CN112646470A - 电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，包括如下步骤：步骤1、步骤2、步骤3：将步骤2得到的石墨烯粉末置于水溶性聚氨酯溶液中，调整其粘度至4000‑6500cps，PH值至2‑5之间，并搅拌获得的混合溶液；步骤4：对得到的混合溶液施加50‑400mA/cm2的电流，在80‑100℃的条件下油浴加热蒸发直至得到悬浊液。本发明具有易于分散不容易团聚的优点。

Description

电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯涂层制备方法技术领域，具体涉及一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法。
背景技术
石墨烯是由sp2杂化连接的碳原子呈单层排列构成二维晶体结构的碳纳米材料，基本结构单元是具有优异稳定性的碳六元环，碳六元环紧密连接形成蜂窝状网络结构。独特的二维结构决定了石墨烯拥有许多其他材料无法比拟的性能：石墨烯的厚度仅为单个原子的厚度，是目前已知最薄的材料；石墨烯材料的碳环中，碳原子间以α键相连接，键能较强，从而赋予其优异的机械性能；石墨烯作为一种半金属，具有极高的电子迁移率，其电阻率是目前已知最小的材料，导电性堪比铜和银；并且石墨烯还拥有优异的导热性能，超过纳米管等已知导热性能优异的材料。
然而，在实际应用中，由于石墨烯间存在较强的范德华作用力使其不能在溶剂中稳定分散，分散后也容易再次团聚在一起，这就制约了石墨烯的应用。目前，石墨烯分散的方法主要通过添加分散剂或者改性的方式，或者通过超声或均质的方法来提高石墨烯的分散效果，但是这些方法花费的时间长，增加了处理成本。
因此，如何设计一种能够均匀分散石墨烯的制备方法及石墨烯涂层液，既能解决石墨烯易团聚的问题，而且成本较低，生产效率高，这是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其具有易于分散不容易团聚的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将雾化铁粉末和钢球按质量比为1:10放入球磨罐中，填满无水乙醇后以200-400r/min的转速湿磨5h，形成片状金属粉末；
步骤2：在步骤（1）中的球磨罐中按质量百分数比加入氧化石墨烯粉末和分散剂，氧化石墨烯粉末：分散剂为20:1，以400-800r/min的转速湿磨一段时间为6h，随后采用真空干燥箱在80℃条件下烘干，制得分散均匀的金属-改性氧化石墨烯粉末，所述分散剂为含共轭键的表面活性剂，为烷基苯磺酸钠或聚苯乙磺酸钠；
步骤3：将步骤2得到的石墨烯粉末置于水溶性聚氨酯溶液中，调整其粘度至4000-6500cps，PH值至2-5之间，并搅拌获得的混合溶液；
步骤4：对得到的混合溶液施加50-400mA/cm2的电流，在80-100℃的条件下油浴加热蒸发直至得到悬浊液。
优选的，所述步骤1中还添加有润滑剂，所述润滑剂选取蜡油，蜡油与雾化铁粉末的重量份数比为1:1。
优选的，所述步骤4中含有钨，所述钨占混合溶液重量的1-3%。
优选的，在步骤3中添加入高分子粘接剂，所述高分子胶粘剂选取环氧树脂，环氧树脂占水溶性聚氨酯溶液的重量的1-3%。
优选的，步骤4中还添加有偶联剂，所述偶联剂选取锆类偶联剂，所述锆类偶联剂和钨的重量份数比为1:1。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明有效解决石墨烯易团聚的问题，能够保证石墨烯的均匀分散，更好地发挥石墨烯的优良性能，而且制备工艺简单，生产效率高，生产成本较低。
具体实施方式
对本发明做进一步说明。
实施例1：一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将雾化铁粉末和钢球按质量比为1:10放入球磨罐中，填满无水乙醇后以200-400r/min的转速湿磨5h，形成片状金属粉末；
步骤2：在步骤（1）中的球磨罐中按质量百分数比加入氧化石墨烯粉末和分散剂，氧化石墨烯粉末：分散剂为20:1，以400-800r/min的转速湿磨一段时间为6h，随后采用真空干燥箱在80℃条件下烘干，制得分散均匀的金属-改性氧化石墨烯粉末，所述分散剂为含共轭键的表面活性剂，为烷基苯磺酸钠或聚苯乙磺酸钠；
步骤3：将步骤2得到的石墨烯粉末置于水溶性聚氨酯溶液中，调整其粘度至4000-6500cps，PH值至2-5之间，并搅拌获得的混合溶液；
步骤4：对得到的混合溶液施加50-400mA/cm2的电流，在80-100℃的条件下油浴加热蒸发直至得到悬浊液。
所述步骤1中还添加有润滑剂，所述润滑剂选取蜡油，蜡油与雾化铁粉末的重量份数比为1:1。
所述步骤4中含有钨，所述钨占混合溶液重量的1%。
在步骤3中添加入高分子粘接剂，所述高分子胶粘剂选取环氧树脂，环氧树脂占水溶性聚氨酯溶液的重量的1%。
步骤4中还添加有偶联剂，所述偶联剂选取锆类偶联剂，所述锆类偶联剂和钨的重量份数比为1:1。
实施例2：一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将雾化铁粉末和钢球按质量比为1:10放入球磨罐中，填满无水乙醇后以200-400r/min的转速湿磨5h，形成片状金属粉末；
步骤2：在步骤（1）中的球磨罐中按质量百分数比加入氧化石墨烯粉末和分散剂，氧化石墨烯粉末：分散剂为20:1，以400-800r/min的转速湿磨一段时间为6h，随后采用真空干燥箱在80℃条件下烘干，制得分散均匀的金属-改性氧化石墨烯粉末，所述分散剂为含共轭键的表面活性剂，为烷基苯磺酸钠或聚苯乙磺酸钠；
步骤3：将步骤2得到的石墨烯粉末置于水溶性聚氨酯溶液中，调整其粘度至4000-6500cps，PH值至2-5之间，并搅拌获得的混合溶液；
步骤4：对得到的混合溶液施加50-400mA/cm2的电流，在80-100℃的条件下油浴加热蒸发直至得到悬浊液。
所述步骤1中还添加有润滑剂，所述润滑剂选取蜡油，蜡油与雾化铁粉末的重量份数比为1:1。
所述步骤4中含有钨，所述钨占混合溶液重量的2%。
在步骤3中添加入高分子粘接剂，所述高分子胶粘剂选取环氧树脂，环氧树脂占水溶性聚氨酯溶液的重量的2%。
步骤4中还添加有偶联剂，所述偶联剂选取锆类偶联剂，所述锆类偶联剂和钨的重量份数比为1:1。
实施例3：一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将雾化铁粉末和钢球按质量比为1:10放入球磨罐中，填满无水乙醇后以200-400r/min的转速湿磨5h，形成片状金属粉末；
步骤2：在步骤（1）中的球磨罐中按质量百分数比加入氧化石墨烯粉末和分散剂，氧化石墨烯粉末：分散剂为20:1，以400-800r/min的转速湿磨一段时间为6h，随后采用真空干燥箱在80℃条件下烘干，制得分散均匀的金属-改性氧化石墨烯粉末，所述分散剂为含共轭键的表面活性剂，为烷基苯磺酸钠或聚苯乙磺酸钠；
步骤3：将步骤2得到的石墨烯粉末置于水溶性聚氨酯溶液中，调整其粘度至4000-6500cps，PH值至2-5之间，并搅拌获得的混合溶液；
步骤4：对得到的混合溶液施加50-400mA/cm2的电流，在80-100℃的条件下油浴加热蒸发直至得到悬浊液。
所述步骤1中还添加有润滑剂，所述润滑剂选取蜡油，蜡油与雾化铁粉末的重量份数比为1:1。
所述步骤4中含有钨，所述钨占混合溶液重量的3%。
在步骤3中添加入高分子粘接剂，所述高分子胶粘剂选取环氧树脂，环氧树脂占水溶性聚氨酯溶液的重量的3%。
步骤4中还添加有偶联剂，所述偶联剂选取锆类偶联剂，所述锆类偶联剂和钨的重量份数比为1:1。
测试实验，采用超声波技术观测石墨烯的分散状态，得到实施例1-3均具有较好的分散状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，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)

1.一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将雾化铁粉末和钢球按质量比为1:10放入球磨罐中，填满无水乙醇后以200-400r/min的转速湿磨5h，形成片状金属粉末；
步骤2：在步骤（1）中的球磨罐中按质量百分数比加入氧化石墨烯粉末和分散剂，氧化石墨烯粉末：分散剂为20:1，以400-800r/min的转速湿磨一段时间为6h，随后采用真空干燥箱在80℃条件下烘干，制得分散均匀的金属-改性氧化石墨烯粉末，所述分散剂为含共轭键的表面活性剂，为烷基苯磺酸钠或聚苯乙磺酸钠；
步骤3：将步骤2得到的石墨烯粉末置于水溶性聚氨酯溶液中，调整其粘度至4000-6500cps，PH值至2-5之间，并搅拌获得的混合溶液；
步骤4：对得到的混合溶液施加50-400mA/cm2的电流，在80-100℃的条件下油浴加热蒸发直至得到悬浊液。
2.根据权利要求1所述的一种电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：所述步骤1中还添加有润滑剂，所述润滑剂选取蜡油，蜡油与雾化铁粉末的重量份数比为1:1。
3.根据权利要求1所述的电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：所述步骤4中含有钨，所述钨占混合溶液重量的1-3%。
4.根据权利要求1所述的电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：在步骤3中添加入高分子粘接剂，所述高分子胶粘剂选取环氧树脂，环氧树脂占水溶性聚氨酯溶液的重量的1-3%。
5.根据权利要求3所述的电场辅助冷喷涂石墨烯基涂层制备方法，其特征在于：步骤4中还添加有偶联剂，所述偶联剂选取锆类偶联剂，所述锆类偶联剂和钨的重量份数比为1:1。
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