本发明属于导电材料制备领域，尤其涉及一种导电石墨乳液的制备方法。
背景技术：
石墨乳液主要是由导电物质、有机粘结剂、水和分散助剂等组成。将精细的石墨均匀地分散在液体介质中，利用溶液内的粘结剂和助剂使溶液中均匀分布的石墨颗粒保持稳定，同时具有良好的润湿性能，使石墨能充分的被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致、结合牢固的导电层，便于后续直接电镀。导电物质要具有优良的导电性，要稳定的悬浮于溶液中不发生沉淀，同时要求浸沉在孑L壁上的导电物质要平滑细致不易剥离。有机粘结剂的作用是提供骨架的作用，用以使导电物质之间相互连接，形成稳定的导电通路，同时增加整个体系的稳定性和润湿性能，使导电物质能够充分吸附到孔壁非导体基材上，要求必须是可溶性的，稳定的，不易起泡的。为提高体系的稳定性，通常调节溶液的pH值为9-10，呈现弱碱性。
石墨乳液的导电机理通常分为两种。第一种是导电通道理论。该理论认为，导电涂层导电功能的实现是靠导电填料粒子之间的彼此接触，搭接成链状以及网格状的三维立体导电结构，形成能够传送电子的导电通道。当导电涂料中添加的导电填料粒子浓度达到渗流临界值后，大量的导电填料粒子之间彼此接触，使得电子在载流子的承载下定向移动形成电流，实现最终涂层的导电性能。第二种是隧道效应理论，涂层中导电填料粒子之间的间隙被绝缘性的有机粘结剂所填充，当绝缘物质的厚度薄到约10个纳米左右时，电子便在电场的作用下定向移动形成电流，从而使涂层导电，这种理论被称之为隧道效应。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种导电石墨乳液的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种导电石墨乳液的制备方法，采用目数为15000目的石墨微粉为原料制成膨胀石墨；取4.50%-7.00%的膨胀石墨、5.00%-8.00%的有机粘结剂SP-33、助剂RX-20和去离子水放入容器内混合成混合溶液，使用分析纯级别的氨水调节其pH值，使其pH值为9-10；将上述混合溶液搅拌均匀；在20℃-30℃温度下使用双频数控超声波清洗器进行2-2.5小时的超声处理，即可制得导电石墨乳液。
本发明所述的导电石墨乳液的制备方法，所述膨胀石墨的用量为5.00%。当导电物质膨胀石墨含量比较少的时候，体系中的导电粒子含量也比较少，很难形成有效的、稳定的导电网络结构，也就形成不了较好的导电通路，使得石墨乳液的电阻率比较大，甚至会不导电；随着膨胀石墨含量的增加，体系中导电粒子的含量增多，当其含量达到5．00％的时候，导电粒子之间形成稳定的、有效的导电网络，致使体系电阻率值大幅度减少，形成导电性的突变；继续增加膨胀石墨的用量，会发现电阻率的值变化不大，因为在体系中已经形成了稳定的导电网络，增加的膨胀石墨只是让导电通道更加稳固，而过多的膨胀石墨还会使石墨乳液的黏度变大，由于粒径很小，膨胀石墨之间会发生团聚，从而沉降，甚至会使电阻率的值增大，使得石墨乳液的导电性下降。
本发明所述的导电石墨乳液的制备方法，所有机粘结剂SP-33的用量为6.00%。有机粘结剂SP-33的用量对于石墨乳液导电性能有着明显的影响。随着有机粘结剂SP-33的加入，石墨乳液的电阻率开始变小，导电性能逐渐变好，当达到6．00％时，电阻率达到最低值，之后再增加用量，则会导致石墨乳液的电阻率开始变大。有机粘结剂在石墨乳液中可以起到骨架的作用，将分散的导电粒子结合成一个网络结构，使得导电粒子之间能够形成导电通路，从而能够使整个体系具有导电性。
本发明所述的导电石墨乳液的制备方法，所述超声处理的时间为2小时。
本发明所述的导电石墨乳液的制备方法，所述超声处理的温度为25℃。
本发明的技术效果在于：
本发明通过以由微米级石墨采用化学氧化法制备的膨胀石墨作为石墨乳的导电物质，选用适合的有机粘结剂和助剂，制备导电石墨乳液，均匀地分散在液体介质中，利用溶液内的粘结剂和助剂使溶液中均匀分布的石墨颗粒保持稳定，同时具有良好的润湿性能，使石墨能充分的被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致、结合牢固的导电层，利于后续直接电镀。
具体实施方式
实施例1
一种导电石墨乳液的制备方法，采用目数为15000目的石墨微粉为原料制成膨胀石墨；取4.50%的膨胀石墨、5.00%的有机粘结剂SP-33、助剂RX-20和去离子水放入容器内混合成混合溶液，使用分析纯级别的氨水调节其pH值，使其pH值为9-10；将上述混合溶液搅拌均匀；在20℃温度下使用双频数控超声波清洗器进行2.5小时的超声处理，即可制得导电石墨乳液。
石墨乳液的导电机理通常分为两种。第一种是导电通道理论。该理论认为，导电涂层导电功能的实现是靠导电填料粒子之间的彼此接触，搭接成链状以及网格状的三维立体导电结构，形成能够传送电子的导电通道。当导电涂料中添加的导电填料粒子浓度达到渗流临界值后，大量的导电填料粒子之间彼此接触，使得电子在载流子的承载下定向移动形成电流，实现最终涂层的导电性能。第二种是隧道效应理论，涂层中导电填料粒子之间的间隙被绝缘性的有机粘结剂所填充，当绝缘物质的厚度薄到约10个纳米左右时，电子便在电场的作用下定向移动形成电流，从而使涂层导电，这种理论被称之为隧道效应。隧道效应理论认为导电涂料导电性能的实现是源于电子在内部电场或热振动作用下的定向移动形成电流。
本发明所述的导电石墨乳液的制备方法，所述膨胀石墨的用量为4.50%。当导电物质膨胀石墨含量比较少的时候，体系中的导电粒子含量也比较少，很难形成有效的、稳定的导电网络结构，也就形成不了较好的导电通路，使得石墨乳液的电阻率比较大，甚至会不导电；
本发明所述的导电石墨乳液的制备方法，所有机粘结剂SP-33的用量为5.00%。有机粘结剂SP-33的用量对于石墨乳液导电性能有着明显的影响。
实施例2
一种导电石墨乳液的制备方法，采用目数为15000目的石墨微粉为原料制成膨胀石墨；取5.00%的膨胀石墨、6.00%的有机粘结剂SP-33、1.00%助剂RX-20和去离子水放入容器内混合成混合溶液，使用分析纯级别的氨水调节其pH值，使其pH值为9-10；将上述混合溶液搅拌均匀；在25℃温度下使用双频数控超声波清洗器进行2小时的超声处理，即可制得导电石墨乳液。
当导电物质膨胀石墨含量比较少的时候，体系中的导电粒子含量也比较少，很难形成有效的、稳定的导电网络结构，也就形成不了较好的导电通路，使得石墨乳液的电阻率比较大，甚至会不导电；随着膨胀石墨含量的增加，体系中导电粒子的含量增多，当其含量达到5．00％的时候，导电粒子之间形成稳定的、有效的导电网络，致使体系电阻率值大幅度减少，形成导电性的突变；继续增加膨胀石墨的用量，会发现电阻率的值变化不大，因为在体系中已经形成了稳定的导电网络，增加的膨胀石墨只是让导电通道更加稳固，而过多的膨胀石墨还会使石墨乳液的黏度变大，由于粒径很小，膨胀石墨之间会发生团聚，从而沉降，甚至会使电阻率的值增大，使得石墨乳液的导电性下降。
有机粘结剂SP-33的用量对于石墨乳液导电性能有着明显的影响。随着有机粘结剂SP-33的加入，石墨乳液的电阻率开始变小，导电性能逐渐变好，当达到6．00％时，电阻率达到最低值，之后再增加用量，则会导致石墨乳液的电阻率开始变大。有机粘结剂在石墨乳液中可以起到骨架的作用，将分散的导电粒子结合成一个网络结构，使得导电粒子之间能够形成导电通路，从而能够使整个体系具有导电性。当有机粘结剂较少时，导电粒子之间的网状结构形成不够紧密，粘结力不够强，有机粘结剂较少，则溶液中水分较多，体系的流动性强，导电粒子之间的间距较大，难于粘结，也就难以形成有效的导电通路。随着有机粘结剂的用量的增多，导电粒子之间的粘结力增强，导电网络形成较好，导电性自然就会变好。而当有机粘结剂过多时，粒子之间的粘结力过强，体系的流动性变得很差，有机粘结剂中的大分子链会发生收缩团聚，使得导电粒子不能很好的分散而被有机粘结剂粘连，易形成团聚，导电粒子也会因重力作用而发生沉降，使得整个体系的导电性急剧变差。
分散助剂RX-20的用量对于石墨乳液导电性能有一定的影响，但不明显。分散助剂的作用主要是帮助导电粒子在粘结剂和水中形成良好的分散性。可以看到，增加分散助剂的用量，导电粒子在石墨乳液中的分散性变好，电阻率值变低，当RX-20用量为1．00％时，电阻率最低。当分散助剂的用量过多时，对于导电性的影响并不明显，甚至会由于对体系的稀释而增大电阻率。
当反应温度比较低时，体系中的粒子不够活跃，不能活跃的自由移动，分散不完全，导电粒子和粘结剂的结合也不够充分，使得石墨乳液的导电性较差，电阻率值比较高。随着反应温度的升高，石墨乳液中的粒子活跃度升高，分散性变好，导电粒子与粘结剂的结合也逐渐变得充分，使得石墨乳液的导电性有了明显的好转。随着温度的再升高，对于石墨乳液的导电性影响不明显，而当温度过高时，会使石墨乳液中的水分挥发掉，使得整个石墨乳液变得粘稠，分散性变差，会导致电阻率增大，使得石墨乳液的导电性变差。使得石墨乳液导电性最好的温度是25℃。
超声处理可以帮助体系中的粒子均匀的进行分散，当反应时间比较短时，石墨乳中的粒子还没有完全的分散开，使得电阻率值比较大。而当反应进行一段时间后，体系的分散性变好，体系趋于稳定。而过长的反应时间，超声中的声波能量会使体系的温度升高，由上部分实验，我们得知，过高的温度会致使水分的挥发，反而不利于稳定的石墨乳液的形成，因此电阻率会升高，导电性会降低。