CN105386091A - 一种石墨分散复合添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种石墨分散复合添加剂，以防止石墨在复合电镀液中发生团聚。本发明石墨分散复合添加剂由蒸馏水、分散剂、辅助剂和消泡剂组成。所述的分散剂由十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠构成，辅助剂由醋酸乙酯、乙酸异辛酯、N-乙酰-L-脯氨酸和乙二醇构成，消泡剂由磷酸三丁酯、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚和二异丁基甲醇构成。采用本发明制备的复合添加剂能有效吸附于石墨表面形成包围层，产生空间位阻效应和静电作用，使石墨得到有效分散，解决了石墨在电镀液中的团聚问题。

Description

一种石墨分散复合添加剂

技术领域

本发明一种石墨分散复合添加剂涉及石墨在银-石墨复合电镀液中的添加剂，其目的在于防止石墨在复合电镀液中发生团聚，属于精细化工技术领域。

背景技术

户外高压隔离开关的动、静触头防护部位多采用镀纯银设计，这种电接触材料可以提供良好的导电性、导热性以及低而稳定的接触电阻，但存在磨损量大、抗熔焊性差、耐蚀性差等缺点，最终导致隔离开关的发热故障。由于鳞片石墨的自润滑性、抗氧化性、稳定性好以及比表面积和表面能较大而促进金属离子沉积等特性，通过电镀法和粉末冶金法等制备的银-石墨复合电接触材料可以大幅提高电接触材料的耐磨性和使用寿命，并且使用过程中易在电接触材料表面形成一层石墨层保护膜，起到降低电接触材料表面接触电阻的作用。然而，在复合镀层制备过程中，石墨在镀液中易产生团聚，很难均匀分散，易造成镀层的均匀性较差，使得银-石墨复合镀层的性能大幅下降，因此石墨在液体中分散的好坏是镀层制备的关键。

当前我国户外高压隔离开关中用到的银-石墨触头大多数还是靠进口，国内虽然已经有许多科研工作者开始研发银-石墨复合电镀工艺也取得了一定的进展，但是银-石墨复合电镀过程中，由于鳞片石墨本身在镀液中易聚沉，使制备的镀层表面粗糙、致密度较差和结合力差，导致镀层在磨损实验中磨损量大，机械寿命短，所以需要加入分散添加剂来使石墨均匀分布在镀液中，达到良好的电镀效果。张露露等研究了六种表面活性剂对鳞片石墨在水中分散性的影响，结果表明，浓度为200mg/L的表面活性剂OP-10对鳞片石墨的分散效果最好。汪劲波分别考察了Na-CMC、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、海藻酸钠和聚乙烯酸钠对石墨在水中分散稳定性的影响，结果表明，悬浮液pH=9时石墨分散效果最好；当Na-CMC掺量达到20%时，其分散稳定性能优于聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮均对添加Na-CMC后石墨/水分散体系有较好的助分散效果。陈强等概述了纳米石墨在液态介质中分散行为的研究进展，阐述了用于纳米石墨亲水改性比较好的分散剂有羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠等。然而很少有学者研究分散复合添加剂对石墨分散的影响并制备出银-石墨复合层的功能性镀层，分散添加剂作为石墨镀银的重要技术条件要求，需要大规模高效供应，为了满足石墨镀银触头的大规模生产，需要开发出性能良好的分散复合添加剂。

发明内容

本发明目的在于提供一种石墨分散复合添加剂，解决了石墨在电镀液中的团聚问题。该石墨分散复合添加剂由蒸馏水、分散剂、辅助剂和消泡剂组成。

石墨分散复合添加剂的作用原理是：分散剂组分中的亲油基团吸附于石墨表面形成包围层，亲水基团则与水中离子结合，从而形成带同种电荷的石墨颗粒并相互间静电排斥；另一方面分散剂组分中的亲油基团属于有机链状或空间网状大分子结构，其结构较为复杂，当两个石墨颗粒不断靠拢时，分散剂吸附层的絮状结构能产生空间位阻效应，阻碍石墨颗粒进一步地靠拢。辅助剂包含N-乙酰-L-脯氨酸、醋酸乙酯和乙二醇，其作用主要是使石墨颗粒表面吸附含有或水解生成-OH、-COOH等亲水基团的有机物，形成溶剂化作用的两颗粒靠近时会产生很大的排斥力，从而使石墨颗粒能够保持稳定分散。

本发明一种石墨分散复合添加剂的配方按质量比计，所述的复合添加剂由蒸馏水58wt%～89.5wt%、分散剂5wt%～20wt%、辅助剂5wt%～20wt%和消泡剂0.5wt%～2wt%组成。其中，所述的分散剂包含十二烷基硫酸钠0.1wt%～10wt%、十二烷基苯磺酸钠0.1wt%～10wt%；辅助剂包含醋酸乙酯0.1wt%～10wt%、乙酸异辛酯0.1wt%～5wt%、N-乙酰-L-脯氨酸0.1wt%～8wt%和乙二醇0.2wt%～10wt%；消泡剂包含磷酸三丁酯0.1wt%～5wt%、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚0.2wt%～8wt%和二异丁基甲醇0.1wt%～3wt%。

所述的复合添加剂的配制过程：将十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠加入到蒸馏水中配得分散剂溶液；将醋酸乙酯、乙酸异辛酯、N-乙酰-L-脯氨酸和乙二醇加入到蒸馏水中配得辅助剂溶液；将磷酸三丁酯、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚和二异丁基甲醇加入到蒸馏水中配得消泡剂溶液；将上述配好的分散剂、辅助剂和消泡剂的溶液按比例混合均匀，制得石墨分散复合添加剂。

本发明的技术效果是：

本发明提供的石墨分散复合添加剂能够解决银-石墨复合材料电镀中鳞片石墨难分散、易团聚的问题。通过本申请提供的石墨分散复合添加剂的应用，能使石墨在分散复合添加剂中的分散率达到60%～99.2%，1h的沉降率达到40%～90%，制备的银-石墨复合镀层中石墨分散均匀，没有出现团聚现象。

附图说

图1：采用本发明石墨分散复合添加剂，石墨在3h内的沉降率变化图表。

图2：采用本发明石墨分散复合添加剂，得到的银-石墨复合镀层的截面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实例做进一步详述。

实施例1

1.将所需的烧杯、离心管、移液管先洗好吹干备用。

2.将十二烷基硫酸钠(1.7wt%、)、十二烷基苯磺酸钠（0.6wt%）按配方所要求的量称量，置于烧杯中，然后加适量蒸馏水配制成50ml的分散剂溶液。

3.将醋酸乙酯（2wt%）、乙酸异辛酯（1wt%）、N～乙酰～L～脯氨酸(0.5wt%)和乙二醇（2wt%）按配方所要求的量称量或量取，置于烧杯中，然后分别加适量蒸馏水配制成50ml的辅助剂溶液。

4.将磷酸三丁酯（2wt%）、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚（1wt%）和二异丁基甲醇（0.5wt%）按配方所要求的量量取，置于烧杯中，然后加适量蒸馏水配制成50ml的消泡剂溶液。

5.用移液管量取上述配好的分散剂、辅助剂和消泡剂，按10：10：1进行进行移取，置于烧杯中混合均匀备用。

6.在以Ag⁺、KCN和K₂CO₃为主的镀银电镀槽溶液中加入70g/L的石墨和40ml/L的复合添加剂，在恒温磁力搅拌器上搅拌30min。

7.对铜片进行前期处理，将前期处理后的铜片放入步骤6配制的溶液中，在电镀槽中电镀处理80min后取出，再经去离子水冲洗和干燥处理，得到银～石墨复合层的功能性镀层。

制备出来的复合添加剂可使石墨在0.5h的沉降率达到88%，分散率达到78.1%，可制出银-石墨复合镀层。

实施例2

1.将所需的烧杯、离心管、移液管先洗好吹干备用。

2.将十二烷基硫酸钠(2.7wt%、)、十二烷基苯磺酸钠（1.6wt%）按配方所要求的量称量，置于烧杯中，然后加适量蒸馏水配制成50ml的分散剂溶液。

3.将醋酸乙酯（2wt%）、乙酸异辛酯（1wt%）、N～乙酰～L～脯氨酸(2wt%)和乙二醇（2wt%）按配方所要求的量称量或量取，置于烧杯中，然后分别加适量蒸馏水配制成50ml的辅助剂溶液。

4.将磷酸三丁酯（1wt%）、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚（0.5wt%）和二异丁基甲醇（1wt%）按配方所要求的量量取，置于烧杯中，然后加适量蒸馏水配制成50ml的消泡剂溶液。

5.用移液管量取上述配好的分散剂、辅助剂和消泡剂，按10：10：1进行进行移取，置于烧杯中混合均匀备用。

6.在以Ag⁺、KCN和K₂CO₃为主的镀银电镀槽溶液中加入70g/L的石墨和40ml/L的复合添加剂，在恒温磁力搅拌器上搅拌30min。

7.对铜片进行前期处理，将前期处理后的铜片放入步骤6配制的溶液中，在电镀槽中电镀处理80min后取出，再经去离子水冲洗和干燥处理，得到银～石墨复合层的功能性镀层。

制备出来的复合添加剂具有良好的分散效果，其0.5h的沉降率达到94%，分散率达到85.4%，可制出良好的银-石墨复合镀层。

Claims (1)

1.一种石墨分散复合添加剂，其特征在于：所述的复合添加剂的配方按质量比计，由蒸馏水58wt%～89.5wt%、分散剂5wt%～20wt%、辅助剂5wt%～20wt%和消泡剂0.5wt%～2wt%组成；其中，所述的分散剂包含十二烷基硫酸钠0.1wt%～10wt%、十二烷基苯磺酸钠0.1wt%～10wt%；辅助剂包含醋酸乙酯0.1wt%～10wt%、乙酸异辛酯0.1wt%～5wt%、N-乙酰-L-脯氨酸0.1wt%～8wt%和乙二醇0.2wt%～10wt%；消泡剂包含磷酸三丁酯0.1wt%～5wt%、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚0.2wt%～8wt%和二异丁基甲醇0.1wt%～3wt%；

所述的复合添加剂的配制过程：将十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠加入到蒸馏水中配得分散剂溶液；将醋酸乙酯、乙酸异辛酯、N-乙酰-L-脯氨酸和乙二醇加入到蒸馏水中配得辅助剂溶液；将磷酸三丁酯、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚和二异丁基甲醇加入到蒸馏水中配得消泡剂溶液；将上述配好的分散剂、辅助剂和消泡剂的溶液按比例混合均匀，制得石墨分散复合添加剂。