CN111826081A - 一种高性能石墨烯导电防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了石墨烯技术领域的一种高性能石墨烯导电防腐涂料及其制备方法，由下列质量份数的各组分组成：环氧树脂：25‑40份；石墨烯浆料：5‑15份；正丁醇与二甲苯混合溶液：3‑5份；聚酰胺：42‑45份；滑石粉：6‑12份；分散液：2‑4份；导电填料：10‑16份；导热填料：20‑50份；防腐填料：8‑20份；本发明通过优化的石墨烯浆料和环氧树脂进行配比，并融合正丁醇与二甲苯混合溶液，使得制得石墨烯涂料在保持原有基本性能的基础上，更进一步优化并提高了相应的性能，且使得涂料更加易涂覆，涂层的电阻率也较低；同时利用石墨烯浆料和导热填料热传导效应的相互搭配，减少能量的损耗，提升其导热效率，使其各项性能均得到进一步的优化，满足当前工艺生产使用的需求。

Description

一种高性能石墨烯导电防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种高性能石墨烯导电防腐涂料及其制备方法，具体为石墨烯技术领域。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。
石墨烯在石墨烯导热防腐涂料中保持均匀分散和稳定保存至关重要，现有石墨烯涂料的制备过程复杂，在制备过程中的导电性和防腐性均会受到一定程度的影响，从而降低了石墨烯本身具有的优异的导电性能，需要对现有的石墨烯涂料的组分和制备方法进行一定程度的优化；为此，我们提出了一种高性能石墨烯导电防腐涂料及其制备方法投入使用，以解决上述问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高性能石墨烯导电防腐涂料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种高性能石墨烯导电防腐涂料，由下列质量份数的各组分组成：
环氧树脂：25-40份；
石墨烯浆料：5-15份；
正丁醇与二甲苯混合溶液：3-5份；
聚酰胺：42-45份；
滑石粉：6-12份；
分散液：2-4份；
导电填料：10-16份；
导热填料：20-50份；
防腐填料：8-20份；
酸性溶液：2-8份；
所述石墨烯浆料由以下重量份的成分组成：铜复合石墨烯0.5-28份、有机溶剂2.5-15.5份、活性剂3-12份、稀释剂32-44份以及氧化剂1.5-4.5份。
所述铜复合石墨烯由以下重量份的成分组成：碳化硅单晶体25-45份、纯铜粉末50-85份、偶联剂4-12份以及酸性剂0.3-6份。
所述正丁醇与二甲苯混合溶液中的正丁醇与二甲苯的质量比为1∶2.05，所述分散液与聚酰胺的质量比为2.5∶3.75。
所述导电填料为银包玻璃微珠，所述导热填料选自碳化硅、氮化硼和三聚磷酸铝中的一种或多种，所述防腐填料为锌粉和磷酸锌组合物。
所述酸性溶液为浓硫酸，所述分散液为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚氧化乙烯的组合物。
高性能石墨烯导电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
石墨烯浆料的制备：
A：将上述铜复合石墨烯的原料按照相应的比例混合置于研磨设备中，并经二次循环研磨得到原料A；
B：随后将原料A与活性剂和60％-80％重量份的稀释剂加入分散设备中，分散得到混合液B；
C：将混合液B过滤后，向其中加入200-450ml的有机溶剂和氧化剂，并用超声波打散30-40min，最后在1200-1600r/min的转速条件下，离心30min，得到石墨烯复合浆料；
石墨烯导电防腐涂料的制备：
D：将聚酰胺以及上述制备的石墨烯复合浆料按照一定的比例混合，将正丁醇与二甲苯按照配比配置成混合溶液，并与上述混合物混合搅拌均匀，
E：将环氧树脂通过一定量的稀释剂和分散液充分溶解，并向其中加入滑石粉，充分搅拌并润湿后，注入搅拌机中，并将制得产物通过研磨机研磨成42μm的形状；
F：依次添加导电填料、导热填料和防腐填料，在高速搅拌机中充分溶解搅匀后，用滤网过滤得到石墨烯导电防腐涂料。
所述步骤E中的搅拌条件为，在950r/min的转速下分散70min，所述步骤F中的搅拌条件为，1200r/min的转速下分散130min。
所述滤网采用200目滤网。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过优化的石墨烯浆料和环氧树脂进行配比，并融合正丁醇与二甲苯混合溶液，使得制得石墨烯涂料在保持原有基本性能的基础上，添加有导电填料，更进一步优化并提高了相应的性能，且使得涂料更加易涂覆，涂层的电阻率也较低；同时利用石墨烯浆料和导热填料热传导效应的相互搭配，使石墨烯涂料制备得到的涂层具备高的导热系数，减少能量的损耗，提升其导热效率，使其各项性能均得到进一步的优化，满足当前工艺生产使用的需求。
具体实施方式
下面本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：本发明提供一种高性能石墨烯导电防腐涂料，由下列质量份数的各组分组成：
环氧树脂：25份；
石墨烯浆料：5份；
正丁醇与二甲苯混合溶液：3份；
聚酰胺：42份；
滑石粉：6份；
分散液：2份；
导电填料：10份；
导热填料：20份；
防腐填料：8份；
酸性溶液：2份；
石墨烯浆料由以下重量份的成分组成：铜复合石墨烯0.5份、有机溶剂2.5份、活性剂3份、稀释剂32份以及氧化剂1.5份。
铜复合石墨烯由以下重量份的成分组成：碳化硅单晶体25份、纯铜粉末50份、偶联剂4-12份以及酸性剂0.3份。
正丁醇与二甲苯混合溶液中的正丁醇与二甲苯的质量比为1∶2.05，分散液与聚酰胺的质量比为2.5∶3.75。
导电填料为银包玻璃微珠，导热填料选自碳化硅、氮化硼和三聚磷酸铝中的一种或多种，防腐填料为锌粉和磷酸锌组合物。
酸性溶液为浓硫酸，分散液为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚氧化乙烯的组合物。
高性能石墨烯导电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
石墨烯浆料的制备：
A：将上述铜复合石墨烯的原料按照相应的比例混合置于研磨设备中，并经二次循环研磨得到原料A；
B：随后将原料A与活性剂和60％-80％重量份的稀释剂加入分散设备中，分散得到混合液B；
C：将混合液B过滤后，向其中加入200-450ml的有机溶剂和氧化剂，并用超声波打散30-40min，最后在1200-1600r/min的转速条件下，离心30min，得到石墨烯复合浆料；
石墨烯导电防腐涂料的制备：
D：将聚酰胺以及上述制备的石墨烯复合浆料按照一定的比例混合，将正丁醇与二甲苯按照配比配置成混合溶液，并与上述混合物混合搅拌均匀，
E：将环氧树脂通过一定量的稀释剂和分散液充分溶解，并向其中加入滑石粉，充分搅拌并润湿后，注入搅拌机中，并将制得产物通过研磨机研磨成42μm的形状；
F：依次添加导电填料、导热填料和防腐填料，在高速搅拌机中充分溶解搅匀后，用滤网过滤得到石墨烯导电防腐涂料。
步骤E中的搅拌条件为，在950r/min的转速下分散70min，步骤F中的搅拌条件为，1200r/min的转速下分散130min。
滤网采用200目滤网。
通过该实施例制得的石墨烯导电防腐涂料的导电、防腐以及导热性能较低，涂覆效果较差；
实施例二：本发明提供一种高性能石墨烯导电防腐涂料，由下列质量份数的各组分组成：
环氧树脂：32份；
石墨烯浆料：10份；
正丁醇与二甲苯混合溶液：4份；
聚酰胺：43份；
滑石粉：9份；
分散液：3份；
导电填料：12份；
导热填料：35份；
防腐填料：16份；
酸性溶液：5份；
石墨烯浆料由以下重量份的成分组成：铜复合石墨烯13份、有机溶剂10份、活性剂8份、稀释剂38份以及氧化剂2.6份。
铜复合石墨烯由以下重量份的成分组成：碳化硅单晶体30份、纯铜粉末65份、偶联剂8份以及酸性剂3份。
正丁醇与二甲苯混合溶液中的正丁醇与二甲苯的质量比为1∶2.05，分散液与聚酰胺的质量比为2.5∶3.75。
导电填料为银包玻璃微珠，导热填料选自碳化硅、氮化硼和三聚磷酸铝中的一种或多种，防腐填料为锌粉和磷酸锌组合物。
酸性溶液为浓硫酸，分散液为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚氧化乙烯的组合物。
高性能石墨烯导电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
石墨烯浆料的制备：
A：将上述铜复合石墨烯的原料按照相应的比例混合置于研磨设备中，并经二次循环研磨得到原料A；
B：随后将原料A与活性剂和60％-80％重量份的稀释剂加入分散设备中，分散得到混合液B；
C：将混合液B过滤后，向其中加入200-450ml的有机溶剂和氧化剂，并用超声波打散30-40min，最后在1200-1600r/min的转速条件下，离心30min，得到石墨烯复合浆料；
石墨烯导电防腐涂料的制备：
D：将聚酰胺以及上述制备的石墨烯复合浆料按照一定的比例混合，将正丁醇与二甲苯按照配比配置成混合溶液，并与上述混合物混合搅拌均匀，
E：将环氧树脂通过一定量的稀释剂和分散液充分溶解，并向其中加入滑石粉，充分搅拌并润湿后，注入搅拌机中，并将制得产物通过研磨机研磨成42μm的形状；
F：依次添加导电填料、导热填料和防腐填料，在高速搅拌机中充分溶解搅匀后，用滤网过滤得到石墨烯导电防腐涂料。
步骤E中的搅拌条件为，在950r/min的转速下分散70min，步骤F中的搅拌条件为，1200r/min的转速下分散130min。
滤网采用200目滤网。
通过该实施例制得的石墨烯导电防腐涂料的导电、防腐以及导热性能较佳，涂覆效果较好；
实施例三：本发明提供一种高性能石墨烯导电防腐涂料，由下列质量份数的各组分组成：
环氧树脂：40份；
石墨烯浆料：15份；
正丁醇与二甲苯混合溶液：5份；
聚酰胺：45份；
滑石粉：12份；
分散液：4份；
导电填料：16份；
导热填料：50份；
防腐填料：20份；
酸性溶液：8份；
石墨烯浆料由以下重量份的成分组成：铜复合石墨烯28份、有机溶剂15.5份、活性剂2份、稀释剂44份以及氧化剂4.5份。
铜复合石墨烯由以下重量份的成分组成：碳化硅单晶体45份、纯铜粉末85份、偶联剂12份以及酸性剂6份。
正丁醇与二甲苯混合溶液中的正丁醇与二甲苯的质量比为1∶2.05，分散液与聚酰胺的质量比为2.5∶3.75。
导电填料为银包玻璃微珠，导热填料选自碳化硅、氮化硼和三聚磷酸铝中的一种或多种，防腐填料为锌粉和磷酸锌组合物。
酸性溶液为浓硫酸，分散液为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚氧化乙烯的组合物。
高性能石墨烯导电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
石墨烯浆料的制备：
A：将上述铜复合石墨烯的原料按照相应的比例混合置于研磨设备中，并经二次循环研磨得到原料A；
B：随后将原料A与活性剂和60％-80％重量份的稀释剂加入分散设备中，分散得到混合液B；
C：将混合液B过滤后，向其中加入200-450ml的有机溶剂和氧化剂，并用超声波打散30-40min，最后在1200-1600r/min的转速条件下，离心30min，得到石墨烯复合浆料；
石墨烯导电防腐涂料的制备：
D：将聚酰胺以及上述制备的石墨烯复合浆料按照一定的比例混合，将正丁醇与二甲苯按照配比配置成混合溶液，并与上述混合物混合搅拌均匀，
E：将环氧树脂通过一定量的稀释剂和分散液充分溶解，并向其中加入滑石粉，充分搅拌并润湿后，注入搅拌机中，并将制得产物通过研磨机研磨成42μm的形状；
F：依次添加导电填料、导热填料和防腐填料，在高速搅拌机中充分溶解搅匀后，用滤网过滤得到石墨烯导电防腐涂料。
步骤E中的搅拌条件为，在950r/min的转速下分散70min，步骤F中的搅拌条件为，1200r/min的转速下分散130min。
滤网采用200目滤网。
通过该实施例制得的石墨烯导电防腐涂料的导电、防腐以及导热性能较佳，但涂覆效果较差；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高性能石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，由下列质量份数的各组分组成：
环氧树脂：25-40份；
石墨烯浆料：5-15份；
正丁醇与二甲苯混合溶液：3-5份；
聚酰胺：42-45份；
滑石粉：6-12份；
分散液：2-4份；
导电填料：10-16份；
导热填料：20-50份；
防腐填料：8-20份；
酸性溶液：2-8份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯浆料由以下重量份的成分组成：铜复合石墨烯0.5-28份、有机溶剂2.5-15.5份、活性剂3-12份、稀释剂32-44份以及氧化剂1.5-4.5份。
3.根据权利要求2所述的一种高性能石墨烯导电防腐涂料，其特征在于：所述铜复合石墨烯由以下重量份的成分组成：碳化硅单晶体25-45份、纯铜粉末50-85份、偶联剂4-12份以及酸性剂0.3-6份。
4.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯导电防腐涂料，其特征在于：所述正丁醇与二甲苯混合溶液中的正丁醇与二甲苯的质量比为1∶2.05，所述分散液与聚酰胺的质量比为2.5∶3.75。
5.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯导电防腐涂料，其特征在于：所述导电填料为银包玻璃微珠，所述导热填料选自碳化硅、氮化硼和三聚磷酸铝中的一种或多种，所述防腐填料为锌粉和磷酸锌组合物。
6.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯导电防腐涂料，其特征在于：所述酸性溶液为浓硫酸，所述分散液为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚氧化乙烯的组合物。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的高性能石墨烯导电防腐涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
石墨烯浆料的制备：
A：将上述铜复合石墨烯的原料按照相应的比例混合置于研磨设备中，并经二次循环研磨得到原料A；
B：随后将原料A与活性剂和60％-80％重量份的稀释剂加入分散设备中，分散得到混合液B；
C：将混合液B过滤后，向其中加入200-450ml的有机溶剂和氧化剂，并用超声波打散30-40min，最后在1200-1600r/min的转速条件下，离心30min，得到石墨烯复合浆料；
石墨烯导电防腐涂料的制备：
D：将聚酰胺以及上述制备的石墨烯复合浆料按照一定的比例混合，将正丁醇与二甲苯按照配比配置成混合溶液，并与上述混合物混合搅拌均匀，
E：将环氧树脂通过一定量的稀释剂和分散液充分溶解，并向其中加入滑石粉，充分搅拌并润湿后，注入搅拌机中，并将制得产物通过研磨机研磨成42μm的形状；
F：依次添加导电填料、导热填料和防腐填料，在高速搅拌机中充分溶解搅匀后，用滤网过滤得到石墨烯导电防腐涂料。
8.根据权利要求7所述的高性能石墨烯导电防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤E中的搅拌条件为，在950r/min的转速下分散70min，所述步骤F中的搅拌条件为，1200r/min的转速下分散130min。
9.根据权利要求7所述的高性能石墨烯导电防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述滤网采用200目滤网。
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