本发明属于石墨烯分散助剂领域,具体涉及一种分散助磨剂在石墨烯浆料制备中的应用及石墨烯浆料。
背景技术:
1、石墨烯是一种薄层二维纳米材料,具有高比表面积、高表面能,片层间有强的范德华力和大π键共轭作用,很容易团聚和回叠。在液相剥离法制备石墨烯时,为了防止剥离出来的石墨烯发生不可逆回叠,一般须加入分散剂来防止团聚和回叠。
2、现在业内通常添加的分散剂是有机类的表面活性剂或者有机高分子,从某种意义上来说,这类有机分散剂是一种杂质,会影响石墨烯性能的发挥,尤其是导电性能。比如:(1)表面活性剂,如:专利cn201610001211.6使用的常规分散剂聚乙烯醇、明胶、吐温系列、司盘系列;(2)聚合物包敷阻隔剂,如:专利cn201510962558.2中添加pvdf;(3)π-π耦合分散剂,如:专利cn201510770154.3中添加含苯胺低聚物单元的电活性高分子的π-π复合物。
3、另一种业内常添加的分散剂是小尺寸无机类分散剂,本质上是一种物理阻隔剂,如添加炭黑、碳管。比如专利cn201410828853.4中添加小尺寸阻隔剂:乙炔黑、科琴黑、碳纳米管。但由于乙炔黑、科琴黑、碳纳米管与石墨烯的尺寸较难匹配,彼此接触点少、接触面积小造成结合力弱,所以除了添加小尺寸阻隔剂外,还需添加分散剂和胶粘剂,这些会影响最终导电性。
4、在液相剥离法以膨胀石墨为原料来制备石墨烯时,主要发生两种作用:膨胀石墨片层之间剥离和石墨片径减小,现在工业上常用砂磨机来剥离和破碎。其中的技术难点是膨胀石墨片强度很高,不易破碎和剥离,为了达到要求的粒度和片层厚度,需要剥离研磨很长的时间且对设备要求很高,这样会导致生产成本居高不下影响石墨烯浆料的推广应用。面对这种情况,急需寻找与石墨烯体系兼容的助磨剂。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明如下实施方式的石墨烯用分散助磨剂及其制备方法:
2、针对现有技术的不足,本发明如下实施方式的石墨烯用分散助磨剂及其制备方法:
3、一种石墨烯用分散助磨剂,所述分散助磨剂包括炭黑碎粒,所述炭黑碎粒为炭黑破碎体,由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径d50小于300nm。
4、可选的,由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径d50小于200nm。
5、可选的,所述炭黑碎粒为炭黑一次结构体的破碎体。
6、可选的,所述分散助磨剂为包含溶剂的所述炭黑碎粒的分散液。
7、可选的,所述溶剂为有机溶剂、树脂中的任意一种或两种的组合。
8、可选的,所述分散助磨剂由炭黑的分散液通过高压均质机破碎制备。
9、可选的,所述炭黑碎粒的分散液中,所述炭黑碎粒的固含量为0.1~10wt%。
10、可选的,所述炭黑由乙炔炭黑、副产炭黑和炉法炭黑的一种或几种组成。
11、一种所述石墨烯用分散助磨剂的制备方法,把一次结构的炭黑加入溶剂中,用分散盘预分散,用筛子过滤掉大颗粒,得到一次结构的炭黑分散液,然后把所述一次结构的炭黑分散液加入高压均质机中,均质破碎。
12、可选的,所述高压均质机的压力大于80mpa。
13、与现有技术相比,本发明提供的石墨烯用分散助磨剂,所述分散助磨剂包括炭黑碎粒,所述炭黑碎粒为炭黑一次结构的破碎体,所述分散助磨剂炭黑碎粒会插入膨胀石墨层间,吸附在膨胀石墨层上,削弱膨胀石墨片与片之间的分子作用力,扩展膨胀石墨的裂纹缺陷,降低砂磨破碎膨胀石墨的难度。并且所述炭黑碎粒与已知低结构的纳米炭黑颗粒(近球形无棱角)相比,尽管粒度尺寸上可能相似,但是本发明是炭黑一次结构体的破碎体,拥有炭黑的棱角会更有利于助磨。在研磨介质的作用力下,由于石墨烯和膨胀石墨都吸附了炭黑碎粒,它们片层之间很容易滑移而降低浆料粘度改善流变性,提高砂磨效率。同时炭黑碎粒还可以作为膨胀石墨和石墨烯的物理阻隔分散剂用,防止石墨烯片层回叠,起到稳定分散的作用。
1.一种分散助磨剂在石墨烯浆料制备中的应用,其特征在于,所述分散助磨剂包括炭黑碎粒,由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径d50小于300nm。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径d50小于200nm。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述炭黑碎粒为炭黑一次结构体的破碎体。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述分散助磨剂为包含溶剂的所述炭黑碎粒的分散液。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述溶剂为有机溶剂、树脂中的任意一种或两种的组合。
6.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述分散助磨剂由炭黑的分散液通过高压均质机破碎制备。
7.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述炭黑碎粒的分散液中,所述炭黑碎粒的固含量为0.1~10wt%。
8.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述炭黑由乙炔炭黑、副产炭黑和炉法炭黑的一种或几种组成。
9.石墨烯浆料,其特征在于,所述分散助磨剂包括炭黑碎粒,由激光粒度仪测试的所述炭黑碎粒的粒径d50小于300nm。
10.根据权利要求9所述的石墨烯浆料,其特征在于,所述石墨烯浆料通过以下方式制备:将分散助磨剂、膨胀石墨、溶剂用高速分散机进行分散混匀,得到预混料;然后把预混料放入砂磨机进行砂磨液相剥离,得到含分散助磨剂的石墨烯浆料。