1.本發(fā)明涉及薄膜碳電極技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超長壽命薄膜碳電極及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.薄膜碳電極在按鍵開關(guān)、機械加工、柔性電路、位移傳感器等領(lǐng)域都有著廣發(fā)的應(yīng)用。國內(nèi)現(xiàn)有的薄膜碳電極的耐磨壽命一般小于200萬次，這嚴重限制了薄膜碳電極在超高強度摩擦接觸電極領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，急需提供一種有效提高耐磨壽命的薄膜碳電極。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的主要目的是提出超長壽命薄膜碳電極及其制備方法，旨在提供一種有效提高耐磨壽命的薄膜碳電極。

4.為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種超長壽命薄膜碳電極，以質(zhì)量百分比計，所述超長壽命薄膜碳電極包括以下組分：

5.粘結(jié)劑30～50％、碳材料20～30％、耐磨材料5～10％、有機溶劑20～40％、消泡劑0.1～0.5％、偶聯(lián)劑0.1～0.5％以及分散劑0.1～0.5％；

6.其中，所述耐磨材料為石墨烯、硫化鉬、硫化鐵、硫化鉍和硫化銅中的至少一種。

7.可選地，所述粘結(jié)劑為熱固性樹脂。

8.可選地，所述碳材料包括膨脹石墨和納米碳粉。

9.可選地，所述膨脹石墨和所述納米碳粉的質(zhì)量比為(1～3)：1。

10.可選地，所述膨脹石墨的粒度不小于1200目；和/或，

11.所述納米碳粉的粒徑不大于50納米。

12.可選地，所述有機溶劑包括乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚和丙二醇乙醚醋酸酯中的至少一種。

13.可選地，所述消泡劑包括硅基消泡劑。

14.可選地，所述偶聯(lián)劑包括氟改性聚硅氧烷。

15.可選地，所述分散劑包括脂肪酸類分散劑。

16.本發(fā)明還提出一種如上所述的超長壽命薄膜碳電極的制備方法，包括以下步驟：

17.將粘結(jié)劑、有機溶劑、消泡劑、偶聯(lián)劑以及分散劑混合，攪拌得到有機載體；

18.向所述有機載體中加入碳材料和耐磨材料，攪拌均勻，再研磨至粒度不小于250目，得到導(dǎo)電漿料；

19.將所述導(dǎo)電漿料絲網(wǎng)印刷得導(dǎo)電碳膜；

20.將所述導(dǎo)電碳膜于100～130℃條件下烘干，然后于150～180℃和0.5～1bar條件下熱壓，得到超長壽命薄膜碳電極。

21.本發(fā)明的技術(shù)方案中，超長壽命薄膜碳電極的各組分分別為：粘結(jié)劑30～50％、碳材料20～30％、耐磨材料5～10％、有機溶劑20～40％、消泡劑0.1～0.5％、偶聯(lián)劑0.1～

0.5％以及分散劑0.1～0.5％，通過在超長壽命薄膜碳電極添加耐磨材料，并將各組分控制在上述比重下，所獲得的超長壽命薄膜碳電極具有2000～5000萬次的超長耐磨壽命，可廣泛應(yīng)用于高頻率接觸類薄膜按鍵開關(guān)和機械加工限位器等領(lǐng)域。

附圖說明

22.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅為本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

23.圖1為本發(fā)明提供的超長壽命薄膜碳電極的制備方法的一實施例的流程示意圖。

24.本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

25.下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

26.需要說明的是，實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。另外，若本發(fā)明實施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，全文中出現(xiàn)的“和/或”的含義，包括三個并列的方案，以“a和/或b”為例，包括a方案、或b方案、或a和b同時滿足的方案。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。

27.薄膜碳電極在按鍵開關(guān)、機械加工、柔性電路、位移傳感器等領(lǐng)域都有著廣發(fā)的應(yīng)用。國內(nèi)現(xiàn)有的薄膜碳電極的耐磨壽命一般小于200萬次，這嚴重限制了薄膜碳電極在超高強度摩擦接觸電極領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，急需提供一種有效提高耐磨壽命的薄膜碳電極。

28.鑒于此，本發(fā)明提出一種超長壽命薄膜碳電極，旨在提高薄膜碳電極的耐磨壽命。

29.在發(fā)明實施例中，以質(zhì)量百分比計，所述超長壽命薄膜碳電極包括以下組分：粘結(jié)劑30～50％、碳材料20～30％、耐磨材料5～10％、有機溶劑20～40％、消泡劑0.1～0.5％、偶聯(lián)劑0.1～0.5％以及分散劑0.1～0.5％；其中，所述耐磨材料為石墨烯、硫化鉬、硫化鐵、硫化鉍和硫化銅中的至少一種。

30.本發(fā)明的技術(shù)方案中，超長壽命薄膜碳電極的各組分分別為：粘結(jié)劑30～50％、碳材料20～30％、耐磨材料5～10％、有機溶劑20～40％、消泡劑0.1～0.5％、偶聯(lián)劑0.1～0.5％以及分散劑0.1～0.5％，通過在超長壽命薄膜碳電極添加耐磨材料，并將各組分控制在上述比重下，所獲得的超長壽命薄膜碳電極具有2000～5000萬次的超長耐磨壽命，可廣泛應(yīng)用于高頻率接觸類薄膜按鍵開關(guān)和機械加工限位器等領(lǐng)域。

31.進一步地，所述粘結(jié)劑為熱固性樹脂。比如，酚醛樹脂，脲醛樹脂，環(huán)氧樹脂等。通過粘結(jié)劑將各組分緊密粘結(jié)在一起，進一步提高薄膜碳電極的耐磨壽命。

32.此外，所述碳材料包括膨脹石墨和納米碳粉。通過將膨脹石墨和納米碳粉組合作為碳材料使用，小顆粒的納米碳粉會填充進呈片狀的膨脹石墨的縫隙內(nèi)，二者形成一個交疊的狀態(tài)，從而增加二者接觸，進而降低薄膜碳電極的方阻值。

33.更進一步地，所述碳材料中，所述膨脹石墨和所述納米碳粉的質(zhì)量比為(1～3)：1。如此，所述膨脹石墨和所述納米碳粉的接觸更緊密，進一步降低薄膜碳電極的方阻值。

34.具體地，所述膨脹石墨的粒度不小于1200目，如1200～1500目，如此，更利于其與納米碳粉的接觸，并且有利于絲網(wǎng)印刷以使得超長壽命薄膜碳電極更容易制備。

35.所述納米碳粉的粒徑不大于50納米，如30～50納米，如此，更利于其與膨脹石墨接觸，并且有利于絲網(wǎng)印刷以使得超長壽命薄膜碳電極更容易制備。

36.本發(fā)明不限制所述有機溶劑的具體類型，所述有機溶劑包括乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚和丙二醇乙醚醋酸酯中的至少一種，所述有機溶劑可以是上述溶劑中的一種或多種。本發(fā)明也不限制所述消泡劑的具體類型，在發(fā)明實施例中，所述消泡劑包括硅基消泡劑。本發(fā)明也不限制所述偶聯(lián)劑的具體類型，在發(fā)明實施例中，所述偶聯(lián)劑包括氟改性聚硅氧烷。本發(fā)明也不限制所述分散劑的具體類型，在發(fā)明實施例中，所述分散劑包括脂肪酸類分散劑。

37.本發(fā)明還提出一種如上所述的超長壽命薄膜碳電極的制備方法，用于制備上述的超長壽命薄膜碳電極，具體請參照圖1，所述超長壽命薄膜碳電極的制備方法包括以下步驟：

38.步驟s10、將粘結(jié)劑、有機溶劑、消泡劑、偶聯(lián)劑以及分散劑混合，攪拌得到有機載體。

39.具體地，攪拌時用機械攪拌的方式，以100～300r/min的攪拌速度攪拌10min，即得攪拌均勻的有機載體。

40.步驟s20、向所述有機載體中加入碳材料和耐磨材料，攪拌均勻，再研磨至粒度不小于250目，得到導(dǎo)電漿料。

41.具體地，加入碳材料和耐磨材料后，機械攪拌以50～200r/min的攪拌速度攪拌10min，即可攪拌均勻。本發(fā)明不限制研磨的具體設(shè)備，在本發(fā)明實施例中，優(yōu)選用三輥研磨機進行研磨。研磨目標為粒度不小于250目，如250～500目。

42.步驟s30、將所述導(dǎo)電漿料絲網(wǎng)印刷得導(dǎo)電碳膜。

43.具體地，絲網(wǎng)印刷的具體步驟如下：將導(dǎo)電漿料用250目絲網(wǎng)印刷在玻纖板上。

44.步驟s40、將所述導(dǎo)電碳膜于100～130℃條件下烘干，然后于150～180℃和0.5～1bar條件下熱壓，得到超長壽命薄膜碳電極。

45.本發(fā)明提出的超長壽命薄膜碳電極的制備方法，制備得到的超長壽命薄膜碳電極，具備了上述超長壽命薄膜碳電極的全部有益效果，在此不再一一贅述。該制備方法制備得到的薄膜碳電極方阻在1000歐/cm2～200歐/cm2范圍內(nèi)，薄膜碳電極的鉛筆硬度達到8h以上，摩擦壽命可達2000～5000萬次，在玻纖板上粘附力高，抗彎曲能力高。

46.以下給出本發(fā)明提出的超長壽命薄膜碳電極的制備方法的一具體實施例：

47.(1)將粘結(jié)劑、有機溶劑、消泡劑、偶聯(lián)劑以及分散劑混合，攪拌得到有機載體。

48.(2)向所述有機載體中加入碳材料和耐磨材料，攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨至粒度為250～500目，得到導(dǎo)電漿料。

49.(3)將所述導(dǎo)電漿料用250目絲網(wǎng)印刷在玻纖板上，得導(dǎo)電碳膜。

50.(4)將所述導(dǎo)電碳膜于100～130℃條件下烘干，然后于150～180℃和0.5～1bar條件下熱壓，得到超長壽命薄膜碳電極。

51.以下結(jié)合具體實施例和試驗數(shù)據(jù)對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細說明，應(yīng)當理解，以下實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

52.實施例1

53.(1)將粘結(jié)劑、有機溶劑、消泡劑、偶聯(lián)劑以及分散劑混合，攪拌得到有機載體。

54.(2)向所述有機載體中加入碳材料和耐磨材料，攪拌均勻，再用三輥研磨機研磨至粒度為250目，得到導(dǎo)電漿料。

55.(3)將所述導(dǎo)電漿料用250目絲網(wǎng)印刷在玻纖板上，得導(dǎo)電碳膜。

56.(4)將所述導(dǎo)電碳膜于130℃條件下烘干，然后于150℃和1bar條件下熱壓，得到超長壽命薄膜碳電極。

57.其中，各組分原料按照表1中所示的實施例1組分原料進行稱取。

58.表1實施例1-5的組分原料

59.[0060][0061]

按照表1所示的實施例2-5的組分原料稱取原料，并按照實施例1的步驟(1)-(4)進行制備，制備時的具體工藝參數(shù)請參照表2，對應(yīng)制備得到實施例2-5的超長壽命薄膜碳電極。

[0062]

表2實施例2-5的具體工藝參數(shù)

[0063][0064]

測試實施例1-5得到的超長壽命薄膜碳電極的摩擦壽命和方阻值，結(jié)果見表3。

[0065]

表3實施例1-5的超長壽命薄膜碳電極的性能參數(shù)

[0066][0067][0068]

由表3可以看出，本發(fā)明實施例1-5制得的超長壽命薄膜碳電極具有較長的摩擦壽命，達2000～5000萬次；本發(fā)明實施例1-5制得的超長壽命薄膜碳電極的方阻值小，為1000歐/cm2～200歐/cm2。說明在上述組分配比和制備工藝下，能夠顯著提高碳電極的摩擦壽命，得到具有超長壽命的薄膜碳電極。

[0069]

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，對于本領(lǐng)域的

技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，所述超長壽命薄膜碳電極包括以下組分：粘結(jié)劑30～50％、碳材料20～30％、耐磨材料5～10％、有機溶劑20～40％、消泡劑0.1～0.5％、偶聯(lián)劑0.1～0.5％以及分散劑0.1～0.5％；其中，所述耐磨材料為石墨烯、硫化鉬、硫化鐵、硫化鉍和硫化銅中的至少一種。2.如權(quán)利要求1所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述粘結(jié)劑為熱固性樹脂。3.如權(quán)利要求1所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述碳材料包括膨脹石墨和納米碳粉。4.如權(quán)利要求3所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述膨脹石墨和所述納米碳粉的質(zhì)量比為(1～3)：1。5.如權(quán)利要求3所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述膨脹石墨的粒度不小于1200目；和/或，所述納米碳粉的粒徑不大于50納米。6.如權(quán)利要求1所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述有機溶劑包括乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚和丙二醇乙醚醋酸酯中的至少一種。7.如權(quán)利要求1所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述消泡劑包括硅基消泡劑。8.如權(quán)利要求1所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述偶聯(lián)劑包括氟改性聚硅氧烷。9.如權(quán)利要求1所述的超長壽命薄膜碳電極，其特征在于，所述分散劑包括脂肪酸類分散劑。10.一種如權(quán)利要求1至9任意一項所述的超長壽命薄膜碳電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將粘結(jié)劑、有機溶劑、消泡劑、偶聯(lián)劑以及分散劑混合，攪拌得到有機載體；向所述有機載體中加入碳材料和耐磨材料，攪拌均勻，再研磨至粒度不小于250目，得到導(dǎo)電漿料；將所述導(dǎo)電漿料絲網(wǎng)印刷得導(dǎo)電碳膜；將所述導(dǎo)電碳膜于100～130℃條件下烘干，然后于150～180℃和0.5～1bar條件下熱壓，得到超長壽命薄膜碳電極。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開一種超長壽命薄膜碳電極及其制備方法，以質(zhì)量百分比計，所述超長壽命薄膜碳電極包括以下組分：粘結(jié)劑30～50％、碳材料20～30％、耐磨材料5～10％、有機溶劑20～40％、消泡劑0.1～0.5％、偶聯(lián)劑0.1～0.5％以及分散劑0.1～0.5％；其中，所述耐磨材料為石墨烯、硫化鉬、硫化鐵、硫化鉍和硫化銅中的至少一種。本發(fā)明的技術(shù)方案中，超長壽命薄膜碳電極的各組分分別為：粘結(jié)劑30～50％、碳材料20～30％、耐磨材料5～10％、有機溶劑20～40％、消泡劑0.1～0.5％、偶聯(lián)劑0.1～0.5％以及分散劑0.1～0.5％，通過在超長壽命薄膜碳電極添加耐磨材料，并將各組分控制在上述比重下，所獲得的超長壽命薄膜碳電極具有2000～5000萬次的超長耐磨壽命，可廣泛應(yīng)用于高頻率接觸類薄膜按鍵開關(guān)和機械加工限位器等領(lǐng)域。膜按鍵開關(guān)和機械加工限位器等領(lǐng)域。膜按鍵開關(guān)和機械加工限位器等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：王松 程時榜 鐘志成 任志勝 畢繼爽 王東方 王興杰 袁明

受保護的技術(shù)使用者：棗陽市米朗科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.06.14

技術(shù)公布日：2022/9/26