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      一種石墨烯導電涂料及其制備方法

       打虎將 2019-02-13

          9月18日,國家知識產(chǎn)權局公開了一項發(fā)明專利申請——一種石墨烯導電涂料及其制備方法。

          導電涂料發(fā)展至今大概有半個世紀,是隨著現(xiàn)代科學技術而迅速發(fā)展起來的一種功能涂料。目前,導電涂料在電子、電器、航空、印刷等多種軍用、民用工業(yè)領域中發(fā)揮著重大的作用。
          導電涂料最早可追溯到1948年美國的銀和環(huán)氧樹脂制成的導電膠專利,隨后在20世紀50年代我國也開始進入了導電涂料領域的研究。涂料中最常用的導電填料有石墨類填料、金屬類填料、金屬氧化物填料等。自2004年石墨烯問世以來,這種“神奇的材料”就引起全球科學界的濃厚興趣。
      石墨烯作為導電材料具有獨特的性能,超大的比表面積,超高的載流子遷移率,具有超強的導電性能。但是現(xiàn)有的石墨烯導電涂料中的石墨烯容易出現(xiàn)團聚分層,使得導電涂料不能長期保持穩(wěn)定;而且現(xiàn)有的石墨烯導電涂料的抗菌性能和防靜電性能較差,不能很好的滿足使用需求。


      本發(fā)明針對以上技術問題,提供一種石墨烯導電涂料及其制備方法。

      石墨烯導電涂料按重量由下述組分組成:

      石墨烯15~30份;

      碳納米管5~20份;

      導電炭黑2~10份;

      金屬粉末10~20份;

      功能填料5~10份;

      分散劑2~5份;

      流平劑1~5份;

      殺菌防霉劑0.02~0.1份;

      膠粘劑20~50份;

      玻璃微珠15~18份;

      抗靜電乳液16~20份;

      有機溶劑30~50份;

      光引發(fā)劑0.5~1份。

       

      其中,石墨烯為N型高純石墨烯或功能石墨烯中的至少一種,N型高純石墨烯的片徑為1-10μm,功能石墨烯為石墨烯晶格鑲嵌四價鐵離子,功能石墨烯中石墨烯與四價鐵離子的摩爾比為10:1-1.5。功能填料為氮化鋁、碳纖維、球形納米氧化鋁或氧化鋁纖維中的一種或多種。膠粘劑為水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、水性純丙乳液、水性環(huán)氧樹脂乳液中的一種或幾種。

       

      石墨烯導電涂料的方法,包括以下步驟:

      1.按照上述比例將石墨烯加入到部分有機溶劑中,超聲處理40分鐘后配制成1.5mg/ml的石墨烯懸浮液,然后將酸處理過的碳納米管加入到石墨烯懸浮液中,再次超聲處理50分鐘,得到石墨烯-納米管混合溶液;再將石墨烯和碳納米管混合液在400℃和30-45MPa的壓力下進行熱處理50分鐘后,得到石墨烯/碳納米管復合材料;
       
      2.按照上述比例將石墨烯加入到部分有機溶劑中,超聲處理40分鐘后配制成1.5mg/ml的石墨烯懸浮液,然后將酸處理過的碳納米管加入到石墨烯懸浮液中,再次超聲處理50分鐘,得到石墨烯-納米管混合溶液;再將石墨烯和碳納米管混合液在400℃和30-45MPa的壓力下進行熱處理50分鐘后,得到石墨烯/碳納米管復合材料;
       
      3.按照上述比例將導電炭黑、功能填料、分散劑、流平劑、殺菌防霉劑、玻璃微珠、抗靜電乳液和光引發(fā)劑加入到攪拌罐中混合均勻得到混合物;
       
      4.按照上述比例將導電炭黑、功能填料、分散劑、流平劑、殺菌防霉劑、玻璃微珠、抗靜電乳液和光引發(fā)劑加入到攪拌罐中混合均勻得到混合物;
       
      5.將步驟(4)中制得的導電漆基料加入到潤濕分散好的金屬粉末中,攪拌均勻后,過100-300目的篩網(wǎng),去除雜質(zhì),得到涂料。


      本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明配方中添加的碳納米管和金屬粉末使得制備的石墨烯導電涂料具有更好的分散性和導電性;并且添加的分散劑、流平劑和膠粘劑進一步提高了石墨烯和金屬粉末的分散性能;添加的抗靜電乳液提高了石墨烯導電涂料的抗靜電性能,添加的殺菌防霉劑提高了石墨烯導電涂料的抗菌性能,使用效果較好。

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