CN109266119A - 石墨烯导电涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种石墨烯导电涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：苯丙乳液60～70份、醇酸树脂10～30份、改性石墨烯3～10份、分散剂0.6～2.4份、消泡剂0.1～1份及溶剂80～160份；所述改性石墨烯主要由石墨烯、马来酸、壳聚糖、氧化锌、氯化锡及苯甲胺制备得到。该石墨烯导电涂料不仅具有优异的导电性能，还具有很好的耐盐雾腐蚀性能。

Description

石墨烯导电涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种石墨烯导电涂料。
背景技术
导电涂料是伴随现代科学技术而迅速发展起来的一种特种功能涂料，导电涂料通过喷涂、刷涂方法和涂布工艺涂于非导电基底材料，使之具有传导电流和排除积累静电荷功能，涂料形成的涂层电导率一般大于10S/m。目前导电涂料已在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。
1948年，美国最早公开了将银和醇酸树脂制成导电胶的专利，我国也在20世纪50年代开始研究和应用导电涂料。与此相应，导电涂料的理论研究也得到迅速发展，并促进了应用技术的日益成熟与完善。导电涂料根据应用特性，可分为导电体使用的涂料(混合式集成电路，印刷线路板)、辐射屏蔽涂料(无线电、电磁屏蔽等)、抗静电涂料、其他(光电导、电致变色涂层)四大类。根据导电机理及组成可分为本征型和掺杂型导电涂料。本征型导电涂料是利用高分子自身具有的导电性，以导电高分子为成膜物形成导电涂层。导电高分子用于导电涂料的制备方法集中在直接利用导电高分子作成膜物、导电高分子与其他树脂混合、导电高分子材料作为导电填料使用等方面，但是由于本征导电涂料基体高分子的种类较少，其中主要有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等。本征型导电涂料主要应用于防腐抗静电涂料、吸波涂料、电磁屏蔽涂料等，且在合成、施工过程中难度较大，在某种程度上限制了本征型导电涂料的发展。
掺杂型导电涂料是指以高分子为基础加入导电组分，利用导电组分的导电性，使涂层具有较高的电导率，一般在10～12S/m以上。掺杂型导电涂料由高分子聚合物、导电填料、溶剂及助剂等组成。常用的导电填料有金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料、复合填料、新型纳米导电填料等。掺杂型导电涂层既有导电性，同时又具有高分子自身的优异特性，可以在较大范围内调节涂料的电学和力学性能简单易行，可广泛的应用。自第一次成功制备的单层石墨烯至今，石墨烯已经成为材料界的研究热点。石墨烯有着非常独特的性能：超大的比表面积，理论值为2630m2/g，力学性能优异，热导率为5300W/(m﹒K)，载流子迁移率达200000cm2V-1s-1，超过商用硅片迁移率的10倍以上，具有比银还高的导电率(106s/cm)；几乎完全透明，对光只有2.3％的吸收。石墨烯作为导电组分可提高导电材料性能，拓宽导电材料的应用领域。但是由于单个片层的石墨烯具有非常大的表面积，在配制石墨烯导电涂料的过程中，石墨烯极易出现团聚，影响其导电性和透光性，应用受到了极大的限制；并且石墨烯作为导电填料其在耐腐蚀、耐老化性能方面不是很好。
发明内容
本发明提出一种石墨烯导电涂料，该石墨烯导电涂料不仅具有优异的导电性能，还具有很好的耐盐雾腐蚀性能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种石墨烯导电涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
苯丙乳液60～70份、醇酸树脂10～30份、改性石墨烯3～10份、分散剂0.6～2.4份、消泡剂0.1～1份及溶剂80～160份；所述改性石墨烯主要由石墨烯、马来酸、壳聚糖、氧化锌、氯化锡及苯甲胺制备得到。
优选地，所述改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取石墨烯30～40份、马来酸8～16份、壳聚糖2～4份、氧化锌4～8份、氯化锡1～3份及苯甲胺5～10份；
2)将马来酸溶于水制备得到马来酸水溶液，然后将石墨烯加入其中，再加入氯化锡进行搅拌分散得到分散液；
3)向步骤2)的分散液中加入壳聚糖与氧化锌搅拌分散后，升温至60～80℃再加入苯甲胺保温30～60min，然后过滤将滤物进行干燥即可。
优选地，所述分散剂为十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵、十八烷基二甲基羟乙基过氯酸铵、氯化十二烷基二甲基苄基铵与溴化双十八烷基二甲基铵中的一种或者多种。
优选地，所述消泡剂为聚醚类消泡剂或者聚硅氧烷消泡剂。
优选地，所述溶剂选自乙醇、丙酮、二甲苯、环己烷、环己酮与乙酸乙酯中的一种或者多种。
本发明的石墨烯导电涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照配比称取苯丙乳液60～70份、醇酸树脂10～30份、改性石墨烯3～10份、分散剂0.6～2.4份、消泡剂0.1～1份及溶剂80～160份备用；
2)先将部分苯丙乳液与全部改性石墨烯混合均匀，再用球磨机进行球磨得到分散液；
3)将余下苯丙乳液、醇酸树脂、分散剂与部分溶剂混合，再用球磨机进行球磨得到一级涂料；
4)将步骤2)的分散液、步骤3)的一级涂料及余下组分进行混合搅拌，超声振荡20～40min，即可。
本发明的有益效果：
本发明的石墨烯导电涂料选用主要由石墨烯、马来酸、壳聚糖、氧化锌、氯化锡及苯甲胺制备得到改性石墨烯，不仅保留了石墨烯的导电性能，还对石墨烯的表面改性，提高了其耐盐雾性能。本发明的石墨烯导电涂料形成的导电涂层，用GT-Y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达60克/升的氯化钠溶液、80毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试，表面电阻仅增大了5.1～8.2％。
具体实施方式
实施例1
改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取石墨烯30份、马来酸8份、壳聚糖4份、氧化锌8份、氯化锡1份及苯甲胺5份；
2)将马来酸溶于水制备得到马来酸水溶液，然后将石墨烯加入其中，再加入氯化锡进行搅拌分散得到分散液；
3)向步骤2)的分散液中加入壳聚糖与氧化锌搅拌分散后，升温至60℃再加入苯甲胺保温60min，然后过滤将滤物进行干燥即可。
实施例2
改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取石墨烯40份、马来酸16份、壳聚糖2份、氧化锌4份、氯化锡3份及苯甲胺10份；
2)将马来酸溶于水制备得到马来酸水溶液，然后将石墨烯加入其中，再加入氯化锡进行搅拌分散得到分散液；
3)向步骤2)的分散液中加入壳聚糖与氧化锌搅拌分散后，升温至80℃再加入苯甲胺保温30min，然后过滤将滤物进行干燥即可。
实施例3
一种石墨烯导电涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
苯丙乳液65份、醇酸树脂20份、实施例1的改性石墨烯7份、十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵1.6份、聚醚类消泡剂0.6份及丙酮120份。
石墨烯导电涂料的制备方法：
1)先将部分苯丙乳液与全部改性石墨烯混合均匀，再用球磨机进行球磨得到分散液；
2)将余下苯丙乳液、醇酸树脂、十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵与部分丙酮混合，再用球磨机进行球磨得到一级涂料；
3)将步骤1)的分散液、步骤2)的一级涂料及余下组分进行混合搅拌，超声振荡30min，即可。
本实施例的石墨烯导电涂料形成的导电涂层，测得电导率1.13×102S/cm；用GT-Y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达60克/升的氯化钠溶液、80毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试，表面电阻仅增大了7.3％。
实施例4
一种石墨烯导电涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
苯丙乳液60份、醇酸树脂30份、实施例2的改性石墨烯3份、氯化十二烷基二甲基苄基铵0.6份、聚醚类消泡剂0.1份及乙醇100份。
本实施例的石墨烯导电涂料形成的导电涂层，测得电导率0.90×102S/cm；用GT-Y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达60克/升的氯化钠溶液、80毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试，表面电阻仅增大了8.2％。
实施例5
一种石墨烯导电涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
苯丙乳液62份、醇酸树脂10份、实施例1的改性石墨烯5份、溴化双十八烷基二甲基铵2份、聚硅氧烷消泡剂0.4份及丙酮110份。
本实施例的石墨烯导电涂料形成的导电涂层，测得电导率1.08×102S/cm；用GT-Y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达60克/升的氯化钠溶液、80毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试，表面电阻仅增大了6.2％。
实施例6
一种石墨烯导电涂料，按照重量份数计算，包括以下组分：
苯丙乳液70份、醇酸树脂20份、实施例2的改性石墨烯10份、溴化双十八烷基二甲基铵2.4份、聚硅氧烷消泡剂1份及乙醇160份。
本实施例的石墨烯导电涂料形成的导电涂层，测得电导率1.20×102S/cm；用GT-Y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达60克/升的氯化钠溶液、80毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试，表面电阻仅增大了5.1％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种石墨烯导电涂料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下组分：
苯丙乳液60～70份、醇酸树脂10～30份、改性石墨烯3～10份、分散剂0.6～2.4份、消泡剂0.1～1份及溶剂80～160份；所述改性石墨烯主要由石墨烯、马来酸、壳聚糖、氧化锌、氯化锡及苯甲胺制备得到。
2.根据权利要求1所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：
1)按照重量份数计算，称取石墨烯30～40份、马来酸8～16份、壳聚糖2～4份、氧化锌4～8份、氯化锡1～3份及苯甲胺5～10份；
2)将马来酸溶于水制备得到马来酸水溶液，然后将石墨烯加入其中，再加入氯化锡进行搅拌分散得到分散液；
3)向步骤2)的分散液中加入壳聚糖与氧化锌搅拌分散后，升温至60～80℃再加入苯甲胺保温30～60min，然后过滤将滤物进行干燥即可。
3.根据权利要求1所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述分散剂为十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵、十八烷基二甲基羟乙基过氯酸铵、氯化十二烷基二甲基苄基铵与溴化双十八烷基二甲基铵中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚类消泡剂或者聚硅氧烷消泡剂。
5.根据权利要求1所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述溶剂选自乙醇、丙酮、二甲苯、环己烷、环己酮与乙酸乙酯中的一种或者多种。
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