CN111777894A - 一种石墨烯油墨及其制备方法和应用 - Google Patents

一种石墨烯油墨及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信屏蔽材料领域，具体涉及一种石墨烯油墨及其制备方法和应用，按重量份计，包括石墨烯4～8份，炭黑1～3份，分散剂1～5份，表面活性剂0.5～5份，溶剂78～88份，碳酸钾1～2份。本发明采用在电缆上涂覆石墨烯油墨导电层，有利于优化电缆的屏蔽性能，降低成本。涂覆本发明获得的石墨烯油墨的通信电缆的屏蔽效果明显改善，其衰减改善率可达到50％。

Description

一种石墨烯油墨及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及通信屏蔽材料领域，具体涉及一种石墨烯油墨及其制备方法和应用。
技术背景
通信电缆是指用于近距音频通信和远距的高频载波和数字通信及信号传输的电缆。它是由多根互相绝缘的导线或导体绞成的缆心和保护缆心不受潮与机械损害的外层护套所构成的通信线缆。通信电缆的结构一般分为缆心和护层两大部分，缆心由被绝缘保护的导电心线和必要的屏蔽、填充和绑扎带等组成；护层一般是一层塑料薄膜围拢(作绝缘体，电介质的用途)，绝缘体外面覆盖一层薄网状导电体(一般为铜或合金)，然后导电体外面是最外层的绝缘物质作为外皮，可产生接地作用，防止芯线受到电子噪声和串音的干扰。
通信电缆是由多跟互相绝缘的导线或导体绞成的缆心和保护缆心不受潮与机械损害的外层护套所构成的通信线缆。现有外层一般是指某些电缆外层的编织或绞合的金属网，未来满足更高的屏蔽要求有时需要加上铝箔。遮蔽层会吸收杂散的电子信号来保护传输的数据；它们不和电缆接触，也不让数据失真。通信电缆设计为内导体为铜线，外导体为屏蔽层，这样是为了防止外部电磁波干扰异正常信号的传递。
现有技术中导体和屏蔽层共用同一轴心的电缆，随着讯号频率增高，产生的衰减越大。信号衰减值过高，会引起数据失真。另外，昂贵的铝箔及编制的金属丝网不但工艺复杂，而且提高了生产成本，降低了良品率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中通信电缆随着讯号频率增高，产生的衰减也大，数据失真，而且生产成本高等技术问题，提供了一种石墨烯油墨。
本发明的另一个目的在于，提供上述石墨烯油墨的制备方法。
本发明的另一个目的在于，提供上述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种石墨烯油墨，按重量份计，包括石墨烯4～8份，炭黑1～3份，分散剂1～5份，表面活性剂0.5～5份，溶剂78～88份，碳酸钾1～2份。
优选地，所述溶剂为水、正丁醇、无水乙醇中的一种或多种。
优选地，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯或丙烯酸酯聚合物的一种或多种。
优选地，所述表面活性剂为有机硅消泡剂、硅烷偶联剂或聚氯乙烯烷基酚醚润湿剂中的一种或多种。
优选地，所述表面活性为有机硅消泡剂、硅烷偶联剂和聚氯乙烯烷基酚醚润湿剂按质量比1.5∶3∶1组成。
优选地，所述炭黑为乙炔黑、导电炭黑按质量比2∶3组成。
所述石墨烯油墨的制备方法，包括以下步骤：
S01.将分散剂和表面活性剂按照比例加入到溶剂中，以1500～2500r/min的转速分散25～40min，得到分散液A；
S02.将石墨烯和炭黑按照比例加入到分散液A中，以2800～4000r/min的转速分散1.5～3h，得到分散液B；
S03.将分散液B以35～65KHz的频率超声分散18～35min，得到分散液C；
S04.将碳酸钾加入到分散液C中，研磨2～3.5h，即得。
所述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用。
所述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用，包括以下步骤：
S11.将通信电缆浸泡在预处理液中，25～35s，然后在105～115℃温度下烘干；其中，预处理液中含有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺或甲基绿中的一种；
S12.将经步骤S11处理的电缆浸泡在所述石墨烯油墨中2～5min，然后以200～220℃温度烘干0.5～1.5min；烘干以后再次浸泡在所述石墨烯油墨中1～3min，再以200～220℃温度烘干1.8～3min；
S13.将经由步骤S12处理的通信电缆包覆绝缘层，形成电缆线。
上述应用的步骤S11采用含有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺或甲基绿中的一种的预处理液对通信电缆进行预处理，该步骤让通信电缆更好的让石墨烯油墨均匀附着在表面。可以使石墨烯尽可能平铺在金属基材上形成导电网络。而石墨烯为片状结构，有利于提高多次反射损耗，有助于能量吸收与损耗。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明公开的一种石墨烯油墨及其制备方法和应用，采用在电缆上涂覆石墨烯油墨导电层，有利于优化电缆的屏蔽性能，降低成本。涂覆本发明获得的石墨烯油墨的通信电缆的屏蔽效果明显改善，其衰减改善率可达到50％。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例和对比例将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
除特殊说明，本实施例中所用的设备均为常规实验设备，所用的材料、试剂无特殊说明均为市售得到，无特殊说明的实验方法也为常规实验方法。
实施例1
一种石墨烯油墨，按重量份计，包括石墨烯4份，炭黑3份，十二烷基硫酸钠1份，硅烷偶联剂0.5份，无水乙醇88份，碳酸钾1份。所述炭黑为乙炔黑、导电炭黑按质量比2∶3组成。
上述石墨烯油墨的制备方法，包括以下步骤：
S01.将分散剂和表面活性剂按照比例加入到溶剂中，以2500r/min的转速分散25min，得到分散液A；
S02.将石墨烯和炭黑按照比例加入到分散液A中，以4000r/min的转速分散1.5h，得到分散液B；
S03.将分散液B以65KHz的频率超声分散18min，得到分散液C；
S04.将碳酸钾加入到分散液C中，研磨3.5h，即得。
上述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用，包括以下步骤：
S11.将通信电缆浸泡在预处理液中，25s，然后在115℃温度下烘干；其中，预处理液中含有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺或甲基绿中的一种；
S12.将经步骤S11处理的电缆浸泡在所述石墨烯油墨中2min，然后以200℃温度烘干0.5min；烘干以后再次浸泡在所述石墨烯油墨中1min，再以200℃温度烘干3min；
S13.将经由步骤S12处理的通信电缆包覆绝缘层，形成电缆线。
实施例2
一种石墨烯油墨，按重量份计，包括石墨烯8份，炭黑1份，十二烷基硫酸钠5份，硅烷偶联剂5份，无水乙醇78份，碳酸钾2份。所述炭黑为乙炔黑、导电炭黑按质量比2∶3组成。
上述石墨烯油墨的制备方法，包括以下步骤：
S01.将分散剂和表面活性剂按照比例加入到溶剂中，以1500r/min的转速分散40min，得到分散液A；
S02.将石墨烯和炭黑按照比例加入到分散液A中，以2800r/min的转速分散3h，得到分散液B；
S03.将分散液B以35KHz的频率超声分散35min，得到分散液C；
S04.将碳酸钾加入到分散液C中，研磨2h，即得。
上述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用，包括以下步骤：
S11.将通信电缆浸泡在预处理液中，35s，然后在105℃温度下烘干；其中，预处理液中含有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺或甲基绿中的一种；
S12.将经步骤S11处理的电缆浸泡在所述石墨烯油墨中5min，然后以220℃温度烘干0.5min；烘干以后再次浸泡在所述石墨烯油墨中3min，再以220℃温度烘干1.8min；
S13.将经由步骤S12处理的通信电缆包覆绝缘层，形成电缆线。
实施例3
一种石墨烯油墨，按重量份计，包括石墨烯6份，炭黑2份，十二烷基硫酸钠3份，表面活性剂3份，无水乙醇80份，碳酸钾1.5份。所述炭黑为乙炔黑、导电炭黑按质量比2∶3组成，所述表面活性为有机硅消泡剂、硅烷偶联剂和聚氯乙烯烷基酚醚润湿剂按质量比1.5∶3∶1组成。
上述石墨烯油墨的制备方法，包括以下步骤：
S01.将分散剂和表面活性剂按照比例加入到溶剂中，以2000r/min的转速分散30min，得到分散液A；
S02.将石墨烯和炭黑按照比例加入到分散液A中，以3000r/min的转速分散2h，得到分散液B；
S03.将分散液B以35～65KHz的频率超声分散20min，得到分散液C；
S04.将碳酸钾加入到分散液C中，研磨2～3.5h，即得。
上述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用，包括以下步骤：
S11.将通信电缆浸泡在预处理液中，30s，然后在110℃温度下烘干；其中，预处理液中含有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺或甲基绿中的一种；
S12.将经步骤S11处理的电缆浸泡在所述石墨烯油墨中3min，然后以210℃温度烘干1min；烘干以后再次浸泡在所述石墨烯油墨中2min，再以210℃温度烘干；
S13.将经由步骤S12处理的通信电缆包覆绝缘层，形成电缆线。
实验例
将实施例3获得的石墨烯油墨，按照实施例3的方法涂覆在电缆上，和为涂覆石墨烯油墨的电缆，比较二者电磁衰减值，结果如表1所示。
表1衰减值比较表
Figure BDA0002596319840000061
Figure BDA0002596319840000071
从表1可以看出，相比未涂覆石墨烯油墨，涂覆石墨烯油墨的通信电缆的屏蔽效果明显改善，其衰减改善率可达到50％。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种石墨烯油墨，其特征在于，按重量份计，包括石墨烯4～8份，炭黑1～3份，分散剂1～5份，表面活性剂0.5～5份，溶剂78～88份，碳酸钾1～2份。
2.根据权利要求1所述石墨烯油墨，其特征在于，所述溶剂为水、正丁醇、无水乙醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述石墨烯油墨，其特征在于，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯或丙烯酸酯聚合物的一种或多种。
4.根据权利要求1所述石墨烯油墨，其特征在于，所述表面活性剂为有机硅消泡剂、硅烷偶联剂或聚氯乙烯烷基酚醚润湿剂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述石墨烯油墨，其特征在于，所述表面活性为有机硅消泡剂、硅烷偶联剂和聚氯乙烯烷基酚醚润湿剂按质量比1.5∶3∶1组成。
6.根据权利要求1所述石墨烯油墨，其特征在于，所述炭黑为乙炔黑、导电炭黑按质量比2∶3组成。
7.权利要求1至6任一项所述石墨烯油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01.将分散剂和表面活性剂按照比例加入到溶剂中，以1500～2500r/min的转速分散25～40min，得到分散液A；
S02.将石墨烯和炭黑按照比例加入到分散液A中，以2800～4000r/min的转速分散1.5～3h，得到分散液B；
S03.将分散液B以35～65KHz的频率超声分散18～35min，得到分散液C；
S04.将碳酸钾加入到分散液C中，研磨2～3.5h，即得。
8.权利要求1至6任一项所述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用。
9.根据权利要求8所述石墨烯油墨在改善通信电缆电磁屏蔽性能上的应用，其特征在于，包括以下步骤：
S11.将通信电缆浸泡在预处理液中，25～35s，然后在105～115℃温度下烘干；其中，预处理液中含有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺或甲基绿中的一种；
S12.将经步骤S11处理的电缆浸泡在所述石墨烯油墨中2～5min，然后以200～220℃温度烘干0.5～1.5min；烘干以后再次浸泡在所述石墨烯油墨中1～3min，再以200～220℃温度烘干1.8～3min；
S13.将经由步骤S12处理的通信电缆包覆绝缘层，形成电缆线。
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