[發(fā)明專(zhuān)利]一種石墨烯微片導(dǎo)電母料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710362359.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107200947B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;王鐳迪;曾軍堂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L25/06
• 分類(lèi)號(hào): C08L25/06;C08L23/06;C08L23/12;C08L77/00;C08L71/00;C08K9/10;C08K7/20;C08K3/04;C08K3/08;B22F1/00;C08J3/22
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本發(fā)明提出一種石墨烯微片導(dǎo)電母料及其制備方法，其特征是將石墨粉與金屬錫混合，在高溫條件下錫熔化，通過(guò)攪拌破碎剪切將石墨剝離為石墨烯微片后與玻璃微珠急冷鍍層，使石墨烯穩(wěn)定均勻的分散存在于金屬錫中并鍍層于玻璃微珠，進(jìn)一步，通過(guò)研磨形成由錫穩(wěn)定的石墨烯微粒，分散于高分子材料通過(guò)螺桿擠出機(jī)制備獲得。該石墨烯微片導(dǎo)電母料具有良好的分散性，適合用于各種導(dǎo)電塑料、電子塑料、光伏塑料的導(dǎo)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯材料領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯微片導(dǎo)電母料及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是由一層碳原子組成的平面碳納米材料，是目前已知最薄的二維材料，其厚度僅為0.335nm，它由六方的晶格組成。石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過(guò)15000cm 2 /V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10^-6Ω·cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。采用石墨烯導(dǎo)電母粒作為各種導(dǎo)電塑料、電子塑料、光伏塑料的添加劑，將大大提高材料電能力。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01510200391.6公開(kāi)了一種石墨烯導(dǎo)電母粒及其制備方法和應(yīng)用，該發(fā)明涉及一種石墨烯導(dǎo)電母粒的制備方法，將抗靜電劑溶解在有機(jī)溶劑中得到溶液A，將石墨烯放入有機(jī)溶劑中超聲分散，在超聲和機(jī)械攪拌下加入溶液A，濃縮除去有機(jī)溶劑得膏狀物，最后將膏狀物加熱熔融，然后將熔融的膏狀物經(jīng)自由落體滴落、冷卻即得所述的石墨烯導(dǎo)電母粒。然而，石墨烯易團(tuán)聚，復(fù)雜的制備過(guò)程易導(dǎo)致石墨烯分散不均勻，進(jìn)一步導(dǎo)致導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)不均勻。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01510035628.X公開(kāi)了一種樹(shù)脂/石墨烯導(dǎo)電塑料母粒及其制備方法和用途，該發(fā)明將水、所述樹(shù)脂/石墨導(dǎo)電母粒、物理發(fā)泡劑、隔離劑一同在高壓釜中加熱后快速低壓放出，使得到爆破剝離法制備的樹(shù)脂/石墨烯導(dǎo)電塑料發(fā)泡母粒。該方法采用石墨為原料，解決了石墨烯不易分散的問(wèn)題，同時(shí)利用超臨界物理發(fā)泡劑的溶解能力，當(dāng)其滲入石墨片層在突然釋壓情況下膨脹而剝離石墨片層。但是爆破的強(qiáng)度不易掌握，獲得的石墨烯質(zhì)量難以保證，并且操作過(guò)程存在安全隱患。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01610918490.2公開(kāi)了一種石墨烯導(dǎo)電母料及制備方法，采用一帶有剪切齒的螺桿擠出機(jī)，將石墨原料與熱熔物料均勻混合，利用剪切齒的強(qiáng)剪切作用，將石墨剝離成石墨烯，并且將石墨烯沿螺桿旋轉(zhuǎn)方向均勻分散開(kāi)，得到分散均勻的石墨烯熔融物，最后通過(guò)擠出造粒，獲得石墨烯導(dǎo)電母料。但該方案需要采用特殊結(jié)構(gòu)的螺桿擠出機(jī)，對(duì)設(shè)備條件要求較高。

由此可知，石墨烯擁有超高的比表面積，相互之間極易團(tuán)聚，很難均勻分散在溶劑和介質(zhì)中，這導(dǎo)致制備的導(dǎo)電母料中石墨烯的分散性差，導(dǎo)電母料的導(dǎo)電能力低，成品率低。而通過(guò)剪切擠出等物理法制備分散性較好的石墨烯母料對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程控制及設(shè)備有特殊要求，因此，找到能夠簡(jiǎn)單有效制備可分散性石墨烯材料的方法是解決石墨烯應(yīng)用的一個(gè)重要方向。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中制備的導(dǎo)電母料中石墨烯的分散性差，導(dǎo)電母料的導(dǎo)電能力低，成品率低的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種石墨烯微片導(dǎo)電母料及其制備方法，通過(guò)急冷使石墨烯微片穩(wěn)定均勻的分散存在于金屬錫中，進(jìn)一步在急冷是加入玻璃微珠，使得在玻璃微珠表面急冷鍍層，從而有效防止石墨烯的團(tuán)聚，形成的宏觀石墨烯微粒在高分子載體中具有良好的分散性。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種石墨烯微片導(dǎo)電母料的制備方法，其特征是將石墨粉與金屬錫混合，在高溫條件下錫熔化，通過(guò)攪拌破碎剪切將石墨剝離為石墨烯微片后與玻璃微珠急冷鍍層，使石墨烯穩(wěn)定均勻的分散存在于金屬錫中并鍍層于玻璃微珠，進(jìn)一步，通過(guò)研磨形成由錫穩(wěn)定的石墨烯微粒，分散于高分子材料通過(guò)螺桿擠出機(jī)制備獲得，所述石墨烯微片導(dǎo)電母料；具體指北步驟如下：