[发明专利]一种石墨烯水性组合物、其制备方法及石墨烯水性导电油墨

说明书

本发明提供一种石墨烯水性组合物、其制备方法及石墨烯水性导电油墨，属于石墨烯材料技术领域。石墨烯水性组合物包括水、分散剂A、分散剂B、石墨烯和碳素材料，石墨烯水性组合物的粒径分布中的D100为30－300μm，石墨烯水性组合物的细度不高于15μm。石墨烯水性组合物包括水、分散剂A、分散剂B、石墨烯和碳素材料，石墨烯与碳素材料形成松散嵌层构造。石墨烯水性导电油墨，包括石墨烯水性组合物，以及水性树脂乳液、水性油墨助剂和助溶剂中的一种或多种。此石墨烯水性组合物使用上述制备方法得到，石墨烯水性组合物的分散效果更好，制成水性导电油墨以后，得到的导电涂层的电阻率更低。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯水性组合物、其制备方法及石墨烯水性导电油墨。

背景技术

石墨烯是碳原子以蜂窝状六边形重复排列所形成的一种新型碳材料。其具有完美的二维结构，具有良好的电学、力学、热学及光学特性。但是石墨烯本身为纳米材料，具有非常高的比表面积和完整的二维薄片结构，因此在非常少量添加的情况下会具有相当高的粘度。一般情况下在5％的添加量时会基本失去流动性。

现有技术中，通常通过水和有机溶剂混合以提高石墨烯材料的分散，但在生产中会放出大量有机溶剂蒸汽；或是通过在石墨烯表面进行大量接枝改性以提高其分散性和流动性，但是这本身会增加其最终所得涂层的电阻率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯水性组合物、其制备方法及石墨烯水性导电油墨，其分散性好，流动性强，电阻率低。

第一方面，本发明实施例提供一种石墨烯水性组合物，包括水、分散剂A、分散剂B、石墨烯和碳素材料，石墨烯水性组合物的粒径分布中的D100为30－300μm，石墨烯水性组合物的细度不高于15μm。

限制石墨烯水性组合物的粒径和细度，主要是限制石墨烯水性组合物中石墨烯和碳素材料的粒径和细度，此范围内的粒径和细度可以使石墨烯和碳素材料在水和分散剂中的分散性更佳，且由于石墨烯和碳素材料的性质不同，分别使其分散在分散剂A和分散剂B中，进一步提高分散效果，流动性更好，且制成导电涂层以后，具有很好的导电性。

结合第一方面，在另一实施例中，石墨烯水性组合物的粒径分布中的D100为30－100μm，可选的，石墨烯水性组合物的粒径分布中的D100为40－60μm；可选的，石墨烯水性组合物的细度不高于10μm，可选的，石墨烯水性组合物的细度不高于5μm。

结合第一方面，在另一实施例中，石墨烯水性组合物的粒径分布中的D100的数值为细度数值的2倍及以上；可选的，石墨烯水性组合物的粒径分布中的D100的数值为细度数值的5倍及以上；可选的，石墨烯水性组合物的粒径分布中的D100的数值为细度数值的20倍及以上。

结合第一方面，在另一实施例中，分散剂A包括具有两亲性的小分子化合物，分散剂B包括水溶性聚合物；可选的，具有两亲性的小分子化合物的亲油部分包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香环、稠环中的一种或多种；可选的，具有两亲性的小分子化合物的亲水部分包括碳酸盐、硝酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、卤素、羟基、羧基和胺基中的一种或多种；可选的，分散剂B包括聚乙烯醇、聚乙烯胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氨酯、水性环氧聚合物和水溶性纤维素中的一种或多种。

使用具有两亲性的小分子化合物分散剂A分散石墨烯，水溶性聚合物分散剂B分散碳素材料，使石墨烯和碳素材料的分散效果更好，得到的石墨烯水性组合物的流动性更佳。

结合第一方面，在另一实施例中，石墨烯占石墨烯水性组合物的质量百分数为1％－20％；可选的，石墨烯占石墨烯水性组合物的质量百分数为5％－10％。