[发明专利]一种用于螺杆剪切剥离石墨烯的热熔剥离剂

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及提供一种用于螺杆剪切剥离石墨烯的热熔剥离剂。

背景技术

2004年石墨烯材料被成功制备，自此引发了新一波碳素材料研究的热潮。石墨烯是由一层碳原子组成的平面碳纳米材料，是目前已知最薄的二维材料，其厚度仅为0.335nm，它由六方的晶格组成。石墨烯中的碳原子之间由σ键连接，赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。而且，在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。在光学方面，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。石墨烯具有奇特的力学、光学和电学性质，石墨烯拥有十分广阔的发展前景。

石墨烯的制备方法主要包括化学气相沉积法、氧化插层再还原法、液相剥离法、机械剥离法。其中化学气相沉积法可以获得高质量的石墨烯，然而产率低，对衬底要求高，转移存在极大的困难；氧化插层再还原法可以实现批量生产石墨烯，但是由于氧化过程中石墨烯的结构遭到破坏，难以得到高质量的石墨烯产品；液相剥离法是在合适的溶剂中，利用超声能量对石墨片层进行解离，然而，溶剂剥离法制备石墨烯存在难以去除残留溶剂的问题，而且溶剂剥离产率一般很低。相比之下，机械剥离法是一种能以低成本制备出高质量石墨烯的简单易行的方法。

中国发明专利申请号201280019582.7公开了一种制备石墨烯的方法，将石墨通过研磨、球磨、气流磨等借助离子液体研磨0.5-4个小时获得石墨烯。借助离子液促进了石墨的剥离，但采用长时间的研磨获得的石墨烯晶体尺寸小，而且借助离子液会使石墨烯层晶格受到影响。

中国发明专利申请号201410717660.1公开了一种水相剪切剥离制备石墨烯的方法，将原料石墨采用化学氧化插层或电化学插层的方法进行插层处理，使插层剂进入石墨层间，制备石墨插层化合物，后续采用剪切搅拌器搅拌进而制备获得石墨烯。由于该方案中采用了硫酸、硝酸、高氯酸等强氧化剂作为插层剂，经过化学反应获得石墨插层化合物，此法得到的石墨烯常有缺陷，影响石墨烯的导电性能，且会造成环境污染，限制了该法大规模的工业化应用。

螺杆挤出机是一种连续化高剪切设备，特点是剪切功能强大、可连续化、适应性较广。利用螺杆剥离制备石墨烯，不但对石墨层的冲击压力极小，得到的石墨烯质量稳定，可控性能良好，对环境不产生任何污染，适合大规模工业化生产。然而，螺杆剪切剥离石墨烯是依靠螺杆的机械剪切力，该剪切力需要借助热熔性的物料向石墨传递，因此热熔体的选择非常关键。

中国发明专利申请号201511013728.9公开了一种利用胶状物拉拔制备石墨烯的方法。该方法是利用旋转的往复式螺杆挤出机在螺杆旋转方向的剪切和轴向往复的拉拔，将石墨分散在高粘度胶状物中，在胶状物拉拔过程中石墨片层不断被剥离，而不损伤层结构，最大限度的保护了石墨烯的层结构，同时实现了连续不断地剥离，获得的石墨烯不但层数少，而且层数分布均匀。因此，该方法实现了低成本连续稳定制备石墨烯，克服了目前通过化学氧化还原法和直接研磨制备石墨烯对石墨烯晶格的损伤和对环境的严重危害，进一步推动了高质量低成本石墨烯量产化生产。然而，该方法中采用糖类粘结剂，例如甘露糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖作为剥离剂，这些糖类粘度有限，且不耐高温，容易碳化，极易造成石墨烯产品质量下降，还影响了剥离速率。

发明内容

通过螺杆剪切的机械方式剥离获得石墨烯，在螺杆剪切剥离石墨烯过程中，剪切力通过粘结剂传递到石墨层片间，进而受到粘结剂的粘度影响，而且一般剥离过程都需要加热，因此，为了保持在高温条件下高胶粘剥离和分散，本发明提出一种专用于螺杆剪切剥离石墨烯的热熔剥离剂。其具有高粘度，高耐热性，高分散的特点，适合于在螺杆剪切剥离石墨烯过程中进行胶粘剥离和分散，大幅提升剥离效率。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于螺杆剪切剥离石墨烯的热熔剥离剂，其特征是由下述重量份的原料制备而成：

乙烯-醋酸乙烯共聚物67-77份，

羧酸接枝改性的聚丙烯蜡 10-12份，

氯化石蜡 6-10份，

增塑剂 4-6份，

硅酸盐 1-2份，

聚磷酸铵 0.7-1份，

增韧剂 0.2-0.3份，

抗氧化剂 0.7-1份；

其中，所述羧酸接枝改性的聚丙烯蜡为马来酸酐、乙酸酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丁二酸酐中的一种或几种改进的聚丙烯蜡。