一种导电碳浆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及导电碳浆领域，尤其涉及一种导电碳浆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]导电浆料是以导电材料的微粒均匀地分布于热塑性或者热固性树脂中形成的粘稠状物。以导电浆料制作的对电极在太阳能电池、超级电容器、能源催化等领域中均有实际的应用。导电浆料是有粘结剂、导电填料、溶剂和助剂构成的一种复合材料。其中，粘结剂是导电浆料的成膜物质，导电微粒分散在粘结剂中，形成具有一定粘度和流变特性的适合丝网印刷或者涂敷的悬浮体。导电浆料作为一种中间产品，经丝网印刷或者薄膜涂敷后需要经过一段时间在一定温度下固化完全，最终得到导电膜层。
[0003]导电浆料根据其中的填料不同，可以分为碳浆(石墨导体)，金属浆料(金粉，银粉，铜粉，银铜合金)，以及改性的陶瓷浆料；目前，关于导电碳浆的报道也比较多，如:申请号为201010297360.4的专利公开了一种高导电碳浆及其制备方法，但是使用该导电碳浆得到的导电膜，膜层容易出现气孔；申请号为201110180193.X的专利公开了一种以非金属导体材料的碳系微粒均匀地分布于热塑性树脂而得到的导电油墨，但是该法得到的导电油墨溶剂残留较高，进而影响其导电性能；申请号为201310108657.5的专利公开的导电碳浆，以乙酸乙酯作为溶剂，导电碳粉和改性纳米碳作为导电材料，但是，该方法制备的导电碳浆制备得到的导电膜膜层厚度容易不均。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种导电碳浆及其制备方法，本发明得到的导电碳浆制备导电膜时，得到的膜层厚度均匀，且导电膜中的溶剂残留低。
[0005]本发明提供了一种导电碳浆，包括:碳系导电材料、第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂、树脂和导电碳浆中可接受的助剂；
[0006]所述第一溶剂为沸点大于200°C的溶剂；
[0007]所述第二溶剂为沸点为100?200°C的溶剂；
[0008]所述第三溶剂为沸点小于100°C的溶剂。
[0009]优选的，所述碳系导电材料为石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨中的一种或几种。
[0010]优选的，所述第一溶剂为二元酸酯混合物、芳烃100和芳烃150中的一种或几种。
[0011]优选的，所述第二溶剂为乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯和二丙二醇单甲醚中的一种或几种。
[0012]优选的，所述第三溶剂为乙酸乙酯和双丙酮醇中的一种或两种。
[0013]优选的，所述第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂的质量比为(1?20):(60?85):(1 ?15)ο
[0014]优选的，所述树脂为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、饱和聚酯树脂和环氧树脂中的一种或几种。
[0015]优选的，所述助剂为分散剂。
[0016]优选的，所述第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂的混合溶剂与所述树脂质量比为(60 ?85): (10 ?50)。
[0017]本发明还提供了一种导电碳浆的制备方法，包括:
[0018]将碳系导电材料、第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂、树脂和导电碳浆中可接受的助剂混合得到；
[0019]所述第一溶剂为沸点大于200°C的溶剂；
[0020]所述第二溶剂为沸点为100?200°C的溶剂；
[0021 ] 所述第三溶剂为沸点小于100 °C的溶剂。
[0022]与现有技术相比，本发明提供的导电碳浆，包括:碳系导电材料、第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂、树脂和导电碳浆中可接受的助剂组成；其中，通过限定所述第一溶剂为沸点大于200°C的溶剂；所述第二溶剂为沸点为100?200°C的溶剂；所述第三溶剂为沸点小于100°C的溶剂，使得制备得到的碳浆制备形成的导电膜不仅溶剂残留低，且得到的膜厚度均匀、无缩孔也无气孔，而且附着力好，进而使得导电膜的导电性增强，实验结果表明，本发明制备得到的导电膜的溶剂残留低于2wt%，且15μπι厚度方阻低至10±2Ω。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供了一种导电碳浆，包括:碳系导电材料、第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂、树脂和导电碳浆中可接受的助剂组成；
[0024]所述第一溶剂为沸点大于200°C的溶剂；
[0025]所述第二溶剂为沸点为100?200°C的溶剂；
[0026]所述第三溶剂为沸点小于100°C的溶剂。
[0027]按照本发明，所述碳系导电材料为石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨中的一种或几种；更优选为石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨；其中，本发明对所述石墨烯乙炔黑复合粉的来源没有特殊要求，本领域公知的方法制备得到的石墨烯乙炔黑复合粉即可，其中，所述石墨烯乙炔黑复合粉中石墨烯与乙炔黑的质量比优选为1: (1?10)，更优选为1: (2?8)，最优选为1: (3?5);所述乙炔黑优选为吸油值为180?400mL/100g的乙炔黑，更优选为200?350mL/100g的乙炔黑，最优选为250?300mL/100g的乙炔黑；所述石墨优选为粒径为6?15 μ m的石墨，更优选8?13 μ m的石墨，更优选为9?11 μ m的石墨。当为石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨的混合粉为碳系导电材料时，所述石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨质量比为(10?35): (5?25): (50?80)，更优选为(15?25): (6?15):(60?75)，最优选为(18?25): (8?10): (65?70);本发明中，本发明对所述碳系导电材料在导电碳浆中的含量没有特殊要求，本领域技术人员公知的导电碳浆中导电材料的含量即可，本发明优选为碳系导电材料在导电碳楽中的含量为10?30wt%，优选为15?25wt %，更优选为18?22wt %。
[0028]所述第一溶剂优选为二元酸酯混合物(DBE)、芳烃100和芳烃150中的一种或几种；所述第二溶剂优选为乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯和二丙二醇单甲醚中的一种或几种；所述第三溶剂优选为乙酸乙酯和双丙酮醇中的一种或两种；所述第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂的质量比为(1?20):(60?85):(1?15)，更优选为(5?10):(65?80): (5?10)所述树脂优选为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、饱和聚酯树脂和环氧树脂中的一种或几种，更优选为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、饱和聚酯树脂和环氧树脂中的一种和几种与丙烯酸树脂混合的混合树脂，其中，所述丙烯酸树脂的数均分子量优选为50000?150000，更优选为800000?120000，最优选为90000?110000 ;所述聚氨酯树脂的数均分子量为50000?500000，更优选为100000?300000，最优选为150000?200000所述饱和聚酯树脂的数均分子量为50000?500000，更优选为100000?300000，最优选为150000?200000 ;所述环氧树脂的数均分子量为50000?500000，更优选为100000?300000，最优选为150000?200000 ;所述第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂的混合溶剂与所述树脂质量比为1:1?5:1，优选为2:1?3:1 ;本发明对所述树脂在导电碳浆中的含量也没有特殊要求，本发明优选为树脂在在导电碳浆中的含量为1?30wt %，优选为5?25wt %，更优选为10?22wt %。
[0029]所述导电碳浆中可接受的助剂优选为分散剂，所述分散剂优选为BYK287、BYK193、BYK163、路博润20000和艾夫卡4310中的一种或几种。本发明对所述分散剂在导电碳浆中的含量也没有特殊要求，本发明优选为分散剂在导电碳浆中的含量为1?10wt%，更优选为3?8wt %，最优选为4?6wt %。
[0030]本发明还提供了一种导电碳浆的制备方法，包括:
[0031]将碳系导电材料、第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂、树脂和导电碳浆中可接受的助剂混合得到；
[0032]所述第一溶剂为沸点大于200°C的溶剂；
[0033]所述第二溶剂为沸点为100?200°C的溶剂；
[0034]所述第三溶剂为沸点小于100°C的溶剂。
[0035]其中，所述碳系导电材料为石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨中的一种或几种；更优选为石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨；其中，本发明对所述石墨烯乙炔黑复合粉的来源没有特殊要求，本领域公知的方法制备得到的石墨烯乙炔黑复合粉即可，其中，所述石墨烯乙炔黑复合粉中石墨烯与乙炔黑的质量比优选为1: (1?10)，更优选为1: (2?8)，最优选为1: (3?5);所述乙炔黑优选为吸油值为180?400mL/100g的乙炔黑，更优选为200?350mL/100g的乙炔黑，最优选为250?300mL/100g的乙炔黑；所述石墨优选为粒径为6?15 μ m的石墨，更优选8?13 μ m的石墨，更优选为9?11 μ m的石墨。当为石墨稀乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨的混合粉为碳系导电材料时，所述石墨烯乙炔黑复合粉、乙炔黑和石墨质量比为(10?35): (5?25): (50?80)，更优选为(15?25): (6?15): (60?75)，最优选为(18?25):(8?10): (65?70);本发明中，本发明对所述碳系导电材料在导电碳浆中的含量没有特殊要求，本领域技术人员公知的导电碳浆中导电材料的含量即可，本发明优选为碳系导电材料在导电碳楽中的含量为10?30wt%，优选为15?25wt%，更优选为18?22wt%。所述第一溶剂优选为二元酸酯混合物(DBE)、芳烃100和芳烃150中的一种或几种；所述第二溶剂优选为乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯和二丙二醇单甲醚中的一种或几种；所述第三溶剂优选为乙酸乙酯和双丙酮醇中的一种或两种；所述第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂的质量比为(1?20): (60?85): (1?15)，更优选为(5?10): (65?80): (5?10)。所述树脂优选为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、饱和聚酯