[发明专利]一种石墨烯导电浆料及其制备方法

说明书

本申请涉及导电浆料领域，具体涉及一种石墨烯导电浆料。该石墨烯导电浆料包含以下组分：环氧官能化的石墨烯1‑10重量份、环氧树脂4‑15重量份、环氧改性的硅氧烷2‑6重量份、环氧活性稀释剂2‑6重量份和潜伏性固化剂0.1‑0.8重量份。进一步地，该石墨烯导电浆料还包含经硅烷偶联剂改性的导电炭黑5‑20重量份。本申请还提供了制备该石墨烯导电浆料的方法，包括石墨烯粉末的环氧官能化、硅氧烷的环氧改性和各组分的混合搅拌，还进一步地包括导电炭黑的改性。本申请的石墨烯导电浆料实现了石墨烯的良好分散性和导电浆料的良好粘结性，并且导电炭黑能降低石墨烯的用量，降低成本。

技术领域

本申请涉及导电浆料技术领域，具体涉及一种石墨烯导电浆料及其制备方法。

背景技术

近年来，导电浆料作为一种具有特定功能的基础电子材料，在印刷电路板(PCB)、印刷电路板组件(PCBA)、太阳能电池、RFID射频天线、触摸屏线路、柔性印刷电路(FPC)、电热膜等电子线路领域得到广泛应用。目前，导电浆料主要以金属粉末作为导电剂，尤其是银粉作为导电剂的导电浆料是目前最重要的导电浆料。为保证浆料的高导电性，就必须增加导电剂的填充量，但随着金属粉末的增加，浆料的粘接性能随之下降，脆性、密度逐渐增加。

为解决这一问题，有研究者采用石墨烯负载金属颗粒作为导电剂来制备导电浆料。参见例如：CN103500812A，一种掺杂石墨烯制备高导电浆料的方法；CN103839605A，一种导电浆料及其制备方法和应用；CN104021842A，一种石墨烯复合铜厚膜导电浆料及其制备方法。石墨烯是一种由碳原子构成的平面薄膜，内部的碳原子之间的连接很柔韧。石墨烯在常温下其电子迁移率超过15000cm²/(V·s)，导热系数高达5300W/(m·K)，而电阻率只约10^-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。由于石墨烯具有以上特殊优点，在导电浆料中只需要少量添加石墨烯就能很大程度地改善浆料的导电性能。

然而，石墨烯粉末在制备导电浆料过程中存在分散性问题，导致团聚的现象。本领域技术人员为解决分散性问题，对石墨烯进行氧化形成氧化石墨烯，并且采用大量表面活性剂和分散剂来帮助石墨烯粉末的均匀分散。但是，对于导电浆料而言，表面活性剂和分散剂本身不参与导电，这会影响电子器件在使用过程中的电学性能和稳定性。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的石墨烯导电浆料及其制备方法，以克服现有技术的分散性问题，得到电学性能优良、稳定性好、成本降低的石墨烯导电浆料。

因此，在第一方面，本发明提供一种石墨烯导电浆料，该石墨烯导电浆料包含以下组分：环氧官能化的石墨烯1-10重量份、环氧树脂4-15重量份、环氧改性的硅氧烷2-6重量份、环氧活性稀释剂2-6重量份和潜伏性固化剂0.1-0.8重量份。

优选地，该环氧树脂为具有π键结构的环氧树脂。更优选地，该环氧树脂为具有苯环结构的环氧树脂。还更优选地，该环氧树脂为双酚A型环氧树脂或者双酚F型环氧树脂，尤其是电子级双酚A型环氧树脂或者双酚F型环氧树脂。最优选地，该环氧树脂为双酚F型环氧树脂，因为双酚F型环氧树脂具有良好的高温稳定性，对金属、塑料、橡胶、陶瓷等多种材料具有良好的粘接性能。

该环氧官能化的石墨烯是通过用该环氧树脂将石墨烯粉末进行表面官能化制得，其中该环氧树脂与该石墨烯粉末的重量比为1:4-3:1。优选地，用双酚F型环氧树脂将石墨烯粉末进行表面官能化。

该环氧改性的硅氧烷是通过用该环氧树脂将硅氧烷进行改性制得，其中该环氧树脂与该硅氧烷的重量比为1:3-2:1，其中该硅氧烷是四甲基四氢环四硅氧烷、四甲基二氢二硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷或四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的至少一种。优选地，用双酚F型环氧树脂将硅氧烷粉末进行表面官能化。