石墨烯分散剂及其应用_2

文档序号:9879847阅读:来源:国知局
水性或油性苯胺低聚物衍生物。
[0041] 其中,所述质子酸掺杂剂可选自业界已知的任何适用类型,例如可选用磷酸,樟脑 磺酸和植酸中的至少一种。
[0042] 在一些较为典型的实施例中,适用于本发明的典型苯胺低聚物衍生物可具有如下 结构:
[0044] (M主要为钠离子,钾离子,季铵盐等)。
[0046] 适用于本发明的苯胺低聚物衍生可以从商购途径获取,也可以参考文献(例 如,J. Amer. Chem. Soc.,1986,108, 8311 ;Macromol. Rapid Commun.,2011,32, 35 ;CN 104016876A;CN1887854A 等)自制。
[0047] 本发明的另一个方面还提供了石墨烯与所述石墨烯分散剂的π-π复合物。
[0048] 较为优选的,所述的31-31复合物中石墨烯与石墨烯分散剂的摩尔比为100:1~ 1:100,优选为10:1~1:10,尤其优选为2:1~1:2。
[0049] 事实上,所述π - π复合物亦可视为一种可再分散石墨烯粉体,其主要是通过将 主要由石墨烯与石墨烯分散剂组成的分散体,例如石墨烯分散液干燥后获得的粉体,且所 述粉体能够被再次直接分散于分散介质,例如有机溶剂中。
[0050] 其中,所述干燥的方式包括喷雾干燥,当然也可以是业界已知的其它合适干燥方 式,例如冷冻干燥、超临界干燥等。
[0051] 本发明的另一个方面还提供了一种分散体,其包含:分散介质,以及,分散于所述 分散介质中的、如前所述的π-JT复合物。
[0052] 较为优选的,所述分散体为流体状分散体,尤其优选为液态分散体。
[0053] 较为优选的,所述分散体包含浓度为0. lmg/ml~100mg/ml的石墨稀。
[0054] 其中,所述石墨稀材料的定义可参见文献"All in the graphene family-A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials',。其可以从市售等 途径获取,也可自制,例如采用本领域技术人员熟知的石墨烯产品或用常规的制备方法制 备,例如可选自化学氧化法如Brodie法、Hummers法或Staudenmaier法中的任意一种方法 制备的氧化石墨烯、经热膨胀制得的石墨烯材料。也可以选用机械剥离、液相剥离或电化学 剥离制备的石墨稀材料、或者还原氧化石墨稀。其结构亦不限于石墨稀纳米片、石墨稀微米 片、石墨烯纳米带、少层石墨烯(2~5层)、多层石墨烯(2~9层)、石墨烯量子点以及这 些石墨稀类材料的衍生物。其厚度可优选为彡20nm,更优选地,厚度彡10nm。
[0055] 其中,所述分散介质可包括水、有机溶剂、高分子聚合物中的任意一种或两种以上 的组合;例如可优选自有机溶剂。
[0056] 其中,所述有机溶剂可选自业界已知的合适种类,特别是极性有机溶剂,例如醇类 有机溶剂,醚类有机溶剂,卤代烷烃类有机溶剂等,例如可选自但不限于乙醇(EtOH)、四氢 呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF),二甲基亚砜(DMS0)和氯仿等。
[0057] 其中,所述高分子聚合物可选自业界已知的合适树脂等,例如醇酸树脂、氨基树 月旨、环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、呋喃树脂等,且不限于此。
[0058] 在一些实施例中,一种石墨烯分散液可包含前述任一种石墨烯分散剂、石墨烯以 及有机溶剂。优选的,所述石墨烯分散液是由所述石墨烯分散剂、石墨烯以及有机溶剂形成 的稳定石墨烯分散体系。在一些更为具体的案例中,在所述石墨烯分散液中石墨烯的含量 最大为5mg/mL。同样的,此处所述的"最大分散度"对应于采用最低有效量的石墨烯分散剂 的情况。
[0059] 本案发明人还发现,本发明石墨烯分散剂与石墨烯形成的π-π复合物具有特别 优异的稳定性,例如,当将其分散于水、有机溶剂或高分子聚合物(例如树脂)时,即使在低 温为-50°C或高温为80 °C的极端温度条件下,该π-π复合物亦会稳定存在。而且非常令 人惊喜的是,包含所述π-!!复合物的分散体即使在转速为lOOOOr/min的离心条件下,亦 不会出现明显沉降,因此利于在诸如高温、低温等特殊环境下的应用。
[0060] 本发明中,石墨烯分散剂与石墨烯形成3T-3T复合物的机理可能在于:本发明的 石墨烯分散剂中包含了芳香环,特别是含有多个苯基团,而苯具有的苯环结构导致它有特 殊的芳香性。例如,苯环主链上的碳原子之间并不是由单键和双键排列,每两个碳原子之间 的键均相同,是由一个既非双键也非单键的键连接。而且,苯分子是平面分子,12个原子处 于同一平面上,6个p轨道相互作用形成6个π分子轨道,其中φ?、φ2、Φ3是能量较低 的成键轨道,Φ 4、Φ 5、Φ 6是能量较高的反键轨道。Φ 2、Φ 3和Φ 4、Φ 5是两对简并轨道。 基态时苯的电子云分布是三个成键轨道叠加的结果,故电子云均勾分布于苯环上下及环原 子上,形成闭合的电子云。而石墨烯片层中包含有类似于苯环的结构,因此,本发明的石墨 烯分散剂中的苯环单元能够与石墨烯中的相应单元结构在不发生化学反应的条件下牢固 结合,进而利于石墨烯材料在分散介质中的高效、稳定分散。
[0061] 本发明的又一个方面还提供了一种石墨烯分散体的制备方法,其包括:将石墨烯 及所述的石墨稀分散剂于分散介质中均勾混合形成稳定分散体。
[0062] 在一些实施例中,一种石墨烯分散方法可以包括:仅仅将所述石墨烯分散剂与石 墨烯共同溶于有机溶剂,从而形成稳定的分散液。需要说明的是,此处所述的"溶于"并非 是普通技术人员所理解的溶解,而应理解为"掺入"、"分散入"或"混入"等。例如,可以将 所述石墨烯分散剂与石墨烯加入有机溶剂,并搅拌或超声分散,例如超声分散lh以上,从 而形成稳定的分散液。
[0063] 较为优选的,所述分散体包含浓度为lmg/ml~10mg/ml的石墨稀。
[0064] 在所述石墨烯分散方法中,石墨烯与石墨烯分散剂的摩尔比为100:1~1:100,优 选为10:1~1:10,尤其优选为2:1~1:2。
[0065] 本发明的又一个方面还提供了一种石墨烯分散和再分散方法,其包括:
[0066] 将石墨烯及所述的石墨烯分散剂于分散介质中均匀混合形成稳定分散体,
[0067] 去除所述分散体中的分散介质而获得石墨烯与所述石墨烯分散剂的复合物,
[0068] 以及,将所述复合物再次分散于分散介质中,再次形成稳定分散体。
[0069] 例如,在一些实施例中,一种基于物理方法的石墨烯分散和再分散方法可以包 括:
[0070] 将石墨烯与具有芳香结构的苯胺低聚物衍生物通过强π-π相互作用结合而稳 定分散于有机溶剂中,形成石墨烯分散液;
[0071] 对所述石墨烯分散液进行干燥处理而形成粉体;
[0072] 以及,将所述粉体再次分散于,特别是直接分散于所述有机溶剂中,再次形成稳定 的石墨烯分散液。
[0073] 另外,本案发明人还惊喜的发现,本发明的所述石墨烯分散剂在用
...
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1