B和固化劑己二胺，繼續攪拌均勻，即獲得石墨烯銀納米線複合漿料。
實施方式
下述實施例中所用原料的型號及廠家如下：
石墨烯粉體源自合肥微晶材料科技有限公司，可市場購得；
銀納米線分散液源自合肥微晶材料科技有限公司，可市場購得；
水性聚氨酯樹脂：廠家吉田化工，牌號F0328；
水性環氧樹脂：廠家吉田化工，牌號E0430；
水性丙烯酸樹脂：廠家廣州奧雅特複合材料有限公司，牌號802C；
固化劑己二胺：採用阿拉丁的1,6—己二胺。
- 實施例1
該實施例按如下步驟製備石墨烯銀納米線複合漿料：
a、按配比取石墨烯粉體35克、炭黑5克、分散劑羥丙基甲基纖維素2克和水30克先攪拌混合0.5h，再超聲分散1h、然後加入20克水性聚氨酯樹脂，並在球磨機中高速球磨分散，最後經250目網布過濾，獲得混合漿料A；
b、將10克10m克/mL銀納米線分散液（直徑100納米，長50—100微米）、2克水性環氧樹脂和2克水性丙烯酸樹脂加入到真空攪拌機中真空脫泡、混合均勻，獲得混合液B；
c、將混合漿料A加入到真空攪拌機中，在持續攪拌下，加入pH緩衝劑調節pH為8，再依次加入混合液B和固化劑己二胺2克，繼續攪拌均勻，即獲得石墨烯銀納米線複合漿料。
按表1對實施例1中的各原料用量進行調整，並按相同的方式進行複合漿料的製備。其中實施例1—5所用分散劑為羥丙基甲基纖維素，實施例6—7所用分散劑為羧甲基纖維素鈉。
表1各實施例複合漿料的原料配置
表1各實施例複合漿料的原料配置
表1各實施例複合漿料的原料配置
將上述實施例所製備的導電銀漿進行性能測試：
試樣製備方式一：將上述實施例所製備的導電漿料塗覆在25微米的聚醯亞胺薄膜上，再在120℃烘箱中保溫30分鐘，得到試樣。然後如下進行性能測試：電性能測試（採用方阻儀測試電阻），附著力測試（採用3M600膠帶垂直拉，連續兩次拉無脫落），耐老化測試（設定溫度為65℃，濕度為90％RH，保持時間為21天，測試方阻變化小於10％為合格，否則不合格），紅外發熱均勻性測試（將漿料塗覆於聚醯亞胺薄膜上烘乾後通電觀察遠紅外發熱均勻性），抑菌率測試（送漿料樣品至廣東省微生物檢測中心）；結果如表2所示。 試樣製備方式二：將上述實施例所製備的導電漿料塗覆在25微米的6*6厘米聚醯亞胺薄膜薄膜上，在薄膜兩對邊分別貼上長寬為10*0.5厘米的導電銅膠帶，再在漿料上附上一層聚醯亞胺薄膜，最後在120℃烘箱中保溫30分鐘，得到試樣。然後如下進行性能測試：泡水實驗（將試樣浸泡在水中24小時，觀察前後電阻變化，若前後電阻變小於10％為合格，否則不合格）；揉搓實驗（將試樣放置於洗衣機中洗滌45分鐘，晾乾後觀察前後電阻變化，若前後電阻變化小於10％為合格，否則不合格）；彎曲實驗（將試樣水平彎折180°，連續彎折10、20、30、40、60、80、120次，記錄彎折前後電阻差值10％時的彎折次數）；耐高溫試驗（將試樣通電發熱，使用紅外輻射觀測，記錄產生破壞的溫度）；結果如表3所示。
表2各實施例的測試結果
表2各實施例的測試結果
表3各實施例的測試結果
榮譽表彰
2021年8月16日，《一種石墨烯銀納米線複合漿料及其製備方法》獲得安徽省第八屆專利獎銀獎。
