CN109679445A - 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：环氧树脂60～70份、氟碳乳液10～30份、改性石墨烯6～10份、分散剂1～2份、固化剂2～4份、防锈剂0.1～0.4份、聚硅氧烷消泡剂0.5～1.2份及水80～160份；所述改性石墨烯主要由石墨烯、乙酸锌、苯乙烯、苯胺、甲基丙烯酸与引发剂制备得到。石墨烯导电涂料不仅具有很好的导电性能，还提高了涂料的附着性能。

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
导电涂料是近年来随着现代工业高速发展而出现的一种功能材料，具有一定的传导电流和消散静电荷能力，在石油储罐和石油输送管道、电磁屏蔽和吸波材料以及发电、变电和输电系统有着重要的应用。
导电涂料按机理可以分为添加型和结构型两种。添加型导电涂料的配方一般包括基体树脂、导电填料、溶剂或其它助剂。基体树脂在导电涂层中起骨架作用，要求电阻变化小，稳定性高，主要包括：环氧树脂、聚氨脂、丙烯酸、醇酸树脂、有机/无机硅、纤维素、氯化聚合物等。导电填料包括金属填料、炭系填料(石墨、炭黑、碳纤维)，包覆型复合材料(氧化锡包裹的云母、聚合物表面沉积金属等)等。这些导电填料中银粉的化学稳定性好，导电性高，但价格昂贵；镍粉的化学稳定性好，抗腐蚀性强，但容易对环境造成污染；铜粉具有低廉的成本和与银近似的导电性，但铜粉易氧化，导电性不稳定，不做特殊处理难以实用；石墨、炭黑等导电性能一般，用量较大，颜色较深，并且还容易被侵蚀抽提出来，使得适用范围受到很大的限制。
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很好的导电性能，还提高了涂料的附着性能。
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：
环氧树脂60～70份、氟碳乳液10～30份、改性石墨烯6～10份、分散剂1～2份、固化剂2～4份、防锈剂0.1～0.4份、聚硅氧烷消泡剂0.5～1.2份及水80～160份；所述改性石墨烯主要由石墨烯、乙酸锌、苯乙烯、苯胺、甲基丙烯酸与引发剂制备得到。
优选地，所述改性石墨烯的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将石墨烯加入到4～8wt％柠檬酸水溶液中搅拌分散，浸泡处理1～2h后过滤与洗净后即可得到酸处理的石墨烯；
2)将酸处理的石墨烯与苯胺加入到水中进行搅拌均匀，然后再加入乙酸锌、苯乙烯与甲基丙烯酸进行搅拌，得到混合液；
3)将引发剂加入水中制备得到引发剂溶液；
4)将步骤2)的混合液升温至60～80℃后，缓慢滴加引发剂溶液，滴加持续时间为2～3h，滴加完毕后持续保温20min～40min，然后立即用冰浴降温至0～4℃，过滤、洗净并干燥即可。
优选地，按照重量份数计算，石墨烯30～40份、苯乙烯6～12份、苯胺15～25份、引发剂2～4份、乙酸锌8～16份与甲基丙烯酸20～30份。
优选地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或者过氧化氢。
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，所述固化剂为咪唑、2-甲基咪唑与2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或者多种。
优选地，所述防锈剂为氧化铁红或者氟磷酸钙。
本发明的石墨烯导电涂料的制备方法：
按照配比称取上述组分混合均匀即可。
本发明的有益效果：
本发明的石墨烯导电涂料选用改性石墨烯作为导电填料，改性石墨烯主要由石墨烯、乙酸锌、苯乙烯、苯胺、甲基丙烯酸与引发剂制备得到，该方法获得的是掺杂锌与石墨烯的聚合物，其一方面提高了其与环氧树脂的相容性，能够稳定地分散在环氧树脂中，另一方面其增加了石墨烯的导电性性能。
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)将石墨烯加入到4wt％柠檬酸水溶液中搅拌分散，浸泡处理2h后过滤与洗净后即可得到酸处理的石墨烯；
2)将酸处理的石墨烯与苯胺加入到水中进行搅拌均匀，然后再加入乙酸锌、苯乙烯与甲基丙烯酸进行搅拌，得到混合液；
3)将过硫酸铵加入水中制备得到过硫酸铵溶液；
4)将步骤2)的混合液升温至60℃后，缓慢滴加过硫酸铵溶液，滴加持续时间为3h，滴加完毕后持续保温40min，然后立即用冰浴降温至4℃，过滤、洗净并干燥即可。
按照重量份数计算，石墨烯30份、苯乙烯6份、苯胺25份、过硫酸铵2份、乙酸锌16份与甲基丙烯酸20份。
实施例2
改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：
1)将石墨烯加入到8wt％柠檬酸水溶液中搅拌分散，浸泡处理1h后过滤与洗净后即可得到酸处理的石墨烯；
2)将酸处理的石墨烯与苯胺加入到水中进行搅拌均匀，然后再加入乙酸锌、苯乙烯与甲基丙烯酸进行搅拌，得到混合液；
3)将过硫酸钠加入水中制备得到过硫酸钠溶液；
4)将步骤2)的混合液升温至80℃后，缓慢滴加过硫酸钠溶液，滴加持续时间为2h，滴加完毕后持续保温20min，然后立即用冰浴降温至0℃，过滤、洗净并干燥即可。
按照重量份数计算，石墨烯40份、苯乙烯12份、苯胺15份、过硫酸钠4份、乙酸锌8份与甲基丙烯酸30份。
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：
环氧树脂66份、氟碳乳液20份、实施例1的改性石墨烯8份、十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵1.6份、2-甲基咪唑3份、氧化铁红0.3份、聚硅氧烷消泡剂0.8份及水120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413S/m；按照GB/T9286测定，其附着力等级为1级。
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：
环氧树脂60份、氟碳乳液15份、实施例2的改性石墨烯6份、氯化十二烷基二甲基苄基铵1份、咪唑2份、氟磷酸钙0.1份、聚醚类聚硅氧烷消泡剂0.5份及水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396S/m；按照GB/T9286测定，其附着力等级为1级。
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：
环氧树脂63份、氟碳乳液10份、实施例1的改性石墨烯9份、溴化双十八烷基二甲基铵2份、2-乙基-4-甲基咪唑4份、氟磷酸钙0.3份、聚硅氧烷消泡剂0.8份及水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425S/m；按照GB/T9286测定，其附着力等级为1级。
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：
环氧树脂70份、氟碳乳液30份、实施例1的改性石墨烯10份、溴化双十八烷基二甲基铵2份、2-乙基-4-甲基咪唑4份、氧化铁红0.4份、聚硅氧烷消泡剂1.2份及水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438S/m；按照GB/T9286测定，其附着力等级为1级。
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 (7)

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：
环氧树脂60～70份、氟碳乳液10～30份、改性石墨烯6～10份、分散剂1～2份、固化剂2～4份、防锈剂0.1～0.4份、聚硅氧烷消泡剂0.5～1.2份及水80～160份；所述改性石墨烯主要由石墨烯、乙酸锌、苯乙烯、苯胺、甲基丙烯酸与引发剂制备得到。
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，具体包括以下步骤：
1)将石墨烯加入到4～8wt％柠檬酸水溶液中搅拌分散，浸泡处理1～2h后过滤与洗净后即可得到酸处理的石墨烯；
2)将酸处理的石墨烯与苯胺加入到水中进行搅拌均匀，然后再加入乙酸锌、苯乙烯与甲基丙烯酸进行搅拌，得到混合液；
3)将引发剂加入水中制备得到引发剂溶液；
4)将步骤2)的混合液升温至60～80℃后，缓慢滴加引发剂溶液，滴加持续时间为2～3h，滴加完毕后持续保温20min～40min，然后立即用冰浴降温至0～4℃，过滤、洗净并干燥即可。
3.根据权利要求2所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，按照重量份数计算，石墨烯30～40份、苯乙烯6～12份、苯胺15～25份、引发剂2～4份、乙酸锌8～16份与甲基丙烯酸20～30份。
4.根据权利要求2所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或者过氧化氢。
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。
6.根据权利要求1所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述固化剂为咪唑、2-甲基咪唑与2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的石墨烯导电涂料，其特征在于，所述防锈剂为氧化铁红或者氟磷酸钙。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115044286A (zh) * 2022-06-13 2022-09-13 白稀坤域能源科技(成都)有限公司 一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法

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