[发明专利]氧化石墨烯、石墨烯-聚合物复合体、包含石墨烯-聚合物复合体的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯、石墨烯-聚合物复合体、包含石墨烯-聚合物复合体的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板及其制造方法。

背景技术

石墨烯具有碳原子层紧密堆积在六角形格点的平面上的二维碳原子面结构。石墨烯的抗拉强度相比钢铁的抗拉强度高出311倍，电子迁移率相比有机硅高出1000倍，导热率相比铜高出10倍以上，并且透明程度可达到能够透过98％的光，具有弯曲或拉伸也能够维持特性的性质。根据石墨烯的这种特性，可广泛应用于纳米材料、墨、阻隔性材料、散热材料、超轻质材料、能源电极材料、新一代半导体以及透明电极等。

将石墨烯涂覆于钢板上时，可确保钢板表面的耐蚀性、散热性、导电性、粘附性、强度以及加工性等，因此可将钢板应用在各领域中。

为了便于将石墨烯大面积地涂覆于基材上，广泛应用溶液工艺。如专利文献1和专利文献2中所公开，在溶液工艺中为了确保与基材的粘附力，需要另外的粘结剂。

如上所述，使用粘结剂时，通常是简单混合石墨烯、分散剂以及粘结剂等并使用。

但是，在利用这种现有方法的情况下，仅仅是简单混合粘结剂和石墨烯，会存在石墨烯的分散稳定性问题。因此，需要另外选定能够使石墨烯均匀分散的同时具有充分的结合力的粘结剂。并且，为了获得充分的分散效果，需要适当选择对涂层组合物的物理性质不会产生不利影响的分散剂。并且，为了使石墨烯均匀地分散在粘结剂中，也存在通过石墨烯上引入官能团来制作氧化石墨烯的情况，然而该方法具有以下缺点，即，需要制作分散溶液，并进行涂覆，然后重新在高温下进行还原工艺。

不仅如此，当简单混合石墨烯和粘结剂时，没有特殊方向性地配置粘结剂和石墨烯，因此将其涂覆到钢板表面后，粘结剂层相对于石墨烯层位于外围，从而具有无法充分发挥石墨烯特性的问题等。

专利文献

日本专利公开号第2011-510905号

韩国专利公开号第2011-0016287号

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个方面，其目的在于提供一种即使没有另外的粘结剂树脂，也能够确保与基材的粘附力，且在涂层的上部能够有效发挥石墨烯特性的涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板及其制造方法。

但是，本发明所要解决的技术问题并不限定于上述所提及的问题，本领域的技术人员能够根据下面的记载内容明确理解，本发明所要解决的技术问题还包括未提及的其他问题。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种氧化石墨烯，所述氧化石墨烯是在粒径为1-40μm、粒子厚度为30nm以下(0nm除外)、表面积为40-1500m²/g的石墨烯的边缘上置换有与石墨烯的重量比为0-5％(0％除外)的官能团。

本发明的另一个方面，提供一种石墨烯-聚合物复合体，所述石墨烯-聚合物复合体是在粒径为1-40μm、粒子厚度为30nm以下(0nm除外)、表面积为40-1500m²/g的石墨烯的边缘上接枝有聚合物，其中，所述石墨烯与所述聚合物的重量比为0.1-1％。

本发明的又一方面，提供一种包含石墨烯-聚合物复合体的涂覆液，其包含石墨烯-聚合物复合体，所述石墨烯-聚合物复合体是在粒径为1-40μm、粒子厚度为30nm以下(0nm除外)、表面积为40-1500m²/g的石墨烯的边缘上接枝有聚合物，其中，所述石墨烯与所述聚合物的重量比为0.1-1％。

本发明的又一方面，提供一种涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板，其包括基础钢板和形成在所述基础钢板上的石墨烯-聚合物复合体涂膜，其中，所述石墨烯的粒径为1-40μm、粒子厚度为30nm以下(0nm除外)、表面积为40-1500m²/g。

本发明的又一方面，提供一种氧化石墨烯的制造方法，其包括以下步骤：混合石墨和剥离助剂，制造被剥离的石墨；对所述被剥离的石墨进行热处理；将官能团导入所述被剥离的石墨中；以及通过处理微波或超声波来再次进行剥离，其中，所述剥离助剂是碱金属类、酸(acid)类以及极性溶剂类中的一种或两种以上的混合物。