CN109810582A - 一种溶剂型胶体石墨乳浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种溶剂型胶体石墨乳浆料及其制备方法，浆料包括以下组分及重量份含量：石墨粉15‑55份、粘结剂胶体溶液10‑20份、有机溶剂20‑70份、浆料稳定剂1‑3份、消泡剂0.1‑1份、流平剂0.1‑1份及防桔皮剂0.1‑1份；制备时，将石墨粉、粘结剂胶体溶液及有机溶剂混合后，分散均匀，得到浆体；将浆体加入至砂磨机中，之后依次加入浆料稳定剂、消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至200‑4000mPa·s即可。与现有技术相比，本发明制备得到的溶剂型胶体石墨乳浆料分散性好、附着力优良、电阻率低、可以室温干燥、性能稳定，且易于制备，可使用喷涂工艺用于电磁屏蔽、机械润滑等领域。

Description

一种溶剂型胶体石墨乳浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于石墨浆料技术领域，涉及一种溶剂型胶体石墨乳浆料及其制备方法。

背景技术

胶体石墨乳是石墨胶体与石墨乳的混合物，市场上的石墨乳大都为以水为分散相且粒径较为粗大的石墨乳，主要用于锻造芯模的高温润滑。为了适应电子材料的电性能稳定性要求，胶体石墨乳中的石墨乳为溶剂型的石墨乳。胶体石墨乳既可用于高级电子元器件的电磁屏蔽涂料，也可用于对水气比较敏感的精密机械部件的固体润滑剂。

用于导电浆料的石墨浆料一般都是使用高沸点溶剂及高分子粘合剂配制而成，其烘干温度高、导电性一般、性能稳定性较低。为了获得较好的导电性、附着力和性能稳定性，石墨需要具有尽可能高的石墨化度及非常好的片层平整结构。目前，市售的石墨粉基本上都是经过物理粉碎，不仅片层厚，而且其结构损伤大，显微镜下可明显看到翘曲、崩裂等现象。采用这种原材料直接配制石墨浆料，会导致最终形成的涂层导电性及附着力差，且性能不稳定，无法满足市场需要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种溶剂型胶体石墨乳浆料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种溶剂型胶体石墨乳浆料，该浆料包括以下组分及重量份含量：石墨粉15-55份、粘结剂胶体溶液10-20份、有机溶剂20-70份、浆料稳定剂1-3份、消泡剂0.1-1份、流平剂0.1-1份及防桔皮剂0.1-1份。

进一步地，所述的石墨粉包括天然鳞片石墨、人造石墨或膨胀石墨中的一种或更多种，并且所述的石墨粉的最大粒径≤15μm，含碳量≥99.5％，石墨化度≥95％。

进一步地，所述的粘结剂胶体溶液由粘合剂及有机溶剂组成，并且所述的粘结剂胶体溶液中，粘合剂与有机溶剂的质量比为1:3-5。

进一步地，所述的粘合剂包括丁基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素或硝基纤维素中的一种或更多种。粘合剂可以被酮类溶剂或醇类溶剂完全溶解。

进一步地，所述的有机溶剂包括酮类溶剂或醇类溶剂中的一种或两种，并且所述的有机溶剂的沸程为70-150℃，熔点＜-20℃。

进一步地，所述的粘结剂胶体溶液的制备过程为：将有机溶剂加入至粘合剂中，之后升温至35-45℃后保温，使粘合剂完全溶解，之后冷却至室温，并在300-400目的网布上过滤除杂，即得到所述的粘结剂胶体溶液。

作为优选的技术方案，粘结剂胶体溶液制备时，在搅拌状态下，将有机溶剂缓慢加入至粘合剂中，待粘合剂完全润湿后，再进行加热升温。

进一步地，所述的浆料稳定剂为醇类浆料稳定剂，所述的消泡剂为聚醚类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂或聚醚改性硅氧烷类消泡剂中的一种。

进一步地，所述的流平剂为有机硅类流平剂或丙烯酸酯类流平剂中的一种，所述的防桔皮剂为硅酮类防桔皮剂。硅酮类防桔皮剂本身为强溶剂，其与体系中的其他组分具有很好的共溶性，能够调节溶剂体系的挥发速度，延缓涂料表面膜层的形成时间。

一种溶剂型胶体石墨乳浆料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将石墨粉、粘结剂胶体溶液及有机溶剂混合后，分散均匀，得到浆体；

2)将浆体加入至砂磨机中，之后依次加入浆料稳定剂、消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至200-4000mPa·s，即制得所述的溶剂型胶体石墨乳浆料。

作为优选的技术方案，步骤1)中，采用高速搅拌进行分散，并且高速搅拌过程中，搅拌速率为1300-1700r/min(优选为1500r/min)。

作为进一步优选的技术方案，所述的高速搅拌过程在高速分散机中进行。

作为优选的技术方案，步骤2)中，所述的砂磨机为卧式棒销砂磨机。卧式棒销砂磨机利用硬度更高的锆珠对石墨浆料中的石墨进行研磨分散，对石墨片中不平整的部分进行剥离，进而使石墨的片层结构更加平整，有利于实现石墨涂层良好的导电性和附着力。

将浆体加入至砂磨机料釜中，然后开动砂磨机，高速研磨32小时以上。其中，高速研磨过程中，研磨速率为1800-2200r/min(优选为2000r/min)。

进一步地，步骤2)具体为：将浆体加入至砂磨机中，研磨至石墨粒子的D90＜10μm时，加入浆料稳定剂；之后继续研磨，直至石墨粒子的最大粒径＜15μm时，加入消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至200-4000mPa·s，即制得所述的溶剂型胶体石墨乳浆料。

作为优选的技术方案，通过适当添加有机溶剂调节浆料粘度。

制得的浆料具有导电、润滑性能，可使用喷涂工艺用于电磁屏蔽领域、机械润滑等领域。

与现有技术相比，本发明制备得到的溶剂型胶体石墨乳浆料分散性好、附着力优良、电阻率低、可以室温干燥、性能稳定，且易于制备，可使用喷涂工艺用于电磁屏蔽、机械润滑等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其制备方法包括以下步骤：

1)有机载体的配制：分别称取丁基纤维素10Kg和乙酸乙酯40Kg，在搅拌时，将乙酸乙酯缓慢加入到丁基纤维素中，待粘合剂完全润湿后，将其加热升温至40℃并保温，至丁基纤维素完全溶解后，冷却到室温，之后将其在300目的网布上过滤除杂，得到丁基纤维素胶体溶液；

2)备料：石墨粉40Kg、丁基纤维素胶体溶液30Kg、有机溶剂27.9Kg、浆料稳定剂1Kg、消泡剂0.5Kg、流平剂0.3Kg、防桔皮剂0.3Kg；

3)浆料的配制：称取石墨粉，将其与丁基纤维素胶体溶液、有机溶剂使用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆体；

4)浆料的生产：将上述浆体缓慢加入到砂磨机料釜中，然后开动砂磨机，高速研磨35小时，石墨粒子的D90为9.5μm时，加入浆料稳定剂；继续研磨1小时，此时石墨粒子的D90为9.3μm，最大粒径14.7μm。随后加入消泡剂0.5Kg、流平剂0.3Kg、防桔皮剂0.3Kg，并添加乙酸乙酯1.2Kg，调节浆料粘度至3800mPa·s，即制得可使用喷涂工艺用于电磁屏蔽领域的胶体石墨乳浆料，该石墨乳浆料的性能测试结果见表1。

表1石墨乳浆料的性能测试结果

实施例2：

一种溶剂型胶体石墨乳浆料，该方法包括以下步骤：

1)有机载体的配制：分别称取乙基纤维素10Kg和异丙醇40Kg，在搅拌时，将异丙醇缓慢加入到乙基纤维素中，待乙基纤维素完全润湿后，将其加热升温至40℃并保温，至乙基纤维素完全溶解后，冷却到室温时，将其在300目的网布上过滤除杂，得到乙基纤维素胶体溶液；

2)备料：石墨粉10Kg、粘结剂胶体溶液15Kg、有机溶剂72.4Kg、浆料稳定剂1Kg、消泡剂0.8Kg、流平剂0.4Kg、防桔皮剂0.4Kg；

3)浆料的配制：称取石墨粉，将其与乙基纤维素胶体溶液、异丙醇使用高速分散机进行高速分散，得到均匀的浆体；

4)浆料的生产：将上述浆体缓慢加入到砂磨机料釜中，然后开动砂磨机，高速研磨45小时，石墨粒子的D90为7.6μm时，加入浆料稳定剂；继续研磨1小时，此时石墨粒子的D90为6.5μm，最大粒径12.7μm。随后加入消泡剂0.8Kg、流平剂0.4Kg、防桔皮剂0.4Kg，添加有机溶剂1Kg，调节浆料粘度至500mPa·s，即制得可用于机械润滑领域的胶体石墨乳浆料。该石墨乳浆料的性能测试结果见表2。

表2石墨浆料的性能测试结果

实施例3：

一种溶剂型胶体石墨乳浆料，该浆料包括以下组分及重量份含量：石墨粉15份、粘结剂胶体溶液20份、有机溶剂20份、浆料稳定剂3份、消泡剂0.1份、流平剂1份及防桔皮剂0.1份。

其中，石墨粉为天然鳞片石墨，并且石墨粉的最大粒径≤15μm，含碳量≥99.5％，石墨化度≥95％；粘结剂胶体溶液由粘合剂及有机溶剂组成，并且粘结剂胶体溶液中，粘合剂与有机溶剂的质量比为1:5；粘合剂为乙基纤维素；有机溶剂为醇类溶剂，并且有机溶剂的沸程为70-150℃，熔点＜-20℃；浆料稳定剂为醇类浆料稳定剂；消泡剂为聚醚类消泡剂；流平剂为有机硅类流平剂；防桔皮剂为硅酮类防桔皮剂。

粘结剂胶体溶液的制备过程为：将有机溶剂加入至粘合剂中，之后升温至35℃后保温，使粘合剂完全溶解，之后冷却至室温，并在400目的网布上过滤除杂，即得到所述的粘结剂胶体溶液。

该溶剂型胶体石墨乳浆料的制备方法包括以下步骤：

1)将石墨粉、粘结剂胶体溶液及有机溶剂混合后，分散均匀，得到浆体；

2)将浆体加入至砂磨机中，研磨至石墨粒子的D90＜10μm时，加入浆料稳定剂；之后继续研磨，直至石墨粒子的最大粒径＜15μm时，加入消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至200mPa·s，即制得溶剂型胶体石墨乳浆料。

实施例4：

一种溶剂型胶体石墨乳浆料，该浆料包括以下组分及重量份含量：石墨粉55份、粘结剂胶体溶液10份、有机溶剂70份、浆料稳定剂1份、消泡剂1份、流平剂0.1份及防桔皮剂1份。

其中，石墨粉包括人造石墨及膨胀石墨，并且石墨粉的最大粒径≤15μm，含碳量≥99.5％，石墨化度≥95％；粘结剂胶体溶液由粘合剂及有机溶剂组成，并且粘结剂胶体溶液中，粘合剂与有机溶剂的质量比为1:4；粘合剂包括丁基纤维素、羟甲基纤维素及硝基纤维素；有机溶剂包括酮类溶剂及醇类溶剂，并且有机溶剂的沸程为70-150℃，熔点＜-20℃；浆料稳定剂为醇类浆料稳定剂；消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂；流平剂为丙烯酸酯类流平剂；防桔皮剂为硅酮类防桔皮剂。

粘结剂胶体溶液的制备过程为：将有机溶剂加入至粘合剂中，之后升温至45℃后保温，使粘合剂完全溶解，之后冷却至室温，并在300目的网布上过滤除杂，即得到所述的粘结剂胶体溶液。

该溶剂型胶体石墨乳浆料的制备方法包括以下步骤：

1)将石墨粉、粘结剂胶体溶液及有机溶剂混合后，分散均匀，得到浆体；

2)将浆体加入至砂磨机中，研磨至石墨粒子的D90＜10μm时，加入浆料稳定剂；之后继续研磨，直至石墨粒子的最大粒径＜15μm时，加入消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至4000mPa·s，即制得溶剂型胶体石墨乳浆料。

实施例5：

一种溶剂型胶体石墨乳浆料，该浆料包括以下组分及重量份含量：石墨粉30份、粘结剂胶体溶液15份、有机溶剂45份、浆料稳定剂2份、消泡剂0.6份、流平剂0.6份及防桔皮剂0.7份。

其中，石墨粉包括天然鳞片石墨、人造石墨及膨胀石墨，并且石墨粉的最大粒径≤15μm，含碳量≥99.5％，石墨化度≥95％；粘结剂胶体溶液由粘合剂及有机溶剂组成，并且粘结剂胶体溶液中，粘合剂与有机溶剂的质量比为1:3；粘合剂包括丁基纤维素及羟甲基纤维素；有机溶剂为酮类溶剂，并且有机溶剂的沸程为70-150℃，熔点＜-20℃；浆料稳定剂为醇类浆料稳定剂；消泡剂为聚醚改性硅氧烷类消泡剂；流平剂为有机硅类流平剂；防桔皮剂为硅酮类防桔皮剂。

粘结剂胶体溶液的制备过程为：将有机溶剂加入至粘合剂中，之后升温至40℃后保温，使粘合剂完全溶解，之后冷却至室温，并在325目的网布上过滤除杂，即得到所述的粘结剂胶体溶液。

该溶剂型胶体石墨乳浆料的制备方法包括以下步骤：

1)将石墨粉、粘结剂胶体溶液及有机溶剂混合后，分散均匀，得到浆体；

2)将浆体加入至砂磨机中，研磨至石墨粒子的D90＜10μm时，加入浆料稳定剂；之后继续研磨，直至石墨粒子的最大粒径＜15μm时，加入消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至1500mPa·s，即制得溶剂型胶体石墨乳浆料。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，该浆料包括以下组分及重量份含量：石墨粉15-55份、粘结剂胶体溶液10-20份、有机溶剂20-70份、浆料稳定剂1-3份、消泡剂0.1-1份、流平剂0.1-1份及防桔皮剂0.1-1份。

2.根据权利要求1所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，所述的石墨粉包括天然鳞片石墨、人造石墨或膨胀石墨中的一种或更多种，并且所述的石墨粉的最大粒径≤15μm，含碳量≥99.5％，石墨化度≥95％。

3.根据权利要求1所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，所述的粘结剂胶体溶液由粘合剂及有机溶剂组成，并且所述的粘结剂胶体溶液中，粘合剂与有机溶剂的质量比为1:3-5。

4.根据权利要求3所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，所述的粘合剂包括丁基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素或硝基纤维素中的一种或更多种。

5.根据权利要求3所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，所述的有机溶剂包括酮类溶剂或醇类溶剂中的一种或两种，并且所述的有机溶剂的沸程为70-150℃，熔点＜-20℃。

6.根据权利要求3所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，所述的粘结剂胶体溶液的制备过程为：将有机溶剂加入至粘合剂中，之后升温至35-45℃后保温，使粘合剂完全溶解，之后冷却至室温，并在300-400目的网布上过滤除杂，即得到所述的粘结剂胶体溶液。

7.根据权利要求1所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，所述的浆料稳定剂为醇类浆料稳定剂，所述的消泡剂为聚醚类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂或聚醚改性硅氧烷类消泡剂中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料，其特征在于，所述的流平剂为有机硅类流平剂或丙烯酸酯类流平剂中的一种，所述的防桔皮剂为硅酮类防桔皮剂。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的溶剂型胶体石墨乳浆料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将石墨粉、粘结剂胶体溶液及有机溶剂混合后，分散均匀，得到浆体；

2)将浆体加入至砂磨机中，之后依次加入浆料稳定剂、消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至200-4000mPa·s，即制得所述的溶剂型胶体石墨乳浆料。

10.根据权利要求9所述的一种溶剂型胶体石墨乳浆料的制备方法，其特征在于，步骤2)具体为：将浆体加入至砂磨机中，研磨至石墨粒子的D90＜10μm时，加入浆料稳定剂；之后继续研磨，直至石墨粒子的最大粒径＜15μm时，加入消泡剂、流平剂及防桔皮剂，并调节粘度至200-4000mPa·s，即制得所述的溶剂型胶体石墨乳浆料。