包含官能化的石墨烯片的涂料以及用其涂覆的物品制造技术

包含官能化的石墨烯片和至少一种粘合剂的涂料。在一种实施方式中，所述涂料是导电的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包含官能化的石墨烯片和至少一种粘合剂的涂料。所述涂料可以 是导电的。
技术介绍
可以使用表面涂料以赋予物品所希望的性能，该性能并不是物品自身所具有的性 能或者所具有的性能不充分。例如，有各种应用领域希望使用具有良好物理性能的导电和/ 或导热部件。因为其固有的导电性和经常有益的物理性能，对于这些应用领域经常使用金 属，但是金属可能具有许多缺点，包括增加的重量、成本以及它们难于和/或不方便形成各 种形状包括复杂部件。通过使用聚合物材料可以克服许多这些缺点，聚合物材料与金属相比具有成本、 重量、加工性以及设计上的灵活性等优点。但是，对于许多应用领域，大多数聚合物材料本 身所具有的导电性或导热性是不够的。在某些情况下，可以通过将填料添加到聚合物中来 制备导电的聚合树脂组合物，但需要大的装填量，在其他可能的缺点中，这可能对该材料的 物理和其他性能不利、以及导致在使用热塑性材料时熔融加工困难。在许多情况中，仅有部件的某一部分是导电的就足够。例如，当电子部件越来越普 及时，容易获得具有电磁干扰(EMI)屏蔽性能的各种材料变得日益重要。许多电子部件的 支架能够由聚合物材料方便地制备，但是作为EMI屏蔽具有足够导电性的有用聚合物是很 少的，它们必须使用导电添加剂，这往往可能对该材料的其他性能(例如物理性能)具有不 利影响。因此，希望方便地获得可以应用于聚合物支架或其他物品以达到所希望程度的EMI 屏蔽性的导电涂料。导电涂料也可有利地与金属一起使用。例如，可以使用导电涂料来提供具有持久 防腐性能的金属结构体。涂料也可用于无数其他应用，包括提供防紫外辐射、耐磨损、导热、抗冲击、高硬度 以及许多其他应用。获得可用于广泛范围的基板以提供有用性能的涂料是所期望的。美国专利US 6，265，466公开了一种具有纳米管的电磁屏蔽复合材料。美国专 利US 7，060，241公开了包含碳纳米管的导电膜。美国专利US 7，118，693公开了提供 抗电磁干扰的屏蔽性能的相似涂层，其包括绝缘层和含导电材料的导电层。美国专利US 2007/0092432公开了热剥离型氧化石墨。
技术实现思路
本专利技术公开了且要求保护一种包含官能化的石墨烯片和至少一种粘合剂的涂料。进一步公开了和要求保护用包含官能化的石墨烯片和至少一种粘合剂的涂料涂覆基板的 方法。具体实施方式 本专利技术中所使用的术语“涂料”是指适于应用至基板上形式的涂料，以及被应用至 所述基板后、正在被应用至所述基板、及任何应用后处理步骤(包括蒸发、交联、固化等)之 前和之后的材料。在这些阶段期间，所述涂料组合物的组分可以变化。所述涂料包含高表面积的官能化石墨烯片和至少一种粘合剂，并且可以任选地包 含其他组分，例如至少一种除粘合剂以外的载体。优选的粘合剂是聚合物粘合剂。聚合物粘合剂可以是热塑性材料或热固性材料， 并且可以是弹性体。粘合剂也可以包含在将涂料应用至基板之前、期间或之后可以聚合的 单体。聚合物粘合剂可以在涂料已经施用至基板以后交联或固化。优选聚合物粘合剂的示 例包括聚醚如聚环氧乙烷(也称作聚乙二醇)、聚环氧丙烷(也称作聚丙二醇)以及环氧 乙烷/环氧丙烷共聚物；纤维素树脂(如乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、纤 维素乙酸酯、醋酸丙酸纤维素以及乙酸丁酸纤维素)；和聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇及其衍 生物、乙烯/醋酸乙烯酯聚合物、丙烯酸聚合物和共聚物、苯乙烯/丙烯酸共聚物、苯乙烯/ 马来酸酐共聚物、异丁烯/马来酸酐共聚物、醋酸乙烯酯/乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸共聚 物、聚烯烃、聚苯乙烯、烯烃和苯乙烯共聚物、环氧树脂、丙烯酸胶乳聚合物(aery 1 ic latex polymer)、聚酯丙烯酸酯低聚物和聚合物、聚酯二醇二丙烯酸酯聚合物、紫外可固化树脂和 聚酰胺(包括具有在约120至255°C之间的熔点的聚酰胺聚合物和共聚物(即具有至少两 个不同重复单元的聚酰胺)(例如由汉高(Henkel)以商品名Macromelt和由科宁(Cognis) 以商品名Versamid销售的聚酰胺)。高表面积的官能化的石墨烯片在本文中也被称为“res”，其是具有约300至约 2630m2/g的表面积的石墨片。在本专利技术的一些实施方式中，所述reS主要、基本全部或全部 包含充分剥离的石墨单片(通常称为“石墨烯”)，而在其它实施方式中，它们包含部分剥离 的石墨片，其中两个以上的石墨片未被彼此剥离。所述的res可以包括充分剥离和部分剥 离的石墨片的混合物。获得石墨烯片的一个方法是由石墨和/或氧化石墨(还称作石墨酸或氧化石墨 烯)获得。可以采用氧化剂和插层剂对石墨进行处理，并对其进行剥离。还可以采用插层 剂对石墨进行处理，并进行电化学氧化和剥离。可以通过对石墨和/或氧化石墨在液体中 的悬浮液进行超声剥离来形成石墨烯片。随后可以将剥离的氧化石墨分散液或悬浮液还原 成石墨烯片。还可以通过机械处理(例如研磨(grinding)或球磨(milling))以剥离石墨 或氧化石墨(其随后被还原为石墨烯片)来形成石墨烯片。可以通过使用氢气或其它还原剂的化学还原法将氧化石墨还原成石墨烯。有用的 化学还原剂的示例包括但不限于胼类(例如胼、N，N-二甲基胼等)、硼氢化钠、氢醌等。例 如，可以采用任何适宜的方法(例如超声和/或机械研磨或球磨)制备剥离的氧化石墨在 载体(例如水、有机溶剂或溶剂的混合物)中的分散液，并且被还原至石墨烯片。在优选的方法中，石墨被氧化为氧化石墨，其随后被热剥离以形成为热剥离的氧 化石墨形式的高表面积官能化石墨烯片，正如在US 2007/0092432 (其公开的内容被引入本文作为参考)中所描述的。这样形成的官能化石墨烯片在其X射线或电子衍射图像中可能显示很少或没有与石墨或氧化石墨相对应的特征信号。氧化石墨可以本领域所知的任何方法进行制造，例如通过包括使用一种以上的化 学氧化剂和任选地插层剂例如硫酸对石墨进行氧化的方法。氧化剂的示例包括硝酸、硝酸 钠和硝酸钾、高氯酸盐、过氧化氢、高锰酸钠和高锰酸钾、五氧化二磷、酸式亚硫酸盐等。优 选的氧化剂包括 KClO4 ；HNO3 和 KClO3 ；KMnO4 和 / 或 NaMnO4 ；KMnO4 和 NaNO3 ；K2S2O8 和 P2O5 禾口 KMnO4 ；KMnO4和HNO3 ；以及ΗΝ03。优选的插层剂包括硫酸。还可采用插层剂对石墨进行处 理，并进行电化学氧化。剥离(包括氧化石墨的剥离)优选在至少250°C或更高的温度下进行，或更优选在 从250至3000°C的温度下进行。本专利技术使用的res优选具有约300至约2630m2/g的表面积，或更优选为约350至 约2400m2/g，或进一步优选为约400至约2400m2/g，更进一步优选为约500至约2400m2/g。 在另一个优选的实施方式中，所述表面积为约300至约1100m2/g。单石墨片具有2630m2/ g的最大计算表面积。所述表面积包括所有值和它们之间的次值，尤其包括400、500、600、 700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、 2300,2400 和 2500m2/g。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂料，包括官能化的石墨烯片和至少一种粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰M克雷恩，约翰S莱托，伊尔汉A阿克萨伊，罗伯特K普鲁德霍姆，西贝尔科尔库特，
申请(专利权)人：普林斯顿大学理事会，沃尔贝克材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]