[发明专利]一种水性石墨烯耐高温阻燃导电浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种制备水性石墨烯耐高温阻燃导电浆料的方法，所述方法包括步骤，1)将石墨烯处理使表面包含羟基；2)将所述石墨烯均匀分散在水性树脂中。还公开了所述方法制备的水性石墨烯耐高温阻燃导电浆料，以及水性石墨烯耐高温阻燃导电浆料应用于制备水性耐高温阻燃石墨烯电热膜的用途。

技术领域

本发明属于石墨烯领域，具体而言，本发明涉及一种水性石墨烯耐高温阻燃导电浆料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，其中碳原子呈蜂巢晶格排列，石墨烯的蜂巢结构非常稳定。当施加外力与石墨烯时，碳原子层会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·S，电子的运动速度达到了光速的1/300，比碳纳米管或硅晶体高；而且电阻率只有约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前电阻率最小的材料。由于石墨烯具有以上优异的性能，只需添加少量就能很大程度上改善浆料的导电性能。

但是，石墨烯很难在水性体系中分散，目前绝大多数的石墨烯导电浆料为溶剂型，在使用过程中会对环境造成一定程度的污染，而且会危害人的身体健康。现有的水性石墨烯导电浆料是在体系中加入了大量的分散剂和稳定剂，利用这些助剂使石墨烯能够稳定分散。但是这些助剂的存在会严重影响石墨烯的导电性能，无法体现石墨烯作为导电填料的优势。使用助剂在水性体系分散石墨烯，分散效果差，长时间存放时石墨烯会再次团聚。例如，专利CN 104464883A公布了表面吸附分散剂的石墨烯导电浆料、其制备方法及应用。为解决分散问题，在体系中引入了表面活性剂和分散剂来帮助石墨烯的均匀分散。但是表面活性剂和分散剂本身不参与导电，对浆料所制备产品的导电性能有一定的破坏作用。严重影响了石墨烯导电浆料的应用和市场发展。

专利CN 105898906A公布了一种利用石墨烯水性浆料制备电热膜的方法介绍了一种石墨烯水性浆料及制备电热膜的方法。该种方案仍然存在的问题1)使用助剂分散石墨烯；分散效果差；2)制备的电热膜不具备阻燃效果，存在安全隐患。该方法制备石墨烯水性浆料难以长时间的稳定存放，而且所制备的石墨烯电热膜具有极大的安全隐患，容易引发火灾造成人员伤亡。

专利CN 105647549A公布了一种石墨烯阻燃薄膜及其制备方法和应用。该方法是将氧化石墨烯与阻燃剂混合，制备成膜。然后将其还原制备得到石墨烯阻燃薄膜。该方法制备的石墨烯阻燃薄膜添加了大量的阻燃剂，将严重影响其电性能和力学性能，无法发挥石墨烯的优势。

随着对石墨烯研究的不断深入，石墨烯防静电涂料、石墨烯电热膜、石墨烯防电磁屏蔽涂层等不断进入人们的生活。石墨烯相关产品的安全性越来越受大家的关注。尤其石墨烯电热产品被大规模应用于冬季取暖，产品的安全性更加重要。目前市面上的石墨烯电热产品都不具备阻燃性能，隐患巨大。因此，开发具有阻燃效果的石墨烯导电浆料迫在眉睫。

发明内容

经过研究，本发明人提出了一种具有阻燃效果的功能化石墨烯，所述石墨烯表面包含羟基。所述石墨烯经过化学或物理方法处理使表面包含羟基，例如接枝磷酸酯基。

因此，在一方面，本发明提供了一种制备水性石墨烯耐高温阻燃导电浆料的方法，所述方法包括步骤，

1)将石墨烯处理使表面包含羟基，得到羟基化石墨烯；

2)将所述石墨烯均匀分散在水性树脂中。

在一个实施方案中，在步骤1)中所述石墨烯经过化学或物理方法处理使表面接枝磷酸酯基。在一个具体实施方案中，在步骤1)中：