[发明专利]一种石墨分散复合添加剂

说明书

技术领域

本发明一种石墨分散复合添加剂涉及石墨在银-石墨复合电镀液中的添加剂，其目的在于防止石墨在复合电镀液中发生团聚，属于精细化工技术领域。

背景技术

户外高压隔离开关的动、静触头防护部位多采用镀纯银设计，这种电接触材料可以提供良好的导电性、导热性以及低而稳定的接触电阻，但存在磨损量大、抗熔焊性差、耐蚀性差等缺点，最终导致隔离开关的发热故障。由于鳞片石墨的自润滑性、抗氧化性、稳定性好以及比表面积和表面能较大而促进金属离子沉积等特性，通过电镀法和粉末冶金法等制备的银-石墨复合电接触材料可以大幅提高电接触材料的耐磨性和使用寿命，并且使用过程中易在电接触材料表面形成一层石墨层保护膜，起到降低电接触材料表面接触电阻的作用。然而，在复合镀层制备过程中，石墨在镀液中易产生团聚，很难均匀分散，易造成镀层的均匀性较差，使得银-石墨复合镀层的性能大幅下降，因此石墨在液体中分散的好坏是镀层制备的关键。

当前我国户外高压隔离开关中用到的银-石墨触头大多数还是靠进口，国内虽然已经有许多科研工作者开始研发银-石墨复合电镀工艺也取得了一定的进展，但是银-石墨复合电镀过程中，由于鳞片石墨本身在镀液中易聚沉，使制备的镀层表面粗糙、致密度较差和结合力差，导致镀层在磨损实验中磨损量大，机械寿命短，所以需要加入分散添加剂来使石墨均匀分布在镀液中，达到良好的电镀效果。张露露等研究了六种表面活性剂对鳞片石墨在水中分散性的影响，结果表明，浓度为200mg/L的表面活性剂OP-10对鳞片石墨的分散效果最好。汪劲波分别考察了Na-CMC、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、海藻酸钠和聚乙烯酸钠对石墨在水中分散稳定性的影响，结果表明，悬浮液pH=9时石墨分散效果最好；当Na-CMC掺量达到20%时，其分散稳定性能优于聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮均对添加Na-CMC后石墨/水分散体系有较好的助分散效果。陈强等概述了纳米石墨在液态介质中分散行为的研究进展，阐述了用于纳米石墨亲水改性比较好的分散剂有羟甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠等。然而很少有学者研究分散复合添加剂对石墨分散的影响并制备出银-石墨复合层的功能性镀层，分散添加剂作为石墨镀银的重要技术条件要求，需要大规模高效供应，为了满足石墨镀银触头的大规模生产，需要开发出性能良好的分散复合添加剂。

发明内容

本发明目的在于提供一种石墨分散复合添加剂，解决了石墨在电镀液中的团聚问题。该石墨分散复合添加剂由蒸馏水、分散剂、辅助剂和消泡剂组成。

石墨分散复合添加剂的作用原理是：分散剂组分中的亲油基团吸附于石墨表面形成包围层，亲水基团则与水中离子结合，从而形成带同种电荷的石墨颗粒并相互间静电排斥；另一方面分散剂组分中的亲油基团属于有机链状或空间网状大分子结构，其结构较为复杂，当两个石墨颗粒不断靠拢时，分散剂吸附层的絮状结构能产生空间位阻效应，阻碍石墨颗粒进一步地靠拢。辅助剂包含N-乙酰-L-脯氨酸、醋酸乙酯和乙二醇，其作用主要是使石墨颗粒表面吸附含有或水解生成-OH、-COOH等亲水基团的有机物，形成溶剂化作用的两颗粒靠近时会产生很大的排斥力，从而使石墨颗粒能够保持稳定分散。

本发明一种石墨分散复合添加剂的配方按质量比计，所述的复合添加剂由蒸馏水58wt%～89.5wt%、分散剂5wt%～20wt%、辅助剂5wt%～20wt%和消泡剂0.5wt%～2wt%组成。其中，所述的分散剂包含十二烷基硫酸钠0.1wt%～10wt%、十二烷基苯磺酸钠0.1wt%～10wt%；辅助剂包含醋酸乙酯0.1wt%～10wt%、乙酸异辛酯0.1wt%～5wt%、N-乙酰-L-脯氨酸0.1wt%～8wt%和乙二醇0.2wt%～10wt%；消泡剂包含磷酸三丁酯0.1wt%～5wt%、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚0.2wt%～8wt%和二异丁基甲醇0.1wt%～3wt%。

所述的复合添加剂的配制过程：将十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠加入到蒸馏水中配得分散剂溶液；将醋酸乙酯、乙酸异辛酯、N-乙酰-L-脯氨酸和乙二醇加入到蒸馏水中配得辅助剂溶液；将磷酸三丁酯、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚和二异丁基甲醇加入到蒸馏水中配得消泡剂溶液；将上述配好的分散剂、辅助剂和消泡剂的溶液按比例混合均匀，制得石墨分散复合添加剂。

本发明的技术效果是：