[发明专利]高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法

说明书

本发明提供一种高固含量的石墨烯复合干粉及其制备方法、环氧富锌涂料及其制备方法。所述高固含量的石墨烯复合干粉包括石墨烯、分散剂、稳定剂和低挥发速率溶剂，石墨烯含量为10wt％‑40wt％。所述环氧富锌涂料包括环氧树脂、膨润土、锌粉、铁钛粉、所述高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇。本发明提供的高固含量的石墨烯复合干粉石墨烯含量高、便于存储，分散性能好，简单搅拌即可分散均匀。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法、制备工艺和应用，该方法和工艺适合高固含量的石墨烯复合干粉的生产。

背景技术

石墨烯作为一种新型材料有很多优越性能，如强度高、导电性好、高比表面积、优良的热传导性等；因而在高性能纳米电子器件、场发射材料、储量以及传感器等领域有潜在的应用价值。然而，由于石墨烯的高比表面积，石墨烯材料层与层之间存在范德华力，因而容易团聚；在实际应用中，石墨烯材料需要分散在介质中，但是石墨烯材料疏水疏油，且易团聚，从而很难分散于各种介质中，大大限制了其应用。

为解决应用过程中的石墨烯分散困难问题，石墨烯浆料应运而生。相比于石墨烯粉体，石墨烯浆料使用方便、易分散，添加到复合材料体系简单搅拌即可分散。目前，浆料的制备方法主要有两种，第一种方法是将石墨烯粉体通过改性、分散剂、研磨等方法分散到溶剂中制成石墨烯浆料；第二种方法是利用机械剥离的方法，直接在液相中将石墨制成石墨烯浆料。

但是由于石墨烯的高比表面积，需要大量溶剂将其润湿。随着石墨烯分散或剥离程度的提高，润湿石墨烯所需要的溶剂也变多，从而导致体系的粘度升高。受限于分散设备的加工粘度上限，石墨烯浆料中的石墨烯含量较低，且质量越高、比表面积越大、层数越低的石墨烯，其制备的浆料中石墨烯含量越低。根据研究Acc.Chem.Res.46,14–22(2013)，单层石墨烯分散液极易形成凝胶，浓度阈值为1mg/mL，即0.1％。实际应用中，由于石墨烯质量不一、层数较多，且引入分散剂、改性等手段，石墨烯浆料的石墨烯含量一般在1％-10％之间。这种低石墨烯含量的浆料，在使用过程中会引入大量溶剂，严重限制了其在塑料、无溶剂涂料等领域的应用，而且与我国当前的环保政策背道而驰。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种二步法制备高固含量的石墨烯复合干粉的方法，制备出石墨烯含量为10wt％-40wt％的高固含量的石墨烯复合干粉，目的是解决现有技术中溶剂使用量大，不利于在塑料、无溶剂涂料等领域应用的问题。

本发明提供一种高固含量的石墨烯复合干粉，所述复合干粉中含有石墨烯的量为10wt％-40wt％。

优选地，所述复合干粉包括石墨烯、分散剂、稳定剂和低挥发速率溶剂。

高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯的含量非常高，溶剂的含量低，占用空间小，复合干粉呈半固体状态，粘度较高，石墨烯分散均匀，不容易产生沉降和团聚。复合干粉中的溶剂为低挥发速率溶剂，不容易挥发，稳定性高，便于储存和使用，将复合干粉应用于涂料、塑料、橡胶等领域时易分散，简单搅拌即可分散均匀。复合干粉的石墨烯含量为10wt％-40wt％，石墨烯含量越低，溶剂的含量越多，复合干粉的状态接近于“面团”样；石墨烯含量越高，溶剂的含量越低，石墨烯表面将溶剂吸附得更多，复合干粉的状态接近于“干粉”样。选择石墨烯的含量在10wt％-40wt％是因为当复合干粉中石墨烯的含量超过40wt％，复合干粉中的石墨烯发生团聚，无法再重新分散，在后续的涂料、塑料、橡胶等领域的应用方面会使性能变差。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯的比表面积为50-400m²/g。

优选地，所述石墨烯为通过化学法或物理法制备而成的石墨烯粉体。

进一步优选地，所述石墨烯为通过氧化还原法制备而成的石墨烯粉体。