一種納米石墨漿料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米石墨衆(zhòng)料的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳素材料是無(wú)機(jī)非金屬材料中應(yīng)用非常廣泛的一類材料，尤其是當(dāng)其與納米技術(shù) 結(jié)合，納米尺寸的石墨材料更是受到各個(gè)領(lǐng)域的親睞。如導(dǎo)電涂料，高溫潤(rùn)滑劑，鋰電負(fù)極 材料，電磁材料，金剛石原料等領(lǐng)域都使用到納米石墨。但是石墨材料非常軟、潤(rùn)滑性很好， 導(dǎo)致納米尺寸的石墨制備困難、工藝復(fù)雜；其次，石墨顆粒達(dá)到納米尺寸后，比表面積明顯 增大，極易出現(xiàn)團(tuán)聚和沉降。這些因素都給納米尺寸的石墨制備帶來(lái)了困難和挑戰(zhàn)。
[0003] 現(xiàn)有制備納米尺寸石墨的方法，產(chǎn)量低成本高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種低成本、高產(chǎn)量的制備納米石墨的方 法。
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種納米石墨漿料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，而 且環(huán)保無(wú)污染，能夠?qū)崿F(xiàn)納米石墨漿料的量產(chǎn)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種納米石墨漿料的 制備方法，所述方法包括：將分散劑分散于溶劑中，攪拌均勻后加入石墨原料，進(jìn)行球磨處 理得到懸濁液；將所述懸濁液進(jìn)行機(jī)械損傷處理得到納米石墨漿料。
[0007] 其中，所述方法還包括：對(duì)所述納米石墨漿料進(jìn)行砂磨機(jī)球磨處理和/或進(jìn)行超 聲分散處理。
[0008] 其中，所述砂磨機(jī)球磨處理的球磨介質(zhì)為直徑為0. 05~Imm的不銹鋼球、氧化錯(cuò) 球以及玻璃球中的任意一種或多種，所述砂磨機(jī)球磨處理時(shí)間為5~30小時(shí)；所述超聲分 散處理的頻率為10~50KHz，超聲時(shí)間為1~10小時(shí)。
[0009] 其中，所述分散劑為表面活性劑以及含有預(yù)定基團(tuán)的丙烯酸酯共聚物分散劑中的 至少一種，所述預(yù)定基團(tuán)為銨鹽、鈉鹽、聚醚、聚酯、烷基以及芳烷基中的至少一種；所述溶 劑為水、烷烴、醚、醇、酮中的至少一種。
[0010] 其中，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、曲拉通X-100、吐溫、油酸、聚乙烯吡 咯烷酮、聚乙二醇、脂肪酸甘油酯、月桂基磺化琥珀酸單酯二、單月桂基磷酸酯、單十二烷基 磷酸酯鉀中的至少一種；所述溶劑為水、乙醇、異丙醇、甲醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲 胺、乙醚、戊烷、四氫呋喃、丁酮、環(huán)己烷中的至少一種。
[0011] 其中，所述石墨原料與所述分散劑的質(zhì)量比為3~5:1 ;所述懸濁液的固含量為 10%~25%〇
[0012] 其中，所述石墨原料的平均粒徑為3~10微米，所述石墨原料為天然晶質(zhì)石墨、天 然隱晶質(zhì)石墨、天然結(jié)晶脈狀石墨、人造石墨、膨脹石墨中的至少一種。
[0013] 其中，所述球磨處理的轉(zhuǎn)速為30~200r/min，球磨時(shí)的球料比為10~160,其中， 通過(guò)行星式球磨機(jī)、攪拌式球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、滾筒式球磨機(jī)、高能球磨機(jī)中的至少一種 進(jìn)行球磨處理；通過(guò)高速剪切乳化機(jī)、管線式乳化機(jī)、納米均質(zhì)機(jī)、冷凍球磨機(jī)中的至少一 種進(jìn)行機(jī)械損傷處理。
[0014] 其中，所述將分散劑分散于溶劑中時(shí)，添加占所述分散劑質(zhì)量比為0. 5%~1%的 分散助劑。
[0015] 其中，所述分散助劑為羧甲基纖維素鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙 基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙 二醇酯、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二醇對(duì)異辛基苯基醚、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚 氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、對(duì)乙基苯甲酸和聚醚酰亞胺中的至少一種。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明將石墨原料分散在液態(tài)溶 劑中，借助球磨碰撞中的剪切力和沖擊力，將石墨顆粒破碎并將石墨片層斷裂，同時(shí)在分散 劑的作用下，加速球磨效率并且阻止石墨小顆粒的團(tuán)聚，進(jìn)一步通過(guò)機(jī)械損傷處理使石墨 顆粒產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力、表面缺陷、破碎，從而得到穩(wěn)定分散的納米石墨漿料。通過(guò)機(jī)械加工的 方式制備得到納米石墨漿料，制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，而且環(huán)保無(wú)污染，能夠量產(chǎn)制備 納米石墨漿料。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種納米石墨漿料的制備方法的流程圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種納米石墨漿料的制備方法的流程圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的納米石墨漿料的掃描電鏡圖片；
[0020] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的納米石墨漿料的體積分布測(cè)試結(jié)果；
[0021] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的納米石墨漿料的數(shù)量分布測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種納米石墨漿料的制備方法的流程圖， 如圖所示，本實(shí)施例的方法包括以下步驟：
[0023] SlOl :將分散劑分散于溶劑中，攪拌均勻后加入石墨原料，進(jìn)行球磨處理得到懸濁 液。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例中，分散劑的主要作用是增強(qiáng)與石墨表面基團(tuán)的粘附性，調(diào)整表面 張力和極性，另一個(gè)方面也可以防止石墨小顆粒的團(tuán)聚和加速球磨效率。理論上，能夠?qū)崿F(xiàn) 這樣效果的化學(xué)試劑都可以作為本發(fā)明實(shí)施例中的分散劑。作為一種優(yōu)選，本發(fā)明實(shí)施例 中分散劑可以但不限于是表面活性劑、BYK公司生產(chǎn)的含有預(yù)定基團(tuán)的丙烯酸酯共聚物分 散劑中的至少一種，預(yù)定基團(tuán)可以但不限于是銨鹽、鈉鹽、聚醚、聚酯、烷基以及芳烷基的一 種或多種。之所以選擇含有上述預(yù)定基團(tuán)的分散劑，是因?yàn)檫@些特定基團(tuán)通過(guò)其自身對(duì)石 墨顆粒的作用，而使石墨原料能夠得到更好的分散效果。比如銨鹽和鈉鹽能夠增強(qiáng)分散劑 對(duì)石墨顆粒的粘附性，聚醚、聚酯官能團(tuán)能夠改善石墨顆粒的極性，烷基、芳烷基能夠改善 石墨顆粒的表面張力，因此，選擇含有這些特定基團(tuán)的一種或多種的分散劑，相對(duì)于普通分 散劑更加有利于石墨顆粒的分散。更具體而言，表面活性劑可以但不限于選自十二烷基苯 磺酸鈉、曲拉通χ-ioo、吐溫、油酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、脂肪酸甘油酯、月桂基磺化 琥珀酸單酯二、單月桂基磷酸酯、單十二烷基磷酸酯鉀中的一種或多種。而BYK公司生產(chǎn) 的分散劑可以但不限于選自 BYK-151、BYK-154、BYK-155、Disperbyk-163、Disperbyk-181、 Disperbyk-187、 Disperbyk-190、 Disperbyk-191、 Disperbyk-192、 Disperbyk-194、 Disperbyk-2010、Disperbyk-2015、Dispe;rbyk-2050、Dispe;rbyk-2150 中的一種或多種。通 過(guò)這樣的分散劑選擇，可以使得本方法制備得到的納米石墨衆(zhòng)料更加穩(wěn)定，顆粒分布更加 均勻。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例的溶劑，可以是能夠溶劑分散劑的任何一種或多種溶劑，比如溶劑 可以但不限于是水、烷烴、醚、醇、酮中的至少一種，具體而言，可以是水、乙醇、異丙醇、甲 醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲胺、乙醚、戊烷、四氫呋喃、丁酮、環(huán)己烷中的一種或多種。具 體溶劑的選擇，根據(jù)分散劑的具體物質(zhì)確定。
[0026] 其中，加入的石墨原料優(yōu)選平均粒徑為3-10微米的石墨原料，本發(fā)明實(shí)施例中， 石墨原料可以但不限于選自天然晶質(zhì)石墨、天然隱晶質(zhì)石墨、天然結(jié)晶脈狀石墨、人造石 墨、膨脹石墨中的一種或多種。其中，優(yōu)選以天然晶質(zhì)石墨作為石墨原料。
[0027] 為了進(jìn)一步確保最終納米石墨漿料的穩(wěn)定性和分散效果，加入的石墨原料和分散 劑的質(zhì)量比優(yōu)選為3~5:1，以得到的懸濁液固含量為10%~25%控制溶劑加入量。
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