一种石墨烯基导电涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯基导电涂层及其制备方法，涉及涂层涂料技术领域。本发明专利技术在制备石墨烯基导电涂层时，先将氧化石墨烯进行高温膨胀，再和离子液体混合球磨，制得改性膨胀氧化石墨烯；将纳米铜粉和3

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯基导电涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂层涂料
，具体为一种石墨烯基导电涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]导电涂料是随着现代科学技术的不断提高而迅速发展起来的能够赋予高分子聚合物以导电能力的功能性涂料，已经在航空、电子电器、建筑、化工、印刷等诸多工业领域获得了广泛应用。
[0003]根据导电涂料的材料组成和导电原理可将其分为两种类型，即结构型导电涂料和填充型导电涂料。结构型导电涂料是指将本身具有导电能力的高分子聚合物或者在这些本身具有导电能力的高分子聚合物中添加一些其他的高分子材料而制成的导电涂料，它主要是由聚合物结构提供导电的载流子。填充型导电涂料主要由高分子聚合物、导电填料、溶剂以及助剂等元素组成，它是将一些可以导电的无机粒子(如金属、金属氧化物、炭黑、石黑、石黑烯、碳纳米管等)或者将有机抗静电剂添加到不导电的高分子聚合物中，通过分散复合、层积复合和表面复合方式，把导电填料的导电能力和高分子聚合物的耐候性、耐高温性、耐污染性、易加工等优良的力学和物理性能结合起来。
[0004]填充型导电涂料在实际研究和应用中表现出优异的综合性能，已成为导电涂料工业研究和开发的热点和重点。但在实际应用在仍有较多的问题需要解决，如在高温环境下需要具有良好的耐高温性能，在潮湿酸碱环境中需要良好的耐腐蚀性能，因此可在恶劣环境中使用的导电涂料具有良好市场前景和研究价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种石墨烯基导电涂层及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种石墨烯基导电涂层的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
[0008](1)改性膨胀氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯进行高温膨胀，再和离子液体混合球磨，制得改性膨胀氧化石墨烯；
[0009](2)涂料的制备：将纳米铜粉和3
‑
吡啶基三乙氧基硅烷反应制得改性纳米铜粉，将改性膨胀氧化石墨烯、改性纳米铜粉、复合溶剂、聚醚砜树脂混合配制成涂料；
[0010](3)喷涂：调节粘度并进行喷涂，烘干后进行二次喷涂至所需厚度，高温烘干，制得石墨烯基导电涂层。
[0011]作为优化，所述石墨烯基导电涂层的制备方法包括以下制备步骤：
[0012](1)改性膨胀氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯置于马弗炉中，在氮气氛围中，550～650℃静置30s，取出并自然冷却至室温，制得膨胀氧化石墨烯；将膨胀氧化石墨烯、离子液体、纯水和无水乙醇按质量比1：1：2：2～1：2：4：4混合均匀，在10～30℃，30～40kHz超声分散20～30min，倒入球磨罐中球磨20～30min，在60～70℃干燥6～8h，制得改性膨胀氧化
石墨烯；
[0013](2)涂料的制备：将改性膨胀氧化石墨烯、改性纳米铜粉、复合溶剂按质量比2：1：50～3：1：80混合均匀，在10～20℃，30～40kHz超声2～3h，制得分散液；将分散液质量0.2～0.3倍的聚醚砜树脂加入到分散液中，在10～20℃，800～1000r/min搅拌反应3～5h，再置于砂磨盘中，加入磨砂至砂磨盘容量70％，以4500～5000r/min的转速研磨3～5h，用80～100目筛网过滤，制得涂料；
[0014](3)喷涂：通过添加复合溶剂调节涂料的粘度，调节至可17～20s通过粘度测试杯测试，通过空气喷枪以0.06～0.08g/cm2的量进行喷涂，在70～80℃干燥3～4h，再进行二次喷涂以达到2～3mm涂层厚度，置于烘箱中，以2～3℃/min的升温速率从常温升至360～380℃并保持8～10min，取出并自然冷却至室温，制得石墨烯基导电涂层。
[0015]作为优化，步骤(1)所述氧化石墨烯的制备方法为：将石墨和质量分数95～98％的浓硫酸按质量比1：20～1：25混合均匀，在10～20℃，800～1000r/min搅拌6～8min，再加入石墨质量2～3倍的高锰酸钾并在0～5℃，300～500r/min搅拌10～15min，再在8～10min内均速倒入石墨质量40～50倍的纯水中，在40～50℃搅拌40～60min，在90～98℃搅拌40～50min，再加入石墨质量3～5倍的质量分数30～36％的双氧水，继续搅拌3～5min后过滤，并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥6～8h，制备而成。
[0016]作为优化，所述石墨为鳞片状石墨，纯度大于99.9％，粒径小于0.2mm。
[0017]作为优化，步骤(1)所述离子液体为1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐。
[0018]作为优化，步骤(2)所述改性纳米铜粉的制备方法为：将纳米铜粉、3
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吡啶基三乙氧基硅烷、无水乙醇和纯水按质量比3：1：8：3～3：1：10：4混合均匀，在10～20℃，800～1000r/min搅拌反应40～50min，在60～70℃干燥4～6h，制备而成。
[0019]作为优化，步骤(2)、(3)所述复合溶剂是将N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基乙酰胺、甲苯、丁酮按质量比1：1：1：1～1：1：3：3混合均匀配制而成。
[0020]作为优化，步骤(2)所述磨砂为氧化锆珠。
[0021]作为优化，步骤(3)所述粘度测试杯的型号为DIN
‑
4。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0023]本专利技术在制备石墨烯基导电涂层时，先将改性膨胀氧化石墨烯、改性纳米铜粉、复合溶剂、聚醚砜树脂混合配制成涂料；调节粘度并进行喷涂，烘干后进行二次喷涂至所需厚度，高温烘干，制得石墨烯基导电涂层。
[0024]首先，将氧化石墨烯进行高温膨胀，再和离子液体混合球磨，制得改性膨胀氧化石墨烯，膨胀使氧化石墨烯层与层质检的间距增大产生间隙，可负载离子液体，也更易剥离层单层并分散，离子液体不仅提高导电效果，还提高了总体的相容性，使改性膨胀氧化石墨烯在主体中起到更好的阻隔保护作用，从而提高了耐腐蚀性能。
[0025]其次，将纳米铜粉和3
‑
吡啶基三乙氧基硅烷反应制得改性纳米铜粉，在纳米铜粉表面接枝有吡啶基团，提高了纳米铜粉的分散性，并且吡啶基团可与金属离子配合进行交联，从而提高了耐高温性能，吡啶基团可捕捉腐蚀游离的金属离子，形成有机金属配合结构，对内部纳米铜粉形成进一步的保护，从而提高了耐腐蚀性能。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]为了更清楚的说明本专利技术提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基导电涂层的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：(1)改性膨胀氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯进行高温膨胀，再和离子液体混合球磨，制得改性膨胀氧化石墨烯；(2)涂料的制备：将纳米铜粉和3
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吡啶基三乙氧基硅烷反应制得改性纳米铜粉，将改性膨胀氧化石墨烯、改性纳米铜粉、复合溶剂、聚醚砜树脂混合配制成涂料；(3)喷涂：调节粘度并进行喷涂，烘干后进行二次喷涂至所需厚度，高温烘干，制得石墨烯基导电涂层。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基导电涂层的制备方法，其特征在于，所述防水耐磨复合膜的制备方法主要包括以下制备步骤：(1)改性膨胀氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯置于马弗炉中，在氮气氛围中，550～650℃静置30s，取出并自然冷却至室温，制得膨胀氧化石墨烯；将膨胀氧化石墨烯、离子液体、纯水和无水乙醇按质量比1：1：2：2～1：2：4：4混合均匀，在10～30℃，30～40kHz超声分散20～30min，倒入球磨罐中球磨20～30min，在60～70℃干燥6～8h，制得改性膨胀氧化石墨烯；(2)涂料的制备：将改性膨胀氧化石墨烯、改性纳米铜粉、复合溶剂按质量比2：1：50～3：1：80混合均匀，在10～20℃，30～40kHz超声2～3h，制得分散液；将分散液质量0.2～0.3倍的聚醚砜树脂加入到分散液中，在10～20℃，800～1000r/min搅拌反应3～5h，再置于砂磨盘中，加入磨砂至砂磨盘容量70％，以4500～5000r/min的转速研磨3～5h，用80～100目筛网过滤，制得涂料；(3)喷涂：通过添加复合溶剂调节涂料的粘度，调节至可17～20s通过粘度测试杯测试，通过空气喷枪以0.06～0.08g/cm2的量进行喷涂，在70～80℃干燥3～4h，再进行二次喷涂以达到2～3mm涂层厚度，置于烘箱中，以2～3℃/min的升温速率从常温升至360～380℃并保持8～10min，取出并自然冷却至室温，制得石墨烯基导电涂层。3.根据权利要求2所述的一种石墨烯基导电涂层的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：渠立刚，刘余兵，蒋怀彬，
申请(专利权)人：瞻星能源科技镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：