本發(fā)明涉及一種氧化石墨烯粘接劑及粘接方法。

背景技術(shù)：

隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的環(huán)保意思識和可持續(xù)發(fā)展觀念日益增強(qiáng)，由溶劑型粘接劑向環(huán)保型水基粘接劑轉(zhuǎn)變，已成為當(dāng)前粘接劑發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)的粘接劑例如白乳膠、淀粉膠黏劑存在著易霉變、耐水性和耐濕性比較差和干燥速度慢等缺點；水玻璃存在著耐堿性和耐水性差；具腐蝕性、強(qiáng)刺激性，可致人體灼傷；酚醛樹脂膠黏劑存在著脆性大，剝離強(qiáng)度低，不適于作結(jié)構(gòu)膠粘劑使用的缺點；應(yīng)用較多的脲醛樹脂膠黏劑甲醛釋放量高、污染環(huán)境、危害健康的缺點。本專利首次提出一種新型環(huán)保的氧化石墨烯粘接劑，不但克服傳統(tǒng)粘接劑殘留甲醛的缺點，而且干燥時間短，粘接強(qiáng)度高，耐腐蝕，在航空、航天、汽車、機(jī)械、建筑、化工、輕工、電子、電器以及日常生活等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氧化石墨烯粘接劑及粘結(jié)方法，可實現(xiàn)對高分子、金屬、紙、玻璃、碳材料和陶瓷等材料的粘接。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種氧化石墨烯粘接劑，包括溶劑，以及分散于溶劑中的氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的濃度大于等于4mg/ml，c/o比小于等于3:1，氧化石墨烯單層率大于80％。氧化石墨烯片層尺寸為1um～100um，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量不多于10％，且尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量不少于60％。

進(jìn)一步地，溶劑為水、dmf。

一種基于石墨烯材料的粘結(jié)方法，該方法為：首先對粘結(jié)材料表面進(jìn)行親水處理，之后將氧化石墨烯粘接劑均勻涂覆在多個待粘接材料之間，待其干燥后，待粘接材料之間通過氧化石墨烯實現(xiàn)粘接。

進(jìn)一步地，待粘接材料包括高分子、金屬、紙和玻璃、碳材料、陶瓷等材料，以及上述不同種材料之間的粘結(jié)。

本發(fā)明首次提出一種新型環(huán)保的氧化石墨烯粘接劑，不但克服傳統(tǒng)粘接劑殘留甲醛的缺點，而且粘接性好，在航空、航天、汽車、機(jī)械、建筑、化工、輕工、電子、電器以及日常生活等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)在氧化石墨烯粘接劑合成的工藝路線中，未加入任何含有高分子物質(zhì)，無污染，利于環(huán)保。

(2)采用氧化石墨烯粘接劑進(jìn)行粘接，直接涂覆，待其干燥后即實現(xiàn)粘接，使用簡便，可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

(3)粘接界面穩(wěn)定，可耐受高溫、酸堿腐蝕等。

附圖說明

圖1為不同濃度粘結(jié)劑的粘結(jié)性能圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，本實施例只用于對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改變和調(diào)整，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

沒有明確指定的情況下，以下實施例涉及的百分?jǐn)?shù)均為數(shù)量百分比，例如，“單層氧化石墨烯占在氧化石墨烯總量的81.5％”，意為，1000片的氧化石墨烯中，單層氧化石墨烯的數(shù)量為815片；“尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量為7±3％”，意為，100片的氧化石墨烯中，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的數(shù)量為7±3片。另外，c/o為本領(lǐng)域常用技術(shù)術(shù)語，表示c、o的原子個數(shù)比。

實施例1

本實施例研究了不同濃度下的氧化石墨烯粘結(jié)劑的粘結(jié)性能，其條件如下：

采用的氧化石墨烯溶液中，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量為7±3％，尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量為65±4％，其余部分尺寸為5-30um之間；整體的c/o比2.5:1，單層氧化石墨烯占在氧化石墨烯總量的81.5％。

分別按照2-20mg/ml的濃度配置氧化石墨烯水溶液，并將其對兩片載玻片實現(xiàn)粘結(jié)，粘結(jié)方法為：首先對載玻片進(jìn)行親水處理，之后將氧化石墨烯粘接劑均勻涂覆在兩片載玻片之間，待其干燥后，兩片載玻片通過氧化石墨烯實現(xiàn)粘接。

不同濃度下的粘接效果如圖1所示。從圖中可以看出，氧化石墨烯濃度在4mg/ml以上，具有較好的粘接效果。

實施例2

本實施例研究了不同c/o比(1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1)的氧化石墨烯粘結(jié)劑的粘結(jié)性能，其條件如下：

采用的氧化石墨烯中，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量為5±3％，尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量為60±5％，其余部分尺寸為5-30um之間；單層氧化石墨烯占在氧化石墨烯總量的95.8％。按照8mg/ml的濃度配置氧化石墨烯水溶液，并將其對兩片載玻片實現(xiàn)粘結(jié)，粘結(jié)方法為：首先對載玻片進(jìn)行親水處理，之后將氧化石墨烯粘接劑均勻涂覆在兩片載玻片之間，待其干燥后，兩片載玻片通過氧化石墨烯實現(xiàn)粘接。

通過對6個粘結(jié)試樣進(jìn)行粘結(jié)性能測試，發(fā)現(xiàn)c/o小于等于3:1情況下，具有較好的粘結(jié)效果，而c/o為4:1、5:1的兩個粘結(jié)試樣粘結(jié)效果不佳。

實施例3

本實施例研究了不同尺寸分布的氧化石墨烯粘結(jié)劑的粘結(jié)性能，其條件如下：

采用的氧化石墨烯中，尺寸分布如表1所示；整體的c/o比2.5:1，單層氧化石墨烯含量為91.6％。按照4mg/ml的濃度配置氧化石墨烯水溶液，并將其對兩片載玻片實現(xiàn)粘結(jié)，粘結(jié)方法為：首先對載玻片進(jìn)行親水處理，之后將氧化石墨烯粘接劑均勻涂覆在兩片載玻片之間，待其干燥后，兩片載玻片通過氧化石墨烯實現(xiàn)粘接。

不同尺寸分布下的粘接效果如表1所示。從表中可以看出，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量應(yīng)不多于10％，且尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量應(yīng)不小于60％。

表1

實施例4：

(1)取c/o比等于3:1、單層率為81.4％的氧化石墨烯，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量為6％，尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量為71％，其余部分尺寸為5-30um之間；配置濃度為4mg/ml的氧化石墨烯分散液，分散相為水，將其作為石墨烯粘接溶液。

(2)將石墨烯粘接溶液均勻涂覆在聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)材料表面，待其干燥后即實現(xiàn)粘接。經(jīng)測試粘接強(qiáng)度達(dá)0.11mpa。

實施例5：

(1)取c/o比等于2.3:1的氧化石墨烯，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量為10％，尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量為87％，其余部分尺寸為5-30um之間；配置濃度為16mg/ml的氧化石墨烯分散液，分散相為水，將其作為石墨烯粘接溶液。

(2)將石墨烯粘接溶液均勻涂覆在聚酰亞胺(pi)材料表面，待其干燥后即實現(xiàn)粘接。經(jīng)測試粘接強(qiáng)度達(dá)0.36mpa。

實施例6

(1)取c/o比等于0.5:1、單層率為96.8％的氧化石墨烯，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量為3％，尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量為94％，其余部分尺寸為5-30um之間；配置濃度為18mg/ml的氧化石墨烯分散液，分散相為dmf，將其作為石墨烯粘接溶液。

(2)將石墨烯粘接溶液均勻涂覆在玻璃材料表面，待其干燥后即實現(xiàn)粘接。經(jīng)測試粘接強(qiáng)度達(dá)0.0.45mpa。

實施例7

(1)取c/o比等于1.7:1、單層率為88.9％的氧化石墨烯，尺寸均控制在50～80um；配置濃度為18mg/ml的氧化石墨烯分散液，分散相為水，將其作為石墨烯粘接溶液。

(2)將石墨烯粘接溶液均勻涂覆在紙材料表面，待其干燥后即實現(xiàn)粘接。經(jīng)測試粘接強(qiáng)度達(dá)0.62mpa。

實施例8

(1)取c/o比等于3:1、單層率為97.5％的氧化石墨烯，尺寸小于5um的氧化石墨烯片的量為4％，尺寸大于30um的氧化石墨烯片的量為91％，其余部分尺寸為5-30um之間；配置濃度為18mg/ml的氧化石墨烯分散液，分散相為水，將其作為石墨烯粘接溶液。

(2)將石墨烯粘接溶液均勻涂覆在陶瓷材料表面，待其干燥后即實現(xiàn)粘接。經(jīng)測試粘接強(qiáng)度達(dá)0.22mpa。