[發明專利]一種石墨烯水性組合物、其制備方法及石墨烯水性導電油墨

在審

• 申請號: 201811653837.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109651891A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 吳禎琪;劉兆平
• 申請（專利權）人: 寧波石墨烯創新中心有限公司
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C09D11/10;C09D11/03
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王術蘭

本發明提供一種石墨烯水性組合物、其制備方法及石墨烯水性導電油墨，屬于石墨烯材料技術領域。石墨烯水性組合物包括水、分散劑A、分散劑B、石墨烯和碳素材料，石墨烯水性組合物的粒徑分布中的D100為30－300μm，石墨烯水性組合物的細度不高于15μm。石墨烯水性組合物包括水、分散劑A、分散劑B、石墨烯和碳素材料，石墨烯與碳素材料形成松散嵌層構造。石墨烯水性導電油墨，包括石墨烯水性組合物，以及水性樹脂乳液、水性油墨助劑和助溶劑中的一種或多種。此石墨烯水性組合物使用上述制備方法得到，石墨烯水性組合物的分散效果更好，制成水性導電油墨以后，得到的導電涂層的電阻率更低。

技術領域

本發明涉及石墨烯材料技術領域，具體而言，涉及一種石墨烯水性組合物、其制備方法及石墨烯水性導電油墨。

背景技術

石墨烯是碳原子以蜂窩狀六邊形重復排列所形成的一種新型碳材料。其具有完美的二維結構，具有良好的電學、力學、熱學及光學特性。但是石墨烯本身為納米材料，具有非常高的比表面積和完整的二維薄片結構，因此在非常少量添加的情況下會具有相當高的粘度。一般情況下在5％的添加量時會基本失去流動性。

現有技術中，通常通過水和有機溶劑混合以提高石墨烯材料的分散，但在生產中會放出大量有機溶劑蒸汽；或是通過在石墨烯表面進行大量接枝改性以提高其分散性和流動性，但是這本身會增加其最終所得涂層的電阻率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯水性組合物、其制備方法及石墨烯水性導電油墨，其分散性好，流動性強，電阻率低。

第一方面，本發明實施例提供一種石墨烯水性組合物，包括水、分散劑A、分散劑B、石墨烯和碳素材料，石墨烯水性組合物的粒徑分布中的D100為30－300μm，石墨烯水性組合物的細度不高于15μm。

限制石墨烯水性組合物的粒徑和細度，主要是限制石墨烯水性組合物中石墨烯和碳素材料的粒徑和細度，此范圍內的粒徑和細度可以使石墨烯和碳素材料在水和分散劑中的分散性更佳，且由于石墨烯和碳素材料的性質不同，分別使其分散在分散劑A和分散劑B中，進一步提高分散效果，流動性更好，且制成導電涂層以后，具有很好的導電性。

結合第一方面，在另一實施例中，石墨烯水性組合物的粒徑分布中的D100為30－100μm，可選的，石墨烯水性組合物的粒徑分布中的D100為40－60μm；可選的，石墨烯水性組合物的細度不高于10μm，可選的，石墨烯水性組合物的細度不高于5μm。

結合第一方面，在另一實施例中，石墨烯水性組合物的粒徑分布中的D100的數值為細度數值的2倍及以上；可選的，石墨烯水性組合物的粒徑分布中的D100的數值為細度數值的5倍及以上；可選的，石墨烯水性組合物的粒徑分布中的D100的數值為細度數值的20倍及以上。

結合第一方面，在另一實施例中，分散劑A包括具有兩親性的小分子化合物，分散劑B包括水溶性聚合物；可選的，具有兩親性的小分子化合物的親油部分包括烷烴、烯烴、炔烴、芳香環、稠環中的一種或多種；可選的，具有兩親性的小分子化合物的親水部分包括碳酸鹽、硝酸鹽、磺酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽、鹵素、羥基、羧基和胺基中的一種或多種；可選的，分散劑B包括聚乙烯醇、聚乙烯胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酯、水性環氧聚合物和水溶性纖維素中的一種或多種。

使用具有兩親性的小分子化合物分散劑A分散石墨烯，水溶性聚合物分散劑B分散碳素材料，使石墨烯和碳素材料的分散效果更好，得到的石墨烯水性組合物的流動性更佳。

結合第一方面，在另一實施例中，石墨烯占石墨烯水性組合物的質量百分數為1％－20％；可選的，石墨烯占石墨烯水性組合物的質量百分數為5％－10％。