[发明专利]一种石墨烯分散体系及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子技术领域，尤其涉及一种石墨烯分散体系及其制备方法。本发明提供了一种石墨烯分散体系，包括分散剂以及均匀分散于所述分散剂内的石墨烯；所述分散剂包括阴离子活性剂和/或非离子型活性剂。本发明还提供了一种石墨烯分散体系的制备方法，包括：步骤1：将石墨烯预干燥；步骤2：配置高质量分数分散剂，所述高质量分数分散剂的浓度为0.1g/L；步骤3：将所述石墨烯加入到所述高质量分数分散剂中得到混合溶液；步骤4：将所述混合溶液超声分散并静置。本发明提供的一种石墨烯分散体系及其制备方法，用于解决现有技术中不能通过表面活性剂改性来改善石墨烯水性悬浮液的分散性能的技术问题。

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，尤其涉及一种石墨烯分散体系及其制备方法。

背景技术

石墨烯中的碳原子是以sp²杂化形式，并以夹角为120°的共价键与其它碳原子连接形成的六角形层状蜂窝结构。在垂直于层平面的方向上，每个碳原子还有一个pz轨道，因此可形成贯穿于全层的离域大π键。层中每个碳原子的配位数为3，相邻碳原子间的键长约为0.142nm，单层石墨稀的厚度仅0.35nm。除了特殊的单原子层结构，石墨烯还具有各种优异的性能:。单层石墨烯具有高透明度(约97.7％)，比表面积理论计算值能达到2630m²/g，同时拥有优异的力学性能、卓越的电学性能。其禁带宽度几乎为零、载流子迁移率高、良好的热学性能。此外石墨烯还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子质量分数极限下的最小量子电导率等一系列特性。综上所述，石墨烯具有众多优异的性能以及较为独特的结构，是一种理想的第二相材料。但石墨烯的一个缺陷就是其在水溶液中的分散性较差，在水溶液中大批量制备无表面活性剂的单层石墨烯一直是材料界未解决的难题，由于石墨烯巨大的比表面积以及作为非极性粒子，使得其具有极强的疏水性，很难进入到水性溶液以及均匀地分散在水中。有人用表面活性剂修饰石墨烯疏水基团，使得其有一定的润湿性与亲水性，或直接制备石墨烯悬浮液体，将其制备成悬浮液保存。目前，用于分散石墨稀的体系主要有三种：表面活性剂水溶液、有机溶剂、超酸。上述三种体系导电性且会使无氰镀液失效，因此，现有技术中不能通过表面活性剂改性来改善石墨烯水性悬浮液的分散性能成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种石墨烯分散体系及其制备方法，用于解决现有技术中不能通过表面活性剂改性来改善石墨烯水性悬浮液的分散性能的技术问题。

本发明提供了一种石墨烯分散体系，包括分散剂以及均匀分散于所述分散剂内的石墨烯；

所述分散剂包括阴离子活性剂和/或非离子型活性剂。

优选的，所述阴离子活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和木质素磺酸钠中的一种或多种。

优选的，所述十二烷基硫酸钠的质量分数为0.6～3％。

优选的，所述十二烷基苯磺酸钠的质量分数为0.8～3％。

优选的，所述脂肪醇醚硫酸钠的质量分数为0.8～3％。

优选的，所述非离子型活性剂包括聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、吐温-20、吐温-80和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。

优选的，聚氧乙烯辛基苯酚醚-10的质量分数为0.4～2％；所述TW-20的质量分数为0.8～3％；所述TW-80的质量分数为1～3％；所述PVP的质量分数为1～3％。

本发明还提供了一种石墨烯分散体系的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤1：将石墨烯预干燥；

步骤2：配置高质量分数分散剂，所述高质量分数分散剂的浓度为0.1g/L；

步骤3：将所述石墨烯加入到所述高质量分数分散剂中得到混合溶液；

步骤4：将所述混合溶液超声分散并静置。