一种石墨烯电子导电浆料及自动化生产工艺的制作方法

文档序号:11213986阅读:961来源:国知局

本发明涉及导电浆料制备技术领域,具体为一种石墨烯电子导电浆料及自动化生产工艺。



背景技术:

电子浆料按用途不同,分为介质浆料、电阻浆料和导体浆料:按基片种类分为电子浆料陶瓷基片、聚合物基片、玻璃基片和金属绝缘基片电子浆料等;按烧结温度不同,可分为高温、中温和低温烘干电子浆料;按用途不同,可分为通用电子浆料(制作一般性的厚膜电路)和专用电子浆料(不锈钢基板电子浆料、热敏电阻浆料);按导电相的价格分为贵金属电子浆料(银钯、钌系和金浆等)和贱金属电子浆料(钼锰浆料)。

石墨是我国重要的矿产资源,有不断研发和提升的空间和发展,在导电领域内也发挥其重要的作用,目前石墨以取代铜铁等导电材料,成为新一代的导电新型材料,用石墨研制的石墨浆不仅工艺简单,绿色环保,更有高效的导电功能,加快生产率,提高产业的质量,品质保证,是一项很有前景的环保天然材料,得到了业内人士的一致好评和信赖。现有技术中制得的电子浆料导电、导热性能差,导致电子器件使用寿命短。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种石墨烯电子导电浆料及自动化生产工艺,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种石墨烯电子导电浆料,导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子40-60份、环氧树脂8-15份、分散剂5-10份、硅烷偶联剂10-15份、有机溶剂10-20份以及去离子水8-20份。

优选的,导电浆料优选的组份配比为:纳米石墨粒子50份、环氧树脂12份、分散剂8份、硅烷偶联剂12份、有机溶剂15份以及去离子水14份。

优选的,所述分散剂由20%聚乙烯醇、20%聚乙二醇、30%丁苯橡胶、20%羧甲基纤维素钠、5%十六烷基溴化铵、5%十二烷基磺酸钠混合物组成。

优选的,所述有机溶剂采用异丙醇、甲基丙烯酸甲酯以及乙酸丁酯混合物。

优选的,其生产工艺包括以下步骤:

a、将纳米石墨粒子、环氧树脂、分散剂、有机溶剂混合后加入棒钉式双维研磨机研磨,研磨一段时间后得到混合浆料a;

b、在混合浆料a中加入硅烷偶联剂和去离子水,混合后加入加热罐中加热,加热过程中不断通入氮气,氮气流量为50-100ml/min,加热温度为60℃-80℃,之后恒温30min后缓慢冷却至室温,得到混合浆料b;

c、将混合浆料b中加入超声机中进行超声震荡,之后静置1h-2h;

d、最后将步骤c得到的混合浆料加入搅拌式球磨机进行球磨处理;通过管线式乳化机进行机械损伤处理,最终得到导电浆料。

优选的,所述步骤c中超声机功率为500-1500w,超声时间为20min-40min。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明制备工艺简单,生产成本低、无污染,制得的导电浆料具有优越的耐腐蚀性能,同时还具有优良的导电、导热性能,生产效率高;利用该导电浆料形成的电子器件,特别是储能器件,例如锂电产品具有优良导电、导热性能,而其功率密度、倍率容量、振实密度、循环稳定性、使用寿命等性能亦有大幅改善;此外,本发明生产工艺中,在加热过程中不断通入氮气保护,能够有效的防止石墨材料氧化,影响导电浆料性能。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明提供如下技术方案:一种石墨烯电子导电浆料,导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子40-60份、环氧树脂8-15份、分散剂5-10份、硅烷偶联剂10-15份、有机溶剂10-20份以及去离子水8-20份;其中,分散剂由20%聚乙烯醇、20%聚乙二醇、30%丁苯橡胶、20%羧甲基纤维素钠、5%十六烷基溴化铵、5%十二烷基磺酸钠混合物组成;有机溶剂采用异丙醇、甲基丙烯酸甲酯以及乙酸丁酯混合物。

实施例一:

导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子40份、环氧树脂8份、分散剂5份、硅烷偶联剂10份、有机溶剂10份以及去离子水8份。

本实施例的生产工艺包括以下步骤:

a、将纳米石墨粒子、环氧树脂、分散剂、有机溶剂混合后加入棒钉式双维研磨机研磨,研磨一段时间后得到混合浆料a;

b、在混合浆料a中加入硅烷偶联剂和去离子水,混合后加入加热罐中加热,加热过程中不断通入氮气,氮气流量为50ml/min,加热温度为60℃,之后恒温30min后缓慢冷却至室温,得到混合浆料b;

c、将混合浆料b中加入超声机中进行超声震荡,之后静置1h;

d、最后将步骤c得到的混合浆料加入搅拌式球磨机进行球磨处理;通过管线式乳化机进行机械损伤处理,最终得到导电浆料。

本实施例中,步骤c中超声机功率为500w,超声时间为20min。

实施例二:

导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子60份、环氧树脂15份、分散剂10份、硅烷偶联剂15份、有机溶剂20份以及去离子水20份。

本实施例的生产工艺包括以下步骤:

a、将纳米石墨粒子、环氧树脂、分散剂、有机溶剂混合后加入棒钉式双维研磨机研磨,研磨一段时间后得到混合浆料a;

b、在混合浆料a中加入硅烷偶联剂和去离子水,混合后加入加热罐中加热,加热过程中不断通入氮气,氮气流量为100ml/min,加热温度为80℃,之后恒温30min后缓慢冷却至室温,得到混合浆料b;

c、将混合浆料b中加入超声机中进行超声震荡,之后静置2h;

d、最后将步骤c得到的混合浆料加入搅拌式球磨机进行球磨处理;通过管线式乳化机进行机械损伤处理,最终得到导电浆料。

本实施例中,步骤c中超声机功率为1500w,超声时间为40min。

实施例三:

导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子45份、环氧树脂10份、分散剂6份、硅烷偶联剂11份、有机溶剂12份以及去离子水10份。

本实施例的生产工艺包括以下步骤:

a、将纳米石墨粒子、环氧树脂、分散剂、有机溶剂混合后加入棒钉式双维研磨机研磨,研磨一段时间后得到混合浆料a;

b、在混合浆料a中加入硅烷偶联剂和去离子水,混合后加入加热罐中加热,加热过程中不断通入氮气,氮气流量为60ml/min,加热温度为65℃,之后恒温30min后缓慢冷却至室温,得到混合浆料b;

c、将混合浆料b中加入超声机中进行超声震荡,之后静置1.2h;

d、最后将步骤c得到的混合浆料加入搅拌式球磨机进行球磨处理;通过管线式乳化机进行机械损伤处理,最终得到导电浆料。

本实施例中,步骤c中超声机功率为600w,超声时间为25min。

实施例四:

导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子55份、环氧树脂13份、分散剂8份、硅烷偶联剂14份、有机溶剂18份以及去离子水18份。

本实施例的生产工艺包括以下步骤:

a、将纳米石墨粒子、环氧树脂、分散剂、有机溶剂混合后加入棒钉式双维研磨机研磨,研磨一段时间后得到混合浆料a;

b、在混合浆料a中加入硅烷偶联剂和去离子水,混合后加入加热罐中加热,加热过程中不断通入氮气,氮气流量为90ml/min,加热温度为75℃,之后恒温30min后缓慢冷却至室温,得到混合浆料b;

c、将混合浆料b中加入超声机中进行超声震荡,之后静置1.8h;

d、最后将步骤c得到的混合浆料加入搅拌式球磨机进行球磨处理;通过管线式乳化机进行机械损伤处理,最终得到导电浆料。

本实施例中,步骤c中超声机功率为1300w,超声时间为35min。

实施例五:

导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子48份、环氧树脂12份、分散剂8份、硅烷偶联剂12份、有机溶剂16份以及去离子水15份。

本实施例的生产工艺包括以下步骤:

a、将纳米石墨粒子、环氧树脂、分散剂、有机溶剂混合后加入棒钉式双维研磨机研磨,研磨一段时间后得到混合浆料a;

b、在混合浆料a中加入硅烷偶联剂和去离子水,混合后加入加热罐中加热,加热过程中不断通入氮气,氮气流量为70ml/min,加热温度为68℃,之后恒温30min后缓慢冷却至室温,得到混合浆料b;

c、将混合浆料b中加入超声机中进行超声震荡,之后静置1.3h;

d、最后将步骤c得到的混合浆料加入搅拌式球磨机进行球磨处理;通过管线式乳化机进行机械损伤处理,最终得到导电浆料。

本实施例中,步骤c中超声机功率为1200w,超声时间为38min。

实施例六:

导电浆料组份按重量份数包括纳米石墨粒子50份、环氧树脂12份、分散剂8份、硅烷偶联剂12份、有机溶剂15份以及去离子水14份。

本实施例的生产工艺包括以下步骤:

a、将纳米石墨粒子、环氧树脂、分散剂、有机溶剂混合后加入棒钉式双维研磨机研磨,研磨一段时间后得到混合浆料a;

b、在混合浆料a中加入硅烷偶联剂和去离子水,混合后加入加热罐中加热,加热过程中不断通入氮气,氮气流量为75ml/min,加热温度为70℃,之后恒温30min后缓慢冷却至室温,得到混合浆料b;

c、将混合浆料b中加入超声机中进行超声震荡,之后静置1.5h;

d、最后将步骤c得到的混合浆料加入搅拌式球磨机进行球磨处理;通过管线式乳化机进行机械损伤处理,最终得到导电浆料。

本实施例中,步骤c中超声机功率为1000w,超声时间为30min。

实验例:

采用本发明各实施例制得的导电浆料与传统方法制得的导电浆料进行电导率和粘度试验,得到数据如下表:

由以上表格数据可知,实施例六制得的导电浆料能够达到最佳性能。

本发明制备工艺简单,生产成本低、无污染,制得的导电浆料具有优越的耐腐蚀性能,同时还具有优良的导电、导热性能,生产效率高;利用该导电浆料形成的电子器件,特别是储能器件,例如锂电产品具有优良导电、导热性能,而其功率密度、倍率容量、振实密度、循环稳定性、使用寿命等性能亦有大幅改善;此外,本发明生产工艺中,在加热过程中不断通入氮气保护,能够有效的防止石墨材料氧化,影响导电浆料性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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