一种石墨烯分散液及其制备方法技术

本发明专利技术一实施方式提供了一种石墨烯分散液及其制备方法，该石墨烯分散液包括石墨烯、分散剂和水，所述分散剂选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。本发明专利技术一实施方式的石墨烯分散液，制备工艺简单，单分散性好，储存稳定性高。

Graphene dispersion and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯分散液及其制备方法
本专利技术涉及石墨烯分散液，具体为一种可用于水性涂料的石墨烯分散液。
技术介绍
石墨烯是一种新型的二维材料，它是由碳原子以SP2杂化轨道组成的，呈蜂巢状晶格结构。石墨烯内部碳原子中每个碳原子上都有一个位于Pz轨道上的未成键的电子，临近碳原子的Pz轨道在垂直方向上可形成离域大π键，因此具有优异的电学和光学性能。其在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/(V·S)，是目前已知载流子迁移率最高的物质的两倍以上。石墨烯的理论杨氏模量为1.0TPa，拉伸强度130GPa，是已知强度最高的材料，且具有良好的柔韧性。单层石墨烯的理论导热系数为5300W/mK，远高于碳纳米管，是碳材料中导热系数最高的。基于其优异的物理化学性质，石墨烯可广泛应用于涂料、复合材料、航空航天、新能源电池等领域。石墨烯虽然具有很多优良的性质，但是由于其片层之间有较强的π-π作用力，使得单层的石墨烯很容易团聚，重新形成石墨，严重影响了其性能。由于涂料中树脂具有较高的粘度，若直接将石墨烯加入到其中，树脂有可能会包覆在团聚了的石墨烯的表面，不利于其分散。因此，制备出具有良好分散性能的石墨烯分散液，再加入到涂料中，有利于最大程度的防止石墨烯的团聚，使其在涂料中应用时尽可能的还原其原始状态，发挥其优异的性能。由于石墨烯疏水疏油的特殊结构，必须将其改性才可以将其稳定的分散在水中。
技术实现思路
本专利技术的一个主要目的在提供一种石墨烯分散液，包括石墨烯、分散剂和水，所述分散剂选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。本专利技术一实施方式提供了一种石墨烯分散液的制备方法，包括：提供一石墨烯分散液组合物；以及将所述石墨烯分散液组合物通过分散设备处理，制得所述石墨烯分散液；其中，所述石墨烯分散液组合物包括石墨烯、分散剂和水，所述分散剂选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种；所述分散设备选自超声细胞破碎机、高压均质机、砂磨机、球磨机、高速剪切乳化机中的一种或多种。本专利技术一实施方式的石墨烯分散液，制备工艺简单，单分散性好，储存稳定性高。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的石墨烯分散液的透射电子显微镜图片；图2为本专利技术实施例1制备的石墨烯分散液的粒度分布图片；图3为本专利技术实施例1制备的石墨烯水性涂料的细度图片。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。本专利技术一实施方式提供了一种石墨烯分散液，包括石墨烯、分散剂和水，该分散剂选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。本专利技术一实施方式的石墨烯分散液，通过加入表面活性剂，使其与石墨烯之间通过分子间作用力结合在一起，从而使得石墨烯片层之间由于静电斥力或者是空间位阻作用而不易于团聚。本专利技术一实施方式的石墨烯分散液，可用于水性涂料，例如聚氨酯、丙烯酸酯、环氧树脂等多种涂料体系，并可应用于导静电、防腐、散热等各个领域。于一实施方式中，阴离子型表面活性剂可以是十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。于一实施方式中，阳离子型表面活性剂可以是十六烷基三甲基溴化铵、聚丙烯酰胺等。于一实施方式中，非离子型表面活性剂可以是聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚烷氧基醚酯等。于一实施方式中，聚烷氧基醚酯可以是聚氧丙烯醚琥珀酸单酯磺酸盐。于一实施方式中，用作分散剂的聚合物的重均分子量可以是8000～100000，例如10000、15000、20000、30000、50000、60000、80000等。于一实施方式中，分散剂可以是十二烷基苯磺酸钠、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。于一实施方式的石墨烯分散液中，石墨烯的浓度为0.1～150mg/ml，优选为10～50mg/ml，例如0.5mg/ml、1mg/ml、2mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml、30mg/ml、50mg/ml、70mg/ml、75mg/ml、80mg/ml、100mg/ml、120mg/ml、140mg/ml等。于一实施方式的石墨烯分散液中，石墨烯与分散剂的质量比为(0.1～5):1，优选为(0.5～3):1，例如0.2:1、0.5:1、1:1、2:1、2.5:1、3:1、4:1等。于一实施方式中，石墨烯可通过机械剥离法、电化学剥离法、还原氧化法、化学气相沉积法等制得。于一实施方式的石墨烯分散液中，石墨烯的层数可以为1～10层，例如2层、5层、6层、8层等；石墨烯的比表面积可以为100～1000m2/g，优选为200～600m2/g，例如120m2/g、150m2/g、200m2/g、250m2/g、300m2/g、500m2/g、800m2/g等；石墨烯的片径大小可以为1～30μm，进一步可以为3～15μm，例如2μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、25μm、28μm等。于一实施方式的石墨烯分散液中，粒子的平均粒径D50可以为0.3μm≤D50≤5μm，优选为0.3μm≤D50≤3μm，例如0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm等。本专利技术一实施方式提供了一种石墨烯分散液的制备方法，包括：提供一石墨烯分散液组合物；以及将石墨烯分散液组合物通过分散设备处理，制得石墨烯分散液；其中，石墨烯分散液组合物包括石墨烯、分散剂和水，分散剂选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种；分散设备选自超声细胞破碎机、高压均质机、砂磨机、球磨机、高速剪切乳化机中的一种或多种。于一实施方式中，分散设备的处理时间可以为20～500分钟，优选为30～120分钟，例如30分钟、60分钟、90分钟、100分钟、120分钟、150分钟、180分钟、200分钟、210分钟、240分钟、270分钟、300分钟、400分钟、450分钟等。于一实施方式中，超声细胞破碎机的功率可以为100～2000W，例如150W、200W、300W、500W、800W、1000W、1200W、1500W、1800W等。于一实施方式中，高压均质机的处理压力可以为20～200mPa，例如30mPa、50mPa、80mPa、100mPa、120mPa、150mPa、180mPa等。于一实施方式中，高速剪切乳化机的剪切速率可以为500～5000rpm/min，例如600rpm/min、800rpm/min、1000rpm/min、1200rpm/min、1500rpm/min、2000rpm/min、2500rpm/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯分散液，包括石墨烯、分散剂和水，所述分散剂选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯分散液，包括石墨烯、分散剂和水，所述分散剂选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的石墨烯分散液，其中，所述阴离子型表面活性剂包括十二烷基硫酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠；所述阳离子型表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵和/或聚丙烯酰胺；所述非离子型表面活性剂包括聚乙烯醇、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚烷氧基醚酯中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的石墨烯分散液，其中，所述石墨烯的浓度为0.1～150mg/ml。


4.根据权利要求1所述的石墨烯分散液，其中，所述石墨烯与所述分散剂的质量比为(0.1～5):1。


5.根据权利要求1所述的石墨烯分散液，其中，粒子的平均粒径D50介于0.3～5μm之间。


6.根据权利要求1所述的石墨烯分散液，其中，所述石墨烯的层数为1～10，比表面积为100～1000m2/g，片径为1～30μm。


7.一种石墨烯分散液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦，刘舒，孙华杰，韩东，崔永恒，
申请(专利权)人：北京石墨烯研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11