[發明專利]一種石墨烯涂覆材料

在審

• 申請號: 201811283298.6
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN111117304A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 范博文;楊揚;川崎學;吳禎琪
• 申請（專利權）人: 東麗先端材料研究開發（中國）有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D7/63;C09D7/65;C08J7/06;C08L67/02
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本發明的目的是為了解決石墨烯涂敷材料中石墨烯涂層與基材的接著力不足問題，通過在石墨烯涂層與基材之間引入化學鍵結合力，從而提高了石墨烯涂層與基材間的接著力。根據本發明，可通過簡單步驟、低成本的原料制備得到功能化涂敷材料，應用前景更為明確。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種石墨烯涂覆材料及其制備方法。利用石墨烯涂層與基材的化學鍵合力，使得涂層與基材具有優異的接著性，可以廣泛用在各種基材上以起到增強防護或功能化(導電、導熱、抗靜電、防腐、散熱等)的作用。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種二維碳材料，是單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯的統稱。石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm²/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約1Ω·m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

因為石墨烯是幾乎完全透明的碳材料，所以將石墨烯被覆在基材表面不會影響基材本身的特性，還可以提高基材耐磨性、耐劃傷性、抗靜電性、防腐性，因此能夠實現低添加量高性能。對于石墨烯復合涂層，增加涂層和基材的接著力成為石墨烯涂層應用的一個關鍵技術。目前，常規的改善方法是采用添加環氧樹脂之類的粘結劑，這種方法制備的膜脆且成膜性差，導電性能不佳等，限制了石墨烯薄膜的應用。

專利文獻1(CN201611060276.4)中，采用化學修飾技術，在石墨烯表面修飾活性基團得到改性石墨烯，將其與硅烷化合物、分散介質、非必需共聚單體和非必需促進劑混合，以水解縮合或水解縮合-自由基聚合方式，原位生成石墨烯/聚硅氧烷復合樹脂涂層原料。但多步處理不僅增加了工藝成本，而且添加助劑種類復雜，對環境的危害較大。添加劑多為有機溶劑，影響涂層的物理和化學性能，降低石墨烯的使用率。

專利文獻2(CN201510480016.1)中，通過將氧化石墨烯超聲攪拌溶解、離心分離大顆粒、電噴涂布、還原劑還原、剝離收卷，制得石墨烯薄膜。但這種石墨烯薄膜與基材的接著性較差，影響膜的耐久性，限制了使用領域。

因此，上述專利文獻1和2所提出的各種石墨烯涂敷材料及其制備方法，雖然都試圖通過石墨烯涂層的引入來賦予材料導電性或導熱性，但又各有缺陷：或因為添加助劑過多增加了工藝成本，并且影響導電導熱性能，或應用領域很窄，都沒能從根本上解決如何在維持導電導熱性能的同時，簡單易行、低成本的獲得高接著性石墨烯涂層的問題。

參考文獻

專利文獻1：CN201611060276.4；

專利文獻2：CN201510480016.1。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種石墨烯涂覆材料，其包括基材和石墨烯涂層，所述石墨烯涂層中含有石墨烯和醛類化合物，相對于所述石墨烯涂層總質量，涂層中石墨烯的含量為10wt％以上，且涂層厚度為20微米以下。根據本發明，能夠在石墨烯涂層與基材之間引入化學鍵結合力，從而在保持石墨烯本身高導電導熱等性能的同時，低成本地提高石墨烯涂覆材料中石墨烯涂層的附著力，實現基材的功能化和應用領域拓展。

基材

本發明中所謂基材沒有特別限定，考慮到成本優選為高分子聚合物或玻璃等。進一步地，為提高石墨烯涂層與基材間的接著力，優選上述基材為含極性基團的高分子聚合物或玻璃。所述極性基團為羥基、羧基、硫基、磺酸基、酰胺基或氨基中的一種或多種。

石墨烯涂層