本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及低温固化型复合导电油墨及其制备方法和触摸屏中的应用。
背景技术
随着电子技术的快速发展，触摸屏的使用越来越广泛。触摸屏是一种可以通过显示屏幕对电子设备进行操作的人机界面，允许用户在该界面进行直接触摸控制。现有触摸屏有电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏以及表面超声波式触摸屏。其中，电容式触摸屏因其具有寿命长、精确度高、量产可行性强等优点，已被广泛应用到各领域中，所谓电容式触摸屏就是一种利用人体的特有电特性达到触控操作目的的触摸屏。
触摸屏的图案化导线的布局方法多采用黄光微影制程技术、网版印刷技术和镭射辅助印刷技术，这些技术都需要导电油墨方能形成导电线路。导电油墨一般是由导电填料、粘结相、溶剂和助剂组成的高浓度多相分散体系，其中导电填料是导电浆料的主要成分，提供导电浆料的导电性；粘结相保证导电线路和基体间具有良好的结合力；有机溶剂和助剂是用来调节浆料使之适用于丝网印刷。导电填料又分为金属系和碳系，金属系常使用的有金、银、铜等，碳系常用石墨烯和碳纳米管。
石墨烯是一种由碳原子组成的二维周期蜂窝点阵结构材料，具有高导电率、大的比表面积、良好的机械强度以及热稳定性等特点。同时，石墨烯的柔韧性可很好地适应柔性电路。但是石墨烯在生产导电油墨的过程中容易发生团聚，使得混合不均匀，影响油墨的导电性能。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供低温固化型复合导电油墨及其制备方法和在触摸屏中的应用，将石墨烯与导电超高分子量聚乙烯有效地结合，既有利于生产过程中石墨烯粉的分散，提高导电油墨的均匀性，降低导电油墨的电阻，又有利于提高导电线路与基材粘结的牢固性。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
低温固化型复合导电油墨，包括以下重量份数的原料：石墨烯复合填料45～65份、有机粘结剂6～12份、表面活性剂2～5份、消泡剂0.3～1.0份，所述石墨烯复合填料是利用石墨烯对超高分子量聚乙烯改性制得。
进一步，所述石墨烯复合填料呈粉末状，且粒径分布在0.6～23μm。
进一步，所述有机粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、乙基纤维素中的一种或多种，所述表面活性剂是聚乙二醇，所述消泡剂为二甲基硅油。
另外，本发明还公开了上述低温固化型复合导电油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
石墨烯复合填料的制备：取超高分子量聚乙烯研磨粉碎过筛，得到粒径为20～30μm的超高分子量聚乙烯粉末，将超高分子量聚乙烯粉末加入石墨烯分散液中，于室温下密封超声1～1.5h，随后在搅拌状态下通过吹扫缓慢去除溶剂，于48～55℃真空干燥24h，得到石墨烯复合填料；
复合导电油墨的制备：取异丙醇加入去离子水中制成浓度为25wt％的异丙醇溶液，向异丙醇溶液中加入石墨烯复合填料、有机粘结剂、表面活性剂、消泡剂搅拌混匀，得到复合导电油墨。
进一步，所述石墨烯分散液的制备如下：于柱状玻璃瓶中依次加入天然石墨、超支化聚乙烯和氯仿，密封条件下，于温度25℃、功率300w、频率30～35khz下持续超声48h，得到悬浮液，将悬浮液于4000r/min下离心分离1h，收集离心管上层清液，通过pvdf膜真空抽滤，得到的滤渣加入氯仿中超声10h，即得到石墨烯分散液。
进一步，所述天然石墨、超支化聚乙烯和氯仿的质量比8:4:1。
进一步，所述pvdf膜的平均孔径大小为100nm。
此外，本发明还公开了上述制备方法制备得到的复合导电油墨在触摸屏中的应用，所述复合导电油墨通过网版印刷法或喷射法在触摸屏基材上固化形成图案化导电线路。
本发明的复合导电油墨制备中，先在氯仿中利用超支化聚乙烯借助超声剥开天然石墨，高效制得表面含有超支化聚乙烯的低缺陷寡层石墨烯分散液，随后与超高分子量聚乙烯溶液混合，经溶剂挥发，获得具有隔离网络结构的石墨烯包覆的超高分子量复合粉末，可增强导电油墨的导电性能。
本发明的导电油墨采用石墨烯与导电高分子复合，减少了导电颗粒之间的间隙，提高了导电油墨的导电能力；将石墨烯与导电高分子复合既有利于生产过程中石墨烯粉的分散，提高导电油墨中粒子分散的均匀性，降低导电油墨的电阻，又有利于导电高分子有利于提高导电线路与基材粘结的牢固性。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的低温固化型复合导电油墨，包括以下重量份数的原料：石墨烯复合填料45～65份、有机粘结剂6～12份、表面活性剂2～5份、消泡剂0.3～1.0份，其中，石墨烯复合填料是利用石墨烯对超高分子量聚乙烯改性制得，石墨烯复合填料呈粉末状，且粒径分布在0.6～23μm，有机粘结剂选用酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、乙基纤维素中的一种或多种，表面活性剂选用聚乙二醇，消泡剂选用二甲基硅油。
实施例一
本实施例的低温固化型复合导电油墨的制备如下：
石墨烯复合填料的制备：于柱状玻璃瓶中依次加入质量比为8:4:1的天然石墨、超支化聚乙烯和氯仿，密封条件下，于温度25℃、功率300w、频率30khz下持续超声48h，得到悬浮液，将悬浮液于4000r/min下离心分离1h，收集离心管上层清液，通过平均孔径大小为100nm的pvdf膜真空抽滤，得到的滤渣加入氯仿中超声10h，即得到石墨烯分散液；取超高分子量聚乙烯研磨粉碎过筛，得到粒径为20～30μm的超高分子量聚乙烯粉末，将超高分子量聚乙烯粉末加入石墨烯分散液中，于室温下密封超声1h，随后在搅拌状态下通过吹扫缓慢去除溶剂，于48℃真空干燥24h，得到石墨烯复合填料；
复合导电油墨的制备：取异丙醇加入去离子水中制成浓度为25wt％的异丙醇溶液，向异丙醇溶液中加入石墨烯复合填料45份、有机硅树脂6份、聚乙二醇2份、二甲基硅油0.3份搅拌混匀，得到复合导电油墨。
实施例二
本实施例的低温固化型复合导电油墨的制备如下：
石墨烯复合填料的制备：于柱状玻璃瓶中依次加入质量比为8:4:1的天然石墨、超支化聚乙烯和氯仿，密封条件下，于温度25℃、功率300w、频率35khz下持续超声48h，得到悬浮液，将悬浮液于4000r/min下离心分离1h，收集离心管上层清液，通过平均孔径大小为100nm的pvdf膜真空抽滤，得到的滤渣加入氯仿中超声10h，即得到石墨烯分散液；取超高分子量聚乙烯研磨粉碎过筛，得到粒径为20～30μm的超高分子量聚乙烯粉末，将超高分子量聚乙烯粉末加入石墨烯分散液中，于室温下密封超声1.5h，随后在搅拌状态下通过吹扫缓慢去除溶剂，于55℃真空干燥24h，得到石墨烯复合填料；
复合导电油墨的制备：取异丙醇加入去离子水中制成浓度为25wt％的异丙醇溶液，向异丙醇溶液中加入石墨烯复合填料65份、质量比为1:2:1的酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂的混合物12份、聚乙二醇5份、二甲基硅油1.0份搅拌混匀，得到复合导电油墨。
实施例三
本实施例的低温固化型复合导电油墨的制备如下：
石墨烯复合填料的制备：于柱状玻璃瓶中依次加入质量比为8:4:1的天然石墨、超支化聚乙烯和氯仿，密封条件下，于温度25℃、功率300w、频率30～35khz下持续超声48h，得到悬浮液，将悬浮液于4000r/min下离心分离1h，收集离心管上层清液，通过平均孔径大小为100nm的pvdf膜真空抽滤，得到的滤渣加入氯仿中超声10h，即得到石墨烯分散液；取超高分子量聚乙烯研磨粉碎过筛，得到粒径为20～30μm的超高分子量聚乙烯粉末，将超高分子量聚乙烯粉末加入石墨烯分散液中，于室温下密封超声1.2h，随后在搅拌状态下通过吹扫缓慢去除溶剂，于50℃真空干燥24h，得到石墨烯复合填料；
复合导电油墨的制备：取异丙醇加入去离子水中制成浓度为25wt％的异丙醇溶液，向异丙醇溶液中加入石墨烯复合填料50份、乙基纤维素10份、聚乙二醇3份、二甲基硅油0.5份搅拌混匀，得到复合导电油墨。
实施例四
本实施例的低温固化型复合导电油墨的制备如下：
石墨烯复合填料的制备同实施例三。
复合导电油墨的制备：取异丙醇加入去离子水中制成浓度为25wt％的异丙醇溶液，向异丙醇溶液中加入石墨烯复合填料60份、乙基纤维素8份、聚乙二醇4份、二甲基硅油0.8份搅拌混匀，得到复合导电油墨。
上述实施例制备得到的复合导电油墨可用于触摸屏导电线路成型，且可通过网版印刷法或喷射法在触摸屏基材上固化形成图案化导电线路。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。