石墨烯分散剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种石墨烯分散方法，特别涉及一种石墨烯分散剂及其应用。
【背景技术】
[0002] 石墨烯是由sp2杂化碳原子相互连接形成单原子层厚度二维蜂窝状晶格结构的 碳材料，具有优异的电学、力学、热学和机械性能。石墨烯的制备方法通常包括机械剥离、化 学气相沉积、氧化-还原、溶液超声玻璃等方法。剥离的石墨烯由于片层强烈的相互 作用，石墨烯片层容易团聚在一起，致使有机溶剂或水中的溶解度有限，这就很大程度上限 制了其应用。
[0003] 有鉴于此，研究人员提出了多种方案，以期解决这些问题。其中常用的一种方式是 通过在分散介质中加入表面活性剂等辅助分散剂，其虽然能够在一定程度上提升石墨烯的 分散度，但效果不明显，而且通常来说，特定的表面活性剂只适用于特定的分散介质，不具 普适性。另外一种方式是通过对石墨烯进行化学改性处理，从而提升其分散性能，但这种方 式会导致石墨烯材料的化学组成及物理形貌等均发生变化。
[0004] 因此，如何在不破坏石墨烯独特理化性能的基础上实现石墨烯于分散介质中的高 效、稳定分散，一直是业界亟待解决的难题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种石墨烯分散剂，藉此该石 墨烯分散剂，可以简便方式实现石墨烯在分散介质中的良好分散。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种所述石墨烯分散剂的应用，例如基于所述石墨烯 分散剂的石墨烯分散体，高效石墨烯分散方法及再分散方法等。
[0007] 为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
[0008] 在一些实施例中提供了一种石墨烯分散剂，其包括具有电活性的苯胺低聚物衍生 物，且所述苯胺低聚物衍生物能够与石墨烯形成复合物。
[0009] 进一步的，所述苯胺低聚物衍生物的相对分子量在10000以下，优选为100~ 1000ο
[0010] 在一些实施例中还提供了石墨烯与所述石墨烯分散剂的31-π复合物。
[0011] 在一些实施例中还提供了一种石墨烯分散体，其包含：分散介质，以及，分散于所 述分散介质中的、如上所述的π- JT复合物。
[0012] 在一些实施例中还提供了一种石墨烯分散体的制备方法，其包括：将石墨烯及所 述的石墨稀分散剂于分散介质中均勾混合形成稳定分散体。
[0013] 在一些实施例中还提供了一种石墨烯分散和再分散方法，其包括：
[0014] 将石墨烯及所述的石墨烯分散剂于分散介质中均匀混合形成稳定分散体，
[0015] 去除所述分散体中的分散介质而获得石墨烯与所述石墨烯分散剂的复合物，
[0016] 以及，将所述复合物再次分散于分散介质中，再次形成稳定分散体。
[0017] 在一些实施例中还提供了一种纳米碳材料分散剂，其有效成分选自包含有2-8个 芳香环，且相对分子量在10000以下，并能够与纳米碳材料形成Ji-Ji复合物的化合物，所 述化合物选自具有电活性的苯胺低聚物衍生物。
[0018] 其中，所述纳米碳材料至少选自石墨稀、碳纳米管、纳米碳纤维，优选为石墨稀。
[0019] 较之现有技术，本发明的有益效果至少包括：利用易于合成，成本低廉的导电类苯 胺低聚物衍生物作为石墨烯分散剂，并通过将该分散剂与石墨烯在分散介质中简单混合， 即可大幅提升石墨烯于分散介质中的分散度、分散稳定性及再分散性能，还无损于石墨烯 的独特物理、化学性能，且操作简单，利于规模化实施。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明一典型实施案例之中一种石墨烯分散液和可再分散石墨烯粉体的 制程图；
[0021] 图2是实施例1中石墨烯、石墨烯分散剂及石墨烯-分散剂复合物的XRD谱图；
[0022] 图3是实施例1中石墨烯-分散剂复合物的SEM图；
[0023] 图4是实施例1中石墨烯-分散剂复合物的AFM图；
[0024] 图5是实施例1中石墨烯-分散剂复合物的TEM图；
[0025] 图6是实施例1石墨烯分散剂-纳米碳纤维复合物与环氧树脂组合物的固化物的 SEM形貌图；
[0026] 图7是实施例1石墨烯-分散剂复合物/环氧树脂底漆的防腐效果测试图；
[0027] 图8是实施例1石墨烯-分散剂复合物/环氧树脂底漆与其它市售底漆的防腐效 果对比图。
【具体实施方式】
[0028] 鉴于现有技术中石墨烯在普通分散介质，例如四氢呋喃、二甲基甲酰胺，二甲基亚 砜等有机溶剂中分散效果不佳的不足（参阅图1)，本案发明人经长期研究和大量实践，特 提出本发明的技术方案，并获得了出乎意料的良好技术效果。如下将对本发明的技术方案 进行较为详细的解释说明。
[0029] 本发明的一个方面提供了一种石墨烯分散剂，其有效成分选自包含有2~8个芳 香环，且相对分子量在10000以下，并能够与石墨烯形成Ji-Ji复合物的化合物。
[0030] 较为优选的，所述化合物的相对分子量可以为100~1000。
[0031] 在一些实施例中，所述化合物选自苯胺低聚物和/或其衍生物。相应的，此处所述 的"31-31复合物"系指由苯胺低聚物和/或苯胺低聚物衍生物与石墨烯主要经31-31作 用，而不是通过化学键结合形成的复合物。
[0032] 所述的苯胺低聚物亦称苯胺齐聚物，其包含的苯胺共辄链段短于聚苯胺，电活性 与聚苯胺相似，但分子中不存在缺陷，且具有更好的溶解性。
[0033] 例如，所述石墨烯分散剂可以是主要由能够与石墨烯通过31-31相互作用结合， 从而使石墨烯稳定分散于有机溶剂中的具有芳香结构的苯胺低聚物衍生物组成。
[0034] 在一些更为具体的案例中，所述石墨烯分散剂可以由能够与石墨烯通过31-31相 互作用结合，从而使石墨稀在有机溶剂中的最大分散度达到5mg/mL的具有芳香结构的苯 胺低聚物衍生物组成。需要说明的是，此处所述的"最大分散度"对应于采用最低有效量的 石墨烯分散剂的情况。其中，藉由所述石墨烯分散剂，使石墨烯能够通过物理方法而稳定分 散于有机溶剂中，此处所述的物理方法可以是搅拌、超声等简单物理方式，但不局限于此。
[0035] 在一些较佳实施例中，所述苯胺低聚物衍生物包括苯胺三聚体衍生物、苯胺四聚 体衍生物，苯胺五聚体衍生物和苯胺六聚体衍生物中的任意一种或两种以上的组合。
[0036] 进一步的，所述苯胺低聚物衍生物可以选自具有羧基、羟基、羰基、酯基、氨基、烃 基、烷基、磺酸基、磷酸基、环氧基团、聚乙二醇基团、聚乙烯醇基团等功能化基团中的至少 一种的苯胺低聚物衍生物，且不限于此。
[0037] 进一步的，所述苯胺低聚物衍生物选自末端具有前述功能基团的苯胺低聚物衍生 物。
[0038] 其中，所述烷基包括直链烷基或支链烷基中的一种或组合。
[0039] 在一个实施例中，所述苯胺低聚物衍生物选自苯胺低聚体接枝植物油。
[0040] 进一步的，所述苯胺低聚物衍生物也可以选自由苯胺低聚物与质子酸掺杂剂形成 的