氧化石墨烯、石墨烯-聚合物復(fù)合體、包含石墨烯-聚合物復(fù)合體的涂覆液、涂覆石墨烯-聚 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氧化石墨烯、石墨烯-聚合物復(fù)合體、包含石墨烯-聚合物復(fù)合體 的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物復(fù)合體的鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石墨烯具有碳原子層緊密堆積在六角形格點(diǎn)的平面上的二維碳原子面結(jié)構(gòu)。石墨 烯的抗拉強(qiáng)度相比鋼鐵的抗拉強(qiáng)度高出311倍，電子迀移率相比有機(jī)硅高出1000倍，導(dǎo)熱 率相比銅高出10倍以上，并且透明程度可達(dá)到能夠透過(guò)98%的光，具有彎曲或拉伸也能夠 維持特性的性質(zhì)。根據(jù)石墨烯的這種特性，可廣泛應(yīng)用于納米材料、墨、阻隔性材料、散熱材 料、超輕質(zhì)材料、能源電極材料、新一代半導(dǎo)體以及透明電極等。
[0003] 將石墨烯涂覆于鋼板上時(shí)，可確保鋼板表面的耐蝕性、散熱性、導(dǎo)電性、粘附性、強(qiáng) 度以及加工性等，因此可將鋼板應(yīng)用在各領(lǐng)域中。
[0004] 為了便于將石墨烯大面積地涂覆于基材上，廣泛應(yīng)用溶液工藝。如專利文獻(xiàn)1和 專利文獻(xiàn)2中所公開(kāi)，在溶液工藝中為了確保與基材的粘附力，需要另外的粘結(jié)劑。
[0005] 如上所述，使用粘結(jié)劑時(shí)，通常是簡(jiǎn)單混合石墨烯、分散劑以及粘結(jié)劑等并使用。
[0006] 但是，在利用這種現(xiàn)有方法的情況下，僅僅是簡(jiǎn)單混合粘結(jié)劑和石墨烯，會(huì)存在石 墨烯的分散穩(wěn)定性問(wèn)題。因此，需要另外選定能夠使石墨烯均勻分散的同時(shí)具有充分的結(jié) 合力的粘結(jié)劑。并且，為了獲得充分的分散效果，需要適當(dāng)選擇對(duì)涂層組合物的物理性質(zhì)不 會(huì)產(chǎn)生不利影響的分散劑。并且，為了使石墨烯均勻地分散在粘結(jié)劑中，也存在通過(guò)石墨 烯上引入官能團(tuán)來(lái)制作氧化石墨烯的情況，然而該方法具有以下缺點(diǎn)，即，需要制作分散溶 液，并進(jìn)行涂覆，然后重新在高溫下進(jìn)行還原工藝。
[0007] 不僅如此，當(dāng)簡(jiǎn)單混合石墨烯和粘結(jié)劑時(shí)，沒(méi)有特殊方向性地配置粘結(jié)劑和石墨 烯，因此將其涂覆到鋼板表面后，粘結(jié)劑層相對(duì)于石墨烯層位于外圍，從而具有無(wú)法充分發(fā) 揮石墨稀特性的問(wèn)題等。
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 日本專利公開(kāi)號(hào)第2011-510905號(hào)
[0010] 韓國(guó)專利公開(kāi)號(hào)第2011-0016287號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)方面，其目的在于提供一種即使沒(méi)有另外的粘結(jié)劑樹(shù)脂，也能夠確 保與基材的粘附力，且在涂層的上部能夠有效發(fā)揮石墨烯特性的涂覆石墨烯-聚合物復(fù)合 體的鋼板及其制造方法。
[0013] 但是，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題并不限定于上述所提及的問(wèn)題，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員能夠根據(jù)下面的記載內(nèi)容明確理解，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還包括未提及的其他 問(wèn)題。
[0014] (二）技術(shù)方案
[0015] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種氧化石墨烯，所述氧化石墨烯是 在粒徑為1-40 μπκ粒子厚度為30nm以下（Onm除外）、表面積為40-1500m2/g的石墨稀的 邊緣上置換有與石墨烯的重量比為0-5% (0%除外）的官能團(tuán)。
[0016] 本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種石墨烯-聚合物復(fù)合體，所述石墨烯-聚合物復(fù)合 體是在粒徑為1-40 μπκ粒子厚度為30nm以下（Onm除外）、表面積為40-1500m2/g的石墨 烯的邊緣上接枝有聚合物，其中，所述石墨烯與所述聚合物的重量比為0. 1-1 %。
[0017] 本發(fā)明的又一方面，提供一種包含石墨烯-聚合物復(fù)合體的涂覆液，其包含石墨 稀-聚合物復(fù)合體，所述石墨稀-聚合物復(fù)合體是在粒徑為1-40 μ m、粒子厚度為30nm以 下（Onm除外）、表面積為40-1500m2/g的石墨稀的邊緣上接枝有聚合物，其中，所述石墨稀 與所述聚合物的重量比為〇. 1-1%。
[0018] 本發(fā)明的又一方面，提供一種涂覆石墨烯-聚合物復(fù)合體的鋼板，其包括基礎(chǔ)鋼 板和形成在所述基礎(chǔ)鋼板上的石墨烯-聚合物復(fù)合體涂膜，其中，所述石墨烯的粒徑為 1-40 μπκ粒子厚度為30nm以下（Onm除外）、表面積為40_1500m2/g。
[0019] 本發(fā)明的又一方面，提供一種氧化石墨烯的制造方法，其包括以下步驟：混合石墨 和剝離助劑，制造被剝離的石墨；對(duì)所述被剝離的石墨進(jìn)行熱處理；將官能團(tuán)導(dǎo)入所述被 剝離的石墨中；以及通過(guò)處理微波或超聲波來(lái)再次進(jìn)行剝離，其中，所述剝離助劑是堿金屬 類、酸（acid)類以及極性溶劑類中的一種或兩種以上的混合物。
[0020] 本發(fā)明的又一方面，提供一種石墨烯-聚合物復(fù)合體的制造方法，其包括以下步 驟：混合石墨烯的邊緣上置換有官能團(tuán)的氧化石墨烯和溶劑；進(jìn)一步混合單體和聚合物中 的一種以上；通過(guò)在100-300°C下進(jìn)行反應(yīng)，將所述單體和聚合物中的一種以上連接在所 述官能團(tuán)上，其中，所述石墨稀的粒徑為卜40 μπκ粒子厚度為30nm以下（Onm除外）、表面 積為 40_1500m2/g。
[0021] (三）有益效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種即使沒(méi)有另外的粘結(jié)劑也能夠?qū)⑹┲苯油扛苍阡?板上，并將石墨烯置于涂層上部，從而能夠有效發(fā)揮石墨烯的特性的鋼板。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的涂覆石墨烯-聚合物復(fù)合體的鋼板的生產(chǎn)工藝圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接枝有聚酯鏈的石墨烯-聚合物復(fù)合體的結(jié)構(gòu)。
[0025] 圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例和比較例的耐蝕性的評(píng)價(jià)照片。
[0026] 圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例和比較例的粘附性的評(píng)價(jià)照片。
[0027] 圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例和比較例的分散穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)照片。
[0028] 圖6是用于評(píng)價(jià)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例和比較例的散熱性的裝置圖。
[0029] 圖7是通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造的氧化石墨烯的IR分析結(jié)果。
[0030] 圖8是分析本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的涂覆有石墨烯-聚合物復(fù)合體的鋼板的涂膜上 部的結(jié)構(gòu)的拉曼光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面，為了使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員便于實(shí)施，對(duì)本發(fā)明的氧化石墨烯、石墨 烯-聚合物復(fù)合體、包含石墨烯-聚合物復(fù)合體的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物復(fù)合體的鋼 板及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了在不限定粘結(jié)劑的情況下，在鋼板表面涂覆石墨烯時(shí)，使 石墨烯置于外圍（即，鋼板的上部），從而為了有效利用石墨烯的固有特性，優(yōu)選將石墨烯 與聚合物復(fù)合在一起，而不是簡(jiǎn)單混合石墨烯和粘結(jié)劑，因此發(fā)明人根據(jù)這種發(fā)現(xiàn)完成了 本發(fā)明。
[0033] 即，本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種涂覆石墨烯-聚合物復(fù)合體的鋼板，其包括基礎(chǔ) 鋼板和形成在所述基礎(chǔ)鋼板上的石墨烯-聚合物復(fù)合體涂膜，其中，所述石墨烯的粒徑為 1-40 μπκ粒子厚度為30nm以下（Onm除外）、表面積為40_1500m2/g。
[0034] 本發(fā)明的涂覆鋼板是指石墨烯-聚合物復(fù)合體在鋼板上形成涂膜的鋼板，其中， 石墨烯置于涂膜上部，從而能夠確保石墨烯的特性，即散熱性、導(dǎo)電率，通過(guò)聚合物能夠同 時(shí)確?；A(chǔ)鋼板的粘附性、交聯(lián)和固化效率的提高、加工性。
[0035] 利用氧化石墨烯的官能團(tuán)接枝聚合物，生成石墨烯-聚合物復(fù)合體。
[0036] 本發(fā)明中，如下面的詳細(xì)說(shuō)明，石墨烯-聚合物復(fù)合體是通過(guò)將官能團(tuán)引入石墨 烯后結(jié)合官能團(tuán)和聚合物而獲得，其中，所述聚合物具有有利于粘附在鋼板上的粘結(jié)劑的 作用。利用這種形式的聚合物時(shí)，具有結(jié)合力的聚合物首先會(huì)向鋼板方向排列結(jié)合，從而使 石墨烯部分自然地向鋼板上部（外圍）排列的可能性增大。此時(shí)，聚合物可以與連在石墨 烯上的官能團(tuán)直接結(jié)合，也可