CN111564236B - 导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法,包括:热塑性聚氨酯、导电颗粒及有机溶剂,热塑性聚氨酯及该导电颗粒按比例混合在该有机溶剂中。本申请实施例以热塑性聚氨酯弹性体作为粘结剂,将导电颗粒混合于热塑性聚氨酯弹性体溶剂中,导电填料保证了导电薄膜的导电能力,热塑性聚氨酯作为一种交联聚合物具有极强的黏附性,可应用于任意基材表面,形成粘附性好,不开裂的导电薄膜。另外,由于热塑性聚氨酯及导电颗粒均匀分散在有机溶剂,有效防止了导电颗粒在导电浆料中发生团聚导致浆料失效,使得所得到的导电浆料可在室温下长期保存。

Description

导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法
技术领域
本发明一般涉及电子器件领域,尤其涉及一种导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法。
背景技术
导电浆料是电子元器件封装、电极和电极互联的关键材料,根据应用场景,有导电胶和导电墨水。其固化或干燥后具有一定导电性能,通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要成分,通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起,形成导电通路,实现被粘结材料的导电连接。
现有的导电浆料,按基体主要分为环氧类,硅酮类和聚合物类。按照导电颗粒可以分为碳导电浆及银导电浆。
其中,环氧类和聚合物类导电浆料固化后形成的导电薄膜较坚硬,易开裂,不能用在柔性基材上;硅酮类固化后形成的导电薄膜较软,但粘接强度较差,尤其是导电墨水中的聚合物的基本没有粘附性,使得所形成的导电薄膜极易发生开裂剥离等现象,且干燥后的导电膜不易多次弯曲变形。另外,导电浆料中的碳导电颗粒或银导电颗粒,易发生团聚导致导电浆料失效,使得其保存条件苛刻,有效期短。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法,通过利用热塑性聚氨酯作为导电浆料的粘结剂,克服了现有技术中的导电浆料粘结度差,形成的导电薄膜较硬,保存条件苛刻的技术问题。
第一方面,提供一种导电浆料,包括:
热塑性聚氨酯、导电颗粒及有机溶剂,该碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比按3:7~95:5的比例混合在该有机溶剂中。
第二方面,提供一种导电浆料的制备方法,该导电浆料为如第一方面所述的导电浆料,包括:
将导电颗粒按比例分散在有机溶剂中,得到第一种分散液;
将热塑性聚氨酯按比例分散在有机溶剂中,得到第二种分散液;
将第一种分散液与该第二种分散液按比例进行混合,得到该导电浆料,该碳导电颗粒与该热塑性聚氨酯的质量比为3:7~95:5的。
第三方面,提供一种导电薄膜制备方法,该方法包括:
获取如第一方面所述的导电浆料;
将获取的导电浆料涂覆在基材上;
对涂覆后的导电浆料进行烘干处理,得到该导电薄膜,该碳导电颗粒与该热塑性聚氨酯的质量比为3:7~95:5的。
综上所述,本申请实施例提供的一种导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法,以热塑性聚氨酯作为粘结剂,将热塑性聚氨酯与导电颗粒按质量比为3:7~95:5的比例混合,热塑性聚氨酯作为一种交联聚合物具有极强的黏附性,可涂覆于任意基材表面,能够形成粘附性好,不开裂的导电薄膜。另外,由于热塑性聚氨酯均匀分散且包裹在导电颗粒外部,有效防止了导电颗粒在导电浆料存储过程中发生团聚导致失效,使得所得到的导电浆料可在室温下长期保存。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本申请实施例的导电浆料的制备方法流程示意图;
图2为本申请又一实施例的导电浆料的制备方法流程示意图;
图3为本申请实施例的导电薄膜制备方法的流程示意图;
图4为本申请实施例在玻璃基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图5为本申请又一实施例在玻璃基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图6为本申请又一实施例在柔性基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图7为本申请又一实施例在基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图8为本申请又一实施例在基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图9为本申请又一实施例在基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图10为本申请又一实施例在基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图11为本申请又一实施例在基材上形成导电薄膜的结构示意图;
图12为本申请实施例的导电浆料放置80天后在玻璃板上状态图;
图13为现有技术中的银导电浆料放置80天后在玻璃板上状态图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
可以理解,在电子器件的导电薄膜制备过程中,需要利用导电浆料完成。由于现有的导电浆料,存在成膜较硬,容易断裂,或者粘性较差,或者保存不易的问题。本申请为了解决上述问题,通过使用热塑性聚氨酯作为导电浆料的粘接剂,其作为一种交联聚合物具有极强的黏附性,可应用于任意基材表面,形成性能稳定的导电薄膜。并且,由于与导电颗粒均匀分散于有机溶剂,有效防止了导颗粒在导电浆料中发生团聚,进而有效防止了导电浆料失效,克服了存储条件苛刻的问题。
为了更好的理解本申请实施例提供的导电浆料及制备方法,以及利用所制备的导电浆料制备导电薄膜,下面结合图1至图13,通过以下实施例详细阐述。
本申请实施例中的导电浆料可以包括热塑性聚氨酯、导电颗粒及有机溶剂,该热塑性聚氨酯及该导电颗粒按比例混合在该有机溶剂中。
可选的,该导电颗粒可以为碳导电颗粒,如碳纳米材料,包括石墨烯、导电炭黑(如Super P粉末)、碳纳米管、碳纳米球、碳纳米纤维等。
可以理解,该导电颗粒也可以为银纳米颗粒等。
可选的,该碳导电颗粒与该热塑性聚氨酯的质量比为3:7~95:5。进一步,为了更好的理解该导电浆料,在实际中,如图1所示,可以通过如下步骤制备:
S1,将导电颗粒按比例分散在有机溶剂中,得到第一种分散液;
S2,将热塑性聚氨酯按比例分散在有机溶剂中,得到第二种分散液;
S3,将第一种分散液与第二种分散液按比例进行混合,得到导电浆料。
可以理解,本申请实施例中,通过根据需求设定导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比,使得所制备的导电浆料具有不同的性能,即使得利用所制备的导电浆料所制备的导电薄膜会表现出不同的电导能力、粘附性等技术参数。如若提高粘结性可适当提高热塑性聚氨酯粘结剂含量,若需要较大的电导能力可提高导电颗粒的含量。
其中,该有机溶剂可以包括有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮溶液、N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液及四氢呋喃中的一种或多种。
可以理解,本申请实施例提供的导电浆料,当导电颗粒为碳导电颗粒时,碳导电颗粒分散及热塑性聚氨酯均匀分散在有机溶剂中,形成导电浆料时,由于热塑性聚氨酯的作用,在有机溶剂的配合下,能够修补碳导电颗粒的缺陷位,从而能够有效的防止导电浆料中的碳导电颗粒在放置中发生团聚,所引起的导电性能丧失,保证了导电浆料的长期可用。
又或者当导电颗粒为银纳米颗粒时,热塑性聚氨酯,作为一种交联聚合物,同样能够与均匀分散在银导电颗粒外部,使得银导电颗粒被均匀的分散在粘结剂中,阻止了导电颗粒的团聚。
本申请实施例提供的导电浆料,将热塑性聚氨酯与导电颗粒按比例混合,高质量导电颗粒的填充的可能性,保证了导电浆料的导电能力,热塑性聚氨酯作为一种交联聚合物具有极强的黏附性,可应用于任意基材表面,形成粘附性好,不开裂的导电薄膜。另外,由于热塑性聚氨酯及导电颗粒均匀分散在有机溶剂中,有效防止了导电颗粒在预固化剂中发生团聚导致浆料失效,使得所得到的导电浆料可在室温下长期保存。
为了更好的理解本申请实施例提供的导电浆料的制备方法,下面通过三个实施例详细介绍。
实施例一:
S11,将30g的碳导电颗粒分散在30g~30000g的有机溶剂中,如分散在N-甲基吡咯烷酮溶液或N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中,得到第一种分散液。
可以理解,可以使得碳纳米材料粉体和N-甲基吡咯烷酮或N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺混合液的质量比可以为1:1~1:1000。
在该步骤中,如图2所示,具体可以包括如下步骤:
S111,依次将多种碳导电颗粒中的每一种碳导电颗粒分散到有机溶剂,得到多种碳导电颗粒中的每一种碳导电颗粒对应的分散液。
S112,将每种碳导电颗粒对应的该分散液按比例进行混合,得到该第一种分散液。
具体的,为了得到碳导电颗粒与有机溶剂充分混合的分散液,可以分别将的每种碳导电颗粒加入到一定量的有机溶剂中,然后再根据一定的质量比或体积比将得到的多种分散液混合,得到第一种分散液。
例如,可以在室温环境下,分别将10g的碳纳米管、10g的石墨烯及10g的碳纳米球分散到30g的N-甲基吡咯烷酮溶液,或N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中,以得到碳纳米管分散液、石墨烯分散液及碳纳米球分散液。最后,将上述的碳纳米管的分散液、石墨烯分散液及碳纳米球分散液按1:1:1的质量比进行混合,得到碳导电颗粒的分散液,即第一种分散液。
可选的,在该步骤中,为了实现快速分散,增强碳纳米材料的分散度,可借助超声波细胞粉碎机对碳纳米材料进行深度分散。
S12,将70g热塑性聚氨酯分散到140g~3500g有机溶剂中,得到第二种分散液。
例如,可以在室温环境下用N,N-二甲基甲酰胺溶液充分溶解70g的热塑性聚氨酯交联聚合物,得到第二种分散液,并可以使得塑性聚氨酯交联聚合物和N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:1~1:1000。
可选的,在该步骤中,可使用磁力搅拌来进行热塑性聚氨酯的分散,如利用磁力搅拌器或机械搅拌器辅助加速溶解速度和均匀性。
S13,将第一种分散液与第二种分散液按照1:1的质量比进行混合,得到碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比为3:7的导电浆料。
具体的,将上述步骤1和步骤2得到的含有30g碳导电颗粒的第一种分散液,和含有70g热塑性聚氨酯的第二种分散液加入器皿中(不分先后),以进行充分混合,如通过手工搅拌、磁力搅拌器或者机械搅拌器的辅助下使溶液充分混合,得到以热塑性聚氨酯为粘接剂的导电浆料,使得该导电浆料中的碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比为3:7。
可以理解,本申请实施例中,对于导电颗粒与有机溶剂的质量比,以及热塑性聚氨酯与有机溶剂的质量比,不做严格要求,能实现导电颗粒及热塑性聚氨酯的分散即可。
本申请实施例中,通过利用碳纳米材料作为导电浆料的导电材料,保证了良好的导电性,并将碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比设置为3:7,使得所制备的导电浆料具有较好的粘附性,可应用于弯曲并且光滑的基材表面,以适用于制作柔性电子器件。另外,由于热塑性聚氨酯对碳导电颗粒的隔离,有效防止了碳导电颗粒材料在导电浆料中发生团聚导致导电浆料失效,使得导电浆料可在室温下长期保存。
实施例二:
S21,将60g的碳导电颗粒分散在180g~6000g的有机溶剂中,如分散在N-甲基吡咯烷酮溶液或N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺(1:1~1:20)的混合溶液中,得到第一种分散液。
例如,可以在室温环境下,可以分别将20g的碳纳米管、20g的石墨烯及20g的碳纳米球分散到1000g的N-甲基吡咯烷酮溶液,或N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中,以得到碳纳米管分散液、石墨烯分散液及碳纳米球分散液。最后,将上述的碳纳米管的分散液、石墨烯分散液及碳纳米球分散液进行混合,得到碳导电颗粒的分散液。
S12,将40g热塑性聚氨酯分散到80g~2000g有机溶剂中,得到第二种分散液。
S13,将第一种分散液与第二种分散液进行混合,得到导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比为3:2的导电浆料。
可以理解,本申请实施例中,碳导电颗粒分散液、热塑性聚氨酯分散液及导电浆料的具体工艺过程,与实施例一类似,此处不再赘述。
本申请实施例中,通过利用碳纳米材料作为导电浆料的导电材料,并将碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比设置为3:2,使得所制备的导电浆料具有较好的导电性及粘附性,可应用于弯曲并且光滑的基材表面,或者,适用于制作柔性电子器件。同样的,由于热塑性聚氨酯对碳纳米颗粒的隔离作用,有效防止了纳米材料在预固化剂中发生团聚导致浆料失效,使得导电浆料可在室温下长期保存。
实施例三:
S31,将95g的碳导电颗粒分散在285g~9500g的有机溶剂中,如分散在N-甲基吡咯烷酮溶液或N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺(1:1~1:20)的混合溶液中,得到第一种分散液。
例如,可以在室温环境下,可以分别将30g的碳纳米管、30g的石墨烯及35g的碳纳米球分散到1000g的N-甲基吡咯烷酮溶液,或N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中,以得到碳纳米管分散液、石墨烯分散液及碳纳米球分散液。最后,将上述的碳纳米管的分散液、石墨烯分散液及碳纳米球分散液进行混合,得到碳导电颗粒的分散液。
S32,将5g热塑性聚氨酯分散到10g~250g有机溶剂中,得到第二种分散液。
S33,将第一种分散液与第二种分散液进行混合,得碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比为95:5的导电浆料。
可以理解,本申请实施例中,碳导电颗粒分散液、热塑性聚氨酯分散液及导电浆料的具体工艺过程,与实施例一类似,此处不再赘述。
本申请实施例中,通过利用碳纳米材料作为导电浆料的导电材料,保证了良好的导电性,将导电浆料中的碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比设置为95:5,即使得所制备的导电浆料中存在高质量比的导电颗粒,确保所制备的导电浆料具有良好的导电性。
同样的,由于热塑性聚氨酯,保证了该导电浆料的粘附性,适用于制作柔性电子器件。并能够有效防止纳米材料在预固化剂中发生团聚导致浆料失效,使得导电浆料可在室温下长期保存。
进一步的,为了更好的理解本申请实施例提供的导电浆料的各性能,通过对目前市场上的导电浆料与本申请实施例中的导电浆料的性能进行了对比,具体如表1所示:
表1
Figure BDA0002472227870000081
Figure BDA0002472227870000091
由表1可知,本申请实施例的导电浆料,使用方便,易清除、易存储,导电性能好。能够用于半导体的微电子器件封装等场景。
另外,由于银导电浆中的银纳米材料本申成本高,使得其制备成本较高。而本申申请中的导电浆料,由于碳纳米颗粒的方便性,使得成本低,可量化生成。
进一步的,为了测试本申请实施例制备的导电浆料及目前市场上存在的银导电浆料,在2℃冷藏下的保存时长。图12所示为本申请实施例制备的导电浆料在常温下80天后,涂覆在玻璃板上的结果,图13所示为现有的银导电浆料在2℃冷藏下80天后,涂覆在玻璃板上的结果。
由图12可知,本申请实施例中利用热塑性聚氨酯作为粘接剂所制备的导电浆料,在放置80天后,粘接剂与导电颗粒仍保持良好的混合状态。
由图13可知,目前市场上的银导电浆料,在放置80天后,银导电颗粒发生团聚,粘接剂与导电颗粒发生分层。
另一方面,本申请实施例还提供了一种导电薄膜制备方法,即本申请实施例制备的导电浆料,可以使用在电子器件中,具体可以在电子器件中的利用导电浆料制备出导电薄膜。
如图3所示,该导电薄膜制备方法可以包括:
S21,获取导电浆料;
S22,将获取的导电浆料涂覆在基材上;
S23,对涂覆在基材上的导电浆料进行烘干处理,得到对应的导电薄膜。
具体的,本申请实施例中,本申请实施例提供的导电浆料,可以用于电子器件的导电通路的制备中,如电子器件的电极线,或者显示面板中的数据线、公共线等的制备中。
实际中,可以将上述各实施例所制备的导电浆料涂覆在基材上,可通过热烘干、紫外灯烘烤、加热板等方式使有机溶剂充分挥发,制成导电薄膜,其中,碳导电颗粒与热塑性聚氨酯的质量比为3:7~95:5的。
例如,可以将所得的导电浆料通过旋涂、印刷、刮涂、打印等方式涂覆在各类基材上。如玻璃基材、纤维基材、塑料基材或金属沉底上等。
图4所示为导电颗粒为碳纳米管时,利用刮涂的方式,将导电浆料涂覆在玻璃基材上,并经过烘干后所制成的导电薄膜的结构示意图。
图5所示为导电颗粒为碳纳米球,利用刮涂的方式,将导电浆料涂覆在玻璃基材,并经过烘干后所制成的导电薄膜的结构示意图。
由图4可知,碳纳米管作为导电颗粒所形成的导电薄膜,其中的粘结剂热塑性聚氨酯均匀的分散在碳纳米管周围,对碳纳米管之间,以及碳纳米管与基材之间进行粘结。并且,热塑性聚氨酯以小颗粒状态附着,不会以大颗粒状态存在,避免了将两根碳纳米管阻断的现象,从而保证了导电薄膜良好的导电性能。
同样的,由图5可知,碳纳米球作为导电颗粒所形成的导电薄膜,其中的粘结剂热塑性聚氨酯均匀的分散在碳纳米球周围,对碳纳米球之间,以及碳纳米球与基材之间进行粘结。并且,热塑性聚氨酯同样以小颗粒状态附着,不会以大颗粒状态存在,避免了将多个碳纳米球阻断的现象,从而保证了导电薄膜良好的导电性能。
可以理解,当石墨烯作为导电颗粒所形成的导电薄膜后,其中的粘结剂热塑性聚氨酯同样可以均匀的分散在石墨烯层上下,对石墨烯层之间,以及石墨烯与基材之间进行粘结。
图6所示为导电颗粒为碳纳米管,利用刮涂的方式,将导电浆料涂覆在柔性的塑料基材上,经过烘干处理后所形成的导电薄膜的结构示意图。
由图6可知,在成膜固化后,由该导电浆料形成的导电薄膜不会发生开裂及脱落现象。
进一步,如图7-图11所示为利用印刷或喷涂等的工艺方式,将导电浆料涂覆在玻璃板上,经过烘干后形成的导电薄膜的结构示意图。
由图可知,本申请实施例中提供的导电浆料,可以通过多种涂覆工艺,将所制备的导电浆料涂覆在任意基材上,形成各种形状的导电薄膜。
可选的,在一种实施例中,当将导电浆料涂覆在基材上形成导电薄膜后,还可以利用N-甲基吡咯烷酮有机溶液对该导电薄膜进行清除。
可选的,在上述不同的应用场景及工艺中,考虑到不同的应用场景,对导电浆料的粘度要求不同,如在通过刮涂等工艺形成导电薄膜时,需要较大粘度的导电浆料。当通过印刷或喷涂等工艺方式形成导电薄膜时,可以利用较小粘度的导电浆料。
即本申请实施例中,在将导电浆料涂覆在基材上之前,还可以根据应用场景的要求,对导电浆料的粘度进行调节,得到满足粘度要求的导电浆料,如粘度较大的导电胶,或粘度较大的导电墨水。
具体的,该方法可以包括如下步骤:
获取上述实施例提供的导电浆料;
将获取的导电浆料进行加热处理,以挥发掉其中的有机溶剂,得到预设粘度的导电浆料;
或者,
在获取的导电浆料中添加有机溶剂,以对导电浆料进行稀释,得到预设粘度的导电浆料。
例如,当需要粘度较大的导电浆料时,如导电胶,则可以将制备好的导电浆料放入热源环境中低温加热,以挥发掉多余有机溶剂。同时可以通过手工搅拌、磁力搅拌或机械搅拌等辅助操作,加快有机溶剂的挥发,直至粘度达到所需要求即可停止加热,得到粘度适中的导电胶。
又例如,当需要较稀释的导电浆料时,可以降低导电浆料的粘度,即可利用有机溶剂直接进行稀释,稀释剂同样可选择N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或前两者的混合溶剂。将一定量的稀释剂逐步加入到导电浆料中,同样可以通过手工搅拌、磁力搅拌器或者机械搅拌器的辅助下使溶液充分混合,加快稀释速度,直至稀释到一定粘度即可用于导电胶或导电墨水。
综上所述,本申请实施例提供的导电浆料、制备方法及使用方法,以热塑性聚氨酯弹性体作为粘结剂,将导电颗粒混合于热塑性聚氨酯弹性体溶剂中,导电填料保证了导电薄膜的导电能力,而热塑性聚氨酯作为一种交联聚合物具有极强的黏附性,可应用于弯曲或光滑的基材表面,形成粘附性好,不开裂的导电薄膜。另外,由于热塑性聚氨酯均匀分散且包裹在导电颗粒外部,有效防止了导电颗粒在预固化剂中发生团聚导致浆料失效,使得所得到的导电浆料可在室温下长期保存。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (13)

1.一种导电浆料,其特征在于,包括热塑性聚氨酯、碳导电颗粒及有机溶剂,所述碳导电颗粒与所述热塑性聚氨酯按质量比为3:7~95:5的比例混合分散在所述有机溶剂中,
所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺,使得在室温状态下,所述浆料中的热塑性聚氨酯维持以小颗粒状态分散在所述碳导电颗粒的之间的形式,以修补导所述碳导电颗粒的缺陷位,以使得相邻碳导电颗粒之间保持电学联通且分散的状态。
2.根据权利要求1所述的导电浆料,其特征在于,所述碳导电颗粒包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、碳纳米球及碳纳米纤维中的一种或多种。
3.一种导电浆料的制备方法,其特征在于,所述导电浆料为权利要求1或2所述的导电浆料,所述方法包括如下步骤:
将导电颗粒按比例分散在N-甲基吡咯烷酮溶液中,得到第一种分散液;
将热塑性聚氨酯室温下按比例分散在N,N-二甲基甲酰胺溶液中,得到第二种分散液;
将第一种分散液与所述第二种分散液按比例进行混合,得到所述导电浆料。
4.根据权利要求3所述的导电浆料的制备方法,其特征在于,所述导电颗粒包括多种碳导电颗粒,所述将导电颗粒按比例分散在有机溶剂中,得到第一种分散液包括:
依次将多种碳导电颗粒中的每一种碳导电颗粒分散到有机溶剂,得到多种碳导电颗粒中的每一种碳导电颗粒对应的分散液;
将每种碳导电颗粒对应的所述分散液按比例进行混合,得到所述第一种分散液。
5.根据权利要求3或4所述的导电浆料的制备方法,其特征在于,所述将导电颗粒按比例分散在有机溶剂中,得到第一种分散液包括:
将所述导电颗粒与有机溶剂按1:1~1:1000的质量比进行分散,得到所述第一种分散液。
6.根据权利要求3或4所述的导电浆料的制备方法,其特征在于,所述将热塑性聚氨酯室温下按比例分散在有机溶剂中,得到第二种分散液包括:
将所述热塑性聚氨酯与所述有机溶剂按1:1~1:1000的质量比进行分散,得到所述第二种分散液。
7.根据权利要求3或4所述的导电浆料的制备方法,其特征在于,所述将导电颗粒按比例分散在有机溶剂中,得到第一种分散液包括:
通过超声波振动促进所述导电颗粒按比例分散在有机溶剂中,得到第一种分散液。
8.根据权利要求3或4所述的导电浆料的制备方法,其特征在于,所述将热塑性聚氨酯室温下按比例分散在有机溶剂中,得到第二种分散液包括:
通过磁力搅拌促进热塑性聚氨酯按比例分散在有机溶剂中,得到第二种分散液。
9.一种导电薄膜制备方法,其特征在于,所述方法包括:
获取如权利要求1或2所述的导电浆料;
将获取的所述导电浆料涂覆在基材上;
对涂覆在基材上的导电浆料进行烘干处理,得到导电薄膜,所述导电颗粒与所述热塑性聚氨酯的质量比为3:7~95:5。
10.根据权利要求9所述的导电薄膜制备方法,其特征在于,所述将获取的导电浆料涂覆在基材上包括:
将所述导电浆料涂覆在玻璃基材、纤维基材、塑料基材或金属基材上。
11.根据权利要求9所述的导电薄膜制备方法,其特征在于,所述将获取的所述导电浆料涂覆在基材上包括:
通过印刷工艺或喷涂工艺在电子器件的基板上涂覆导电浆料,在所述基板上形成导电通路。
12.根据权利要求9所述的导电薄膜制备方法,其特征在于,所述将获取的所述导电浆料涂覆在基材上之前,所述方法还包括:
将获取的所述导电浆料进行加热处理,减少所述导电浆料中的有机溶剂,得到预设粘度的导电浆料;
或者,
在获取的所述导电浆料中添加有机溶剂,对所述导电浆料进行稀释,得到预设粘度的导电浆料。
13.一种导电薄膜的清除方法,所述导电薄膜通过权利要求9-12任一项所述的方法制备,其特征在于,所述方法包括:
利用包括N-甲基吡咯烷酮的有机溶液进行清除所述导电薄膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111564236B (zh) * 2020-04-28 2022-11-29 清华大学 导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法
CN112778840A (zh) * 2021-01-25 2021-05-11 中科院长春应化所黄埔先进材料研究院 一种导电墨水及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100549070C (zh) * 2007-10-18 2009-10-14 西北工业大学 一种碳纳米管/聚合物导电复合材料的制备方法
US10072177B2 (en) * 2014-11-06 2018-09-11 E I Du Pont De Nemours And Company Stretchable polymer thick film compositions for thermoplastic substrates and wearables electronics
KR101790707B1 (ko) * 2015-03-06 2017-11-02 주식회사 케이제이테크 전도성 마스터 배치 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도성 필름 제조방법
KR102030066B1 (ko) * 2018-05-11 2019-10-08 울산과학기술원 실레인 결합층을 가지는 나노 구조체 전극, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 센서
CN109754907B (zh) * 2018-12-21 2020-03-27 昆明理工大学 一种碳纳米管聚合物复合导电材料及其制备方法
CN109749105A (zh) * 2018-12-26 2019-05-14 武汉工程大学 一种高导电电磁屏蔽复合材料及其制备方法
CN111564236B (zh) * 2020-04-28 2022-11-29 清华大学 导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法

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