基參與了反應(yīng)，而1050 cnT1處的硅氧鍵特征峰明顯，且2901 cnT1和2875 cnT1處的雙峰是碳鏈峰均說明了硅烷與氧化石墨烯反應(yīng)形成了硅烷化的氧化石墨烯。
[0023](3)陶瓷表面噴涂3-氨丙基三乙氧基硅烷石墨烯導(dǎo)熱涂層
將上述3-氨丙基三乙氧基硅烷氧化石墨烯溶于甲醇溶劑中，配制濃度為I mg/ml溶液；其次將陶瓷在100°C條件下進(jìn)行預(yù)熱處理，利用噴槍將3-氨丙基三乙氧基硅烷氧化石墨烯溶液均勻噴涂在預(yù)熱后的陶瓷表面上，并置于500°C下干燥5h ;干燥后的陶瓷樣品置入高溫爐中在1200°C和純N2氣氛條件下進(jìn)行灼燒lh，將氧化石墨烯還原為石墨烯，并使3-氨丙基三乙氧基硅烷另一端與陶瓷表面以化學(xué)鍵結(jié)合，增強(qiáng)二者的結(jié)合力，得到表面涂覆3-氨丙基三乙氧基硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層的陶瓷樣品，其實(shí)物圖如圖2所示。
[0024]對(duì)一般陶瓷碗和涂覆3-氨丙基三乙氧基硅烷石墨烯涂層的陶瓷碗的導(dǎo)熱性進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，常溫條件下，在2個(gè)陶瓷碗中分別加入相等質(zhì)量200g的水，在同等條件下對(duì)陶瓷碗中的水進(jìn)行加熱，加熱過程中，陶瓷碗中均放置溫度計(jì)以便檢測水沸騰，同時(shí)用計(jì)時(shí)器記錄兩個(gè)碗中水沸騰需要的時(shí)間；由實(shí)驗(yàn)可知，未涂硅烷化石墨烯的陶瓷碗水的燒開時(shí)間比涂了之后的陶瓷碗慢了 6分鐘，由此推測3-氨丙基三乙氧基硅烷化石墨烯涂層噴涂陶瓷基底的導(dǎo)熱率提高:Γ4倍。
[0025]實(shí)施例2
(1)氧化石墨的制備
氧化石墨烯的制備同實(shí)施例1 ;
(2)氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷化氧化石墨烯的制備
用經(jīng)過400°C處理5h的分子篩干燥二甲基酰胺DMF4h，稱取20 mgGO溶于DMF溶液中，形成濃度為20 mg/ml溶液，用超聲波分散溶液50min，使GO均勻分散至溶液中；再將溶液倒置500ml雙口燒瓶中，加入34 mg的二環(huán)己基碳二亞胺,在110°C下攪拌反應(yīng)10 h,再加Λ 12 mg的氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，在180°C下反應(yīng)36 h，將反應(yīng)后的溶液用乙醇離心洗滌五次，得到氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷化氧化石墨烯。
[0026](3)鐵盆表面噴涂氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層
將氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷化氧化石墨烯溶于乙醇，配制濃度為10 mg/ml，將配好的溶液利用噴槍噴在鐵盆表面上，將噴好的樣品在500 °C下進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間7h。將干燥好的樣品在600°C和氬氣環(huán)境下燒灼時(shí)間為I h，得到表面涂覆氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層的鐵盆樣品，其實(shí)物圖如圖3所示。
[0027]實(shí)施例3
(1)氧化石墨的制備
氧化石墨烯的制備同實(shí)施例1 ;
(2)Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷化氧化石墨烯的制備
首先，用經(jīng)過300°C處理4h的分子篩干燥二甲基酰胺(DMF)4h，稱取10 mg GO溶于DMF溶液中，配制濃度為10 mg/ml溶液，用超聲波分散溶液40min ;再將溶液倒置500ml雙口燒瓶中，加入10 mg氯化亞砜后，溶液在90°C攪拌12 h ;然后將溶液升溫至120°C，蒸出溶液中的SO2和HCl氣體，溶液再降溫到90°C后，加入4 mg Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在溫度為145°C條件下反應(yīng)30 h;然后將溶液倒入乙醇中靜置，用去離子水離心洗滌產(chǎn)物，然后將產(chǎn)物放于旋蒸儀，在80 °C中旋干，即可得到Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷化氧化石墨烯。
[0028]將Ν-(β-氨乙基)-Y-氨丙基三乙氧基硅烷化氧化石墨烯溶于正丙醇溶劑中，濃度為5 mg/ml，將配好的溶液利用噴槍噴在丙酮超聲過的玻璃基底上，將噴好的樣品在300 °C下進(jìn)行干燥5h，將干燥好的樣品在900°C和氬氣環(huán)境下燒灼時(shí)間為5 h，得到表面涂覆Ν-(β -氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層的玻璃基底樣品，其實(shí)物圖如圖4所示，并對(duì)涂覆Ν-(β-氨乙基)-γ_氨丙基三乙氧基硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層的玻璃基底進(jìn)行光學(xué)顯微鏡分析，結(jié)果如圖6所示，由圖可知Ν-(β-氨乙基)-γ_氨丙基三乙氧基硅烷化石墨烯與玻璃基底有分界明顯，且與基底連接較好，可推斷石墨烯噴涂層的厚度為4飛um左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層的制備方法，包括以下步驟: (1)氧化石墨烯的制備 以石墨為原料，用改進(jìn)Hummers法制備氧化石墨烯，并凍干氧化石墨烯； (2)氧化石墨烯的硅烷化 取一定量凍干后的氧化石墨烯均勻分散于DMF溶液中，加入少量的活化劑活化GO片層上的有氧基團(tuán)，加入一定量的硅烷偶聯(lián)劑和活化后氧化石墨烯的有氧基團(tuán)反應(yīng)形成化學(xué)鍵，得到硅烷化氧化石墨烯； (3)娃燒化石墨稀涂層 將上述(2)中硅烷化氧化石墨烯溶于有機(jī)溶劑，配置成一定濃度的溶液，將配好的溶液噴涂在基底上，將噴涂好基底樣品干燥，干燥后的基底在高溫下灼燒，即可得到基底上噴涂娃燒化石墨稀涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(2)中氧化石墨溶于DMF的濃度為3?20 mg/ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(2)所述的活化劑為二環(huán)己基碳二亞胺、1- (3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、氯化亞砜中任意一種或兩種的混合物；所述的活化劑用量為氧化石墨用量的20 wt°/Tl70 wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(2)所述的硅烷偶聯(lián)劑為帶胺基的娃燒，包括Y-氨丙基二乙氧基娃燒、N-( β -氨乙基氨丙基二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基二乙氧基娃燒、N-( β -氨乙基氨丙基甲基二乙氧基娃燒、氨乙基氨丙基二甲氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷中的任意一種或以任意比例配比的多種的混合物；所述硅烷偶聯(lián)劑的用量為氧化石墨烯用量的20 wt9T60 wt%0
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(2)中活化反應(yīng)條件為7(TllO°C下反應(yīng)6?12 h，在11(T180°C條件下進(jìn)行硅烷化反應(yīng)24?36 h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(3)所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種或兩種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(3)中所述的硅烷化氧化石墨烯的配置濃度為廣10 mg/ml O
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(3)所述的基底包括金屬基底、陶瓷基底、玻璃基底中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:所述的金屬基底材質(zhì)為鐵、銀、銅、鋁、鎂、鎳、金、鉬、鈷中的任意一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層，其特征在于:步驟(3)所述基底干燥溫度為100°c飛00°C，干燥時(shí)間為3-7 h ;所述灼燒溫度為600°C?1200°C，時(shí)間為TlOh0
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層的制備方法，為改善石墨烯涂層與陶瓷、金屬、玻璃等基底以化學(xué)鍵牢固結(jié)合力，提高基底材料的導(dǎo)熱性；本技術(shù)方案先對(duì)氧化石墨烯上羧基進(jìn)行活化處理，活化后的羧基與硅烷上氨基反應(yīng)形成酰胺鍵，利用噴涂方式取代浸入方式將硅烷化氧化石墨烯溶液涂覆在基底表面，最后將其在高溫下灼燒，使硅烷上基團(tuán)與基底以化學(xué)鍵連接，有效地改善石墨烯與基底間的吸附力，借助石墨烯高的導(dǎo)熱性進(jìn)而提高附著基底材料的導(dǎo)熱性。這種硅烷化石墨烯導(dǎo)熱涂層可應(yīng)用于電加熱瓷盤，電加熱水壺，電熱刀等。
【IPC分類】C03C17-00, B05D7-14, C04B41-80
【公開號(hào)】CN104557138
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410341660
【發(fā)明人】閔永剛, 童宋照, 莫申斌, 王劍, 楊文斌, 劉屹東
【申請(qǐng)人】南京新月材料科技有限公司, 鹽城增材科技有限公司, 鑫月華科技（杭州）有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年7月18日