(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110415859 A(43)申请公布日 2019.11.05
(21)申请号 201910599844.5(22)申请日 2019.07.04
(71)申请人 东莞福哥电子有限公司
地址 523378 广东省东莞市茶山镇刘黄村
刘黄工业区(72)发明人 阎维治
(74)专利代理机构 东莞市永桥知识产权代理事
务所(普通合伙) 44400
代理人 何新华(51)Int.Cl.
H01B 1/24(2006.01)H01B 13/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
(54)发明名称
一种耐磨的长寿命导电碳浆(57)摘要
本发明提供了一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，所述导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂18～25％；环氧树脂8～12％；热固性丙烯酸树脂8～12％；钛白粉0.5～1.5％；纳米氧化锌0.5～1.5％；气相二氧化硅8～12％；消泡剂0.5～1.5％；石墨烯8～12％；炭黑8～12％；高沸点溶剂20～30％。本发明提供的导电碳浆，使用寿命长，硬度大，耐磨性优异，全阻变化率小、接触杂音小，具有优异的电学稳定性。
CN 110415859 ACN 110415859 A
权 利 要 求 书
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1.一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，其特征在于，所述导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂18～25％；环氧树脂8～12％；热固性丙烯酸树脂8～12％；钛白粉0.5～1.5％；纳米氧化锌0.5～1.5％；气相二氧化硅8～12％；消泡剂0.5～1.5％；石墨烯8～12％；炭黑8～12％；高沸点溶剂20～30％。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨的长寿命导电碳浆，其特征在于，所述导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂20％；环氧树脂10％；热固性丙烯酸树脂10％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅10％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑10％；高沸点溶剂27％。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨的长寿命导电碳浆，其特征在于，所述气相二氧化硅的颗粒细度为1000目。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐磨的长寿命导电碳浆，其特征在于，所述高沸点溶剂为乙二醇。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐磨的长寿命导电碳浆，其特征在于，所述导电碳浆的制备过程包括以下步骤：
S1按照配比称量好各原料，待用；S2准备混合容器，往混合容器中加入酚醛树脂、环氧树脂与热固性丙烯酸树脂，然后加入钛白粉、纳米氧化锌，在混合容器混合均匀；
S3准备一搅拌装置，将上述步骤S2混合均匀的混合料转移至搅拌装置中，开启搅拌装置，搅拌10h，搅拌过程中混合料的温度会逐渐升高，当温度到达38-40℃时，加入少量高沸点溶剂；
S4加入气相二氧化硅与消泡剂，继续搅拌5h；S5加入石墨烯、炭黑，继续搅拌2h，得到半成品浆料；S6将半成品浆料转移至三辊研磨机中研磨1h；S7继续加入余量的高沸点溶剂，将粘度调整至500～800dpa·s，得到导电碳浆。6.根据权利要求5所述的一种耐磨的长寿命导电碳浆，其特征在于，所述搅拌装置为行星搅拌机。
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CN 110415859 A
说 明 书
一种耐磨的长寿命导电碳浆
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技术领域
[0001]本发明涉及导电碳浆技术领域，具体涉及一种耐磨的长寿命导电碳浆。
背景技术
[0002]导电碳浆是以导电材料的微粒均匀地分布于热塑性或者热固性树脂中形成的粘稠状物。以导电浆料制作的对电极在摇杆电位器、太阳能电池、超级电容器、能源催化等领域中均有实际的应用，导电碳浆一般印刷干燥后形成碳膜而被应用。现有碳膜中含有较高含量的树脂，常用树脂有环氧树脂、酚醛树脂、热固性丙烯酸树脂等，高含量的树脂的存在会导致碳膜的导电性差，并且碳膜内部各层之间的粘接性差，导致碳膜的稳定性也较差。发明内容
[0003]针对以上问题，本发明提供一种耐磨的长寿命导电碳浆，使用寿命长，硬度大，耐磨性优异，全阻变化率小、接触杂音小，具有优异的电学稳定性。[0004]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来解决：[0005]一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，所述导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂18～25％；环氧树脂8～12％；热固性丙烯酸树脂8～12％；钛白粉0.5～1.5％；纳米氧化锌0.5～1.5％；气相二氧化硅8～12％；消泡剂0.5～1.5％；石墨烯8～12％；炭黑8～12％；高沸点溶剂20～30％。[0006]具体的，所述导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂20％；环氧树脂10％；热固性丙烯酸树脂10％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅10％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑10％；高沸点溶剂27％。[0007]具体的，所述气相二氧化硅的颗粒细度为1000目。[0008]具体的，所述高沸点溶剂为乙二醇。[0009]具体的，所述导电碳浆的制备过程包括以下步骤：[0010]S1按照配比称量好各原料，待用；[0011]S2准备混合容器，往混合容器中加入酚醛树脂、环氧树脂与热固性丙烯酸树脂，然后加入钛白粉、纳米氧化锌，在混合容器混合均匀；[0012]S3准备一搅拌装置，将上述步骤S2混合均匀的混合料转移至搅拌装置中，开启搅拌装置，搅拌10h，搅拌过程中混合料的温度会逐渐升高，当温度到达38-40℃时，加入少量高沸点溶剂；
[0013]S4加入气相二氧化硅与消泡剂，继续搅拌5h；[0014]S5加入石墨烯、炭黑，继续搅拌2h，得到半成品浆料；[0015]S6将半成品浆料转移至三辊研磨机中研磨1h；[0016]S7继续加入余量的高沸点溶剂，将粘度调整至500～800dpa·s，得到导电碳浆。[0017]具体的，所述搅拌装置为行星搅拌机。[0018]本发明的有益效果是：
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说 明 书
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本发明公开的一种耐磨的长寿命导电碳浆，适用于摇杆电位器中，使用寿命长，硬
度大，耐磨性优异，全阻变化率小、接触杂音小，具有优异的电学稳定性。
附图说明
[0020]图1为本发明的一种耐磨的长寿命导电碳浆的制备流程示意图。[0021]图2为本发明的实施例1～6得到的导电碳浆的铅笔硬度测试结果图。[0022]图3为本发明的实施例1～6得到的导电碳浆的产品寿命测试结果图。[0023]图4为本发明的实施例5得到的导电碳浆的全阻变化率、接触杂音性能测试图。[0024]图5为日本藤仓FC-403T的全阻变化率、接触杂音性能测试图。[0025]图6为美国埃奇森ED581SS的全阻变化率、接触杂音性能测试图。具体实施方式
[0026]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0027]实施例1
[0028]一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂24％；环氧树脂12％；热固性丙烯酸树脂12％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅2％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑10％；乙二醇27％。[0029]优选地，气相二氧化硅的颗粒细度为1000目，气相二氧化硅的细度小，制成产品后，气相二氧化硅分散性地填充于树脂中，可进一步提高产品的耐磨性。[0030]优选地，消泡剂为乳化硅油，目的为了消除搅拌过程中产生的气泡，避免导电碳浆内存在过多的小气泡而影响导电碳浆的电学性能。[0031]实施例2
[0032]一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂24％；环氧树脂12％；热固性丙烯酸树脂10％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅4％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑10％；乙二醇27％。[0033]优选地，气相二氧化硅的颗粒细度为1000目，气相二氧化硅的细度小，制成产品后，气相二氧化硅分散性地填充于树脂中，可进一步提高产品的耐磨性。[0034]优选地，消泡剂为乳化硅油，目的为了消除搅拌过程中产生的气泡，避免导电碳浆内存在过多的小气泡而影响导电碳浆的电学性能。[0035]实施例3
[0036]一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂24％；环氧树脂10％；热固性丙烯酸树脂10％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅6％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑10％；乙二醇27％。[0037]优选地，气相二氧化硅的颗粒细度为1000目，气相二氧化硅的细度小，制成产品后，气相二氧化硅分散性地填充于树脂中，可进一步提高产品的耐磨性。[0038]优选地，消泡剂为乳化硅油，目的为了消除搅拌过程中产生的气泡，避免导电碳浆内存在过多的小气泡而影响导电碳浆的电学性能。[0039]实施例4
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说 明 书
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一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，导电碳浆由以下质量百分数的原料
制成：酚醛树脂22％；环氧树脂10％；热固性丙烯酸树脂10％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅8％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑10％；乙二醇27％。[0041]优选地，气相二氧化硅的颗粒细度为1000目，气相二氧化硅的细度小，制成产品后，气相二氧化硅分散性地填充于树脂中，可进一步提高产品的耐磨性。[0042]优选地，消泡剂为乳化硅油，目的为了消除搅拌过程中产生的气泡，避免导电碳浆内存在过多的小气泡而影响导电碳浆的电学性能。[0043]实施例5
[0044]一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂20％；环氧树脂10％；热固性丙烯酸树脂10％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅10％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑10％；乙二醇27％。[0045]优选地，气相二氧化硅的颗粒细度为1000目，气相二氧化硅的细度小，制成产品后，气相二氧化硅分散性地填充于树脂中，可进一步提高产品的耐磨性。[0046]优选地，消泡剂为乳化硅油，目的为了消除搅拌过程中产生的气泡，避免导电碳浆内存在过多的小气泡而影响导电碳浆的电学性能。[0047]实施例6
[0048]一种耐磨的长寿命导电碳浆，包括导电碳浆，导电碳浆由以下质量百分数的原料制成：酚醛树脂18％；环氧树脂10％；热固性丙烯酸树脂10％；钛白粉1％；纳米氧化锌1％；气相二氧化硅12％；消泡剂1％；石墨烯10％；炭黑12％；乙二醇27％。[0049]优选地，气相二氧化硅的颗粒细度为1000目，气相二氧化硅的细度小，制成产品后，气相二氧化硅分散性地填充于树脂中，可进一步提高产品的耐磨性。[0050]优选地，消泡剂为乳化硅油，目的为了消除搅拌过程中产生的气泡，避免导电碳浆内存在过多的小气泡而影响导电碳浆的电学性能。[0051]制备导电碳浆：[0052]如图1所示，准备如上实施例1～6的原料分别制备，其制备过程包括以下步骤：[0053]S1按照配比称量好各原料，待用；[0054]S2准备混合容器，往混合容器中加入酚醛树脂、环氧树脂与热固性丙烯酸树脂，然后加入钛白粉、纳米氧化锌，在混合容器混合均匀；[0055]S3准备一行星搅拌机，将上述步骤S2混合均匀的混合料转移至行星搅拌机中，开启行星搅拌机，搅拌10h，搅拌过程中混合料的温度会逐渐升高，当温度到达38℃时，加入少量高沸点溶剂；
[0056]S4加入气相二氧化硅与消泡剂，继续搅拌5h；[0057]S5加入石墨烯、炭黑，继续搅拌2h，得到半成品浆料；[0058]S6将半成品浆料转移至三辊研磨机中研磨1h；[0059]S7继续加入余量的高沸点溶剂，将粘度调整至600dpa·s，得到导电碳浆。[0060]测试一:
[0061]将上述实施例1～6制备得到的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，然后将碳膜电阻片与其他零件组装成摇杆电位器，摇杆电位器的型号参照由福哥兴业股份有限公司提供的FJ06K摇杆电位器，并对其进行铅笔硬度测试和旋转寿命测试(耐磨次数)，其中旋转寿命测
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试使用的是旋转寿命测试机，得到的测试结果如图2～3所示。[0062]由图2的图表数据得出，随着气相二氧化硅百分含量的提高，碳膜电阻片的硬度逐渐提高，当气相二氧化硅百分含量超过10％以后，碳膜电阻片的硬度不再提高，因此，综合成本考虑，气相二氧化硅百分含量为10％为该指标的最优值；[0063]由图3的图表数据得出，随着气相二氧化硅百分含量的提高，碳膜电阻片的使用寿命逐渐提高，当气相二氧化硅百分含量到达10％时，达到了峰值，而当气相二氧化硅百分含量超过10％以后，碳膜电阻片的使用寿命开始下降，因此，气相二氧化硅百分含量为10％为该指标的最优值。
[00]综合图2和图3可以得出结论，当导电碳浆中气相二氧化硅百分含量为10％，其硬度最大，使用寿命最长，因而实施例5为最优实施例。[0065]为了做进一步的对比，更好地体现出本发明的导电碳浆的使用寿命性能更长、硬度更大，还增加了两项对比例，对比例1为使用日本藤仓FC-403T的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，对比例2为使用美国埃奇森ED581SS的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，同样按照上述的方式制作成摇杆电位器，并对其进行铅笔硬度测试和旋转寿命测试，得到的测试结果如下表1所示。
[0066]表1对比例1～2、实施例1～6的铅笔硬度测试、旋转寿命测试结果
[0067]
上表1，其中C表示气相二氧化硅，“+2％C”表示实施例1中含2％的气相二氧化硅。[0069]由上表1的数据可看出，使用日本藤仓FC-403T的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，使用寿命为40万次，使用美国埃奇森ED581SS的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，使用寿命为80万次，而本申请的导电碳浆，当气相二氧化硅的加入量达到6％时，就能够达到150万次的使用寿命，使用寿命性能远优于日本藤仓FC-403T的导电碳浆与美国埃奇森ED581SS的导电碳浆，且最高可达290万次，使用寿命更长。[0070]同样，使用日本藤仓FC-403T的导电碳浆、美国埃奇森ED581SS的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，硬度测试均为7H，而本申请在实施例5中，当气相二氧化硅的加入量为10％时，能够达到8H的硬度标准，硬度得到明显的提升。[0071]测试二：
[0072]为了探究实施例5的导电碳浆的电学性能，进行了如下测试。[0073]将上述实施例5制备得到的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，然后将碳膜电阻片与其他零件组装成摇杆电位器，摇杆电位器的型号参照由福哥兴业股份有限公司提供的FJ06K摇杆电位器，并对其进行全阻变化率[(测试后产品阻值-原产品阻值)/原产品阻值]和接触
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杂音测试，其中接触杂音测试使用的是接触杂音测试机，得到的测试结果如图4所示，图4中全阻变化率与接触杂音均分别进行了2次平行测试，2次平行测试的差异不大，说明其电学性能较稳定。
[0074]参照图4，首先对全阻变化率进行评价，横坐标为产品的使用寿命，纵坐标为全阻变化率，随着导电碳浆使用寿命的增加，全阻变化率呈增长趋势，当本申请的导电碳浆使用寿命到达290万次时，全阻变化率仍然低于15％；[0075]对于接触杂音测试，横坐标为产品的使用寿命，纵坐标为接触杂音，随着导电碳浆使用寿命的增加，全阻变化率呈增长趋势，当本申请的导电碳浆使用寿命到达290万次时，全阻变化率仍然低于20％。
[0076]为了作进一步的对比，更好地体现出本发明的导电碳浆的全阻变化率更小、接触杂音更小，还增加了两项对比例，对比例1为使用日本藤仓FC-403T的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，对比例2为使用美国埃奇森ED581SS的导电碳浆印刷成碳膜电阻片，同样按照上述的方式制作成摇杆电位器，并对其进行全阻变化率[(测试后产品阻值-原产品阻值)/原产品阻值]和接触杂音测试，得到的测试结果如图5～6所示。[0077]图5为日本藤仓FC-403T的测试结果图，全阻变化率与接触杂音均分别进行了2次平行测试，2次平行测试中，全阻变化率测试一次成功，一次失败，成功率为50％，说明其电学性能不稳定，成功的测试曲线为呈递增性曲线；接触杂音两次测试均成功。[0078]对于全阻变化率测试，以成功的测试曲线为例，当其使用寿命达到40万次时，其全阻变化率高达14.04％，随着使用寿命的递增，当使用寿命达到80万次时，全阻变化率高达23.12％，说明其电学性能不稳定；[0079]对于接触杂音测试，在使用寿命为0～80万次的阶段，其接触杂音均低于15％，该项性能相对稳定。
[0080]图6为美国埃奇森ED581SS的测试结果图，全阻变化率与接触杂音均分别进行了2次平行测试，2次平行测试中，全阻变化率测试一次成功，一次失败，成功率为50％，说明其电学性能不稳定，成功的测试曲线为呈递增性曲线；接触杂音两次测试均成功。[0081]对于全阻变化率测试，以成功的测试曲线为例，当其使用寿命达到80万次时，其全阻变化率高达14.65％，随着使用寿命的递增，当使用寿命达到110万次时，全阻变化率高达19.44％，说明其电学性能不稳定；[0082]对于接触杂音测试，当使用寿命为0～100万次时，其接触杂音均低于20％，在使用寿命为100万次以前，其接触杂音还相对稳定，但当其使用寿命超过100万次时，其接触杂音高达27％，将严重影响了摇杆定位器的正常工作。
[0083]以上所述实施例仅表达了本发明的6种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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