[發明專利]石墨烯分散膏

在審

• 申請號: 202110012440.9
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN112645316A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 吳以舜;謝承佑;沈芳如;林庚蔚;陳靜茹
• 申請（專利權）人: 安炬科技股份有限公司
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 胡影;李紅標

一種石墨烯分散膏，具有50,000與350,000cps間的粘度及5?15μm的刮板細度，且包含：石墨烯片、溶劑以及第一高分子，其中該石墨烯片具有0.005?0.05g/cm³的堆積密度、0.68?10nm的厚度、及1?100μm的平面橫向尺寸。本發明的石墨烯分散膏可長時間保持石墨烯片的分散狀態及特性，且容易儲存及運輸，可廣泛的應用于纖維復合材料、橡膠復合材料、電化學元件電流收集層、電化學元件電極材料導電添加劑、抗靜電涂料與防腐蝕涂料等技術領域。

技術領域

本發明關于一種可長期保持石墨烯片均勻分散的石墨烯分散膏。

背景技術

2004年英國曼徹斯特大學Andre Geim與Konstantin Novoselov成功利用膠帶剝離石墨的方式獲得單層石墨烯(graphene)，石墨烯主要是由sp2混成軌域組成六角形蜂巢排列的二維晶體結構，其厚度僅0.335nm，亦即僅一個碳原子直徑的大小。石墨烯的比重僅約鋼鐵的四分之一，機械強度可遠高于鋼鐵百倍，是目前機械強度最強的材料，而在導電性、導熱性、抗化學性等方面具有優異性能的石墨烯不斷被產業應用于不同的技術領域。

然而，在實際應用上最常面臨的問題是，石墨烯片不易均勻分散，容易聚集、堆疊而結塊，即使短暫分散后也可能隨即團聚，因此，如何防止石墨烯片彼此不均勻地堆疊的現象，以獲得均勻分散且少層數的石墨烯粉體，一直都是產業界最需解決的技術瓶頸。

第101864098B號中國專利公開一種聚合物及石墨烯復合母料的制備方法，是以石墨烯粉體與溶劑以超音波或研磨方式將氧化石墨分散在聚合物乳膠，將還原劑通入聚合物乳膠進行氧化石墨烯的原位還原，再通過破乳、凝聚、干燥等步驟得到固態的聚合物及石墨烯復合母料。然而，除有研究指出超音波的方式較不適用于高粘度的液體(Rasheed Atif,Fawad Inam,Beilstein Jornal of Nanotechnology.2016,7,1174-1196)之外，含有溶劑及還原石墨烯的聚合物乳膠在干燥過程，還原石墨烯會受溶劑揮發的影響而再次團聚。

第106221128A號中國專利公開一種碳纖維復合材料的制備方法，是以復合樹脂及填充料(例如：石墨烯)預先加熱到攝氏30度至150度之間利用超音波使改性填充料分散在基體樹脂后，再以滾筒研磨數次，冷卻后得到改性樹脂，將改性樹脂和碳纖維在熱熔預浸機上制備碳纖維預浸料，再將鋪放好的碳纖維預浸料熱壓成型，得到碳纖維復合材料。然而，按此方法使用石墨烯作為改性填充料，基體樹脂內的石墨烯于冷卻過程會發生團聚，導致改性樹脂不具有預期的效能。

第20150333320A1號美國專利公開一種正極活性物質及石墨烯復合物顆粒的制造方法，是以表面含有官能基的氧化石墨烯及正極活性物質于混練機進行復合化而得到前體顆粒，以熱還原法或還原劑氧化石墨烯而得到正極活性物質及石墨烯復合物顆粒。有研究指出還原氧化石墨烯的表面官能基越多表示氧含量越高，其導電與導熱性越低(NaokiMorimoto,Takuya Kubo,Yuta Nishina,Scientific Reports 6,2016,21715)，因此，前述方法須通過溫度及還原氣氛嚴格控制石墨烯的官能基及含氧量的相對比率，雖然含氧量較高的石墨烯不易發生團聚，但已喪失石墨烯的特性。

由上述現有技術可知，目前石墨烯分散技術局限于特定材料形式或操作條件，且短時間分散的石墨烯與其他材料混合或可提升效能，但是實際應用，與其他材料混合的石墨烯必須至少保持分散狀態達到一定期間，才具備產業利用性。

發明內容