[发明专利]一种水性石墨烯喷墨墨水及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷墨墨水，尤其是涉及一种水性石墨烯喷墨墨水及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种新型纳米材料，具有高比表面积、高活性、非常容易团聚的特点。它是石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。它也具有优异的电学和光学性能，可用来制造电子器件，触摸显示屏、发光板和太阳能电池板等。然而粉体易出现飞扬，不易直接应用，因此石墨烯制成墨水，可以更好适应规模应用的要求。

中国专利CN105860667A公开了一种氧化石墨烯墨水及其制备方法和应用，该氧化石墨烯墨水主要以氧化石墨烯、表面活性剂和溶剂为原料配制而成，按质量分数计，氧化石墨烯为0.1％～0.5％，表面活性剂为0.05％～0.5％，其余为溶剂。制备方法包括将氧化石墨烯分散在溶剂中，加入表面活性剂，得到混合液，经微滤膜过滤，得到氧化石墨烯墨水。该专利的配方在喷涂时有堵塞喷头的倾向，在应用时可能带来一些困扰。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以克服石墨烯易团聚的特性，具有优良的施工性能，同时可以改善施工环境，减少VOC排放的水性石墨烯喷墨墨水及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水性石墨烯喷墨墨水，由以下重量份的原料制备而成：

树脂乳液的重量份以树脂乳液中含有的树脂重量计。

其中采用了功能化石墨烯0.2～20份用于提供最终喷墨产品的物理性能。水溶性树脂0.3～30份用于增加体系的喷墨流畅性。单一的石墨烯粉体在喷涂时易干结，堵塞喷头，引入水性树脂可以协助分散，同时减少干结的危险。树脂乳液0.2～20份用于提高体系的抗水性，有助于提高喷涂施工后进行后续工艺加工时的抗水性能，用量过多时喷涂不顺畅，过少时则抗水效果下降。助剂0～8份用于调节体系的分散性，稳定性。助溶剂1～20份用于调节体系的喷墨流畅性。助溶剂可以提高体系的复溶性，降低喷头的堵塞风险。水20～95用于分散整个体系。

作为优选的技术方案，所述的功能化石墨烯选自氧化石墨烯、氮掺杂石墨烯、氨基化石墨烯、羧基化石墨烯或磺化石墨烯中的至少一种，所述的功能化石墨烯的片径为50～100μm，厚度小于30nm。所选的石墨烯具有优良的亲水性，便于体系的稳定。同时片径为50～100μm，厚度小于30nm的产品可以保证最终产品的物理性能和喷墨的流畅性。水性树脂的引入和助溶剂的引入使得体系具有很好的分散稳定性，同时喷头不易堵塞，故本发明的配方具有良好的喷墨流畅性。

作为优选的技术方案，所述的功能化石墨烯的厚度小于2nm，这种功能化石墨烯具有非常好的柔韧性，具有优良的通过性。

作为优选的技术方案，所述的水溶性树脂选自丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、黄原胶、古马隆树脂、松香树脂、聚丙烯酰胺或聚双丙酮丙烯酰胺中的至少一种，并且分子量在1×10³～5×10⁷道尔顿之间，玻璃化温度在0～30℃之间。

需要使用水溶性树脂，该类树脂具有良好水溶性，可以很好的分散在水体系中。可以平衡体系的喷涂性能，同时又不至于对整个体系的流变等性能形成影响，故而优选上述水溶性树脂。

作为优选的技术方案，所述的水溶性树脂选自丙烯酸树脂、聚乙烯基吡咯烷酮、聚双丙酮丙烯酰胺或聚乙烯醇中的至少一种。该类树脂对于本发明的体系具有良好的适应性。

作为优选的技术方案，所述的树脂乳液选自丁苯乳液、羧基丁苯乳液、苯丙乳液、丙烯酸乳液、有机硅改性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、聚乙烯蜡乳液或聚四氟乙烯乳液中的至少一种。

作为优选的技术方案，所述的树脂乳液选自羧基丁苯乳液、丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、聚乙烯蜡乳液或聚四氟乙烯乳液中的至少一种。添加该类树脂可以很好的调节体系的抗水性能。

作为优选的技术方案，所述的助剂包括pH调节剂、增塑剂、保湿剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂、附着促进剂、流平剂或渗透剂中的至少一种。

作为优选的技术方案，所述的pH调节剂包括三乙醇胺、氨水或六偏磷酸钠等。

作为优选的技术方案，所述的增塑剂包括苯多酸酯类增塑剂、苯甲酸酯类增塑剂或多元醇酯类增塑剂等。

作为优选的技术方案，所述的保湿剂包括甘油、乙二醇或丙二醇等。