[发明专利]速溶型氧化石墨烯粉体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种速溶型氧化石墨烯粉体及其制备方法，所述速溶型氧化石墨烯粉体包括氧化石墨粉体、分散剂、聚羧酸减水剂粉体、缓凝剂以及水。本发明通过优化氧化石墨烯的制备方法，解决了传统氧化石墨烯溶解性低需要使用搅拌、超声等高能耗设备的技术问题。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，尤其涉及一种速溶型氧化石墨烯粉体及其制备方法。

背景技术

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一种衍生物，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团，如羟基、环氧基、羰基、羧基等。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。因为其在水中具有优越的分散性，改善石墨烯的可加工性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知，并被广泛应用于各个领域。

氧化石墨烯使用前一般先将原料氧化石墨均匀分散在水溶液中，然后进行后续的加工或与其他基体材料复合以制备各种复合材料。现有技术中，配制氧化石墨烯水溶液时一般采用氧化石墨作为原料。一方面，由于氧化石墨烯水溶液对光、热以及水的硬度相当敏感(高温、可见光紫外光易造成氧化石墨烯降解，而且水中钙离子和镁离子极易诱导氧化石墨烯的聚沉)，使得氧化石墨烯在溶剂中的溶解度低，这给氧化石墨烯溶液的配制、储存及运输带来极大地挑战。另一方面，由于石墨烯片层之间存在强烈的范德华力和π-π堆积作用力，为使氧化石墨烯更好更快地溶解在溶剂中，大多需要长时间剧烈搅拌、或采用大功率超声等辅助手段，这些高能耗设备不光额外增加使用成本，还会破坏氧化石墨烯的结构。

因此，一种低成本、溶解迅速的速溶型氧化石墨烯粉体的出现势在必行。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种速溶型氧化石墨烯粉体及其制备方法，以解决相关技术中传统氧化石墨烯溶解性低的技术问题。

本发明提供了一种速溶型氧化石墨烯粉体，所述速溶型氧化石墨烯粉体包括氧化石墨粉体、分散剂、聚羧酸减水剂粉体、缓凝剂以及水。

可选地，所述速溶型氧化石墨烯粉体的各组分含量的质量百分比为：

氧化石墨粉体 1～5％；

分散剂 1～25％；

聚羧酸减水剂粉体 0.1～5％；

缓凝剂 1～75％；

其余为水。

可选地，所述分散剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、没食子酸、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮K30、海藻酸钠、十二烷基苯磺酸钠苯酸钠、亚甲基双甲基萘磺酸钠、二异丁基萘磺酸钠、联苯乙烯二苯基二磺酸二钠中的一种或多种。

可选地，所述缓凝剂为蔗糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、尿素中的一种或多种。

可选地，所述速溶型氧化石墨烯粉体的粒径为50～200目。例如但不限于，所述速溶型氧化石墨烯粉体的粒径为100目。

本发明还提供一种速溶型氧化石墨烯粉体的制备方法，所述制备方法的步骤包括：

步骤S1，取氧化石墨粉体、分散剂、聚羧酸减水剂粉体及缓凝剂于水中溶解、混匀，得混合溶液；

步骤S2，将步骤S1中得到的混合溶液进行粉体化作业，得如权利要求1至5任一项所述的速溶型氧化石墨烯粉体。

可选地，在步骤S2中，所述粉体化作业为冷冻干燥作业或者喷雾干燥作业。

可选地，所述冷冻干燥作业的具体步骤包括：