一种石墨烯导电涂料及其制备方法

    9月18日，国家知识产权局公开了一项发明专利申请——一种石墨烯导电涂料及其制备方法。

    导电涂料发展至今大概有半个世纪，是随着现代科学技术而迅速发展起来的一种功能涂料。目前，导电涂料在电子、电器、航空、印刷等多种军用、民用工业领域中发挥着重大的作用。
    导电涂料最早可追溯到1948年美国的银和环氧树脂制成的导电胶专利，随后在20世纪50年代我国也开始进入了导电涂料领域的研究。涂料中最常用的导电填料有石墨类填料、金属类填料、金属氧化物填料等。自2004年石墨烯问世以来，这种“神奇的材料”就引起全球科学界的浓厚兴趣。石墨烯作为导电材料具有独特的性能，超大的比表面积，超高的载流子迁移率，具有超强的导电性能。但是现有的石墨烯导电涂料中的石墨烯容易出现团聚分层，使得导电涂料不能长期保持稳定；而且现有的石墨烯导电涂料的抗菌性能和防静电性能较差，不能很好的满足使用需求。

本发明针对以上技术问题，提供一种石墨烯导电涂料及其制备方法。

石墨烯导电涂料按重量由下述组分组成：

石墨烯15~30份；

碳纳米管5~20份；

导电炭黑2~10份；

金属粉末10~20份；

功能填料5~10份；

分散剂2~5份；

流平剂1~5份；

杀菌防霉剂0.02~0.1份；

胶粘剂20~50份；

玻璃微珠15~18份；

抗静电乳液16~20份；

有机溶剂30~50份；

光引发剂0.5~1份。

 

其中，石墨烯为N型高纯石墨烯或功能石墨烯中的至少一种，N型高纯石墨烯的片径为1-10μm，功能石墨烯为石墨烯晶格镶嵌四价铁离子，功能石墨烯中石墨烯与四价铁离子的摩尔比为10:1-1.5。功能填料为氮化铝、碳纤维、球形纳米氧化铝或氧化铝纤维中的一种或多种。胶粘剂为水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、水性纯丙乳液、水性环氧树脂乳液中的一种或几种。

 

石墨烯导电涂料的方法，包括以下步骤：

1.按照上述比例将石墨烯加入到部分有机溶剂中，超声处理40分钟后配制成1.5mg/ml的石墨烯悬浮液，然后将酸处理过的碳纳米管加入到石墨烯悬浮液中，再次超声处理50分钟，得到石墨烯-纳米管混合溶液；再将石墨烯和碳纳米管混合液在400℃和30-45MPa的压力下进行热处理50分钟后，得到石墨烯/碳纳米管复合材料；
 
2.按照上述比例将石墨烯加入到部分有机溶剂中，超声处理40分钟后配制成1.5mg/ml的石墨烯悬浮液，然后将酸处理过的碳纳米管加入到石墨烯悬浮液中，再次超声处理50分钟，得到石墨烯-纳米管混合溶液；再将石墨烯和碳纳米管混合液在400℃和30-45MPa的压力下进行热处理50分钟后，得到石墨烯/碳纳米管复合材料；
 
3.按照上述比例将导电炭黑、功能填料、分散剂、流平剂、杀菌防霉剂、玻璃微珠、抗静电乳液和光引发剂加入到搅拌罐中混合均匀得到混合物；
 
4.按照上述比例将导电炭黑、功能填料、分散剂、流平剂、杀菌防霉剂、玻璃微珠、抗静电乳液和光引发剂加入到搅拌罐中混合均匀得到混合物；
 
5.将步骤(4)中制得的导电漆基料加入到润湿分散好的金属粉末中，搅拌均匀后，过100-300目的筛网，去除杂质，得到涂料。

本发明的有益效果是：本发明配方中添加的碳纳米管和金属粉末使得制备的石墨烯导电涂料具有更好的分散性和导电性；并且添加的分散剂、流平剂和胶粘剂进一步提高了石墨烯和金属粉末的分散性能；添加的抗静电乳液提高了石墨烯导电涂料的抗静电性能，添加的杀菌防霉剂提高了石墨烯导电涂料的抗菌性能，使用效果较好。