一种纳米石墨浆料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无机非金属材料制备技术领域，具体涉及一种纳米石墨衆料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 碳素材料是无机非金属材料中应用非常广泛的一类材料，尤其是当其与纳米技术 结合，纳米尺寸的石墨材料更是受到各个领域的亲睐。如导电涂料，高温润滑剂，锂电负极 材料，电磁材料，金刚石原料等领域都使用到纳米石墨。但是石墨材料非常软、润滑性很好， 导致纳米尺寸的石墨制备困难、工艺复杂；其次，石墨颗粒达到纳米尺寸后，比表面积明显 增大，极易出现团聚和沉降。这些因素都给纳米尺寸的石墨制备带来了困难和挑战。
[0003] 现有制备纳米尺寸石墨的方法，产量低成本高，无法实现量产。
【发明内容】
[0004] 本发明主要解决的技术问题是如何提供一种低成本、高产量的制备纳米石墨的方 法。
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种纳米石墨浆料的制备方法，工艺简单，生产效率高，而 且环保无污染，能够实现纳米石墨浆料的量产。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种纳米石墨浆料的 制备方法，所述方法包括：将分散剂分散于溶剂中，搅拌均匀后加入石墨原料，进行球磨处 理得到悬浊液；将所述悬浊液进行机械损伤处理得到纳米石墨浆料。
[0007] 其中，所述方法还包括：对所述纳米石墨浆料进行砂磨机球磨处理和/或进行超 声分散处理。
[0008] 其中，所述砂磨机球磨处理的球磨介质为直径为0. 05~Imm的不锈钢球、氧化错 球以及玻璃球中的任意一种或多种，所述砂磨机球磨处理时间为5~30小时；所述超声分 散处理的频率为10~50KHz，超声时间为1~10小时。
[0009] 其中，所述分散剂为表面活性剂以及含有预定基团的丙烯酸酯共聚物分散剂中的 至少一种，所述预定基团为铵盐、钠盐、聚醚、聚酯、烷基以及芳烷基中的至少一种；所述溶 剂为水、烷烃、醚、醇、酮中的至少一种。
[0010] 其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、曲拉通X-100、吐温、油酸、聚乙烯吡 咯烷酮、聚乙二醇、脂肪酸甘油酯、月桂基磺化琥珀酸单酯二、单月桂基磷酸酯、单十二烷基 磷酸酯钾中的至少一种；所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、甲醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲 胺、乙醚、戊烷、四氢呋喃、丁酮、环己烷中的至少一种。
[0011] 其中，所述石墨原料与所述分散剂的质量比为3~5:1 ;所述悬浊液的固含量为 10%~25%〇
[0012] 其中，所述石墨原料的平均粒径为3~10微米，所述石墨原料为天然晶质石墨、天 然隐晶质石墨、天然结晶脉状石墨、人造石墨、膨胀石墨中的至少一种。
[0013] 其中，所述球磨处理的转速为30~200r/min，球磨时的球料比为10~160,其中， 通过行星式球磨机、搅拌式球磨机、振动球磨机、滚筒式球磨机、高能球磨机中的至少一种 进行球磨处理；通过高速剪切乳化机、管线式乳化机、纳米均质机、冷冻球磨机中的至少一 种进行机械损伤处理。
[0014] 其中，所述将分散剂分散于溶剂中时，添加占所述分散剂质量比为0. 5%~1%的 分散助剂。
[0015] 其中，所述分散助剂为羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙 基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙 二醇酯、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇对异辛基苯基醚、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚 氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、对乙基苯甲酸和聚醚酰亚胺中的至少一种。
[0016] 本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明将石墨原料分散在液态溶 剂中，借助球磨碰撞中的剪切力和冲击力，将石墨颗粒破碎并将石墨片层断裂，同时在分散 剂的作用下，加速球磨效率并且阻止石墨小颗粒的团聚，进一步通过机械损伤处理使石墨 颗粒产生内部应力、表面缺陷、破碎，从而得到稳定分散的纳米石墨浆料。通过机械加工的 方式制备得到纳米石墨浆料，制备工艺简单，生产效率高，而且环保无污染，能够量产制备 纳米石墨浆料。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明实施例提供的一种纳米石墨浆料的制备方法的流程图；
[0018] 图2是本发明实施例提供的另一种纳米石墨浆料的制备方法的流程图；
[0019] 图3是本发明实施例1制备得到的纳米石墨浆料的扫描电镜图片；
[0020] 图4是本发明实施例1制备得到的纳米石墨浆料的体积分布测试结果；
[0021] 图5是本发明实施例1制备得到的纳米石墨浆料的数量分布测试结果。
【具体实施方式】
[0022] 请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种纳米石墨浆料的制备方法的流程图， 如图所示，本实施例的方法包括以下步骤：
[0023] SlOl :将分散剂分散于溶剂中，搅拌均匀后加入石墨原料，进行球磨处理得到悬浊 液。
[0024] 本发明实施例中，分散剂的主要作用是增强与石墨表面基团的粘附性，调整表面 张力和极性，另一个方面也可以防止石墨小颗粒的团聚和加速球磨效率。理论上，能够实现 这样效果的化学试剂都可以作为本发明实施例中的分散剂。作为一种优选，本发明实施例 中分散剂可以但不限于是表面活性剂、BYK公司生产的含有预定基团的丙烯酸酯共聚物分 散剂中的至少一种，预定基团可以但不限于是铵盐、钠盐、聚醚、聚酯、烷基以及芳烷基的一 种或多种。之所以选择含有上述预定基团的分散剂，是因为这些特定基团通过其自身对石 墨颗粒的作用，而使石墨原料能够得到更好的分散效果。比如铵盐和钠盐能够增强分散剂 对石墨颗粒的粘附性，聚醚、聚酯官能团能够改善石墨颗粒的极性，烷基、芳烷基能够改善 石墨颗粒的表面张力，因此，选择含有这些特定基团的一种或多种的分散剂，相对于普通分 散剂更加有利于石墨颗粒的分散。更具体而言，表面活性剂可以但不限于选自十二烷基苯 磺酸钠、曲拉通χ-ioo、吐温、油酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、脂肪酸甘油酯、月桂基磺化 琥珀酸单酯二、单月桂基磷酸酯、单十二烷基磷酸酯钾中的一种或多种。而BYK公司生产 的分散剂可以但不限于选自 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 中的一种或多种。通 过这样的分散剂选择，可以使得本方法制备得到的纳米石墨衆料更加稳定，颗粒分布更加 均匀。
[0025] 本发明实施例的溶剂，可以是能够溶剂分散剂的任何一种或多种溶剂，比如溶剂 可以但不限于是水、烷烃、醚、醇、酮中的至少一种，具体而言，可以是水、乙醇、异丙醇、甲 醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲胺、乙醚、戊烷、四氢呋喃、丁酮、环己烷中的一种或多种。具 体溶剂的选择，根据分散剂的具体物质确定。
[0026] 其中，加入的石墨原料优选平均粒径为3-10微米的石墨原料，本发明实施例中， 石墨原料可以但不限于选自天然晶质石墨、天然隐晶质石墨、天然结晶脉状石墨、人造石 墨、膨胀石墨中的一种或多种。其中，优选以天然晶质石墨作为石墨原料。
[0027] 为了进一步确保最终纳米石墨浆料的稳定性和分散效果，加入的石墨原料和分散 剂的质量比优选为3~5:1，以得到的悬浊液固含量为10%~25%控制溶剂加入量。
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