氧化石墨烯、石墨烯-聚合物復合體、包含石墨烯-聚合物復合體的涂覆液、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-聚合物復合體、包含石墨烯-聚合物復合體 的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物復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的平面上的二維碳原子面結(jié)構(gòu)。石墨 烯的抗拉強度相比鋼鐵的抗拉強度高出311倍，電子迀移率相比有機硅高出1000倍，導熱 率相比銅高出10倍以上，并且透明程度可達到能夠透過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、新一代半導體以及透明電極等。
[0003] 將石墨烯涂覆于鋼板上時，可確保鋼板表面的耐蝕性、散熱性、導電性、粘附性、強 度以及加工性等，因此可將鋼板應用在各領(lǐng)域中。
[0004] 為了便于將石墨烯大面積地涂覆于基材上，廣泛應用溶液工藝。如專利文獻1和 專利文獻2中所公開，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，通常是簡單混合石墨烯、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，僅僅是簡單混合粘結(jié)劑和石墨烯，會存在石 墨烯的分散穩(wěn)定性問題。因此，需要另外選定能夠使石墨烯均勻分散的同時具有充分的結(jié) 合力的粘結(jié)劑。并且，為了獲得充分的分散效果，需要適當選擇對涂層組合物的物理性質(zhì)不 會產(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，也存在通過石墨 烯上引入官能團來制作氧化石墨烯的情況，然而該方法具有以下缺點，即，需要制作分散溶 液，并進行涂覆，然后重新在高溫下進行還原工藝。
[0007] 不僅如此，當簡單混合石墨烯和粘結(jié)劑時，沒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)劑層相對于石墨烯層位于外圍，從而具有無法充分發(fā) 揮石墨稀特性的問題等。
[0008] 專利文獻
[0009] 日本專利公開號第2011-510905號
[0010] 韓國專利公開號第2011-0016287號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](一）要解決的技術(shù)問題
[0012] 本發(fā)明的一個方面，其目的在于提供一種即使沒有另外的粘結(jié)劑樹脂，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)問題并不限定于上述所提及的問題，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)問題還包括未提及的其他 問題。
[0014] (二）技術(shù)方案
[0015] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個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。
[0016] 本發(fā)明的另一個方面，提供一種石墨烯-聚合物復合體，所述石墨烯-聚合物復合 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-聚合物復合體的涂覆液，其包含石墨 稀-聚合物復合體，所述石墨稀-聚合物復合體是在粒徑為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-聚合物復合體的鋼板，其包括基礎鋼 板和形成在所述基礎鋼板上的石墨烯-聚合物復合體涂膜，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；對所述被剝離的石墨進行熱處理；將官能團導入所述被 剝離的石墨中；以及通過處理微波或超聲波來再次進行剝離，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的氧化石墨烯和溶劑；進一步混合單體和聚合物中 的一種以上；通過在100-300°C下進行反應，將所述單體和聚合物中的一種以上連接在所 述官能團上，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。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的一個實施例的涂覆石墨烯-聚合物復合體的鋼板的生產(chǎn)工藝圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明的一個實施例的接枝有聚酯鏈的石墨烯-聚合物復合體的結(jié)構(gòu)。
[0025] 圖3是本發(fā)明的一個實施例和比較例的耐蝕性的評價照片。
[0026] 圖4是本發(fā)明的一個實施例和比較例的粘附性的評價照片。
[0027] 圖5是本發(fā)明的一個實施例和比較例的分散穩(wěn)定性的評價照片。
[0028] 圖6是用于評價本發(fā)明的一個實施例和比較例的散熱性的裝置圖。
[0029] 圖7是通過本發(fā)明的一個實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)明的一個實施例的涂覆有石墨烯-聚合物復合體的鋼板的涂膜上 部的結(jié)構(gòu)的拉曼光譜。
【具體實施方式】
[0031] 下面，為了使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員便于實施，對本發(fā)明的氧化石墨烯、石墨 烯-聚合物復合體、包含石墨烯-聚合物復合體的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物復合體的鋼 板及其制造方法進行詳細說明。
[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，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 與聚合物復合在一起，而不是簡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)明的一個方面，提供一種涂覆石墨烯-聚合物復合體的鋼板，其包括基礎 鋼板和形成在所述基礎鋼板上的石墨烯-聚合物復合體涂膜，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、導電率，通過聚合物能夠同 時確?；A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接枝聚合物，生成石墨烯-聚合物復合體。
[0036] 本發(fā)明中，如下面的詳細說明，石墨烯-聚合物復合體是通過將官能團引入石墨 烯后結(jié)合官能團和聚合物而獲得，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，具有結(jié)合力的聚合物首先會向鋼板方向排列結(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，聚合物可以與連在石墨 烯上的官能團直接結(jié)合，也可