一種石墨烯材料粉體及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的石墨烯材料粉體，該石墨烯材料粉體由石墨烯材料與吸液膨脹材料復(fù)合而成，所述石墨烯材料表面覆蓋有吸液膨脹材料，使得相鄰的石墨烯材料之間均有吸液膨脹材料形成阻隔。本發(fā)明提供的石墨烯材料粉體在溶劑中分散時(shí)，石墨烯材料片層之間的吸液膨脹材料能迅速吸液膨脹，將石墨烯片層撐開(kāi)。同時(shí)，該石墨烯材料粉體與其他體系具有很好的相容性，極大的擴(kuò)展了該石墨烯材料粉體在下游產(chǎn)品中應(yīng)用的領(lǐng)域，成功解決了石墨烯材料粉體的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用問(wèn)題。本發(fā)明還提供了一種石墨烯材料粉體的制備方法。
【專利說(shuō)明】一種石墨稀材料粉體及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石墨烯材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利于下游產(chǎn)品應(yīng)用的石墨烯材料 粉體及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石墨烯（Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)、只有一個(gè)碳原子厚度 的二維材料。石墨烯在很多方面都展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，比如石墨烯幾乎是完全透明的，只 吸收2. 3%的光，其透光性非常好；石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m · K，高于碳納米管和金 剛石；石墨稀常溫下的電子遷移率超過(guò)15000cm2/V · s，商于納米碳管和娃晶體；石墨稀的 電阻率只有10_6Ω · cm，比銅或銀更低，是目前電阻率最小的材料；此外石墨烯也是目前最 薄卻最堅(jiān)硬的材料。
[0003] 目前，可采用多種方法制備得到石墨烯材料粉體，如機(jī)械剝離法、氧化-還原法、 晶體外延生長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉積法、有機(jī)合成法和剝離碳納米管法等。在這些方法中，氧 化-還原法制備石墨烯材料粉體的成本低廉且容易實(shí)現(xiàn)，是制備石墨烯材料粉體的最佳方 法。然而，該種方法制備的石墨烯粉體密度小，容易團(tuán)聚，且石墨烯材料粉體的分散性較差， 不利于石墨烯材料粉體在下游產(chǎn)品中的應(yīng)用。因此，如何制備一種在下游產(chǎn)品中方便應(yīng)用 的石墨烯材料粉體，成為制約石墨烯產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)難題。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?01310200469. 5的中國(guó)專利公開(kāi)了一種石墨烯材料粉體的制備方法， 將石墨加入到含有氧化劑和插層劑的混合溶液中攪拌均勻，將得到的混合溶液進(jìn)行超聲處 理的同時(shí)通入氦氣，形成插層劑和氦分子插層的石墨插層化合物；將得到的石墨插層化合 物過(guò)濾、洗滌、干燥后在空氣中進(jìn)行熱處理；將熱處理后的石墨插層化合物分散在有機(jī)溶劑 中，在持續(xù)通入氦氣的條件下再次進(jìn)行超聲剝離；將再次超聲剝離后的石墨插層化合物離 心、沉淀、過(guò)濾、洗滌、烘干，即可得到石墨烯材料粉體。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?01010593157. 1的中國(guó)專利公開(kāi)了另一種石墨烯材料粉體的制備方 法，將氧化石墨均勻剝離成氧化石墨烯懸浮溶液；使制備得到的氧化石墨烯懸浮溶液霧化， 以除去所述懸浮溶液中的溶劑得到氧化石墨粉體；在惰性氣氛或還原性氣氛的保護(hù)下，將 得到的氧化石墨粉體進(jìn)行無(wú)膨脹熱處理，得到石墨烯材料粉體。雖然采用該制備方法得到 的石墨烯材料粉體的團(tuán)聚程度有所降低、分散性有所提高，但該石墨烯材料粉體在溶劑中， 仍容易團(tuán)聚，不易分散，非常不利于其在下游產(chǎn)品中的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種在溶劑中容易分散，利于在下游產(chǎn)品中應(yīng) 用的石墨烯材料粉體及其制備方法，以解決上述問(wèn)題。
[0007] -種石墨烯材料粉體，其由石墨烯材料與吸液膨脹材料復(fù)合而成，所述石墨烯材 料表面均勻覆蓋有吸液膨脹材料，使得相鄰的石墨烯材料之間均有吸液膨脹材料形成阻 隔，所述石墨烯材料粉體中的石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比為1: 〇. 01?1:10,所述 吸液膨脹材料的膨脹系數(shù)大于等于50。
[0008] 所述吸液膨脹材料選自淀粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、纖維-聚丙烯酸 或其鹽類接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀 粉-丙烯腈接枝聚合物、纖維-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其鹽類化合物、聚乙烯醇、丙 烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纖維素、改性淀粉和甲殼素中的一種或多種。 [0009] 所述石墨烯材料粉體材料中還包含表面活性劑。
[0010] 所述表面活性劑選自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸鈉（SDS)、膽酸鈉（SC)、十六 烷基三甲基溴化銨（CTAB)、吐溫80、氧化二丁基錫和賴氨酸中的一種或多種。
[0011] 所述表面活性劑與石墨烯的質(zhì)量比為1:5?1:100。
[0012] 一種石墨烯材料粉體的制備方法，其包括如下步驟：步驟一：配制質(zhì)量濃度 為0. 1 %?3%的石墨烯材料水性漿料，按照石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比為 1:0. 01?1:10稱取吸液膨脹材料加入到上述石墨烯材料水性漿料中配制成中間漿料，所 述吸液膨脹材料的膨脹系數(shù)大于等于50 ;步驟二：將中間漿料通過(guò)普通烘干干燥工藝、熱 壓干燥工藝、冷凍干燥工藝、噴霧干燥工藝或造粒干燥工藝進(jìn)行干燥處理，得到石墨烯粉 體。
[0013] 所述吸液膨脹材料選自淀粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、纖維-聚丙烯酸 或其鹽類接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀 粉-丙烯腈接枝聚合物、纖維-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其鹽類化合物、聚乙烯醇、丙 烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纖維素、改性淀粉和甲殼素中的一種或多種。
[0014] 所述步驟一中石墨烯水性漿料在和吸液膨脹材料混合之前還可以做如下步驟：將 表面活性劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比1:5?1:100添加到石墨烯材料水性漿料中。
[0015] 所述表面活性劑選自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸鈉（SDS)、膽酸鈉（SC)、十六 烷基三甲基溴化銨（CTAB)、吐溫80、氧化二丁基錫和賴氨酸中的一種或多種。
[0016] 步驟一中石墨烯水性漿料在和吸液膨脹材料混合之前還可以做如下步驟：將產(chǎn)氣 劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比1:1?1:20添加到石墨烯材料水性漿料中。
[0017] 所述產(chǎn)氣劑選自碳酸銨、碳酸氫銨、氨水、硫酸銨、亞硫酸銨、草酸、草酸銨。
[0018] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的石墨烯材料粉體，其由石墨烯材料與吸液膨脹材 料復(fù)合而成，所述石墨烯材料表面均勻覆蓋有吸液膨脹材料，使得相鄰的石墨烯材料之間 均有吸液膨脹材料形成阻隔。該石墨烯材料粉體在溶劑中分散時(shí)，石墨烯材料片層之間的 吸液膨脹材料能迅速吸液膨脹，將石墨烯片層撐開(kāi)，使得石墨烯材料更容易在溶劑中分散。 同時(shí)，該吸液膨脹材料中還含有表面活性劑材料，可提高石墨烯材料在溶劑中的兼容性和 分散性。由于該石墨烯材料粉體與其他體系具有很好的相容性和分散性，極大的擴(kuò)展了該 石墨烯材料粉體在下游產(chǎn)品中應(yīng)用的領(lǐng)域。成功解決了石墨烯材料粉體的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用問(wèn)題。 本發(fā)明還提供了一種石墨烯材料粉體的制備方法，該方法簡(jiǎn)單易行，適用于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為實(shí)施例1制備的石墨烯粉體材料掃描電鏡圖。
[0020] 圖2為實(shí)施例1制備的石墨烯粉體材料在水溶液中分散后的掃描電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述， 但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種石墨烯材料粉體，該石墨烯材料粉體由石墨烯材料與吸 液膨脹材料復(fù)合而成，所述石墨烯材料表面均勻覆蓋有吸液膨脹材料，使得相鄰的石墨烯 材料之間均有吸液膨脹材料形成阻隔。
[0023] 所述石墨烯材料粉體視密度> 0. 02g/cm3,優(yōu)選的，其視密度為0. 05g/cm3? 0. 2g/cm3。當(dāng)其視密度小于0. 02g/cm3時(shí)，在應(yīng)用時(shí)，所述石墨烯材料粉體在應(yīng)用時(shí)容易分 散，當(dāng)視密度大于0. 2g/cm3時(shí)，在應(yīng)用時(shí)，所述石墨烯材料粉體在分散時(shí)難度增大。因此， 當(dāng)該石墨烯材料粉體的視密度為0. 05?0. 2g/cm3時(shí)，在使用過(guò)程中不易飛揚(yáng)，也易于分散 在各類溶劑中。
[0024] 在所述石墨烯材料粉體中，所述石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比為 1:0. 01?1:10。所述石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比可根據(jù)石墨烯材料的具體應(yīng)用 而具有一個(gè)較佳的質(zhì)量比。譬如，當(dāng)所述石墨烯材料粉體作為通用石墨烯材料粉體使用時(shí)， 其與吸液膨脹材料的質(zhì)量比優(yōu)選為1:0. 01?1:0. 1。
[0025] 所述石墨烯材料的結(jié)構(gòu)不限，其包括石墨烯納米片、石墨烯微米片、石墨烯納米 帶、少層石墨烯（2-5層）、多層石墨烯（2-9層）、石墨烯量子點(diǎn)、化學(xué)改性石墨烯（氧化石墨 烯、還原氧化石墨烯）以及這些石墨烯類材料的衍生物）。所述石墨烯材料的定義可參見(jiàn)文 獻(xiàn)"All in the graphene family - A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials"。所述石墨烯材料還可以選自厚度< 20nm，更優(yōu)選地，厚度< lOnm的材 料。在本實(shí)施例中，該石墨烯材料的厚度優(yōu)選< 3nm，石墨烯材料越薄，柔韌性越好，越容易 加工。所述石墨烯材料的的制備方法不限，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的石墨烯產(chǎn)品或用常 規(guī)的制備方法制備即可。本發(fā)明的石墨烯材料優(yōu)選寧波墨西科技有限公司提供的石墨烯產(chǎn) 品。石墨烯材料可以選自化學(xué)氧化法如Brodie法、Hummers法或Staudenmaier法中的任 意一種方法制備的氧化石墨烯經(jīng)熱膨脹制得的石墨烯材料。也可以選用機(jī)械剝離、液相剝 離或電化學(xué)剝離制備的石墨烯材料。同樣本發(fā)明也可以使用氧化石墨烯或其他經(jīng)化學(xué)改性 的石墨烯材料。
[0026] 所述吸液膨脹材料可在吸液時(shí)體積膨脹，從而使得石墨烯材料粉體在溶劑中分散 時(shí)，石墨烯材料片層之間的吸液膨脹材料能迅速吸液膨脹，將石墨烯片層撐開(kāi)，使得石墨烯 材料更容易在溶劑中分散。為達(dá)到撐開(kāi)石墨烯片層的目的，該吸液膨脹材料的膨脹率大于 等于50,優(yōu)選地，所述吸液膨脹材料的膨脹率大于等于200。所述吸液膨脹材料為有機(jī)材 料，其可選自淀粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、纖維-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、 淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、 纖維-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其鹽類化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯 腈三元共聚物、改性纖維素、改性淀粉和甲殼素中的一種或多種。
[0027] 所述石墨烯材料粉體中還可以包含表面活性劑。該表面活性劑選自N-甲基-吡 咯、十二烷基苯磺酸鈉（SDS)、膽酸鈉（SC)、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)、吐溫80、氧化二 丁基錫和賴氨酸中的一種或多種。所述吸液膨脹材料在所述石墨烯材料粉體中用于隔斷相 鄰之間的石墨烯材料，使其在下游產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)具有更好的分散性。另外，在具體應(yīng)用時(shí)，通 過(guò)選擇與應(yīng)用領(lǐng)域中的體系相容性較好的吸液膨脹材料，能進(jìn)一步提高石墨烯材料粉體的 應(yīng)用便利性。
[0028] 所述石墨烯材料組合體由石墨烯材料與吸液膨脹材料復(fù)合而成，所述石墨烯材料 表面均勻覆蓋有吸液膨脹材料，使得相鄰的石墨烯材料之間均有吸液膨脹材料形成阻隔。 從而使得所述石墨烯組合體的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能達(dá)到最佳，不僅可有效阻隔相鄰的石墨烯材 料；又可使石墨烯組合體具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使石墨烯組合體在被壓成塊狀時(shí)不分散， 不揚(yáng)塵，便于運(yùn)輸和應(yīng)用；同時(shí)又能保持石墨烯材料本身的優(yōu)異性能。
[0029] 優(yōu)選地，在所述石墨烯粉體中，其石墨烯材料與吸液膨脹材料結(jié)合成多個(gè)石墨烯 材料組合體，即，所述石墨烯粉體材料包括多個(gè)石墨烯材料組合體。
[0030] 所述石墨烯材料組合體的形狀不限，可為近球狀，也可為顆粒狀。為方便表示，當(dāng) 其形狀為近球狀時(shí)，所述石墨烯材料組合體也稱之為復(fù)合石墨烯球。該石墨烯材料組合體 的粒徑區(qū)間為10?300 μ m，優(yōu)選地，其粒徑區(qū)間為30?150 μ m。在本實(shí)施例中，所述石墨 烯材料組合體的粒徑區(qū)間為50?100 μ m，從而使得該石墨烯材料組合體具有更高的視密 度，使得其在應(yīng)用到下游產(chǎn)品時(shí)不容易飛揚(yáng)?？梢岳斫猓?dāng)石墨烯材料粉體中的石墨烯材料 與吸液膨脹材料是以石墨烯材料組合體的方式存在時(shí)，且該石墨烯材料組合體具有宏觀結(jié) 構(gòu)且及具有較大的視密度，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存及使用過(guò)程中不容易飛揚(yáng)，利于其在下游產(chǎn)品中的 應(yīng)用。
[0031] 可以理解，所述石墨烯材料組合體的特殊結(jié)構(gòu)、密度及粒徑設(shè)計(jì)，不僅適用于石墨 烯材料粉體，還可以應(yīng)用在其他碳材料，如碳納米管、納米石墨、炭黑或納米碳纖維。此外， 此種特殊的結(jié)構(gòu)，同樣適用于其他任意一種片狀結(jié)構(gòu)的材料，如陰離子型層狀化合物（主 要是水滑石類層狀化合物），陽(yáng)離子型層狀化合物（天然型有蒙脫土、綠土等；合成型主要 指四價(jià)金屬不溶鹽類如磷酸鹽、硅酸鹽、鈦酸鹽和砷酸鹽等），中性層狀化合物，如云母、層 狀雙硫?qū)倩衔?、層狀過(guò)渡金屬氧化物（釩氧化合物、鑰化合物、鑰氧酸、鎢氧酸等）、層狀 鹵化物等。
[0032] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的石墨烯材料粉體由石墨烯材料與吸液膨脹材料復(fù)合而成， 所述石墨烯材料表面均勻覆蓋有吸液膨脹材料，使得相鄰的石墨烯材料之間均有吸液膨脹 材料形成阻隔，該石墨烯材料粉體在溶劑中分散時(shí)，石墨烯材料片層之間的吸液膨脹材料 能迅速吸液膨脹，將石墨烯片層撐開(kāi)，使得石墨烯材料更容易在溶劑中分散。同時(shí)，該吸液 膨脹材料中還含有表面活性劑材料，可提高石墨烯材料在溶劑中的兼容性和分散性。由于 該石墨烯材料粉體與其他體系具有很好的相容性和分散性，極大的擴(kuò)展了該石墨烯材料粉 體在下游產(chǎn)品中應(yīng)用的領(lǐng)域。成功解決了石墨烯材料粉體的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用問(wèn)題。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種上述石墨烯材料粉體的制備方法，其包括如下步驟：
[0034] S110 :配制質(zhì)量濃度為0. 1%?3%的石墨烯材料水性漿料，按照石墨烯材料與上 述吸液膨脹材料的質(zhì)量比為1:0. 01?1:10稱取該吸液膨脹材料加入到上述石墨烯材料水 性漿料中配制成中間漿料。
[0035] 在步驟S110中，所述石墨烯的來(lái)源和制備方法不限，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的 石墨烯產(chǎn)品或用常規(guī)的制備方法制備即可。本發(fā)明的石墨烯優(yōu)選寧波墨西科技有限公司 提供的石墨烯楽料或石墨烯產(chǎn)品。石墨烯可以選自化學(xué)氧化法如Brodie法、Hmnmers法或 Staudenmaier法中的任意一種方法制備的氧化石墨烯經(jīng)熱膨脹制得的石墨烯。也可以選用 機(jī)械剝離、液相剝離或電化學(xué)剝離制備的石墨烯。
[0036] 氧化石墨烯水性楽料的制備方法如下：氧化石墨按照公知的Hmnmers法、Brodie 法及Staudenmaier法及其改進(jìn)方法制備。將上述方法制備的氧化石墨洗漆提純?nèi)サ綦s質(zhì) 離子，加水稀釋配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 1?5wt %的水性漿料后再經(jīng)超聲剝離得到質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0. 1?5wt %的氧化石墨烯水性漿料。
[0037] 石墨層間化合物出發(fā)制備的石墨烯水性漿料的制備方法如下：石墨層間化合物按 照公知的合成方法制備。將制備的石墨層間化合物經(jīng)微波、高溫膨脹剝離得到膨脹石墨蠕 蟲(chóng)，再將膨脹石墨蠕蟲(chóng)分散在水中經(jīng)過(guò)超聲剝離，剪切分散等分散剝離技術(shù)制備成所需濃 度的石墨烯水性漿料。
[0038] 電化學(xué)法剝離的水性石墨烯漿料的制備方法如下：電化學(xué)剝離石墨烯按照公知的 電化學(xué)剝離技術(shù)得到分散于電解質(zhì)中的石墨烯混合物，將該石墨烯混合物水洗提純，配置 成所需濃度的石墨烯漿料前驅(qū)體，經(jīng)超聲分散后得到石墨烯水性漿料。
[0039] 所述吸液膨脹材料的膨脹率大于等于50,優(yōu)選地，所述吸液膨脹材料的膨脹率大 于等于200。所述吸液膨脹材料為有機(jī)材料，其可選自淀粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合 物、纖維-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纖維-聚丙烯酰 胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、纖維-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其鹽類化 合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纖維素、改性淀粉和甲殼素中 的一種或多種。
[0040] 所述步驟S110中，所述石墨烯水性漿料在和吸液膨脹材料混合之前還可以做如 下步驟：將表面活性劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比1:5?1:100添加到石墨烯材料水性漿料 中。所述表面活性劑選自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸鈉（SDS)、膽酸鈉（SC)、十六烷基 三甲基溴化銨（CTAB)、吐溫80、氧化二丁基錫和賴氨酸中的一種或多種。
[0041] 所述步驟S110中，所述石墨烯水性漿料在和吸液膨脹材料混合之前還可以做如 下步驟：將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比1:1?1:20添加到石墨烯材料水性漿料中。所 述產(chǎn)氣劑選自碳酸銨、碳酸氫銨、氨水、硫酸銨、亞硫酸銨、草酸、草酸銨。在制備石墨烯粉體 的過(guò)程中在石墨烯水性漿料中添加產(chǎn)氣劑，可避免在干燥的過(guò)程中石墨烯材料之間發(fā)生劇 烈的團(tuán)聚。
[0042] 當(dāng)然，所述石墨烯水性漿料也可同時(shí)添加表面活性劑和產(chǎn)氣劑，加入的順序不限。
[0043] 步驟S120 :將所述中間漿料通過(guò)普通烘干干燥工藝、熱壓干燥工藝、冷凍干燥工 藝、噴霧干燥工藝、造粒干燥工藝進(jìn)行干燥處理，得到石墨烯材料粉體。
[0044] 在步驟S120中：所述干燥溫度大于30°C，小于等于200°C。
[0045] 通過(guò)所述制備方法制備的石墨烯材料粉體可以包括多個(gè)石墨烯材料組合體。所述 石墨烯材料組合體由石墨烯材料與吸液膨脹材料復(fù)合而成，所述石墨烯材料表面均勻覆蓋 有吸液膨脹材料，從而使得相鄰的石墨烯材料之間均有吸液膨脹材料形成阻隔。
[0046] 可以理解，本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯材料粉體的制備方法通過(guò)特殊的材料選 擇、工藝設(shè)計(jì)及特定的材料配伍協(xié)同作用，使得由該石墨烯材料粉體的制備方法所制備的 石墨烯材料粉體具有特殊的結(jié)構(gòu)、特定的粒徑及密度，還具有與其他溶劑較好的相容性，在 應(yīng)用時(shí)具有良好的分散性，另外，該石墨烯材料粉體的制備方法簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)成本較低。 綜上，該石墨烯材料粉體的制備方法可成功解決了石墨烯材料粉體的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用問(wèn)題，適用 于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0047] 為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面為在不同參數(shù)下的具體實(shí)施例：
[0048] 實(shí)施例1
[0049] 取lOOKg質(zhì)量濃度為3 %石墨烯水性漿料，按照石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì) 量比為1:0. 01稱取0. 03Kg纖維-聚丙烯酸接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性漿料中 配制成中間漿料，然后在30?150°C烘箱中處理至溶劑完全蒸發(fā)為止即可。
[0050] 由圖1可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1得到的石墨烯材料粉體基本結(jié)塊，如圖2所示， 將其在水溶液中超聲分散后，石墨烯片層之間分散良好。
[0051] 實(shí)施例2
[0052] 取lOOKg質(zhì)量濃度為0. 1 %石墨烯水性漿料，按照石墨烯材料與吸液膨脹材料的 質(zhì)量比為1:10稱取lKg淀粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性 漿料中配制成中間漿料；將該中間漿料進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)風(fēng)溫度200°C，出口溫度為120°C。
[0053] 實(shí)施例3
[0054] 取lOOKg質(zhì)量濃度為1 %石墨烯水性漿料，按照石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì) 量比為1:0. 05稱取0. 05Kg淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性漿料 中配制成中間漿料，然后在〇?_40°C冷凍干燥處理至溶劑完全蒸發(fā)為止即可。
[0055] 實(shí)施例4
[0056] 取100Kg質(zhì)量濃度為2 %石墨烯水性漿料，按照石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì) 量比為1:0. 1稱取0. 〇5Kg纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性漿料 中配制成中間漿料，然后在30?150°C烘箱中處理至溶劑完全蒸發(fā)為止即可。
[0057] 實(shí)施例5
[0058] 取100Kg質(zhì)量濃度為2. 5 %石墨烯水性漿料，按照石墨烯材料與吸液膨脹材料的 質(zhì)量比為1:2稱取5Kg甲殼素加入到上述石墨烯材料水性漿料中配制成中間漿料，將該中 間漿料進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)風(fēng)溫度200°C，出口溫度為120°C。
[0059] 實(shí)施例6
[0060] 取l〇〇Kg質(zhì)量濃度為0. 5 %石墨烯水性漿料，將表面活性劑與石墨烯材料按照質(zhì) 量比1:5稱取0. lKg十二烷基苯磺酸鈉添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯材 料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比為1:4稱取2Kg纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨 烯材料水性漿料中配制成中間漿料；將該中間漿料進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)風(fēng)溫度200°C，出口溫 度為120°C。
[0061] 實(shí)施例7
[0062] 取100Kg質(zhì)量濃度為1. 5 %石墨烯水性漿料，將表面活性劑與石墨烯材料按照質(zhì) 量比1:10稱取0. 15Kg十六烷基三甲基溴化銨添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石 墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比為1:6稱取9Kg聚丙烯鈉加入到上述石墨烯材料水性漿 料中配制成中間漿料，然后在30?150°C烘箱中處理至溶劑完全蒸發(fā)為止即可。
[0063] 實(shí)施例8
[0064] 取100Kg質(zhì)量濃度為3 %石墨烯水性漿料，將表面活性劑與石墨烯材料按照質(zhì)量 比1:60稱取0. 05Kg膽酸鈉添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯材料與吸液膨 脹材料的質(zhì)量比為1:8稱取24Kg丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物加入到上述石墨 烯材料水性漿料中配制成中間漿料，然后在0?-40°c冷凍干燥處理至溶劑完全蒸發(fā)為止 即可。
[0065] 實(shí)施例9
[0066] 取lOOKg質(zhì)量濃度為0. 1 %石墨烯水性漿料，將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比 1:1稱取0. lKg碳酸氫銨添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯材料與吸液膨脹 材料的質(zhì)量比為1:10稱取lKg淀粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物加入到上述石墨烯材 料水性漿料中配制成中間漿料；將該中間漿料進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)風(fēng)溫度200°c，出口溫度為 120。。。
[0067] 實(shí)施例10
[0068] 取lOOKg質(zhì)量濃度為3 %石墨烯水性漿料，將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比 1:10稱取0. 3Kg草酸銨添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯材料與吸液膨脹材 料的質(zhì)量比為1:〇. 01稱取〇. 〇3Kg纖維-聚丙烯酸接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性 漿料中配制成中間漿料，然后在30?150°C烘箱中處理至溶劑完全蒸發(fā)為止即可。
[0069] 實(shí)施例11
[0070] 取100Kg質(zhì)量濃度為2 %石墨烯水性漿料，將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比 1:20稱取0. lKg亞硫酸銨添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯材料與吸液膨脹 材料的質(zhì)量比為1: 〇. 05稱取0. 05Kg淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料 水性漿料中配制成中間漿料，然后在〇?_40°C冷凍干燥處理至溶劑完全蒸發(fā)為止即可。
[0071] 實(shí)施例12
[0072] 取100Kg質(zhì)量濃度為0. 5 %石墨烯水性漿料，將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比 1:1稱取0. 5Kg碳酸氫銨添加到石墨烯材料水性漿料中，然后將表面活性劑與石墨烯材料 按照質(zhì)量比1:5稱取0. lKg氧化二丁基錫添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯 材料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比為1:4稱取2Kg纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石 墨烯材料水性漿料中配制成中間漿料；將該中間漿料進(jìn)行噴霧干燥，進(jìn)風(fēng)溫度200°C，出 口溫度為120°C。
[0073] 實(shí)施例13
[0074] 取100Kg質(zhì)量濃度為1. 5 %石墨烯水性漿料，將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比 1:10稱取0. 15Kg草酸添加到石墨烯材料水性漿料中，然后將表面活性劑與石墨烯材料按 照質(zhì)量比1:10稱取〇. 15Kg吐溫80添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯材料與 吸液膨脹材料的質(zhì)量比為1:6稱取9Kg聚丙烯鈉加入到上述石墨烯材料水性漿料中配制成 中間漿料，然后在30?150°C烘箱中處理至溶劑完全蒸發(fā)為止即可。
[0075] 實(shí)施例14
[0076] 取100Kg質(zhì)量濃度為3 %石墨烯水性漿料，將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按照質(zhì)量比 1:20稱取0. 15Kg亞硫酸銨添加到石墨烯材料水性漿料中，然后將表面活性劑與石墨烯材 料按照質(zhì)量比1:60稱取0. 05Kg賴氨酸添加到石墨烯材料水性漿料中，然后按照石墨烯材 料與吸液膨脹材料的質(zhì)量比為1:8稱取24Kg丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物加入 到上述石墨烯材料水性漿料中配制成中間漿料，然后在0?-40°C冷凍干燥處理至溶劑完 全蒸發(fā)為止即可。
[0077] 以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì) 于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對(duì)這些實(shí)施例的 多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不 脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本 文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種石墨烯材料粉體，其特征在于，該石墨烯材料粉體由石墨烯材料與吸液膨脹材 料復(fù)合而成，所述石墨烯材料表面均勻覆蓋有吸液膨脹材料，使得相鄰的石墨烯材料之間 均有吸液膨脹材料形成阻隔，所述石墨烯材料粉體中的石墨烯材料與吸液膨脹材料的質(zhì)量 比為1:0.01?1:10,所述吸液膨脹材料的膨脹系數(shù)大于等于50。
2. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯材料粉體，其特征在于，所述吸液膨脹材料選自淀 粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、纖維-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰 胺接枝聚合物、纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、纖維-丙烯腈接 枝聚合物、聚丙烯酸或其鹽類化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改 性纖維素、改性淀粉和甲殼素中的一種或多種。
3. -種如權(quán)利要求1所述的石墨烯材料粉體，其特征在于，所述石墨烯材料粉體中還 包含表面活性劑。
4. 一種如權(quán)利要求3所述的石墨烯材料粉體，其特征在于，所述表面活性劑選自N-甲 基-吡咯、十二烷基苯磺酸鈉（SDS)、膽酸鈉（SC)、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)、吐溫80、 氧化二丁基錫和賴氨酸中的一種或多種。
5. -種如權(quán)利要求3所述的石墨烯材料粉體，其特征在于，所述表面活性劑與石墨烯 的質(zhì)量比為1:5?1:100。
6. -種石墨烯材料粉體的制備方法，其包括如下步驟： 步驟一：配制質(zhì)量濃度為0. 1 %?3%的石墨烯材料水性漿料，按照石墨烯材料與吸液 膨脹材料的質(zhì)量比為1 :〇. 01?1:10稱取吸液膨脹材料加入到上述石墨烯材料水性漿料中 配制成中間漿料，所述吸液膨脹材料的膨脹系數(shù)大于等于50 ; 步驟二：將中間漿料通過(guò)普通烘干干燥工藝、熱壓干燥工藝、冷凍干燥工藝、噴霧干燥 工藝或造粒干燥工藝進(jìn)行干燥處理，得到石墨烯粉體。
7. -種如權(quán)利要求6所述的一種石墨烯材料粉體的制備方法，其特征在于，所述吸液 膨脹材料選自淀粉-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、纖維-聚丙烯酸或其鹽類接枝聚合物、 淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纖維-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、 纖維-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其鹽類化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯 腈三元共聚物、改性纖維素、改性淀粉和甲殼素中的一種或多種。
8. -種如權(quán)利要求6所述的一種石墨烯材料粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟 一中石墨烯水性漿料在和吸液膨脹材料混合之前還可以做如下步驟：將表面活性劑與石墨 烯材料按照質(zhì)量比1:5?1:100添加到石墨烯材料水性漿料中。
9. 一種如權(quán)利要求8所述的一種石墨烯材料粉體的制備方法，其特征在于，所述表面 活性劑選自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸鈉（SDS)、膽酸鈉（SC)、十六烷基三甲基溴化銨 (CTAB)、吐溫80、氧化二丁基錫和賴氨酸中的一種或多種。
10. -種如權(quán)利要求6所述的一種石墨烯材料粉體的制備方法，其特征在于，步驟一中 石墨烯水性漿料在和吸液膨脹材料混合之前還可以做如下步驟：將產(chǎn)氣劑與石墨烯材料按 照質(zhì)量比1:1?1:20添加到石墨烯材料水性漿料中。
11. 一種如權(quán)利要求10所述的一種石墨烯材料粉體的制備方法，其特征在于，所述產(chǎn) 氣劑選自碳酸銨、碳酸氫銨、氨水、硫酸銨、亞硫酸銨、草酸、草酸銨。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK104108700SQ201410281688
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】劉兆平, 周旭峰, 唐長(zhǎng)林, 秦志鴻, 胡建國(guó), 趙永勝 申請(qǐng)人:寧波墨西科技有限公司, 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所