一种1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种1?硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂的制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明中氧化石墨烯在二甲亚砜，振荡分散得氧化石墨烯分散液，在冰水浴下加入乙烯基二甲氧基硅烷、N，N?亚甲基双丙烯酰胺、三乙胺以及制得的1?硝基蒽醌反应，过滤，得接枝1?硝基蒽醌的氧化石墨烯，再加入十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯以及无水乙醇，经振荡分散，从而得到1?硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂的制备方法。实例证明，本发明操作简便，在制备的过程中无需加入金属粉，减少成本的同时也保证了导电粘结剂的导电性能，使得最终制得的导电粘结剂导电性能高，对酸碱和氧化条件耐受能力强，可用于电极的粘结，具有广阔的市场前景。
【专利说明】
一种1 -硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂的制备方法，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002]导电胶是一种固化后具有导电性能的粘结剂，传统的导电胶通常包括基体树脂、导电填料和助剂等。其中树脂起到粘结作用，填料起导电作用。基体树脂主要为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯等;导电填料可以是银、铜、铁等金属粉末和镀银的金属粉等。
[0003]近年来，石墨烯优异的物理化学特性得到了广泛的认可，然而将其作为粘结剂的相关工作还较少。当前关于石墨烯粘结剂的主要研究思路是将石墨烯作为一种组分掺杂入常用的粘结剂中，进而提高粘结剂的导热导电性能，然而这种方法往往需要大量的有毒溶剂，而且工艺过程较为复杂，以上因素限制了石墨烯在导热导电粘结剂中的应用前景。
[0004]例如，授权公告号为CN102153976B的中国专利公开了一种填充石墨烯的各向同性导电胶的制备方法，这种方法使用球磨法制备石墨烯，采用表面活性剂对石墨烯进行后续处理，从而提高了石墨烯在导电胶中的分散性能，改善了导电胶的性能。这种方法仅仅是将石墨烯作为填料加入传统的导电胶中，石墨烯仅仅对导电胶的性能进行了部分改善，并没有充分发挥石墨烯的固有优势，此外制备的导电胶中含有大量的有机溶剂，这也不可避免对使用环境造成污染。
[0005]授权公告号为CN102153976B的中国专利公开了一种加入石墨烯的纳米银环氧导电胶的制备方法，该方法中使用的石墨烯主要用于分散纳米银，进而提高了导电胶的导电率和粘结强度。申请公开号为CN103194165A的中国专利公开了一种含有石墨烯的高导热导电胶制备方法，这种方法先将石墨烯进行非共价修饰，之后与金属粉、环氧树脂、固化剂等混合，这种经过修饰后的石墨烯可以较好的与导电胶的其他组分进行混合，进而可以有效改善导电胶的导热和导电性能。
[0006]尽管上述方法都着重从改善石墨烯分散性的角度进行了新颖的工作，然而以上方法制备的导电胶都使用了基体树脂以提供粘结作用，而这些不导电的基体树脂大大限制了导电胶的导电性能;为提高其导电性能，除加入石墨烯外，仍然需要加入一定量的金属粉作为导电胶的主要导电填料，这些金属粉有些是贵金属，因此会显著提高导电胶的使用成本，另外，加入金属粉也会使导电胶的耐酸碱、氧化能力有所下降，以上方法没有从根本上发挥石墨烯的优势，只是使用石墨烯对传统导电胶的性能进行了初步改善。
【发明内容】
[0007]本发明主要解决的技术问题:针对目前传统方法在制备导电粘结剂的过程中，制备工艺繁琐，还需加入金属粉，增加成本的同时使得的导电粘结剂导电性能降低，对酸碱和氧化条件耐受能力差的现状，提供了一种氧化石墨烯在二甲亚砜中，振荡分散得氧化石墨烯分散液，在冰水浴下加入乙烯基二甲氧基硅烷、N，N_亚甲基双丙烯酰胺、三乙胺以及制得的1-硝基蒽醌反应，过滤，得接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯，再加入十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯以及无水乙醇，经振荡分散，从而得到1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂的制备方法。该方法操作简便，在制备的过程中无需加入金属粉，减少成本的同时也保证了导电粘结剂的导电性能，使得最终制得的导电粘结剂导电性能高，对酸碱和氧化条件耐受能力强，可用于电极的粘结，具有广阔的市场前景。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)量取20?30mL质量浓度为65%硝酸加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，在45?50°C下向烧瓶中加入3?5g蒽醌，搅拌反应I?2h后，将烧瓶快速置于冰水浴锅中，控制温度在30?350C，放置5?1min，之后再向其中加入3?5g蒽醌，提升温度至50?55°C，搅拌反应2?3h，自然冷却至室温，过滤，得到沉淀，S卩1-硝基蒽醌，备用；
(2)称取5?1g氧化石墨烯加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入50?70g二甲亚砜，搅拌均匀，置于超声振荡仪中，以180?200w超声频率振荡反应30?40min，得到稳定且分散均匀的氧化石墨烯分散液；
(3)将上述分散液置于冰水浴中，向上述分散液中加入3?5mL乙烯基二甲氧基硅烷、3?5mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺，控制温度在O?15°C，再依次加入上述步骤(I)备用的1-硝基蒽醌、2?3mL三乙胺，搅拌反应3?4h，过滤，得到滤渣，即接枝1_硝基蒽醌的氧化石墨烯；
(4)将上述接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨稀加入到烧杯中，并向其中依次加入0.3?0.5g十二烧基苯磺酸钠、I?3g聚苯乙稀、200?300mL无水乙醇，移置超声振荡仪中，以180?200w超声功率分散处理30?40min，得到分散液，S卩1_硝基蒽醌接枝氧化石墨稀导电粘结剂。
[0009]本发明的应用方法是:将本发明制得的1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂均匀涂抹在待需连接的两个结构体的连接面之间，其中涂抹厚度为0.1?0.3cm，待涂抹后，将得到的预接件立即置于烘箱中，在80?90°C下干燥处理60?90min，之后取出移入加热炉中，在180?220°C下进行热还原30?35min，即可完成结构体的导电连接，整个操作过程简单易行，无需特殊仪器，且具有超强的导电性能，具有广泛的市场前景。
[0010]本发明的有益效果是:
(1)本发明方法独特新颖，操作简便易行，在制备的过程中无需加入金属粉，减少成本的同时也保证了导电粘结剂的导电性能；
(2)本发明制备过程中无需特殊设备，最终制得的导电粘结剂导电性能高，对酸碱和氧化条件耐受能力强，可用于电极的粘结，具有广阔的市场前景。
【具体实施方式】
[0011]首先量取20?30mL质量浓度为65%硝酸加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，在45?50 °C下向烧瓶中加入3?5g蒽醌，搅拌反应I?2h后，将烧瓶快速置于冰水浴锅中，控制温度在30?35°C，放置5?1min，之后再向其中加入3?5g蒽醌，提升温度至50?55°C，搅拌反应2?3h，自然冷却至室温，过滤，得到沉淀，S卩1-硝基蒽醌，备用；然后称取5?1g氧化石墨烯加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入50?70g二甲亚砜，搅拌均勾，置于超声振荡仪中，以180?200w超声频率振荡反应30?40min，得到稳定且分散均匀的氧化石墨烯分散液;接下来将上述分散液置于冰水浴中，向上述分散液中加入3?5mL乙烯基二甲氧基硅烷、3?5mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺，控制温度在O?15°C，再依次加入上述备用的1-硝基蒽醌、2?3mL三乙胺，搅拌反应3?4h，过滤，得到滤渣，即接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯;最后将上述接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯加入到烧杯中，并向其中依次加入0.3?0.5g十二烧基苯磺酸钠、I?3g聚苯乙稀、200?300mL无水乙醇，移置超声振荡仪中，以180?200w超声功率分散处理30?40min，得到分散液，S卩1-硝基蒽醌接枝氧化石墨稀导电粘结剂。
[0012]实例I
首先量取20mL质量浓度为65%硝酸加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，在45 °C下向烧瓶中加入3g蒽醌，搅拌反应Ih后，将烧瓶快速置于冰水浴锅中，控制温度在30°C，放置5min，之后再向其中加入3g蒽醌，提升温度至50°C，搅拌反应2h，自然冷却至室温，过滤，得到沉淀，即1-硝基蒽醌，备用;然后称取5g氧化石墨烯加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入50g二甲亚砜，搅拌均匀，置于超声振荡仪中，以ISOw超声频率振荡反应30min，得到稳定且分散均匀的氧化石墨烯分散液;接下来将上述分散液置于冰水浴中，向上述分散液中加入3mL乙烯基二甲氧基硅烷、3mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺，控制温度在(TC，再依次加入上述备用的1-硝基蒽醌、2mL三乙胺，搅拌反应3h，过滤，得到滤渣，即接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯;最后将上述接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯加入到烧杯中，并向其中依次加入0.3g十二烧基苯磺酸钠、Ig聚苯乙稀、200mL无水乙醇，移置超声振荡仪中，以180w超声功率分散处理30min，得到分散液，S卩1-硝基蒽醌接枝氧化石墨稀导电粘结剂。
[0013]本实例操作简便，使用时，将本发明制得的1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂均匀涂抹在待需连接的两个结构体的连接面之间，其中涂抹厚度为0.lcm，待涂抹后，将得到的预接件立即置于烘箱中，在80°C下干燥处理60min，之后取出移入加热炉中，在180°C下进行热还原30min，即可完成结构体的导电连接，整个操作过程简单易行，无需特殊仪器，且具有超强的导电性能，具有广泛的市场前景。
[0014]实例2
首先量取25mL质量浓度为65%硝酸加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，在48°C下向烧瓶中加入4g蒽醌，搅拌反应1.5h后，将烧瓶快速置于冰水浴锅中，控制温度在33°C，放置8min，之后再向其中加入4g蒽醌，提升温度至53°C，搅拌反应
2.5h，自然冷却至室温，过滤，得到沉淀，即1-硝基蒽醌，备用；然后称取Sg氧化石墨烯加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入60g二甲亚砜，搅拌均匀，置于超声振荡仪中，以190w超声频率振荡反应35min，得到稳定且分散均匀的氧化石墨烯分散液;接下来将上述分散液置于冰水浴中，向上述分散液中加入4mL乙烯基二甲氧基硅烷、4mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺，控制温度在13°C，再依次加入上述备用的1-硝基蒽醌、2.5mL三乙胺，搅拌反应3.5h，过滤，得到滤渣，即接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯；最后将上述接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯加入到烧杯中，并向其中依次加入0.4g十二烧基苯磺酸钠、2g聚苯乙稀、250mL无水乙醇，移置超声振荡仪中，以190w超声功率分散处理35min，得到分散液，S卩1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂。
[0015]本实例操作简便，使用时，将本发明制得的1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂均匀涂抹在待需连接的两个结构体的连接面之间，其中涂抹厚度为0.2cm，待涂抹后，将得到的预接件立即置于烘箱中，在85°C下干燥处理80min，之后取出移入加热炉中，在200°C下进行热还原33min，即可完成结构体的导电连接，整个操作过程简单易行，无需特殊仪器，且具有超强的导电性能，具有广泛的市场前景。
[0016]实例3
首先量取30mL质量浓度为65%硝酸加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，在50°C下向烧瓶中加入5g蒽醌，搅拌反应2h后，将烧瓶快速置于冰水浴锅中，控制温度在35°C，放置lOmin，之后再向其中加入5g蒽醌，提升温度至55°C，搅拌反应3h，自然冷却至室温，过滤，得到沉淀，即1-硝基蒽醌，备用；然后称取1g氧化石墨烯加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入70g二甲亚砜，搅拌均匀，置于超声振荡仪中，以200w超声频率振荡反应40min，得到稳定且分散均匀的氧化石墨烯分散液;接下来将上述分散液置于冰水浴中，向上述分散液中加入5mL乙烯基二甲氧基硅烷、5mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺，控制温度在15°C，再依次加入上述备用的1-硝基蒽醌、3mL三乙胺，搅拌反应4h，过滤，得到滤渣，即接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯;最后将上述接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨烯加入到烧杯中，并向其中依次加入0.5g十二烧基苯磺酸钠、3g聚苯乙稀、300mL无水乙醇，移置超声振荡仪中，以200w超声功率分散处理40min，得到分散液，S卩1-硝基蒽醌接枝氧化石墨稀导电粘结剂。
[0017]本实例操作简便，使用时，将本发明制得的1-硝基蒽醌接枝氧化石墨烯导电粘结剂均匀涂抹在待需连接的两个结构体的连接面之间，其中涂抹厚度为0.3cm，待涂抹后，将得到的预接件立即置于烘箱中，在90°C下干燥处理90min，之后取出移入加热炉中，在220°C下进行热还原30?35min，即可完成结构体的导电连接，整个操作过程简单易行，无需特殊仪器，且具有超强的导电性能，具有广泛的市场前景。
【主权项】
1.一种1-硝基蒽醌接枝氧化石墨稀导电粘结剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)量取20?30mL质量浓度为65%硝酸加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，在45?50°C下向烧瓶中加入3?5g蒽醌，搅拌反应I?2h后，将烧瓶快速置于冰水浴锅中，控制温度在30?350C，放置5?1min，之后再向其中加入3?5g蒽醌，提升温度至50?55°C，搅拌反应2?3h，自然冷却至室温，过滤，得到沉淀，S卩1-硝基蒽醌，备用； (2)称取5?1g氧化石墨烯加入三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入50?70g二甲亚砜，搅拌均匀，置于超声振荡仪中，以180?200w超声频率振荡反应30?40min，得到稳定且分散均匀的氧化石墨烯分散液； (3)将上述分散液置于冰水浴中，向上述分散液中加入3?5mL乙烯基二甲氧基硅烷、3?5mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺，控制温度在O?15°C，再依次加入上述步骤(I)备用的1-硝基蒽醌、2?3mL三乙胺，搅拌反应3?4h，过滤，得到滤渣，即接枝1_硝基蒽醌的氧化石墨烯； (4)将上述接枝1-硝基蒽醌的氧化石墨稀加入到烧杯中，并向其中依次加入0.3?0.5g十二烧基苯磺酸钠、I?3g聚苯乙稀、200?300mL无水乙醇，移置超声振荡仪中，以180?200w超声功率分散处理30?40min，得到分散液，S卩1_硝基蒽醌接枝氧化石墨稀导电粘结剂。
【文档编号】C09J9/02GK105925211SQ201610469794
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月26日
【发明人】吴迪, 张明, 孟浩影
【申请人】吴迪