[發明專利]一種能夠適度降低氧化石墨烯漿料粘度的分散劑及其應用

在審

• 申請號: 201910853256.X
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110482537A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 陳曲;唐文軍;楊朝暉;吳曉寧;朱光福
• 申請（專利權）人: 北京中石偉業科技無錫有限公司;北京中石偉業科技股份有限公司
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;B01F17/00;B01F17/02
• 代理公司: 32104 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 曹祖良<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種能夠適度降低氧化石墨烯漿料粘度的分散劑及其應用。本發明能夠適度降低氧化石墨烯漿料粘度的分散劑分子中含有苯環，且水解后能夠形成陰離子，分散劑包括但不限于十二烷基苯磺酸鈉、對甲苯磺酸鈉、苯磺酸鈉、對羥基苯甲酸中的一種或多種。本發明采用的分散劑中苯環的π鍵可以促進氧化石墨烯微米片成膜時的自組裝，形成高取向性的氧化石墨烯膜，提高導熱膜的性能；同時分散劑中的陰離子具有表面活性劑的作用，能夠阻礙氧化石墨烯微米片發生團聚現象，能夠氧化石墨烯的固含量，且本發明使用的分散劑綠色環保，無毒無害。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種能夠適度降低氧化石墨烯漿料粘度的分散劑及其應用。

背景技術

如今，石墨膜廣泛使用在移動手機和各種高功率器件的散熱應用，其熱導率可以高達1950W/m·K，而這種高導熱散熱石墨膜的制備方法主要是聚酰亞胺薄膜燒結制備而成，聚酰亞胺薄膜燒結過程中會產生大量的焦油，對環境不友好，且聚酰亞胺薄膜成本偏高，雖然具有超高導熱性，但性價比偏低，且聚酰亞胺薄膜燒結的石墨膜厚度不超過70μm，且隨膜厚的增加，其熱導率下降明顯。

眾所周知，單層石墨烯的熱導率在3500~5000W/m·K之間，且已有大量的研究表明，可以利用氧化石墨烯漿料涂布干燥的方法獲得不同厚度的氧化石墨烯膜，并通過一系列的燒制工藝得到不同厚度且高熱導率的石墨膜，其中，氧化石墨烯漿料的固含量是一個很重要的參數。但是，隨著氧化石墨烯漿料的固含量增加，其粘度會迅速增加，而粘度的增加不利于漿料的涂布，現有技術制備的氧化石墨烯的固含量在1wt%左右，且分散劑為DMF、DMSO、THF、NMP、丙酮、苯甲酸等，這些分散劑不僅具有一定的毒性，且對環境不友好。因此，尋找一種能夠適度降低高固氧化石墨烯漿料粘度的環境友好型分散劑顯得尤為重要，既能提高氧化石墨烯的固含量（1~5wt%），又不會造成環境的污染性問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，尋找了一種環境友好型的氧化石墨烯分散劑，并提供了其在高固低粘度氧化石墨烯漿料制備中的應用。本發明采用的分散劑不僅能夠適度降低氧化石墨烯漿料的粘度，提高分散氧化石墨烯漿料的固含量，還能促進氧化石墨烯在成膜過程中的自組裝，形成高取向性的氧化石墨烯膜，與現有技術相比，所使用的分散劑綠色環保，無毒無害。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種能夠適度降低氧化石墨烯漿料粘度的分散劑及其應用，其特征在于，該分散劑及其應用具有以下特征：

一種能夠適度降低氧化石墨烯漿料粘度的分散劑，所述分散劑分子中含有苯環，且水解后能夠形成陰離子，分散劑包括但不限于十二烷基苯磺酸鈉、對甲苯磺酸鈉、苯磺酸鈉、對羥基苯甲酸中的一種或多種。

所述分散劑在高固低粘度氧化石墨烯漿料制備中的應用，包括以下步驟：

（1）按照比例將稱取好的氧化石墨烯和分散劑加入到去離子水中并攪拌至均一漿料，漿料粘度控制在7000~10000MPa·s，漿料中各物質的質量分數為：氧化石墨烯1~5%，分散劑0~0.4%，其余為水；

（2）對步驟（1）中的漿料進行去泡處理，并采用刮刀涂布方式涂布成厚度為2~20mm的漿料，漿料烘干后得到厚度為40~600μm的干燥氧化石墨烯膜；

（3）將步驟（2）中得到的氧化石墨烯膜放入1000~1500℃的碳化爐中保溫60~180min進行預還原處理，再放入高溫石墨化爐，在2700~3000℃保溫60~180min，經過充分的石墨化制得石墨烯散熱膜；

（4）采用輥壓機將步驟（3）中的石墨烯散熱膜壓延至密度為1.8g/cm³以上，即可獲得厚度為80~150μm的高導熱石墨烯散熱膜。

所述高導熱石墨烯散熱膜的熱擴散系數為800~1000mm²/s，導熱系數為1000~1400W/m·K。