专利名称：应用石墨烯制备抗静电层压材料的方法
技术领域：
本发明涉及应用新型纳米结构的石墨烯制备抗静电层压材料的方法，特指将石墨烯应用在制备抗静电的三聚氰胺-甲醛预聚树脂类层压材料方面。
背景技术：
三聚氰胺-甲醛树脂具有胶接强度高、固化速度快、耐水、耐热、耐磨、耐化学腐蚀、无毒、自熄等优异性能，已广泛应用为木材粘合剂、造纸湿强剂、皮革复鞣剂、涂料、纺织整理剂、电力工程塑料、浸渍剂等。但是，此树脂的电绝缘性能非常好，其电阻值一般高达 IO12 IO14O，在加工和使用过程中，非常容易产生静电，并且不容易消失，电荷的大量积聚会造成静电危害，轻则妨碍包装、吸尘，严重时还会产生着火和爆炸等事故；另外，三聚氰胺-甲醛树脂固化后胶层易破裂、脆性强，不易搬动及包装。要想扩大三聚氰胺-甲醛树脂的应用范围，提高其应用质量，就必须消除其静电作用、改善其脆性、减少其破裂。为了消除三聚氰胺-甲醛树脂材料的静电作用，添加抗静电剂是降低该树脂材料表面电阻的有效方法，通过降低树脂的表面电阻使树脂材料迅速放电可防止静电的积聚。 目前，国内外使用的抗静电剂主要是表面活性剂型抗静电剂、碳系填料抗静电剂、金属类填料抗静电剂等。表面活性剂型抗静电剂一般是在树脂材料合成或加工过程中涂刷、喷洒于制品表面，由抗静电剂的亲水基吸附空气中的水分子，以形成一层表面导电膜，从而消除产生的静电，属于外用型抗静电剂。外用型抗静电剂的主要优点是用量小，见效快，但难以实现均勻涂敷，受空气湿度的影响较大，当空气湿度低于50%时抗静电效果很差，并且容易因摩擦、 洗涤而脱失，抗静电耐久性差，只能提供暂时的或短期的抗静电效果。同时，它也容易吸附空气及周围环境中的灰尘、粒子等，造成离子或化学污染，并在制品表面形成油腻、沾污的外观。金属类填料抗静电剂包括金属、金属氧化物、金属盐等。例如，镍、铜和铬等金属导电粉虽然导电性强，但价格昂贵，与预聚体相容性差，会导致所制品的力学性能下降较明显，进而影响所制材料的弹性、柔性，在应用时有它的局限性。碳系填料抗静电剂如导电炭黑、石墨颗粒、碳纤维，此类抗静电剂稳定性好，价格低廉，在胶体中较难分散且填充量大，分散不均勻会导致所制品表面的抗静电性能不均勻， 高填充量会使加工性能变差，降低了复合材料的力学性能，造成抗静电粒子脱落，电阻率不易控制，重现性较差等。针对以上抗静电剂存在的不足之处，本发明人发现，近期发现的新型纳米材料一一石墨烯，具有优异的电学、力学性能，是目前已知世界上强度最高的材料，与其它导电填料抗静电剂相比，它添加量少、分散性好；与表面活性剂型抗静电剂相比，它能很好地适应环境，稳定性好，并在一定程度上改善了树脂材料的脆性、减少了其破裂。混配过程中溶剂的加入显著降低了树脂的黏度，提高了树脂的渗透性，非常适合于开发高抗静电性能的层压材料，是石墨烯纳米材料迈向实际应用的一个重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供将新型纳米结构的石墨烯掺杂于三聚氰胺-甲醛树脂中以消除此树脂应用过程中所带来的静电危害，从而使该树脂满足不同领域的需求。本发明的技术方案是应用新型纳米结构石墨烯制备抗静电层压材料的方法。其特征在于将石墨与溶剂的混合液进行超声，制得石墨烯均分散液；三聚氰胺与甲醛缩聚成三聚氰胺-甲醛树脂；在搅拌条件下，将石墨烯分散液添加到三聚氰胺-甲醛预聚树脂中，混合均勻，形成抗静电三聚氰胺-甲醛树脂胶，将装饰板用纸在所制抗静电三聚氰胺-甲醛树脂胶中充分浸渍，再将浸有树脂、干燥的纸层叠整齐(按装饰板厚度确定层数)， 在加热和压力下将之与芯层结合，形成层压板。本发明包括以下步骤
(1)将石墨与溶剂按一定比例混合，经超声处理制得石墨烯分散液备用；
(2)将三聚氰胺与甲醛按照摩尔投料比1:2.5，在80°C下缩聚形成三聚氰胺-甲醛树脂备用，其中所述的甲醛为质量分数为37%甲醛水溶液；
(3)将步骤(1)所得石墨烯分散液按一定比例加入步骤(2)所得树脂中，搅勻即制得抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶，其中所述的石墨烯与三聚氰胺-甲醛树脂的质量比为 1/16000 1/160 ；
(3)将裁剪成一定尺寸大小的装饰贴面板用试验纸浸渍于抗静电三聚氰胺-甲醛树脂胶中，待每张纸都浸渍足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂；
(4)将浸过胶的试验纸放入真空干燥箱内于80 140°C下烘干； (5 )将烘干的试验纸取出，再重复步骤(3 )、( 4 ) 一次；
(6)将一张浸好抗静电三聚氰胺-甲醛树脂胶的试验纸层叠整齐，覆盖于芯层上，置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，0. 5 10. 3MPa下加热15min，即制得抗静电的层压板。其中步骤(1)中所述的石墨为石墨粉或天然鳞片石墨；其中所述的溶剂为37%甲醛水溶液、二甲基甲酰胺(DMF)、#-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、甲醇、乙醇中的一种或几种；其中所述超声处理的超声功率为250w ；其中所述的石墨烯的厚度为5A lOnm，尺寸为IOOnm2 100 μ m2 ；其中所述的石墨烯与溶剂的质量比为1/200 1/57。本发明与现有技术相比，其显著优点是掺杂了石墨烯的三聚氰胺-甲醛树脂的面电阻由原来的IO12 IO14O下降到105仏消除了此树脂在使用过程中所带来的静电危害，提高了它的应用质量。
附图1是本发明的应用石墨烯制备抗静电层压材料的方法的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明中将所制装饰贴面板进行面电阻测试。面电阻的测试方法为绝缘电阻测试方法(参见GB-T4677. 1-1984-印制板表层绝缘电阻测试方法)。
实施例1
(1)石墨烯均分散液的制备
将0. 5g石墨粉加入40. OgNMP中，在250w下超声6h，制得石墨烯的NMP均分散液。(2)三聚氰胺-甲醛预聚树脂的制备
将三聚氰胺与甲醛以摩尔投料比1:2. 5发生缩聚反应，形成沉淀比为1:1(向ImL蒸馏水中慢慢滴入ImL树脂产品，若混合物呈微混池，说明沉淀比达到1:1)的三聚氰胺-甲醛预聚树脂。(3)抗静电贴面板的制备
将步骤(1)所述4. 9g石墨烯均分散液(石墨烯的厚度为5A lOnm，尺寸为IOOnm2 IOOym2)和IOg三聚氰胺-甲醛预聚树脂直接混合，搅拌均勻即制得抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶。将一张3. OcmX3. Ocm的装饰贴面板用纸浸渍于抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶中，待装饰贴面板用纸浸渍了足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂，放入真空干燥箱内烘干，温度控制在(80 140)°C，烘干，将浸胶后的装饰贴面板用纸与相同尺寸聚四氟乙烯塑料层叠并置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，IOMPa下加热15min，即制得抗静电层压板，用绝缘电阻测试方法测其面电阻，实验结果见表1。实施例2
(1)石墨烯均分散液的制备
将0. 5g天然鳞片石墨加入40. OgNMP中，在250w下超声6h，制得石墨烯的NMP均分散液。(2)三聚氰胺-甲醛预聚树脂的制备
将三聚氰胺与甲醛以摩尔投料比1:2. 5发生缩聚反应，形成沉淀比为1:1(向ImL蒸馏水中慢慢滴入ImL树脂产品，若混合物呈微混池，说明沉淀比达到1:1)的三聚氰胺-甲醛预聚树脂。(3)抗静电贴面板的制备
将步骤(1)所述4. 9g石墨烯均分散液(石墨烯的厚度为5A lOnm，尺寸为IOOnm2 IOOym2)和IOg三聚氰胺-甲醛预聚树脂直接混合，搅拌均勻即制得抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶。将一张3. OcmX3. Ocm的装饰贴面板用纸浸渍于抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶中，待装饰贴面板用纸浸渍了足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂，放入真空干燥箱内烘干，温度控制在(80 140)°C，烘干，将浸胶后的装饰贴面板用纸与相同尺寸聚四氟乙烯塑料层叠并置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，IOMPa下加热15min，即制得抗静电层压板，用绝缘电阻测试方法测其面电阻，实验结果见表1。实施例3
(1)石墨烯均分散液的制备
将0. 4g石墨粉加入40. OgNMP中，在250w下超声6h，制得石墨烯的NMP均分散液。(2)三聚氰胺-甲醛预聚树脂的制备
将三聚氰胺与甲醛以摩尔投料比1:2. 5发生缩聚反应，形成沉淀比为1:1(向ImL蒸馏水中慢慢滴入ImL树脂产品，若混合物呈微混池，说明沉淀比达到1:1)的三聚氰胺-甲醛预聚树脂。(3)抗静电贴面板的制备
5将步骤(1)所述6. Ig石墨烯均分散液(石墨烯的厚度为5A lOnm，尺寸为IOOnm2 IOOym2)和IOg三聚氰胺-甲醛预聚树脂直接混合，搅拌均勻即制得抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶。将一张3. OcmX3. Ocm的装饰贴面板用纸浸渍于抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶中，待装饰贴面板用纸浸渍了足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂，放入真空干燥箱内烘干，温度控制在(80 140)°C，烘干，将浸胶后的装饰贴面板用纸与相同尺寸聚四氟乙烯塑料层叠并置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，IOMPa下加热15min，即制得抗静电层压板，用绝缘电阻测试方法测其面电阻，实验结果见表1。实施例4
(1)石墨烯均分散液的制备
将0. 5g石墨粉加入40. OgDMF中，在250w下超声6h，制得石墨烯的DMF均分散液。(2)三聚氰胺-甲醛预聚树脂的制备
将三聚氰胺与甲醛以摩尔投料比1:2. 5发生缩聚反应，形成沉淀比为1:1(向ImL蒸馏水中慢慢滴入ImL树脂产品，若混合物呈微混池，说明沉淀比达到1:1)的三聚氰胺-甲醛预聚树脂。(3)抗静电贴面板的制备
将步骤(1)所述4. 9g石墨烯均分散液(石墨烯的厚度为5A lOnm，尺寸为IOOnm2 IOOym2)和IOg三聚氰胺-甲醛预聚树脂直接混合，搅拌均勻即制得抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶。将一张3. OcmX3. Ocm的装饰贴面板用纸浸渍于抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶中，待装饰贴面板用纸浸渍了足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂，放入真空干燥箱内烘干，温度控制在(80 140)°C，烘干，将浸胶后的装饰贴面板用纸与相同尺寸聚四氟乙烯塑料层叠并置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，IOMPa下加热15min，即制得抗静电层压板，用绝缘电阻测试方法测其面电阻，实验结果见表1。实施例5
(1)石墨烯均分散液的制备
将0. 3g石墨粉加入43. Og甲醛水溶液中，在250W下超声6h，制得石墨烯的甲醛溶液均分散液。(2)抗静电贴面板的制备
将26. 7g三聚氰胺加入步骤(1)所得石墨烯的甲醛溶液均分散液中，80°C下发生缩聚反应，当反应预聚胶沉淀比达到1:1 (向ImL蒸馏水中慢慢滴入ImL树脂产品，若混合物呈微混浊，说明沉淀比达到1:1)时，将反应胶倒入一洁净表面皿中，再把一张3. OcmX3. Ocm 的装饰贴面板用纸浸渍于抗静电预聚树脂胶中，待装饰贴面板用纸浸渍了足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂，放入真空干燥箱内烘干，温度控制在(80 140) °C，烘干，将浸胶后的装饰贴面板用纸与相同尺寸聚四氟乙烯塑料层叠并置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，IOMI^a下加热15min，即制得抗静电层压板，用绝缘电阻测试方法测其面电阻，实验结果见表1。实施例6
(1)石墨烯均分散液的制备
将0. 5g石墨粉加入40. OgNMP中，在250w下超声6h，制得石墨烯的NMP均分散液。(2)三聚氰胺-甲醛预聚树脂的制备将三聚氰胺与甲醛以摩尔投料比1:2. 5发生缩聚反应，形成沉淀比为1:1(向ImL蒸馏水中慢慢滴入ImL树脂产品，若混合物呈微混池，说明沉淀比达到1:1)的三聚氰胺-甲醛预聚树脂。(3)抗静电贴面板的制备
将步骤(1)所述4. Ig石墨烯均分散液(石墨烯的厚度为5A lOnm，尺寸为IOOnm2 IOOym2)和IOg三聚氰胺-甲醛预聚树脂直接混合，搅拌均勻即制得抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶。将一张3. OcmX3. Ocm的装饰贴面板用纸浸渍于抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶中，待装饰贴面板用纸浸渍了足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂，放入真空干燥箱内烘干，温度控制在(80 140)°C，烘干，将浸胶后的装饰贴面板用纸与相同尺寸聚四氟乙烯塑料层叠并置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，IOMPa下加热15min，即制得抗静电层压板，用绝缘电阻测试方法测其面电阻，实验结果见表1。对照例
(1)三聚氰胺-甲醛预聚树脂的制备
将三聚氰胺与甲醛以摩尔投料比1:2. 5发生缩聚反应，形成沉淀比为1:1(向ImL蒸馏水中慢慢滴入ImL树脂产品，若混合物呈微混池，说明沉淀比达到1:1)的三聚氰胺-甲醛预聚树脂。(2)贴面板的制备
将4.9gNMP和IOg三聚氰胺-甲醛预聚树脂直接混合，搅拌均勻即制得胶体树脂。将一张3. OcmX3. Ocm的装饰贴面板用纸浸渍于胶状树脂中，待装饰贴面板用纸浸渍了足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂，放入真空干燥箱内烘干，温度控制在(80 140)°C，烘干， 将浸胶后的装饰贴面板用纸与相同尺寸聚四氟乙烯塑料层叠并置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，IOMPa下加热15min，即制得层压板，用绝缘电阻测试方法测其面电阻， 实验结果见表1。表权利要求
1.应用石墨烯制备抗静电层压材料的方法，其特征在于按照下述步骤进行(1)将石墨与溶剂按一定比例混合，经超声处理制得石墨烯分散液备用；(2)将三聚氰胺与甲醛按照摩尔投料比1:2.5，在80°C下缩聚形成三聚氰胺-甲醛树脂备用，其中所述的甲醛为质量分数为37%甲醛水溶液；(3)将步骤(1)所得石墨烯分散液按一定比例加入步骤(2)所得树脂中，搅勻即制得抗静电三聚氰胺-甲醛预聚树脂胶，其中所述的石墨烯与三聚氰胺-甲醛树脂的质量比为 1/16000 1/160 ；(3)将裁剪成一定尺寸大小的装饰贴面板用试验纸浸渍于抗静电三聚氰胺-甲醛树脂胶中，待每张纸都浸渍足够多树脂后取出，滴掉多余的树脂；(4)将浸过胶的试验纸放入真空干燥箱内于80 140°C下烘干；(5 )将烘干的试验纸取出，再重复步骤(3 )、( 4 ) 一次；(6)将一张浸好抗静电三聚氰胺-甲醛树脂胶的试验纸层叠整齐，覆盖于芯层上，置于光滑的铝合金板上，在油压机上于135°C，0. 5 10. 3MPa下加热15min，即制得抗静电的层压板。
2.根据权利要求1所述的应用石墨烯制备抗静电层压材料的方法，其特征在于其中步骤(1)中所述的石墨为石墨粉或天然鳞片石墨；其中所述的溶剂为37%甲醛水溶液、化二甲基甲酰胺(DMF)、#-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、甲醇、乙醇中的一种或几种；其中所述超声处理的超声功率为250w;其中所述的石墨烯的厚度为5A lOnm，尺寸为IOOnm2 IOOym2 ；其中所述的石墨烯与溶剂的质量比为1/200 1/57。
全文摘要
本发明涉及应用石墨烯制备抗静电层压材料的方法，涉及应用新型纳米结构的石墨烯制备抗静电层压材料的方法。其步骤为对石墨与溶剂的混合液进行超声，制得石墨烯均分散液；三聚氰胺与甲醛缩聚成三聚氰胺-甲醛树脂；在搅拌条件下，将石墨烯均分散液与三聚氰胺-甲醛树脂混合均匀，形成导电的三聚氰胺-甲醛树脂胶，将装饰板用纸在所制抗静电三聚氰胺-甲醛树脂胶中充分浸渍，再将浸有树脂、干燥的纸层叠整齐，在加热和压力下将之与其它层结合，形成层压板。本发明通过在三聚氰胺-甲醛树脂中添加石墨烯分散液的方法，使树脂装饰层压板的面电阻达到105Ω，而纯三聚氰胺-甲醛树脂装饰层压板的面电阻高达1012～1014Ω。
文档编号B32B37/10GK102166866SQ201110000779
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者何光裕, 孙小强, 李丹, 汪信, 章燕, 纪立新, 耿荣伟, 陈海群 申请人:常州大学