[发明专利]一种碳材料导电薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳材料导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将多种具有导电性的碳材料混合，经湿法球磨后干燥制成混合导电碳材料；(2)将导电碳材料与粘结剂按照1～20:1的质量比混合后研磨10～90min，然后加入分散剂，搅拌10～120min，超声30～120min，得到导电匀浆液；所述导电碳材料包括碳气凝胶；(3)采用旋涂的方法将导电匀浆液在转速100～1000r/min下旋涂30～600s于有机玻璃板上，干燥后得到导电薄膜。本发明碳材料导电薄膜的制备方法解决了传统导电匀浆液旋涂制膜的团聚现象以及有机玻璃板与浆液粘结性较差的问题，制得的薄膜表现出良好的导电性能，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于导电碳材料薄膜制备领域，更具体地，涉及一种碳材料导电薄膜的制备方法。

背景技术

旋涂法因其所用流体粘度较大，呈胶体状，所以也被称为匀浆。旋涂法过程有配料，旋转，干燥三个步骤，通过控制匀胶的时间，转速，滴液量以及所用溶液的浓度、粘度来控制成膜的厚度。与电化学方法、物理/化学气相沉积法等薄膜制备技术对比，旋涂法具有工艺条件温和、操作控制简单等独特优势，所以在降低污染、节能、提高性价比等方面效果显著，近年来，旋涂法不断受到重视，其应用逐渐推广到物理学、医学、生物学等领域。

旋涂法中比较关键的步骤是制备匀浆液，匀浆液的浓度、粘度均会对膜的厚度和性能产生较大的影响。碳材料导电薄膜由于其导电性较好、易操作、成本低等优势成为制作薄膜的优先选择材料，而旋涂法因其操作简单、工艺条件易控成为制备薄膜的优选技术，然而利用传统的旋涂法制备导电碳材料薄膜的过程中由于碳颗粒呈纳米级容易产生团聚现象，并在干燥薄膜的过程中容易出现薄膜开裂的现象。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种碳材料导电薄膜的制备方法，其目的在于通过采用含有碳气凝胶的碳材料制备导电匀浆液，并利用匀浆机在有机玻璃板上旋涂一层导电薄膜，通过控制制备工艺参数以及干燥处理工艺，由此解决现有技术碳材料导电薄膜制备过程中的团聚和干燥过程中的薄膜开裂的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种碳材料导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将导电碳材料与粘结剂按照1～20:1的质量比混合后研磨10～90min，然后加入分散剂，搅拌10～120min，超声30～120min，得到导电匀浆液；所述导电碳材料包括碳气凝胶；

(2)采用旋涂的方法将步骤(1)得到的导电匀浆液在转速100～1000r/min下旋涂30～600s于有机玻璃板上，干燥后得到导电薄膜。

优选地，步骤(1)所述碳材料还包括导电石墨粉、乙炔黑和活性炭中的一种或多种。

优选地，步骤(1)所述碳材料的制备方法为：向所述碳气凝胶和所述导电石墨粉、乙炔黑和活性炭中的一种或多种的混合物中加入溶剂，然后在球磨机中湿法球磨。

优选地，所述溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或多种。

优选地，所述湿法球磨的转速为100～800r/min，所述球磨时间为5～24h。

优选地，步骤(1)所述粘结剂为丙烯酸乳胶、聚乙烯酮、聚偏二氟乙烯、酚醛树脂和环氧树脂中的一种或多种。

优选地，步骤(1)所述碳材料与粘结剂的质量比为4～12:1。

优选地，步骤(1)所述分散剂为脂肪酸、聚硅氧烷、1-甲基-2吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

优选地，步骤(1)所述搅拌时间为10～60min，所述超声时间为30～60min。

优选地，步骤(2)所述有机玻璃板为超声处理且干燥后的有机玻璃板。