一種石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料及其制備方法和應(yīng)用，其中，本發(fā)明通過溶液共混法制備的石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料含有石墨烯-炭黑分散液、第一水性樹脂和第一分散劑，以100重量份的所述第一水性樹脂為基準(zhǔn)，所述石墨烯-炭黑分散液的含量為80-350重量份，所述第一分散劑的含量為3-10重量份。以及該導(dǎo)電涂料可應(yīng)用在電加熱、電磁屏蔽、印刷電子線路、薄膜開關(guān)和鋰電池上。本發(fā)明提高了該導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性能；同時炭黑與樹脂的相容性較好，力學(xué)性能增加，且成本較低，以及該水性樹脂均為環(huán)保型樹脂，無污染，為該導(dǎo)電涂料能夠?qū)嶋H應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)及實(shí)踐基礎(chǔ)。
【專利說明】
一種石墨稀-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于導(dǎo)電涂料領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種環(huán)保型石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo) 電涂料及其制備方法，以及該環(huán)保型石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料在電磁屏蔽、電子線路、薄 膜開關(guān)和鋰電池等領(lǐng)域的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 添加型導(dǎo)電涂料因?yàn)榭蓮V泛應(yīng)用于電磁屏蔽、抗靜電、電子電路等領(lǐng)域而發(fā)展迅 速，相繼開發(fā)出多種強(qiáng)導(dǎo)電性導(dǎo)電涂料，如導(dǎo)電填料主要有金屬系（銀粉、銅粉、鎳粉等）、 金屬/玻璃復(fù)合、碳系（石墨、炭黑）等。但目前這些導(dǎo)電涂料的力學(xué)性能和導(dǎo)電性難以同 時提高，限制了其應(yīng)用范圍。
[0003] 石墨烯是一種由碳原子組成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，具有極低的電阻率及優(yōu)異 的力學(xué)性能，非常適合用來制備導(dǎo)電材料，而以石墨烯作為導(dǎo)電填料制備的導(dǎo)電涂料具有 良好的導(dǎo)電性能，但目前單層石墨烯還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，只有少層石墨烯漿料實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，在 運(yùn)用到導(dǎo)電涂料當(dāng)中時，由于石墨烯具有片層結(jié)構(gòu)，片層與片層之間接觸電阻較大，存在間 隙，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)會存在一定的缺陷，同時會出現(xiàn)導(dǎo)電涂料容易團(tuán)聚，分散性差的現(xiàn)象，因此會 導(dǎo)致電阻較大，導(dǎo)電性差。有研究學(xué)者會加入少量的金屬導(dǎo)電粒子，比如納米銀、鎳等，但金 屬導(dǎo)電粒子存在成本較高，同時與環(huán)保型樹脂相容性差的問題。
[0004] 因此，如何制備出導(dǎo)電性能和力學(xué)性能都提尚的導(dǎo)電涂料還有待于進(jìn)一步研究和 開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電涂料導(dǎo)電性差、力學(xué)性能低以及成本高的 缺陷，而提高一種石墨稀-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，其中，該石墨 烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料含有石墨烯_炭黑分散液、第一水性樹脂和第一分散劑，以1〇〇重量 份的所述第一水性樹脂為基準(zhǔn)，所述石墨烯_炭黑分散液的含量為80-350重量份，所述第 一分散劑的含量為3-10重量份。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的制備方法，該方法包括以下步 驟：
[0008] (1)將研磨基體、水性石墨烯和第二分散劑在第一攪拌條件下攪拌混合，然后再加 入炭黑且在第二攪拌條件下攪拌混合；
[0009] (2)將經(jīng)步驟（1)獲得的混合物研磨；
[0010] (3)將經(jīng)步驟⑵研磨后獲得的石墨烯-炭黑分散液中添加第一水性樹脂和第一 分散劑并在第三攪拌條件下攪拌。
[0011] 本發(fā)明還提供了由上述制備方法制備的石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料。
[0012] 本發(fā)明還提供了該石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料在電加熱、電磁屏蔽、印刷電子線 路、薄膜開關(guān)和鋰電池上的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明的石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料形成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且所述炭黑分散在該網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)中，使得所述炭黑充當(dāng)該導(dǎo)電的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，與相鄰的石墨烯薄片進(jìn)行"點(diǎn)接 觸"，即，石墨烯薄片與石墨烯薄片之間不再"片-片"接觸，而形成為"片-點(diǎn)"接觸，從而 增加了石墨烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路的數(shù)量，輔助完善石墨導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高了該導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性 能；
[0014] 同時導(dǎo)電炭黑與樹脂的相容性較好，力學(xué)性能增加，且成本較低，以及該第一水性 樹脂、第二水性樹脂、填料以及助劑等均為環(huán)保型的，無污染，為該導(dǎo)電涂料能夠?qū)嶋H應(yīng)用 提供了理論基礎(chǔ)及實(shí)踐基礎(chǔ)。
[0015] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0016] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1制備的石墨烯-炭黑分散液的掃描電鏡圖像；
[0018] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1制備的石墨烯_炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意 圖；以及
[0019] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1制備的石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的掃描電鏡圖 像。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明提供了一種石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，其中，該石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂 料含有石墨烯_炭黑分散液、第一水性樹脂和第一分散劑，以100重量份的所述第一水性 樹脂為基準(zhǔn)，所述石墨烯_炭黑分散液的含量為80-350重量份，所述第一分散劑的含量為 3_10重量份。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，以100重量份的所述第一水性樹脂為基準(zhǔn)，所述石墨烯-炭黑分散液 的含量優(yōu)選為200-320重量份，更優(yōu)選為250-290重量份，所述第一分散劑的含量優(yōu)選為 4_8重量份，更優(yōu)選為5_7重量份。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)電涂料的pH可以為7-11，優(yōu)選為8-10,更優(yōu)選為8. 5-9. 5。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，所述第一水性樹脂可以選自水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性 丙烯酸乳液和苯丙乳液中的一種或多種，優(yōu)選為水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯樹脂和苯丙 乳液中的一種或多種，在本發(fā)明中，當(dāng)所述第二水性樹脂選自水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯 樹脂和水溶性硅丙樹脂中的兩種或兩種以上時，所選定的任意兩種第二水性樹脂彼此之間 的含量的重量比沒有具體限定，例如，可以為〇. 1-40 :1 ;以及
[0025] 所述第一分散劑可以選自聚羧酸銨鹽類分散劑、有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑、 聚羧酸鈉鹽類分散劑、含顏料親和基團(tuán)的共聚物類分散劑、季銨鹽類分散劑和磺酸鹽類分 散劑中的一種或多種，優(yōu)選地，所述第一分散劑選自聚羧酸銨鹽類分散劑、有機(jī)硅改性聚硅 氧烷類分散劑和含顏料親和基團(tuán)的共聚物類分散劑中的一種或多種，更優(yōu)選地，所述第一 分散劑選自聚羧酸銨鹽類分散劑和/或含顏料親和基團(tuán)的共聚物類分散劑；在本發(fā)明中， 當(dāng)所述第一分散劑選自聚羧酸銨鹽類分散劑、有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑和含顏料親和 基團(tuán)的共聚物類分散劑中的兩種或兩種以上時，所選定的任意兩種所述第一分散劑彼此之 間的含量的重量比沒有具體限定，例如，可以為0. 1-10 :1 ;以及
[0026] 所述聚羧酸銨鹽類分散劑可以為購自圣諾普科公司的分散劑，牌號為SN-5027 ;
[0027] 所述含顏料親和基團(tuán)的共聚物類分散劑可以為購自迪高公司的分散劑，牌號為 760W ；
[0028] 所述含顏料親和基團(tuán)的共聚物類分散劑可以為購自畢克公司的分散劑，牌號為 BYK190〇
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，所述石墨烯-炭黑分散液可以含有研磨基體、水性石墨烯、炭黑和第 二分散劑，且以100重量份的研磨基體為基準(zhǔn)，所述水性石墨烯的含量可以為50-250重量 份，優(yōu)選為100-230重量份，更優(yōu)選為150-210重量份，所述炭黑的含量可以為20-140重量 份，優(yōu)選為30-110重量份，更優(yōu)選為40-80重量份，所述第二分散劑的含量可以為2-30重 量份，優(yōu)選為5-20重量份，更優(yōu)選為8-15重量份；以及所述研磨基體可以選自水和/或第 二水性樹脂，優(yōu)選地，所述研磨基體選在水或第二水性樹脂，在本發(fā)明中，當(dāng)所述研磨基體 選自水和第二水性樹脂時，所述水和第二水性樹脂的含量的重量比沒有具體限定，例如，可 以為 0? 1-25 :1。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，所述第二水性樹脂與所述第一水性樹脂可以相同或不同，在本發(fā)明 中，所述第二水性樹脂可以選自水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯樹脂和水溶性硅丙樹脂中的 一種或多種，優(yōu)選地，所述第二水性樹脂選自水性丙烯酸樹脂和/或水性聚氨酯樹脂，在本 發(fā)明中，當(dāng)所述第二水性樹脂選自水性丙烯酸樹脂和水性聚氨酯樹脂時，所述水性丙烯酸 樹脂和水性聚氨酯樹脂的含量的重量比沒有具體限定，例如，可以為〇. 1-40 :1。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，所述第二分散劑與所述第一分散劑可以相同或不同，在本發(fā)明中，所 述第二分散劑可以選自聚羧酸銨鹽類分散劑、有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑、聚羧酸鈉鹽 類分散劑、含顏料親和基團(tuán)的共聚物類分散劑、季銨鹽類分散劑和磺酸鹽類分散劑中的一 種或多種，優(yōu)選地，所述第二分散劑選自有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑和/或含顏料親和 基團(tuán)的共聚物類分散劑，更優(yōu)選地，所述第二分散劑選自含顏料親和基團(tuán)的共聚物類分散 劑；在本發(fā)明中，當(dāng)所述第二分散劑選自有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑和含顏料親和基團(tuán) 的共聚物類分散劑時，有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑和含親和基團(tuán)的共聚物類分散劑之間 的含量的重量比沒有具體限定，例如，可以為〇. 1-15 :1。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，所述水性石墨烯可以為商購獲得的鴻納石墨烯漿料或墨西科技石墨 烯漿料，在本發(fā)明中，所述水性石墨烯為商購的鴻納石墨烯漿料（型號為SC Pas2001)。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，所述石墨烯-炭黑分散液還可以含有消泡劑，且以100重量份的研磨 基體為基準(zhǔn)，所述消泡劑的含量可以為0. 5-10重量份，優(yōu)選為2-8重量份，更優(yōu)選為3-6重 量份；以及所述消泡劑可以選自聚硅氧烷類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑、硅油類消泡劑和聚醚 類消泡劑中的一種或多種，優(yōu)選地，所述消泡劑選自聚硅氧烷類消泡劑和/或有機(jī)硅類消 泡劑，更優(yōu)選地，所述消泡劑選自聚硅氧烷類消泡劑；在本發(fā)明中，當(dāng)所述消泡劑選自聚硅 氧烷類消泡劑和有機(jī)硅類消泡劑時，聚硅氧烷類消泡劑和有機(jī)硅類消泡劑之間的含量的重 量比沒有具體限定，例如，可以為0.1-10:1。
[0034] 在本發(fā)明中，所述消泡劑可以為購自迪高公司的名稱為聚硅氧烷類消泡劑，牌號 為 901W。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)電涂料還含有助劑，且以100重量份的所述第一水性樹脂為 基準(zhǔn)，所述助劑的含量為20-60重量份，優(yōu)選為30-55重量份，更優(yōu)選為35-50重量份；以及
[0036] 所述助劑可以選自填料、成膜劑、干燥促進(jìn)劑、增稠劑和pH調(diào)節(jié)劑中的一種或多 種。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，所述填料可以選自鈦白粉、滑石粉、高嶺土、重鈣和輕鈣中的一種或 幾種，優(yōu)選地，所述填料選自鈦白粉；以及以100重量份的所述第一水性樹脂為基準(zhǔn)，所述 填料的含量可以為4-20重量份，優(yōu)選為4-15重量份，更優(yōu)選為5-12重量份。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明，所述成膜劑可以選自醇酯類和/或醇醚類，其中，所述醇酯類可以為 十二碳醇酯，所述醇醚類可以為乙二醇丁醚和/或丙二醇苯醚；
[0039] 所述干燥促進(jìn)劑可以選自正丁醇、異丙醇、丙三醇和二乙二醇乙醚中的一種或多 種，優(yōu)選地，所述干燥促進(jìn)劑選自異丙醇和/或二乙二醇乙醚；
[0040] 所述增稠劑可以選自聚氨酯類共聚物、纖維素類和二氧化硅中的一種或多種，優(yōu) 選地，所述增稠劑選自聚氨酯類共聚物和/或纖維素類；在本發(fā)明中，所述增稠劑可為購自 羅門哈斯公司的名稱為聚氨酯類共聚物增稠劑，牌號為RM-8W，以及
[0041] 所述成膜劑、干燥促進(jìn)劑和增稠劑各自的含量沒有具體限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù) 人員的常規(guī)選擇，優(yōu)選地，以1〇〇重量份的所述第一水性樹脂為基準(zhǔn)，所述成膜劑的含量可 以為18-35重量份，所述干燥促進(jìn)劑的含量可以為2-7重量份，所述增稠劑的含量可以為 1-8重量份。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，所述pH調(diào)節(jié)劑可以選自胺類中和劑和/或堿性物質(zhì)，其中，所述胺類 中和劑可以為N，N-二甲基乙醇胺和/或三乙醇胺，所述堿性物質(zhì)可以為氨水和/或氫氧化 鈉；在本發(fā)明中，所述pH調(diào)節(jié)劑可以為購自海明斯公司的名稱為胺中和劑DMAE ;以及
[0043] 在本發(fā)明中，所述pH調(diào)節(jié)劑的含量沒有具體限定，只要將所述導(dǎo)電涂料的pH值控 制在上述范圍即可。
[0044] 本發(fā)明還提供了一種石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的制備方法，該方法包括以下步 驟：
[0045] (1)將研磨基體、水性石墨烯和第二分散劑在第一攪拌條件下攪拌混合，然后再加 入炭黑且在第二攪拌條件下攪拌混合；
[0046] (2)將經(jīng)步驟⑴獲得的混合物研磨；
[0047] (3)將經(jīng)步驟（2)研磨后獲得的石墨烯-炭黑分散液中添加第一水性樹脂和第一 分散劑并在第三攪拌條件下攪拌。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟⑴中，所述第一攪拌條件包括：攪拌速率可以為 500-1000rpm，優(yōu)選為700-1000rpm，攪拌時間可以為30-60min，優(yōu)選為40-60min ;所述第 二攪拌條件包括：攪拌速率可以為1000-1500rpm，優(yōu)選為1200-1500rpm，攪拌時間可以為 1. 5-2. 5h，優(yōu)選為 2. 0-2. 5h。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明，所述石墨烯-炭黑分散液的細(xì)度可以小于5微米，優(yōu)選為0. 2-2微 米。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明，將所述石墨烯-炭黑分散液研磨的設(shè)備沒有具體限定，可以為本領(lǐng) 域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，例如可以為研磨機(jī)，以及研磨的條件也沒有具體限定，可以為本領(lǐng) 域技術(shù)人員的常規(guī)選擇，例如使用鋯珠進(jìn)行研磨。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟⑶中，所述第三攪拌條件包括：攪拌速率可以為 500-1000rpm，優(yōu)選為800-1000rpm，攪拌時間可以為0? 5-2h，優(yōu)選為1-2h。
[0052] 本發(fā)明還提供了由上述制備方法（溶液共混法）制備的石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂 料。
[0053] 本發(fā)明還提供了該石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料在電加熱、電磁屏蔽、印刷電子線 路、薄膜開關(guān)和鋰電池上的應(yīng)用。
[0054] 在本發(fā)明中，所述導(dǎo)電涂料的具體應(yīng)用沒有具體限定，例如，可以將上述導(dǎo)電涂料 經(jīng)過噴涂、刷涂、印刷后制備得到高導(dǎo)電性能和物理力學(xué)性能的導(dǎo)電涂層，從而可以應(yīng)用于 上述各個領(lǐng)域。
[0055] 以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0056] 以下實(shí)施例中，體積電阻率參數(shù)通過采用RTS-9雙電測四探針測試儀，具體測試 方法如下：
[0057] 將樣品放置在測試儀操作臺，操作探針臺壓下探針，接通電流，輸入膜厚，選擇體 積電阻率類別進(jìn)行測試；
[0058] 附著力參數(shù)通過GB 1720-89《漆膜附著力測定法》測得；
[0059] 柔韌性參數(shù)通過GB/T 1731-93《漆膜柔韌性測定法》測得；
[0060] 干燥時間參數(shù)通過GB/T 1728-1989《漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r間測定法》測得；
[0061 ] 儲存穩(wěn)定性參數(shù)通過GB/T 6753. 3-1986《涂料貯存穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》測得；以及
[0062] 石墨烯原料為購自鴻納新材料科技有限公司牌號為SC Pas2001的市售品。
[0063] 實(shí)施例1
[0064] 本實(shí)施例用來說明采用本發(fā)明的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料
[0065] (1)將300g水、18g聚羧酸銨鹽類分散劑SN-5027,6g分散劑760W和450g水性石 墨稀加入攪拌爸中，在室溫下，在700r/min轉(zhuǎn)速下攪拌40min，然后加入120g導(dǎo)電炭黑，在 1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌2h ;
[0066] (2)然后將步驟⑴混合物放入研磨機(jī)中，研磨至細(xì)度為0.2 ym，出料得到石墨烯 /炭黑分散液；
[0067] (3)將750g石墨烯/炭黑分散液、300g水性丙烯酸樹脂、15g分散劑BYK190、5g的 pH調(diào)節(jié)劑DMAE加入到反應(yīng)釜中，調(diào)整pH為8. 5,在800r/min轉(zhuǎn)速下攪拌lh，獲得環(huán)保型石 墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料T1 ;
[0068] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料T1分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均為25 ym;
[0069] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0070] 實(shí)施例2
[0071] 本實(shí)施例用來說明采用本發(fā)明的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料
[0072] (1)將279g水性丙烯酸樹脂、21g水、9. 75g分散劑SN-5027, 3. 25g分散劑760W、 4. 5g消泡劑901W和570g水性石墨稀加入攪拌爸中，在室溫下，在800r/min轉(zhuǎn)速下攪拌 50min，然后加入180g導(dǎo)電炭黑，在1250r/min轉(zhuǎn)速下攪拌2h ;
[0073] (2)然后將步驟⑴混合物放入研磨機(jī)中，研磨至細(xì)度為1 ym，出料得到石墨烯/ 炭黑分散液；
[0074] (3)將810g石墨烯/炭黑分散液、300g苯丙乳液、18g分散劑BYK190、5. 3g的pH 調(diào)節(jié)劑DMAE、78g成膜劑十二碳醇酯、4g干燥促進(jìn)劑二乙二醇乙醚和4g增稠劑RM-8W加入 到反應(yīng)爸中，調(diào)整pH為9. 0,在800r/min轉(zhuǎn)速下攪拌1. 5h，獲得環(huán)保型石墨稀-炭黑復(fù)合 導(dǎo)電涂料T2 ;
[0075] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料T2分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均為25 ym;
[0076] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0077] 實(shí)施例3
[0078] 本實(shí)施例用來說明采用本發(fā)明的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料
[0079] (1)將300g水性丙烯酸樹脂、45g分散劑760W、18g消泡劑901W、630g水性石墨烯 加入攪拌爸中，在室溫下，在l〇〇〇r/min轉(zhuǎn)速下攪拌60min，然后將加入240g導(dǎo)電炭黑，在 1500r/min轉(zhuǎn)速下攬摔2. 5h ;
[0080] (2)然后將步驟⑴混合物放入研磨機(jī)中，研磨至細(xì)度2 ym，出料得到石墨烯/炭 黑分散液；
[0081] (3)將870g石墨烯/炭黑分散液、300g水性聚氨酯樹脂、15. 8g分散劑SN-5027、 5. 2g分散劑760W、5. 8g的pH調(diào)節(jié)劑DMAE、30g鈦白粉、105g成膜劑十二碳醇酯、7g干燥促 進(jìn)劑異丙醇和lg增稠劑RM-8W加入到反應(yīng)釜中，調(diào)整pH為9. 5,在1000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌 2h，獲得環(huán)保型石墨烯/炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料T3 ;
[0082] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料T3分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均為25 ym;
[0083] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0084] 實(shí)施例4
[0085] 本實(shí)施例用來說明采用本發(fā)明的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料
[0086] (1)將300g水性丙烯酸樹脂、15g分散劑760W、6g消泡劑901W和300g水性石 墨稀加入攪拌爸中，在室溫下，在500r/min轉(zhuǎn)速下攪拌30min，然后加入60g導(dǎo)電炭黑，在 1500r/min轉(zhuǎn)速下攪拌2h ;
[0087] (2)然后將步驟⑴混合物放入研磨機(jī)中，研磨至細(xì)度5 ym，出料得到石墨烯/炭 黑分散液；
[0088] (3)將600g石墨烯/炭黑分散液、300g水性丙烯酸樹脂、12g分散劑BYK190、5g的 pH調(diào)節(jié)劑DMAE、54g成膜劑十二碳醇酯、6g干燥促進(jìn)劑異丙醇和24g增稠劑RM-8W加入到 反應(yīng)爸中，調(diào)整pH為8. 5,在800r/min轉(zhuǎn)速下攪拌1. 5h，獲得環(huán)保型石墨稀/炭黑復(fù)合導(dǎo) 電涂料T4。
[0089] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料T4分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃上，其中，涂覆 干膜厚度均為25 ym;
[0090] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0091] 實(shí)施例5
[0092] 按照實(shí)施例2的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，所不同的是將pH值調(diào)節(jié)為 8 ；
[0093] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料T5分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均為25 ym;
[0094] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0095] 實(shí)施例6
[0096] 按照實(shí)施例2的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，所不同的是，研磨石墨 稀-炭黑且使石墨稀-炭黑的細(xì)度為5 ym ;
[0097] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料T5分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均為25 ym;
[0098] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0099] 對比例1
[0100] 按照實(shí)施例1的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，所不同的是，沒有加入炭 黑，獲得環(huán)保型石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料DT1。
[0101] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料DT1分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度為25 ym;
[0102] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0103] 對比例2
[0104] 按照實(shí)施例3的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，所不同的是：
[0105] (1)將300g水、3g分散劑SN5027、0. 8g消泡劑901W、120g水性石墨烯加入攪拌釜 中，在室溫下，在500r/min轉(zhuǎn)速下攪拌30min，然后將加入200g導(dǎo)電炭黑，在1500r/min轉(zhuǎn) 速下攪拌2h ;
[0106] (2)然后將步驟⑴混合物放入研磨機(jī)中，研磨至細(xì)度30 ym，出料得到石墨烯/ 炭黑分散液；
[0107] (3)將210g石墨烯/炭黑分散液、300g水性聚氨酯樹脂、6g分散劑BYK190、5g的 pH調(diào)節(jié)劑DMAE、45g鈦白粉、45g成膜劑十二碳醇酯、3g干燥促進(jìn)劑二乙二醇乙醚和3g增稠 劑RM-8W加入到反應(yīng)釜中，調(diào)整pH為8. 0,在800r/min轉(zhuǎn)速下攪拌1. 5h，獲得環(huán)保型石墨 烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料DT2。
[0108] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料DT2分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均為25 ym;
[0109] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0110] 對比例3
[0111] 按照實(shí)施例2的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，所不同的是，將導(dǎo)電涂料的 pH值調(diào)整為11，獲得環(huán)保型石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料DT3。
[0112] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料DT3分別涂覆在馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂覆干膜 厚度均為25 ym ;
[0113] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0114] 對比例4
[0115] 按照實(shí)施例2的方法制備石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，所不同的是，將石墨烯-炭 黑的細(xì)度調(diào)整為50 y m，獲得環(huán)保型石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料DT4。
[0116] 結(jié)果將上述制備的導(dǎo)電涂料DT4分別涂覆在ABS板、馬口鐵板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度為25 ym;
[0117] 然后測試涂覆在ABS板上的干膜的體積電阻率、涂覆在馬口鐵板上干膜的附著力 和柔韌性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥時間以及儲存穩(wěn)定性，如表1所示。
[0118] 表 1
[0120] 備注："良好"是指外觀及性能基本無變化；
[0121] 干燥時間：是在120°C條件下進(jìn)行。
[0122] 從上述實(shí)施例1-6和對比例1-4的結(jié)果，以及圖1-3可以看出：采用本發(fā)明的方法 如實(shí)施例1制備的石墨烯-炭黑分散液的掃描電鏡圖像如圖1所示，可見石墨烯與炭黑很 好地相溶，沒有團(tuán)聚；采用本發(fā)明的方法如實(shí)施例1制備的石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的電 鏡圖像如圖3所示，該導(dǎo)電涂料形成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且所述炭黑分散在該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中；又如 圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1制備的石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意圖， 可知，所述炭黑充當(dāng)該導(dǎo)電的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，與相鄰的石墨烯薄片進(jìn)行"點(diǎn)接觸"，即，石 墨烯薄片與石墨烯薄片之間不再"片-片"接觸，而形成為"片-點(diǎn)"接觸，從而增加了石墨 烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路的數(shù)量，輔助完善石墨導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而如表1所示提高了該導(dǎo)電涂料的導(dǎo) 電性能，同時導(dǎo)電炭黑與樹脂的相容性較好，力學(xué)性能（柔韌性）增加，附著力良好，以及存 儲穩(wěn)定性良好，且成本較低，以及該第一水性樹脂、第二水性樹脂、填料以及助劑等均為環(huán) 保型的，無污染，為該導(dǎo)電涂料能夠?qū)嶋H應(yīng)用在電加熱、電磁屏蔽、印刷電子線路、薄膜開關(guān) 和鋰電池上提供了理論基礎(chǔ)及實(shí)踐基礎(chǔ)。
[0123] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0124] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0125] 此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料，其特征在于，該石墨烯-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料含有 石墨烯-炭黑分散液、第一水性樹脂和第一分散劑，以100重量份的所述第一水性樹脂為基 準(zhǔn)，所述石墨稀 _炭黑分散液的含量為80-350重量份，所述第一分散劑的含量為3-10重量 份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電涂料，其中，所述導(dǎo)電涂料的pH為7-11，優(yōu)選為8-10。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電涂料，其中，所述第一水性樹脂選自水性丙烯酸樹脂、水 性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸乳液和苯丙乳液中的一種或多種；以及所述第一分散劑選自聚 羧酸銨鹽類分散劑、有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑、聚羧酸鈉鹽類分散劑、含顏料親和基團(tuán) 的共聚物類分散劑、季銨鹽類分散劑和磺酸鹽類分散劑中的一種或多種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電涂料，其中，所述石墨烯-炭黑分散液含有研磨基體、水 性石墨烯、炭黑和第二分散劑，且以100重量份的研磨基體為基準(zhǔn)，所述水性石墨烯的含量 為50-250重量份，所述炭黑的含量為20-140重量份，所述第二分散劑的含量為2-30重量 份；以及所述研磨基體選自水和/或第二水性樹脂。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電涂料，其中，所述第二水性樹脂選自水性丙烯酸樹脂、水 性聚氨酯樹脂和水溶性硅丙樹脂中的一種或多種；以及所述第二分散劑選自聚羧酸銨鹽類 分散劑、有機(jī)硅改性聚硅氧烷類分散劑、聚羧酸鈉鹽類分散劑、含顏料親和基團(tuán)的共聚物類 分散劑、季銨鹽類分散劑和磺酸鹽類分散劑中的一種或多種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的導(dǎo)電涂料，其中，所述石墨烯-炭黑分散液還含有消泡 劑，且以100重量份的研磨基體為基準(zhǔn)，所述消泡劑的含量為0. 5-10重量份；以及所述消泡 劑選自聚硅氧烷類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑、硅油類消泡劑和聚醚類消泡劑的一種或多種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電涂料，其中，所述導(dǎo)電涂料還含有助劑，且以100重 量份的第一所述水性樹脂為基準(zhǔn)，所述助劑的含量為20-60重量份；以及所述助劑選自填 料、成膜劑、干燥促進(jìn)劑、增稠劑和pH調(diào)節(jié)劑中的一種或多種。8. 權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的石墨稀-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的制備方法，該方法包 括以下步驟： (1) 將研磨基體、水性石墨烯和第二分散劑在第一攪拌條件下攪拌混合，然后再加入炭 黑且在第二攪拌條件下攪拌混合； (2) 將經(jīng)步驟（1)獲得的混合物研磨； (3) 將經(jīng)步驟（2)研磨后獲得的石墨烯-炭黑分散液中添加第一水性樹脂和第一分散 劑并在第三攪拌條件下攪拌。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟（1)中，所述第一攪拌條件包括：攪 拌速率為500-1000rpm，攪拌時間為30-60min ;所述第二攪拌條件包括：攪拌速率為 1000-1500rpm，攪拌時間為 1. 5-2. 5h。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述石墨烯-炭黑分散液的細(xì)度小于5微米，優(yōu) 選為0.2-2微米。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟（3)中，所述第三攪拌條件包括：攪拌速 率為500-1000rpm，攪拌時間為0· 5-2h。12. 權(quán)利要求8-11中任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的石墨稀-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料。13. 權(quán)利要求1-7以及12中任意一項(xiàng)所述的石墨稀-炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料在電加熱、電 磁屏蔽、印刷電子線路、薄膜開關(guān)和鋰電池上的應(yīng)用。
【文檔編號】C09D5/24GK105820634SQ201510005132
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月6日
【發(fā)明人】孫金梅, 李卓
【申請人】新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)北京研究院