[发明专利]一种高固含氧化石墨烯分散液、石墨烯散热膜及制备方法

说明书

本发明涉及氧化石墨烯分散、石墨烯散热领域，具体公开了一种高固含氧化墨烯分散液、石墨烯散热膜及制备方法，采用加入了润滑剂的分散液，制得了兼具高固含和低粘度的氧化墨烯分散液，并进一步将高固含氧化墨烯分散液该应用到石墨烯散热膜的制作中。本发明的分散工艺简单、高效，在水性体系中氧化石墨烯的固含高达25％，可为做复合材料提供了条件，解决了制备厚石墨烯散热膜时为了去除大量的水分而增大了能耗的问题。

技术领域

本发明涉及氧化石墨烯分散、石墨烯散热技术领域，具体涉及一种高固含氧化墨烯分散液、石墨烯散热膜及制备方法。

背景技术

石墨烯自2004发现以来，得到了学术界和产业界的极大关注，其超高的电导率、极高的热导率、超高的力学性能及优异的柔性引起了研究石墨烯的热潮。如今，石墨烯的生产方法已发展成熟，产能上百吨的企业大批量涌现出来，给石墨烯的应用打下了坚实的基础，如复合材料、透明导电膜、传感器、储能材料、导热材料等领域。石墨烯的应用推广仍然存在挑战，如石墨烯在高分子材料中的分散性、石墨烯的功能化、石墨烯与其他材料结合的界面机理等。石墨烯或者氧化石墨烯(GO)的复合材料、薄膜材料中，其均匀分散性已成为工艺流程中最为关键步骤，通常会对石墨烯或者氧化石墨烯进行功能化已达到分散的目的。

因为氧化石墨烯具有大的比表面积，氧化石墨烯分子间相互排斥，导致氧化石墨烯分散液粘度极大；目前在工业中应用的氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的分散质量分数(也称固含)被控制在2％以下，否则过大的粘度就会给后续的工艺带来难度。然而利用这样的氧化石墨分散液，特别是水性环境的氧化石墨分散液，制备氧化石墨烯膜时，低固含的氧化石墨分散液会导致膜中含有大量的水分，后续烘干工艺将造成巨大的能耗；亦或是将这样的氧化石墨分散液加入到复合材料中时，大量的水会被带到复合材料中，大量人力物力被消耗在去除这些水的步骤上，甚至限制了复合材料中氧化石墨烯的添加量。

基于此，开发一种高固含氧化石墨烯分散液尤为重要，直接可解决制膜过程中大量蒸发水分所带来的能源消耗过高的问题，或复合材料中不能大量添加氧化石墨烯的问题。

发明内容

本发明的目之一在于提供一种高固含氧化石墨烯分散液，其整体的粘度不会对后续工艺带来影响，进而解决了制膜过程中大量蒸发水分所带来的能源消耗过高的问题，以及复合材料中不能大量添加氧化石墨烯的问题。

该高固含氧化石墨烯分散液，包括占所述分散液总质量3-25％的氧化石墨烯，其余部分为分散剂；

所述分散剂主要包括去离子水和占所述分散液总质量3～20％的润滑剂。

进一步的，所述润滑剂为聚乙二醇、丙二醇、异丙醇、丙三醇及聚丙氧基二乙氧基甲基氯化铵中的一种物质，或由这些物质中的多种组成的混合物。

进一步的，所述分散液的粘度为3000-15000CPS。

进一步的，所述氧化石墨烯的粒径大小为10-70μm。

本发明还提供了前述的高固含氧化石墨烯分散液的制备方法，用于制备前述的高固含氧化石墨烯分散液，主要包括：

1)将润滑剂溶解于去离子水，形成稳定的水溶液；

2)将氧化石墨加入1)中的水溶液中并搅拌，对氧化石墨进行预分散；

3)对(2)中得到的氧化石墨分散液进行剥离，得到氧化石墨烯分散液。

进一步的，步骤1)中还包括对混合后的润滑剂和去离子水进行搅拌，搅拌时间为2-10min，搅拌速率为500-1000r/min。

进一步的，步骤2)中的搅拌速率为1000-4000r/min，搅拌时间为15-30min。

进一步的，步骤3)中，利用高速剪切机对氧化石墨进行剥离，高速剪切机的转速为6000～15000r/min，剪切时间为5～15min；