一种石墨烯-炭黑复合导电涂料及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯-炭黑复合导电涂料及其制备方法和应用，其中，本发明通过溶液共混法制备的石墨烯-炭黑复合导电涂料含有石墨烯-炭黑分散液、第一水性树脂和第一分散剂，以100重量份的所述第一水性树脂为基准，所述石墨烯-炭黑分散液的含量为80-350重量份，所述第一分散剂的含量为3-10重量份。以及该导电涂料可应用在电加热、电磁屏蔽、印刷电子线路、薄膜开关和锂电池上。本发明提高了该导电涂料的导电性能；同时炭黑与树脂的相容性较好，力学性能增加，且成本较低，以及该水性树脂均为环保型树脂，无污染，为该导电涂料能够实际应用提供了理论基础及实践基础。
【专利说明】
一种石墨稀-炭黑复合导电涂料及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于导电涂料领域，具体地，本发明涉及一种环保型石墨烯-炭黑复合导 电涂料及其制备方法，以及该环保型石墨烯-炭黑复合导电涂料在电磁屏蔽、电子线路、薄 膜开关和锂电池等领域的应用。
【背景技术】
[0002] 添加型导电涂料因为可广泛应用于电磁屏蔽、抗静电、电子电路等领域而发展迅 速，相继开发出多种强导电性导电涂料，如导电填料主要有金属系（银粉、铜粉、镍粉等）、 金属/玻璃复合、碳系（石墨、炭黑）等。但目前这些导电涂料的力学性能和导电性难以同 时提高，限制了其应用范围。
[0003] 石墨烯是一种由碳原子组成的单层片状结构的新材料，具有极低的电阻率及优异 的力学性能，非常适合用来制备导电材料，而以石墨烯作为导电填料制备的导电涂料具有 良好的导电性能，但目前单层石墨烯还未实现工业化，只有少层石墨烯浆料实现工业化，在 运用到导电涂料当中时，由于石墨烯具有片层结构，片层与片层之间接触电阻较大，存在间 隙，导电网络会存在一定的缺陷，同时会出现导电涂料容易团聚，分散性差的现象，因此会 导致电阻较大，导电性差。有研究学者会加入少量的金属导电粒子，比如纳米银、镍等，但金 属导电粒子存在成本较高，同时与环保型树脂相容性差的问题。
[0004] 因此，如何制备出导电性能和力学性能都提尚的导电涂料还有待于进一步研究和 开发。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的导电涂料导电性差、力学性能低以及成本高的 缺陷，而提高一种石墨稀-炭黑复合导电涂料。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种石墨烯-炭黑复合导电涂料，其中，该石墨 烯-炭黑复合导电涂料含有石墨烯_炭黑分散液、第一水性树脂和第一分散剂，以1〇〇重量 份的所述第一水性树脂为基准，所述石墨烯_炭黑分散液的含量为80-350重量份，所述第 一分散剂的含量为3-10重量份。
[0007] 本发明还提供了一种石墨烯-炭黑复合导电涂料的制备方法，该方法包括以下步 骤：
[0008] (1)将研磨基体、水性石墨烯和第二分散剂在第一搅拌条件下搅拌混合，然后再加 入炭黑且在第二搅拌条件下搅拌混合；
[0009] (2)将经步骤（1)获得的混合物研磨；
[0010] (3)将经步骤⑵研磨后获得的石墨烯-炭黑分散液中添加第一水性树脂和第一 分散剂并在第三搅拌条件下搅拌。
[0011] 本发明还提供了由上述制备方法制备的石墨烯-炭黑复合导电涂料。
[0012] 本发明还提供了该石墨烯-炭黑复合导电涂料在电加热、电磁屏蔽、印刷电子线 路、薄膜开关和锂电池上的应用。
[0013] 本发明的石墨烯-炭黑复合导电涂料形成为网状结构，并且所述炭黑分散在该网 状结构中，使得所述炭黑充当该导电的网状结构的节点，与相邻的石墨烯薄片进行"点接 触"，即，石墨烯薄片与石墨烯薄片之间不再"片-片"接触，而形成为"片-点"接触，从而 增加了石墨烯导电网络通路的数量，辅助完善石墨导电网络，提高了该导电涂料的导电性 能；
[0014] 同时导电炭黑与树脂的相容性较好，力学性能增加，且成本较低，以及该第一水性 树脂、第二水性树脂、填料以及助剂等均为环保型的，无污染，为该导电涂料能够实际应用 提供了理论基础及实践基础。
[0015] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0016] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0017] 图1是根据本发明的实施例1制备的石墨烯-炭黑分散液的扫描电镜图像；
[0018] 图2是根据本发明的实施例1制备的石墨烯_炭黑复合导电涂料的网状结构示意 图；以及
[0019] 图3是根据本发明的实施例1制备的石墨烯-炭黑复合导电涂料的扫描电镜图 像。
【具体实施方式】
[0020] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0021] 本发明提供了一种石墨烯-炭黑复合导电涂料，其中，该石墨烯-炭黑复合导电涂 料含有石墨烯_炭黑分散液、第一水性树脂和第一分散剂，以100重量份的所述第一水性 树脂为基准，所述石墨烯_炭黑分散液的含量为80-350重量份，所述第一分散剂的含量为 3_10重量份。
[0022] 根据本发明，以100重量份的所述第一水性树脂为基准，所述石墨烯-炭黑分散液 的含量优选为200-320重量份，更优选为250-290重量份，所述第一分散剂的含量优选为 4_8重量份，更优选为5_7重量份。
[0023] 根据本发明，所述导电涂料的pH可以为7-11，优选为8-10,更优选为8. 5-9. 5。
[0024] 根据本发明，所述第一水性树脂可以选自水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性 丙烯酸乳液和苯丙乳液中的一种或多种，优选为水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂和苯丙 乳液中的一种或多种，在本发明中，当所述第二水性树脂选自水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯 树脂和水溶性硅丙树脂中的两种或两种以上时，所选定的任意两种第二水性树脂彼此之间 的含量的重量比没有具体限定，例如，可以为〇. 1-40 :1 ;以及
[0025] 所述第一分散剂可以选自聚羧酸铵盐类分散剂、有机硅改性聚硅氧烷类分散剂、 聚羧酸钠盐类分散剂、含颜料亲和基团的共聚物类分散剂、季铵盐类分散剂和磺酸盐类分 散剂中的一种或多种，优选地，所述第一分散剂选自聚羧酸铵盐类分散剂、有机硅改性聚硅 氧烷类分散剂和含颜料亲和基团的共聚物类分散剂中的一种或多种，更优选地，所述第一 分散剂选自聚羧酸铵盐类分散剂和/或含颜料亲和基团的共聚物类分散剂；在本发明中， 当所述第一分散剂选自聚羧酸铵盐类分散剂、有机硅改性聚硅氧烷类分散剂和含颜料亲和 基团的共聚物类分散剂中的两种或两种以上时，所选定的任意两种所述第一分散剂彼此之 间的含量的重量比没有具体限定，例如，可以为0. 1-10 :1 ;以及
[0026] 所述聚羧酸铵盐类分散剂可以为购自圣诺普科公司的分散剂，牌号为SN-5027 ;
[0027] 所述含颜料亲和基团的共聚物类分散剂可以为购自迪高公司的分散剂，牌号为 760W ；
[0028] 所述含颜料亲和基团的共聚物类分散剂可以为购自毕克公司的分散剂，牌号为 BYK190〇
[0029] 根据本发明，所述石墨烯-炭黑分散液可以含有研磨基体、水性石墨烯、炭黑和第 二分散剂，且以100重量份的研磨基体为基准，所述水性石墨烯的含量可以为50-250重量 份，优选为100-230重量份，更优选为150-210重量份，所述炭黑的含量可以为20-140重量 份，优选为30-110重量份，更优选为40-80重量份，所述第二分散剂的含量可以为2-30重 量份，优选为5-20重量份，更优选为8-15重量份；以及所述研磨基体可以选自水和/或第 二水性树脂，优选地，所述研磨基体选在水或第二水性树脂，在本发明中，当所述研磨基体 选自水和第二水性树脂时，所述水和第二水性树脂的含量的重量比没有具体限定，例如，可 以为 0? 1-25 :1。
[0030] 根据本发明，所述第二水性树脂与所述第一水性树脂可以相同或不同，在本发明 中，所述第二水性树脂可以选自水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂和水溶性硅丙树脂中的 一种或多种，优选地，所述第二水性树脂选自水性丙烯酸树脂和/或水性聚氨酯树脂，在本 发明中，当所述第二水性树脂选自水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂时，所述水性丙烯酸 树脂和水性聚氨酯树脂的含量的重量比没有具体限定，例如，可以为〇. 1-40 :1。
[0031] 根据本发明，所述第二分散剂与所述第一分散剂可以相同或不同，在本发明中，所 述第二分散剂可以选自聚羧酸铵盐类分散剂、有机硅改性聚硅氧烷类分散剂、聚羧酸钠盐 类分散剂、含颜料亲和基团的共聚物类分散剂、季铵盐类分散剂和磺酸盐类分散剂中的一 种或多种，优选地，所述第二分散剂选自有机硅改性聚硅氧烷类分散剂和/或含颜料亲和 基团的共聚物类分散剂，更优选地，所述第二分散剂选自含颜料亲和基团的共聚物类分散 剂；在本发明中，当所述第二分散剂选自有机硅改性聚硅氧烷类分散剂和含颜料亲和基团 的共聚物类分散剂时，有机硅改性聚硅氧烷类分散剂和含亲和基团的共聚物类分散剂之间 的含量的重量比没有具体限定，例如，可以为〇. 1-15 :1。
[0032] 根据本发明，所述水性石墨烯可以为商购获得的鸿纳石墨烯浆料或墨西科技石墨 烯浆料，在本发明中，所述水性石墨烯为商购的鸿纳石墨烯浆料（型号为SC Pas2001)。
[0033] 根据本发明，所述石墨烯-炭黑分散液还可以含有消泡剂，且以100重量份的研磨 基体为基准，所述消泡剂的含量可以为0. 5-10重量份，优选为2-8重量份，更优选为3-6重 量份；以及所述消泡剂可以选自聚硅氧烷类消泡剂、有机硅类消泡剂、硅油类消泡剂和聚醚 类消泡剂中的一种或多种，优选地，所述消泡剂选自聚硅氧烷类消泡剂和/或有机硅类消 泡剂，更优选地，所述消泡剂选自聚硅氧烷类消泡剂；在本发明中，当所述消泡剂选自聚硅 氧烷类消泡剂和有机硅类消泡剂时，聚硅氧烷类消泡剂和有机硅类消泡剂之间的含量的重 量比没有具体限定，例如，可以为0.1-10:1。
[0034] 在本发明中，所述消泡剂可以为购自迪高公司的名称为聚硅氧烷类消泡剂，牌号 为 901W。
[0035] 根据本发明，所述导电涂料还含有助剂，且以100重量份的所述第一水性树脂为 基准，所述助剂的含量为20-60重量份，优选为30-55重量份，更优选为35-50重量份；以及
[0036] 所述助剂可以选自填料、成膜剂、干燥促进剂、增稠剂和pH调节剂中的一种或多 种。
[0037] 根据本发明，所述填料可以选自钛白粉、滑石粉、高岭土、重钙和轻钙中的一种或 几种，优选地，所述填料选自钛白粉；以及以100重量份的所述第一水性树脂为基准，所述 填料的含量可以为4-20重量份，优选为4-15重量份，更优选为5-12重量份。
[0038] 根据本发明，所述成膜剂可以选自醇酯类和/或醇醚类，其中，所述醇酯类可以为 十二碳醇酯，所述醇醚类可以为乙二醇丁醚和/或丙二醇苯醚；
[0039] 所述干燥促进剂可以选自正丁醇、异丙醇、丙三醇和二乙二醇乙醚中的一种或多 种，优选地，所述干燥促进剂选自异丙醇和/或二乙二醇乙醚；
[0040] 所述增稠剂可以选自聚氨酯类共聚物、纤维素类和二氧化硅中的一种或多种，优 选地，所述增稠剂选自聚氨酯类共聚物和/或纤维素类；在本发明中，所述增稠剂可为购自 罗门哈斯公司的名称为聚氨酯类共聚物增稠剂，牌号为RM-8W，以及
[0041] 所述成膜剂、干燥促进剂和增稠剂各自的含量没有具体限定，可以为本领域技术 人员的常规选择，优选地，以1〇〇重量份的所述第一水性树脂为基准，所述成膜剂的含量可 以为18-35重量份，所述干燥促进剂的含量可以为2-7重量份，所述增稠剂的含量可以为 1-8重量份。
[0042] 根据本发明，所述pH调节剂可以选自胺类中和剂和/或碱性物质，其中，所述胺类 中和剂可以为N，N-二甲基乙醇胺和/或三乙醇胺，所述碱性物质可以为氨水和/或氢氧化 钠；在本发明中，所述pH调节剂可以为购自海明斯公司的名称为胺中和剂DMAE ;以及
[0043] 在本发明中，所述pH调节剂的含量没有具体限定，只要将所述导电涂料的pH值控 制在上述范围即可。
[0044] 本发明还提供了一种石墨烯-炭黑复合导电涂料的制备方法，该方法包括以下步 骤：
[0045] (1)将研磨基体、水性石墨烯和第二分散剂在第一搅拌条件下搅拌混合，然后再加 入炭黑且在第二搅拌条件下搅拌混合；
[0046] (2)将经步骤⑴获得的混合物研磨；
[0047] (3)将经步骤（2)研磨后获得的石墨烯-炭黑分散液中添加第一水性树脂和第一 分散剂并在第三搅拌条件下搅拌。
[0048] 根据本发明，在步骤⑴中，所述第一搅拌条件包括：搅拌速率可以为 500-1000rpm，优选为700-1000rpm，搅拌时间可以为30-60min，优选为40-60min ;所述第 二搅拌条件包括：搅拌速率可以为1000-1500rpm，优选为1200-1500rpm，搅拌时间可以为 1. 5-2. 5h，优选为 2. 0-2. 5h。
[0049] 根据本发明，所述石墨烯-炭黑分散液的细度可以小于5微米，优选为0. 2-2微 米。
[0050] 根据本发明，将所述石墨烯-炭黑分散液研磨的设备没有具体限定，可以为本领 域技术人员的常规选择，例如可以为研磨机，以及研磨的条件也没有具体限定，可以为本领 域技术人员的常规选择，例如使用锆珠进行研磨。
[0051] 根据本发明，在步骤⑶中，所述第三搅拌条件包括：搅拌速率可以为 500-1000rpm，优选为800-1000rpm，搅拌时间可以为0? 5-2h，优选为1-2h。
[0052] 本发明还提供了由上述制备方法（溶液共混法）制备的石墨烯-炭黑复合导电涂 料。
[0053] 本发明还提供了该石墨烯-炭黑复合导电涂料在电加热、电磁屏蔽、印刷电子线 路、薄膜开关和锂电池上的应用。
[0054] 在本发明中，所述导电涂料的具体应用没有具体限定，例如，可以将上述导电涂料 经过喷涂、刷涂、印刷后制备得到高导电性能和物理力学性能的导电涂层，从而可以应用于 上述各个领域。
[0055] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0056] 以下实施例中，体积电阻率参数通过采用RTS-9双电测四探针测试仪，具体测试 方法如下：
[0057] 将样品放置在测试仪操作台，操作探针台压下探针，接通电流，输入膜厚，选择体 积电阻率类别进行测试；
[0058] 附着力参数通过GB 1720-89《漆膜附着力测定法》测得；
[0059] 柔韧性参数通过GB/T 1731-93《漆膜柔韧性测定法》测得；
[0060] 干燥时间参数通过GB/T 1728-1989《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测得；
[0061 ] 储存稳定性参数通过GB/T 6753. 3-1986《涂料贮存稳定性试验方法》测得；以及
[0062] 石墨烯原料为购自鸿纳新材料科技有限公司牌号为SC Pas2001的市售品。
[0063] 实施例1
[0064] 本实施例用来说明采用本发明的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料
[0065] (1)将300g水、18g聚羧酸铵盐类分散剂SN-5027,6g分散剂760W和450g水性石 墨稀加入搅拌爸中，在室温下，在700r/min转速下搅拌40min，然后加入120g导电炭黑，在 1200r/min转速下搅拌2h ;
[0066] (2)然后将步骤⑴混合物放入研磨机中，研磨至细度为0.2 ym，出料得到石墨烯 /炭黑分散液；
[0067] (3)将750g石墨烯/炭黑分散液、300g水性丙烯酸树脂、15g分散剂BYK190、5g的 pH调节剂DMAE加入到反应釜中，调整pH为8. 5,在800r/min转速下搅拌lh，获得环保型石 墨烯-炭黑复合导电涂料T1 ;
[0068] 结果将上述制备的导电涂料T1分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均为25 ym;
[0069] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0070] 实施例2
[0071] 本实施例用来说明采用本发明的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料
[0072] (1)将279g水性丙烯酸树脂、21g水、9. 75g分散剂SN-5027, 3. 25g分散剂760W、 4. 5g消泡剂901W和570g水性石墨稀加入搅拌爸中，在室温下，在800r/min转速下搅拌 50min，然后加入180g导电炭黑，在1250r/min转速下搅拌2h ;
[0073] (2)然后将步骤⑴混合物放入研磨机中，研磨至细度为1 ym，出料得到石墨烯/ 炭黑分散液；
[0074] (3)将810g石墨烯/炭黑分散液、300g苯丙乳液、18g分散剂BYK190、5. 3g的pH 调节剂DMAE、78g成膜剂十二碳醇酯、4g干燥促进剂二乙二醇乙醚和4g增稠剂RM-8W加入 到反应爸中，调整pH为9. 0,在800r/min转速下搅拌1. 5h，获得环保型石墨稀-炭黑复合 导电涂料T2 ;
[0075] 结果将上述制备的导电涂料T2分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均为25 ym;
[0076] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0077] 实施例3
[0078] 本实施例用来说明采用本发明的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料
[0079] (1)将300g水性丙烯酸树脂、45g分散剂760W、18g消泡剂901W、630g水性石墨烯 加入搅拌爸中，在室温下，在l〇〇〇r/min转速下搅拌60min，然后将加入240g导电炭黑，在 1500r/min转速下揽摔2. 5h ;
[0080] (2)然后将步骤⑴混合物放入研磨机中，研磨至细度2 ym，出料得到石墨烯/炭 黑分散液；
[0081] (3)将870g石墨烯/炭黑分散液、300g水性聚氨酯树脂、15. 8g分散剂SN-5027、 5. 2g分散剂760W、5. 8g的pH调节剂DMAE、30g钛白粉、105g成膜剂十二碳醇酯、7g干燥促 进剂异丙醇和lg增稠剂RM-8W加入到反应釜中，调整pH为9. 5,在1000r/min转速下搅拌 2h，获得环保型石墨烯/炭黑复合导电涂料T3 ;
[0082] 结果将上述制备的导电涂料T3分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均为25 ym;
[0083] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0084] 实施例4
[0085] 本实施例用来说明采用本发明的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料
[0086] (1)将300g水性丙烯酸树脂、15g分散剂760W、6g消泡剂901W和300g水性石 墨稀加入搅拌爸中，在室温下，在500r/min转速下搅拌30min，然后加入60g导电炭黑，在 1500r/min转速下搅拌2h ;
[0087] (2)然后将步骤⑴混合物放入研磨机中，研磨至细度5 ym，出料得到石墨烯/炭 黑分散液；
[0088] (3)将600g石墨烯/炭黑分散液、300g水性丙烯酸树脂、12g分散剂BYK190、5g的 pH调节剂DMAE、54g成膜剂十二碳醇酯、6g干燥促进剂异丙醇和24g增稠剂RM-8W加入到 反应爸中，调整pH为8. 5,在800r/min转速下搅拌1. 5h，获得环保型石墨稀/炭黑复合导 电涂料T4。
[0089] 结果将上述制备的导电涂料T4分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃上，其中，涂覆 干膜厚度均为25 ym;
[0090] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0091] 实施例5
[0092] 按照实施例2的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料，所不同的是将pH值调节为 8 ；
[0093] 结果将上述制备的导电涂料T5分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均为25 ym;
[0094] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0095] 实施例6
[0096] 按照实施例2的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料，所不同的是，研磨石墨 稀-炭黑且使石墨稀-炭黑的细度为5 ym ;
[0097] 结果将上述制备的导电涂料T5分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均为25 ym;
[0098] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0099] 对比例1
[0100] 按照实施例1的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料，所不同的是，没有加入炭 黑，获得环保型石墨烯-炭黑复合导电涂料DT1。
[0101] 结果将上述制备的导电涂料DT1分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度为25 ym;
[0102] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0103] 对比例2
[0104] 按照实施例3的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料，所不同的是：
[0105] (1)将300g水、3g分散剂SN5027、0. 8g消泡剂901W、120g水性石墨烯加入搅拌釜 中，在室温下，在500r/min转速下搅拌30min，然后将加入200g导电炭黑，在1500r/min转 速下搅拌2h ;
[0106] (2)然后将步骤⑴混合物放入研磨机中，研磨至细度30 ym，出料得到石墨烯/ 炭黑分散液；
[0107] (3)将210g石墨烯/炭黑分散液、300g水性聚氨酯树脂、6g分散剂BYK190、5g的 pH调节剂DMAE、45g钛白粉、45g成膜剂十二碳醇酯、3g干燥促进剂二乙二醇乙醚和3g增稠 剂RM-8W加入到反应釜中，调整pH为8. 0,在800r/min转速下搅拌1. 5h，获得环保型石墨 烯-炭黑复合导电涂料DT2。
[0108] 结果将上述制备的导电涂料DT2分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度均为25 ym;
[0109] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0110] 对比例3
[0111] 按照实施例2的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料，所不同的是，将导电涂料的 pH值调整为11，获得环保型石墨烯-炭黑复合导电涂料DT3。
[0112] 结果将上述制备的导电涂料DT3分别涂覆在马口铁板、玻璃板上，其中，涂覆干膜 厚度均为25 ym ;
[0113] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0114] 对比例4
[0115] 按照实施例2的方法制备石墨烯-炭黑复合导电涂料，所不同的是，将石墨烯-炭 黑的细度调整为50 y m，获得环保型石墨烯-炭黑复合导电涂料DT4。
[0116] 结果将上述制备的导电涂料DT4分别涂覆在ABS板、马口铁板、玻璃板上，其中，涂 覆干膜厚度为25 ym;
[0117] 然后测试涂覆在ABS板上的干膜的体积电阻率、涂覆在马口铁板上干膜的附着力 和柔韧性、涂覆在玻璃板上干膜的干燥时间以及储存稳定性，如表1所示。
[0118] 表 1
[0120] 备注："良好"是指外观及性能基本无变化；
[0121] 干燥时间：是在120°C条件下进行。
[0122] 从上述实施例1-6和对比例1-4的结果，以及图1-3可以看出：采用本发明的方法 如实施例1制备的石墨烯-炭黑分散液的扫描电镜图像如图1所示，可见石墨烯与炭黑很 好地相溶，没有团聚；采用本发明的方法如实施例1制备的石墨烯-炭黑复合导电涂料的电 镜图像如图3所示，该导电涂料形成为网状结构，并且所述炭黑分散在该网状结构中；又如 图2所示的根据本发明的实施例1制备的石墨烯-炭黑复合导电涂料的网状结构示意图， 可知，所述炭黑充当该导电的网状结构的节点，与相邻的石墨烯薄片进行"点接触"，即，石 墨烯薄片与石墨烯薄片之间不再"片-片"接触，而形成为"片-点"接触，从而增加了石墨 烯导电网络通路的数量，辅助完善石墨导电网络，从而如表1所示提高了该导电涂料的导 电性能，同时导电炭黑与树脂的相容性较好，力学性能（柔韧性）增加，附着力良好，以及存 储稳定性良好，且成本较低，以及该第一水性树脂、第二水性树脂、填料以及助剂等均为环 保型的，无污染，为该导电涂料能够实际应用在电加热、电磁屏蔽、印刷电子线路、薄膜开关 和锂电池上提供了理论基础及实践基础。
[0123] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这 些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0124] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0125] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1. 一种石墨烯-炭黑复合导电涂料，其特征在于，该石墨烯-炭黑复合导电涂料含有 石墨烯-炭黑分散液、第一水性树脂和第一分散剂，以100重量份的所述第一水性树脂为基 准，所述石墨稀 _炭黑分散液的含量为80-350重量份，所述第一分散剂的含量为3-10重量 份。2. 根据权利要求1所述的导电涂料，其中，所述导电涂料的pH为7-11，优选为8-10。3. 根据权利要求1所述的导电涂料，其中，所述第一水性树脂选自水性丙烯酸树脂、水 性聚氨酯树脂、水性丙烯酸乳液和苯丙乳液中的一种或多种；以及所述第一分散剂选自聚 羧酸铵盐类分散剂、有机硅改性聚硅氧烷类分散剂、聚羧酸钠盐类分散剂、含颜料亲和基团 的共聚物类分散剂、季铵盐类分散剂和磺酸盐类分散剂中的一种或多种。4. 根据权利要求1所述的导电涂料，其中，所述石墨烯-炭黑分散液含有研磨基体、水 性石墨烯、炭黑和第二分散剂，且以100重量份的研磨基体为基准，所述水性石墨烯的含量 为50-250重量份，所述炭黑的含量为20-140重量份，所述第二分散剂的含量为2-30重量 份；以及所述研磨基体选自水和/或第二水性树脂。5. 根据权利要求4所述的导电涂料，其中，所述第二水性树脂选自水性丙烯酸树脂、水 性聚氨酯树脂和水溶性硅丙树脂中的一种或多种；以及所述第二分散剂选自聚羧酸铵盐类 分散剂、有机硅改性聚硅氧烷类分散剂、聚羧酸钠盐类分散剂、含颜料亲和基团的共聚物类 分散剂、季铵盐类分散剂和磺酸盐类分散剂中的一种或多种。6. 根据权利要求1或4所述的导电涂料，其中，所述石墨烯-炭黑分散液还含有消泡 剂，且以100重量份的研磨基体为基准，所述消泡剂的含量为0. 5-10重量份；以及所述消泡 剂选自聚硅氧烷类消泡剂、有机硅类消泡剂、硅油类消泡剂和聚醚类消泡剂的一种或多种。7. 根据权利要求1或2所述的导电涂料，其中，所述导电涂料还含有助剂，且以100重 量份的第一所述水性树脂为基准，所述助剂的含量为20-60重量份；以及所述助剂选自填 料、成膜剂、干燥促进剂、增稠剂和pH调节剂中的一种或多种。8. 权利要求1-7中任意一项所述的石墨稀-炭黑复合导电涂料的制备方法，该方法包 括以下步骤： (1) 将研磨基体、水性石墨烯和第二分散剂在第一搅拌条件下搅拌混合，然后再加入炭 黑且在第二搅拌条件下搅拌混合； (2) 将经步骤（1)获得的混合物研磨； (3) 将经步骤（2)研磨后获得的石墨烯-炭黑分散液中添加第一水性树脂和第一分散 剂并在第三搅拌条件下搅拌。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤（1)中，所述第一搅拌条件包括：搅 拌速率为500-1000rpm，搅拌时间为30-60min ;所述第二搅拌条件包括：搅拌速率为 1000-1500rpm，搅拌时间为 1. 5-2. 5h。10. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述石墨烯-炭黑分散液的细度小于5微米，优 选为0.2-2微米。11. 根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤（3)中，所述第三搅拌条件包括：搅拌速 率为500-1000rpm，搅拌时间为0· 5-2h。12. 权利要求8-11中任意一项所述的制备方法制备的石墨稀-炭黑复合导电涂料。13. 权利要求1-7以及12中任意一项所述的石墨稀-炭黑复合导电涂料在电加热、电 磁屏蔽、印刷电子线路、薄膜开关和锂电池上的应用。
【文档编号】C09D5/24GK105820634SQ201510005132
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月6日
【发明人】孙金梅, 李卓
【申请人】新材料与产业技术北京研究院