[发明专利]一种含石墨烯的导电油墨及制备方法与柔性纸基导电线路

摘要

一种含石墨烯的导电油墨及制备方法与柔性纸基导电线路，包括石墨烯微片制备步骤、银氨溶液制备步骤、葡萄糖溶液制备步骤、双滴制备复合材料步骤、清洗杂质步骤、导电油墨的制备步骤。油墨每28‑29重量份中含有10重量份的石墨烯/纳米银颗粒填料，该填料中80％以上的纳米银颗粒径向尺寸低于70‑80nm，且微片每平方微米附着的纳米银颗粒聚团数量高于75‑80个。其导电油墨线路的实测电阻率在0.87‑0.75×10‑7欧·米之间。

主权项

1.一种含石墨烯的导电油墨制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)石墨烯微片制备步骤：以预制的大量膨胀石墨片层为原料，在无水乙醇中经1‑2h以上的超声剥离生成石墨烯微片分散液；经过低频超声，取出上层分散液，未剥离的石墨留在容器中；将上层分散液的溶剂无水乙醇补充至200‑300ml以上，高强度超声震荡3‑5min，静置5‑10s，马上弃去上层一半的分散液，再补充无水乙醇至200‑300ml以上的容积，重复以上过程至少10‑20次，直至用AFM或SEM确认石墨烯微片的平均径向尺寸高于5‑10um；旋蒸掉所有溶剂，常温干燥，得到大径向尺寸的石墨烯微片；2)银氨溶液制备步骤：称取0.5‑1g硝酸银缓慢加入到无水乙醇中使其完全溶解后，将氨水缓慢滴加到硝酸银醇溶液中，保证最后一滴氨水加入时沉淀刚好消失，调节pH值为8‑9，得到银氨溶液，取60‑120ml置于滴定管A中；3)葡萄糖溶液制备步骤：取优级纯葡萄糖溶于无水乙醇之中，制得0.1‑0.05mol/L的葡萄糖乙醇溶液60‑120ml，置于滴定管B中，滴定管B外裹有电加热套；4)双滴制备复合材料步骤：准备上端开口，下端有均匀排布的通孔阵列的石墨烯筛桶，承装大径向尺寸的石墨烯微片20‑30g，准备上端开口且下端有均匀排布的通孔阵列的PVA筛桶，承装经过多次冻干粉碎至平均粒径在60um以下的PVA超细粉，所述石墨烯筛桶和PVA筛桶的下表面为平均孔径为100‑200um的硬质聚氨酯多孔板；取一2L以上容积的四口瓶，取500ml无水乙醇，从四口瓶第一口插入搅拌棒以3‑10转/秒搅拌，并保温在35‑45℃持续搅拌；用PVA筛桶从四口瓶第二口上方缓慢地筛入PVA超细粉0.5‑1g直至完全加入，再搅拌3‑5min，用石墨烯筛桶从四口瓶第二口上方将前述石墨烯微片20‑30g筛入直至加入完全；将滴定管A和滴定管B分别对准四口瓶的第三口和第四口，以20‑30滴/min的相同速度同时滴加，四口瓶内保温在35‑45℃持续搅拌，电加热套持续加热，滴加过程中以插入式温度探头确保滴定管B壁温度在40℃以上：待滴定管A和滴定管B的内容物全部滴加完毕后，将所得产物静置20‑40min，去除大部分上层清液，将余下混合物在7500‑8500r/min下离心15‑25min，去除离心后的纯粹液体部分，得到石墨烯/纳米银湿体；5)清洗杂质步骤：将步骤(4)所得石墨烯/纳米银湿体在至少10倍重量的1:1去离子水和无水乙醇混合物中搅拌漂洗，再经7500‑8500r/min下离心3‑5min；重复以上过程至少8‑12次，将全部的葡萄糖和大部分PVA超细粉去除，得到石墨烯/纳米银纯净湿体，浸泡在过量无水乙醇中；6)导电油墨的制备步骤：配置大量体积比为1:1:1的去离子水、无水乙醇和异丙醇的混合溶剂；将浸泡在无水乙醇中的前述石墨烯/纳米银纯净湿体经3‑5min离心分离，得到石墨烯/纳米银纯净湿体，取10重量份用20重量份混合溶剂加入混合，并通过容器外加热石墨烯/纳米银纯净湿体分散液至30℃；取水性聚氨酯/聚丙烯酸酯10重量份，用20重量份混合溶剂加入混合，并通过容器外加热水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散液至30℃；取一2L以上容积的四口瓶，取40重量份混合溶剂，从四口瓶第一口插入搅拌棒以3‑10转/秒搅拌，并保温在25‑30℃持续搅拌；将前述30℃的石墨烯/纳米银纯净湿体分散液以及水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散液分别从四口瓶的不同口加入，并保持保温在25‑30℃持续搅拌；旋蒸掉混合物的75‑65％，得到导电油墨。