CN108047883A - 一种含石墨烯的高导电涂料及涂料、涂层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及导电涂料技术领域，尤其涉及一种含石墨烯的高导电涂料及涂料、涂层的制备方法，以解决现有涂料导电性能较差的问题。所述涂料包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂8～12份、改性石墨烯粉体1～3份、防沉剂0.1～0.3份、二甲苯7～35份、正丁醇3～15份、消泡剂0.01～0.03份、流平剂0.03～0.05份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。本申请提供的涂料具有较高的导电性能，并且成本较低。

Description

一种含石墨烯的高导电涂料及涂料、涂层的制备方法

技术领域

本申请涉及导电涂料技术领域，尤其涉及一种含石墨烯的高导电涂料及涂料、涂层的制备方法。

背景技术

接地网通常用于配电所、大型车间等接地环路工作区域内，以满足电力系统运行的需要和保护设备或人身安全。但由于接地网直接与大地接触，其存在严重的腐蚀问题，影响电力系统的安全运行。

目前，通常采用在接地网表面涂覆涂料的方式防护对接地网进行腐蚀防护。例如一种防腐蚀涂料，由以下质量份数的各组分组成：环氧丙烯酸树脂40-45份、苯甲酸二丁脂3-6份、丙烯酸羟乙酯5-8份、聚四氟乙烯2-3份、聚乙烯醇12-15份、对甲氧基苯酚2-3份。该防腐蚀涂料具有良好的附着力和优良的耐腐蚀性能，能在快速干燥，将其涂于金属表面后，能有效地防止金属被腐蚀。

然而，该涂料的导电性能不好，不能承受闪电产生的瞬间大电流的冲击。因此，亟待提供一种导电性能优良的涂料。

发明内容

本申请提供一种含石墨烯的高导电涂料及涂料、涂层的制备方法，以解决现有涂料导电性能较差的问题。

本申请的第一方面，提供一种含石墨烯的高导电涂料，包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：

环氧树脂8～12份、改性石墨烯粉体1～3份、防沉剂0.1～0.3份、二甲苯7～35份、正丁醇3～15份、消泡剂0.01～0.03份、流平剂0.03～0.05份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。

可选的，所述含石墨烯的高导电涂料，还包括固化溶液，所述固化溶液包括固化剂3～10份、二甲苯和正丁醇的混合溶液3～10份；其中，所述二甲苯与所述正丁醇的体积比为7:3。

可选的，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂10份、改性石墨烯粉体2份、防沉剂0.2份、二甲苯21份、正丁醇9份、消泡剂0.02份、流平剂0.04份。

可选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

可选的，所述防沉剂为气相二氧化硅。

可选的，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

可选的，所述流平剂为有机硅类流平剂。

本申请的第二方面，提供一种含石墨烯的高导电涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1通过步骤S11-S14制备改性石墨烯粉体；

S11将1～3份氧化石墨烯和100～300份二甲苯混合，超声震荡0.5～1h；

S12在步骤S11的产物中，加入0.1～0.3份偶联剂，在50～70℃下反应6～10h，并进行抽滤、洗涤；

S13在步骤S12的产物中，加入100～300份二甲苯和2～5份纳米银粉，在60-80℃条件下反应6～10h，并进行抽滤、洗涤；

S14在步骤S13的产物中，加入1000～3000份水和1.5～3份水合肼，在90～95℃的水浴中反应1～1.5h后过滤、洗涤、真空干燥，得到改性石墨烯粉体，所述改性石墨烯粉体为表面表面接枝有银粉的氧化石墨烯；

S2将1～3份所述改性石墨烯粉体与8～12份环氧树脂、0.1～0.3份防沉剂、7～35份二甲苯、3～15份正丁醇、0.01～0.03份消泡剂和0.03～0.05份流平剂混合，获得含石墨烯的高导电涂料；

其中，各组分均采用重量份计量。

可选的，所述偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

本申请的第三方面提供一种含石墨烯的高导电涂层的制备方法，包括如下步骤：

将上述基本涂料与固化溶液混合，获得混合涂料；

将所述混合涂料涂覆于试片上，并在15-25℃固化1-3h后，再在50-70℃固化6～12h，获得含石墨烯的高导电涂层。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供的含石墨烯的高导电涂料及高导电涂料的制备方法，将导电性能优良的石墨烯和银粉结合在一起，形成改性石墨烯粉体，又将其与环氧树脂、防沉剂、二甲苯、正丁醇、消泡剂、流平剂混合在一起，形成具有较高导电性能的涂料。此外，将银粉接枝到石墨烯上，使易团聚的石墨烯分散开来，从而在保证较高的导电率的基础上，降低两者的用量，降低成本。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种含石墨烯的高导电涂料，包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂8份、改性石墨烯粉体3份、防沉剂0.1份、二甲苯7份、正丁醇3份、消泡剂0.01份、流平剂0.03份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。

可选的，所述含石墨烯的高导电涂料，还包括固化溶液，所述固化溶液包括固化剂3份、二甲苯和正丁醇的混合溶液3份；其中，所述二甲苯与所述正丁醇的体积比为7:3。

可选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂；所述防沉剂为气相二氧化硅；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述的流平剂为有机硅类流平剂。

本实施例还提供一种含石墨烯的高导电涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1通过步骤S11-S14制备改性石墨烯粉体；

S11将1份氧化石墨烯和100份二甲苯混合，超声震荡0.5h；

S12在步骤S11的产物中，加入0.1份偶联剂，在50℃下反应6h，并进行抽滤、洗涤；

S13在步骤S12的产物中，加入100份二甲苯和2份纳米银粉，在60℃条件下反应6h，并进行抽滤、洗涤；

S14在步骤S13的产物中，加入1000份水和1.5份水合肼，在90℃的水浴中反应1h后过滤、洗涤、真空干燥，得到改性石墨烯粉体，所述改性石墨烯粉体为表面表面接枝有银粉的氧化石墨烯；

S2将3份所述改性石墨烯粉体与8份环氧树脂、0.1份防沉剂、7份二甲苯、3份正丁醇、0.01份消泡剂和0.03份流平剂混合，获得含石墨烯的高导电涂料；

其中，各组分均采用重量份计量。

可选的，所述的偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

本实施例的第三方面提供一种含石墨烯的高导电涂层的制备方法，包括如下步骤：

将上述基本涂料与固化溶液混合，获得混合涂料；

将所述混合涂料涂覆于试片上，并在15℃固化1h后，再在50℃固化6h，获得含石墨烯的高导电涂层。

实施例2

本实施例提供一种含石墨烯的高导电涂料，包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂12份、改性石墨烯粉体1份、防沉剂0.3份、二甲苯35份、正丁醇15份、消泡剂0.03份、流平剂0.05份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。

可选的，所述含石墨烯的高导电涂料，还包括固化溶液，所述固化溶液包括固化剂3份、二甲苯和正丁醇的混合溶液10份；其中，所述二甲苯与所述正丁醇的体积比为7:3。

可选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂；所述防沉剂为气相二氧化硅；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述的流平剂为有机硅类流平剂。

本实施例还提供一种含石墨烯的高导电涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1通过步骤S11-S14制备改性石墨烯粉体；

S11将3份氧化石墨烯和300份二甲苯混合，超声震荡1h；

S12在步骤S11的产物中，加入0.3份偶联剂，在70℃下反应10h，并进行抽滤、洗涤；

S13在步骤S12的产物中，加入300份二甲苯和5份纳米银粉，在80℃条件下反应10h，并进行抽滤、洗涤；

S14在步骤S13的产物中，加入3000份水和3份水合肼，在95℃的水浴中反应1.5h后过滤、洗涤、真空干燥，得到改性石墨烯粉体，所述改性石墨烯粉体为表面表面接枝有银粉的氧化石墨烯；

S2将1份所述改性石墨烯粉体与12份环氧树脂、0.3份防沉剂、35份二甲苯、15份正丁醇、0.03份消泡剂和0.05份流平剂混合，获得含石墨烯的高导电涂料；

其中，各组分均采用重量份计量。

可选的，所述的偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

本实施例的第三方面提供一种含石墨烯的高导电涂层的制备方法，包括如下步骤：

将上述基本涂料与固化溶液混合，获得混合涂料；

将所述混合涂料涂覆于试片上，并在25℃固化3h后，再在70℃固化12h，获得含石墨烯的高导电涂层。

实施例3

本实施例提供一种含石墨烯的高导电涂料，包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂10份、改性石墨烯粉体3份、防沉剂0.2份、二甲苯21份、正丁醇9份、消泡剂0.02份、流平剂0.04份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。

可选的，所述含石墨烯的高导电涂料，还包括固化溶液，所述固化溶液包括固化剂7份、7份二甲苯和正丁醇的混合溶液；其中，所述二甲苯与所述正丁醇的体积比为7:3。

可选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂；所述防沉剂为气相二氧化硅；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述的流平剂为有机硅类流平剂。

本实施例还提供一种含石墨烯的高导电涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1通过步骤S11-S14制备改性石墨烯粉体；

S11将2份氧化石墨烯和200份二甲苯混合，超声震荡0.8h；

S12在步骤S11的产物中，加入0.2份偶联剂，在60℃下反应8h，并进行抽滤、洗涤；

S13在步骤S12的产物中，加入200份二甲苯和3.5份纳米银粉，在70℃条件下反应8h，并进行抽滤、洗涤；

S14在步骤S13的产物中，加入2000份水和2.5份水合肼，在93℃的水浴中反应1.3h后过滤、洗涤、真空干燥，得到改性石墨烯粉体，所述改性石墨烯粉体为表面表面接枝有银粉的氧化石墨烯；

S2将3份所述改性石墨烯粉体与10份环氧树脂、0.2份防沉剂、21份二甲苯、9份正丁醇、0.02份消泡剂和0.04份流平剂混合，获得含石墨烯的高导电涂料；

其中，各组分均采用重量份计量。

可选的，所述的偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

本实施例的第三方面提供一种含石墨烯的高导电涂层的制备方法，包括如下步骤：

将上述基本涂料与固化溶液混合，获得混合涂料；

将所述混合涂料涂覆于试片上，并在20℃固化2h后，再在60℃固化9h，获得含石墨烯的高导电涂层。

实施例4

本实施例提供一种含石墨烯的高导电涂料，包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂10份、改性石墨烯粉体3份、防沉剂0.1份、二甲苯7份、正丁醇3份、消泡剂0.01份、流平剂0.03份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。

可选的，所述含石墨烯的高导电涂料，还包括固化溶液，所述固化溶液包括固化剂6份、4份二甲苯和正丁醇的混合溶液；其中，所述二甲苯与所述正丁醇的体积比为7:3。

可选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂；所述防沉剂为气相二氧化硅；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述的流平剂为有机硅类流平剂。

本实施例还提供一种含石墨烯的高导电涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1通过步骤S11-S14制备改性石墨烯粉体；

S11将3份氧化石墨烯和100份二甲苯混合，超声震荡0.5h；

S12在步骤S11的产物中，加入0.1份偶联剂，在60℃下反应6h，并进行抽滤、洗涤；

S13在步骤S12的产物中，加入100份二甲苯和2份纳米银粉，在70℃条件下反应6h，并进行抽滤、洗涤；

S14在步骤S13的产物中，加入1000份水和1.5份水合肼，在90℃的水浴中反应1h后过滤、洗涤、真空干燥，得到改性石墨烯粉体，所述改性石墨烯粉体为表面表面接枝有银粉的氧化石墨烯；

S2将3份所述改性石墨烯粉体与10份环氧树脂、0.1份防沉剂、7份二甲苯、3份正丁醇、0.01份消泡剂和0.03份流平剂混合，获得含石墨烯的高导电涂料；

其中，各组分均采用重量份计量。

可选的，所述的偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

本实施例的第三方面提供一种含石墨烯的高导电涂层的制备方法，包括如下步骤：

将上述基本涂料与固化溶液混合，获得混合涂料；

将所述混合涂料涂覆于试片上，并在18℃固化2h后，再在60℃固化7h，获得含石墨烯的高导电涂层。

实施例5

本实施例提供一种含石墨烯的高导电涂料，包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂10份、改性石墨烯粉体3份、防沉剂0.3份、二甲苯14份、正丁醇6份、消泡剂0.03份、流平剂0.05份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。

可选的，所述含石墨烯的高导电涂料，还包括固化溶液，所述固化溶液包括固化剂5份、9份二甲苯和正丁醇的混合溶液；其中，所述二甲苯与所述正丁醇的体积比为7:3。

可选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂；所述防沉剂为气相二氧化硅；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述的流平剂为有机硅类流平剂。

本实施例还提供一种含石墨烯的高导电涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1通过步骤S11-S14制备改性石墨烯粉体；

S11将3份氧化石墨烯和300份二甲苯混合，超声震荡1h；

S12在步骤S11的产物中，加入0.3份偶联剂，在60℃下反应10h，并进行抽滤、洗涤；

S13在步骤S12的产物中，加入300份二甲苯和5份纳米银粉，在70℃条件下反应10h，并进行抽滤、洗涤；

S14在步骤S13的产物中，加入3000份水和3份水合肼，在94℃的水浴中反应1.5h后过滤、洗涤、真空干燥，得到改性石墨烯粉体，所述改性石墨烯粉体为表面表面接枝有银粉的氧化石墨烯；

S2将3份所述改性石墨烯粉体与10份环氧树脂、0.3份防沉剂、14份二甲苯、6份正丁醇、0.03份消泡剂和0.05份流平剂混合，获得含石墨烯的高导电涂料；

其中，各组分均采用重量份计量。

可选的，所述的偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

本实施例的第三方面提供一种含石墨烯的高导电涂层的制备方法，包括如下步骤：

将上述基本涂料与固化溶液混合，获得混合涂料；

将所述混合涂料涂覆于试片上，并在20℃固化2h后，再在60℃固化12h，获得含石墨烯的高导电涂层。

表1为根据上述各个实施例提供的涂料和涂层的制备方法所制备的涂层的电阻率。由表1可知，与现有技术相比，通过本申请实施例提供的涂料制备的涂层的电阻率远远低于现有技术中涂层的电阻率。

表1涂层的电阻率

	现有技术	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							电阻率(Ω·cm)	760	24	231	193	132	73

石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被称为“新材料之王”，但其存在容易团聚、不易分散的问题。银是导电性十分优良的金属，但其高昂的价格影响其大范围的应用。

本申请的提供的含石墨烯的高导电涂料及高导电涂料的制备方法，将导电性能优良的石墨烯和银粉结合在一起，形成改性石墨烯粉体，又将其与环氧树脂、防沉剂、二甲苯、正丁醇、消泡剂、流平剂混合在一起，形成具有较高导电性能的涂料。此外，将银粉接枝到石墨烯上，使易团聚的石墨烯分散开来，从而在保证较高的导电率的基础上，降低两者的用量，降低成本。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种含石墨烯的高导电涂料，其特征在于，包括基本涂料，所述基本涂料包括如下重量份的组分：

环氧树脂8～12份、改性石墨烯粉体1～3份、防沉剂0.1～0.3份、二甲苯7～35份、正丁醇3～15份、消泡剂0.01～0.03份、流平剂0.03～0.05份；其中，所述改性石墨烯粉体为表面接枝有银粉的氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的含石墨烯的高导电涂料，其特征在于，还包括固化溶液，所述固化溶液包括固化剂3～10份、二甲苯和正丁醇的混合溶液3～10份；其中，所述二甲苯与所述正丁醇的体积比为7:3。

3.根据权利要求1所述的含石墨烯的高导电涂料，其特征在于，所述基本涂料包括如下重量份的组分：环氧树脂10份、改性石墨烯粉体2份、防沉剂0.2份、二甲苯21份、正丁醇9份、消泡剂0.02份、流平剂0.04份。

4.根据权利要求1-3任一项所述含石墨烯的高导电涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

5.根据权利要求1-3任一项所述含石墨烯的高导电涂料，其特征在于，所述防沉剂为气相二氧化硅。

6.根据权利要求1-3任一项所述含石墨烯的高导电涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

7.根据权利要求1-3任一项所述含石墨烯的高导电涂料，其特征在于，所述流平剂为有机硅类流平剂。

8.一种含石墨烯的高导电涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1通过步骤S11-S14制备改性石墨烯粉体；

S11将1～3份氧化石墨烯和100～300份二甲苯混合，超声震荡0.5～1h；

S12在步骤S11的产物中，加入0.1～0.3份偶联剂，在50～70℃下反应6～10h，并进行抽滤、洗涤；

S13在步骤S12的产物中，加入100～300份二甲苯和2～5份纳米银粉，在60-80℃条件下反应6～10h，并进行抽滤、洗涤；

S14在步骤S13的产物中，加入1000～3000份水和1.5～3份水合肼，在90～95℃的水浴中反应1～1.5h后过滤、洗涤、真空干燥，得到改性石墨烯粉体，所述改性石墨烯粉体为表面表面接枝有银粉的氧化石墨烯；

S2将1～3份所述改性石墨烯粉体与8～12份环氧树脂、0.1～0.3份防沉剂、7～35份二甲苯、3～15份正丁醇、0.01～0.03份消泡剂和0.03～0.05份流平剂混合，获得含石墨烯的高导电涂料；

其中，各组分均采用重量份计量。

9.根据权利要求8所述含石墨烯的高导电涂料的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

10.一种含石墨烯的高导电涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将权利要求2所述的基本溶液与固化溶液混合，获得混合涂料；

将所述混合涂料涂覆于试片上，并在15-25℃固化1-3h后，再在50-70℃固化6～12h，获得含石墨烯的高导电涂层。