[發(fā)明專利]一種石墨烯用分散助磨劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811596851.1
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109652014A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉剛橋;黃書宇;孫培育
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波杉元石墨烯科技有限公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;C01B32/194
• 代理公司: 上海韌辰專利代理有限公司 31331
• 代理人: 劉秋蘭

本發(fā)明提供一種石墨烯用分散助磨劑及其制備方法，本發(fā)明制備的所述分散助磨劑包括炭黑碎粒,所述炭黑碎粒為炭黑一次結(jié)構(gòu)的破碎體,所述炭黑碎粒的粒徑D50小于300nm。本發(fā)明的炭黑碎粒作為石墨烯用分散助磨劑，能提高砂磨效率，可以作為膨脹石墨和石墨烯的物理阻隔分散劑用，防止石墨烯片層回疊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于屬于石墨烯分散助劑領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯用分散助磨劑及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是一種薄層二維納米材料，具有高比表面積、高表面能，片層間有強(qiáng)的范德華力和大π鍵共軛作用，很容易團(tuán)聚和回疊。在液相剝離法制備石墨烯時，為了防止剝離出來的石墨烯發(fā)生不可逆回疊，一般須加入分散劑來防止團(tuán)聚和回疊。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)通常添加的分散劑是有機(jī)類的表面活性劑或者有機(jī)高分子，從某種意義上來說，這類有機(jī)分散劑是一種雜質(zhì)，會影響石墨烯性能的發(fā)揮，尤其是導(dǎo)電性能。比如：(1)表面活性劑，如：專利CN201610001211.6使用的常規(guī)分散劑聚乙烯醇、明膠、吐溫系列、司盤系列；(2)聚合物包敷阻隔劑，如：專利CN201510962558.2中添加PVDF；(3)π-π耦合分散劑，如：專利CN201510770154.3中添加含苯胺低聚物單元的電活性高分子的π-π復(fù)合物。

另一種業(yè)內(nèi)常添加的分散劑是小尺寸無機(jī)類分散劑，本質(zhì)上是一種物理阻隔劑，如添加炭黑、碳管。比如專利CN201410828853.4中添加小尺寸阻隔劑：乙炔黑、科琴黑、碳納米管。但由于乙炔黑、科琴黑、碳納米管與石墨烯的尺寸較難匹配，彼此接觸點少、接觸面積小造成結(jié)合力弱，所以除了添加小尺寸阻隔劑外，還需添加分散劑和膠粘劑，這些會影響最終導(dǎo)電性。面對這種情況，急需尋找與石墨烯體系兼容、添加量少且不影響導(dǎo)電的分散劑。

在液相剝離法以膨脹石墨為原料來制備石墨烯時，主要發(fā)生兩種作用：膨脹石墨片層之間剝離和石墨片徑減小，現(xiàn)在工業(yè)上常用砂磨機(jī)來剝離和破碎。其中的技術(shù)難點是膨脹石墨片強(qiáng)度很高，不易破碎和剝離，為了達(dá)到要求的粒度和片層厚度，需要剝離研磨很長的時間且對設(shè)備要求很高，這樣會導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下影響石墨烯漿料的推廣應(yīng)用。面對這種情況，急需尋找與石墨烯體系兼容的助磨劑。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明如下實施方式的石墨烯用分散助磨劑及其制備方法：

一種石墨烯用分散助磨劑，所述分散助磨劑包括炭黑碎粒,所述炭黑碎粒為炭黑破碎體,由激光粒度儀測試的所述炭黑碎粒的粒徑D50小于300nm。

可選的，由激光粒度儀測試的所述炭黑碎粒的粒徑D50小于200nm。

可選的，所述炭黑碎粒為炭黑一次結(jié)構(gòu)體的破碎體。

可選的，所述分散助磨劑為包含溶劑的所述炭黑碎粒的分散液。

可選的，所述溶劑為有機(jī)溶劑、樹脂中的任意一種或兩種的組合。

可選的，所述分散助磨劑由炭黑的分散液通過高壓均質(zhì)機(jī)破碎制備。

可選的，所述炭黑碎粒的分散液中，所述炭黑碎粒的固含量為0.1～10wt％。

可選的，所述炭黑由乙炔炭黑、副產(chǎn)炭黑和爐法炭黑的一種或幾種組成。

一種所述石墨烯用分散助磨劑的制備方法，把炭黑加入溶劑中，用分散盤預(yù)分散，用篩子過濾掉大顆粒，得到炭黑分散液，然后把所述炭黑分散液加入高壓均質(zhì)機(jī)中，均質(zhì)破碎。

可選的，所述高壓均質(zhì)機(jī)的壓力大于80MPa。