石墨烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種石墨烯復(fù)合材料，包括：基體；復(fù)合于所述基體上的石墨烯層；復(fù)合于所述石墨烯層上的保護(hù)膜層；所述保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成。本申請通過在石墨烯表面復(fù)合包括前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)的保護(hù)膜層，其中前驅(qū)體樹脂使保護(hù)膜層具有良好的耐刮擦性與高透光性，導(dǎo)電物質(zhì)使保護(hù)膜在垂直薄膜方向?qū)щ?，從而使保護(hù)膜具有高透光性、垂直薄膜方向?qū)щ娨约澳凸尾列?。本申請還提供了一種石墨烯復(fù)合材料的制備方法。
【專利說明】石墨婦復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石墨帰【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及石墨帰復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石墨帰是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，其是一種由碳原子W sp2 雜化軌道組成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨帰 具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)、電子遷移率與較低的電阻率，因此石墨帰有望在能源、材料、電子與 生物醫(yī)藥等領(lǐng)域獲得極大地發(fā)展。
[0003] 目前各種生長工藝制備的石墨帰薄膜，表面耐刮擦性能差，耐超聲清洗能力也不 佳，因此工業(yè)上無法高效地生產(chǎn)和運(yùn)用石墨帰透明導(dǎo)電膜于各種電子行業(yè)中。申請?zhí)枮?201410170163. 4的中國專利公開了一種石墨帰和導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料及其制備方法，該專 利是在基體表面上依次具有石墨帰層和導(dǎo)電聚合物層，形成基體/石墨帰層/導(dǎo)電聚合物 層；或者在基體表面上依次具有導(dǎo)電聚合物層和石墨帰層，形成基體/導(dǎo)電聚合物層/石墨 帰層。本專利提供的導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料能夠顯著降低石墨帰轉(zhuǎn)移后的方阻，且穩(wěn)定性好， 長時(shí)間放置石墨帰方阻的衰減也非常小，但是本專利在石墨帰耐刮擦W及耐超聲清洗等方 面未得到較大改善，并且在一定程度上犧牲了整體膜的透光率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種石墨帰復(fù)合材料，本申請?zhí)峁┑氖珟?fù)合 材料使保護(hù)膜層具有高透光、垂直薄膜方向?qū)щ奧及良好的耐刮擦性。
[0005] 本申請?zhí)峁┝艘环N石墨帰復(fù)合材料，包括：
[0006] 基體；復(fù)合于所述基體上的石墨帰層；復(fù)合于所述石墨帰層上的保護(hù)膜層；所述 保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成。
[0007] 優(yōu)選的，所述前驅(qū)體樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚氨醋、聚丙帰酸醋、熱塑性膠粘劑和光 固化膠粘劑中的一種或多種。
[0008] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)電物質(zhì)選自氧化物導(dǎo)電材料、金屬導(dǎo)電材料或?qū)щ姼叻肿泳酆衔?中的一種或多種。
[0009] 優(yōu)選的，所述保護(hù)膜的厚度為100皿?10 y m。
[0010] 優(yōu)選的，所述基體為柔性基體或硬性基體；所述柔性基體為聚對苯二甲酸類塑料、 聚己帰類塑料、聚碳酸醋類塑料或聚氯己帰；所述硬性基體為玻璃、娃片或石英。
[0011] 本申請還提供了一種石墨帰復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0012] 將導(dǎo)電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體混合，得到混合物；
[0013] 將所述混合物涂敷于復(fù)合于基體表面的石墨帰的表面，然后進(jìn)行固化，得到石墨 帰復(fù)合材料。
[0014] 優(yōu)選的，所述前驅(qū)體樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚氨醋、聚丙帰酸醋、熱塑性膠粘劑和光 固化膠粘劑中的一種或多種。
[0015] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)電物質(zhì)選自氧化物導(dǎo)電材料、金屬導(dǎo)電材料或?qū)щ姼叻肿泳酆衔?中的一種或多種。
[0016] 優(yōu)選的，所述固化為熱固化或UV固化。
[0017] 優(yōu)選的，所述涂敷的方式為旋涂、棒涂、親涂、絲網(wǎng)印刷或噴涂。
[0018] 本申請?zhí)峁┝艘环N石墨帰復(fù)合材料，包括；基體；復(fù)合于所述基體上的石墨帰層； 復(fù)合于所述石墨帰層上的保護(hù)膜層；所述保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成。本申請 通過在石墨帰層表面復(fù)合保護(hù)膜層，所述保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成，其中前 驅(qū)體樹脂使保護(hù)膜層具有高透光性與耐刮擦性，而保護(hù)膜層中的導(dǎo)電物質(zhì)使保護(hù)膜層具有 垂直薄膜方向?qū)щ娦?，因此本申請的保護(hù)膜能夠?qū)崿F(xiàn)對石墨帰薄膜的保護(hù)，且具有高透光、 垂直薄膜方向?qū)щ娕c良好的耐刮擦性。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，該些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0020] 本發(fā)明實(shí)施例公開了一種石墨帰復(fù)合材料，包括：
[0021] 基體；復(fù)合于所述基體上的石墨帰層；復(fù)合于所述石墨帰層上的保護(hù)膜層；所述 保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成。
[0022] 本申請?zhí)峁┝艘环N石墨帰復(fù)合材料，其通過在石墨帰表面復(fù)合包含有前驅(qū)體樹脂 與導(dǎo)電物質(zhì)的保護(hù)膜層，使石墨帰能夠得到保護(hù)，在長時(shí)間放置或轉(zhuǎn)移過程中，方阻未發(fā)生 明顯變化，且保護(hù)膜層具有高透光性與垂直薄膜方向?qū)щ姷男再|(zhì)。
[0023] 按照本發(fā)明，所述保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成。所述前驅(qū)體樹脂優(yōu)先 選自環(huán)氧樹脂、聚氨醋、聚丙帰酸醋、熱塑性膠黏劑和光固化膠黏劑中的一種或多種。所述 前驅(qū)體樹脂更優(yōu)選為光固化膠黏劑。所述導(dǎo)電物質(zhì)優(yōu)先選自氧化物導(dǎo)電材料、金屬導(dǎo)電材 料和導(dǎo)電高分子聚合物中的一種或多種。所述導(dǎo)電物質(zhì)更優(yōu)選為納米或微米氧化物導(dǎo)電材 料、納米或微米金屬導(dǎo)電材料。所述氧化物導(dǎo)電材料優(yōu)選為IT0粉，所述金屬導(dǎo)電材料優(yōu)選 為Ag納米線，所述導(dǎo)電高分子聚合物優(yōu)選為聚化4-亞己二氧基喔吩）-聚（苯己帰賴酸） (P邸0T/PSS)。本申請所述保護(hù)膜層的厚度優(yōu)選為lOOnm?10 y m，一方面膜越厚耐刮擦及 耐候性越好，但是透光率越差且垂直薄膜方向?qū)щ姷男阅芤苍讲?。本申請對所述保護(hù)膜的 本身方阻沒有特別的要求，只要滿足垂直播磨方向?qū)纯桑诤艽蟪潭壬蠝p少了保護(hù)膜 的厚度。
[0024] 本申請所述基體為柔性基體或硬性基體；所述柔性基體優(yōu)選為PET、PE、PC或PVC ; 所述硬性基體優(yōu)選為玻璃、娃片或石英。
[00巧]本申請還提供了一種石墨帰復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0026] 將導(dǎo)電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體混合，得到混合物；
[0027] 將所述混合物涂敷于復(fù)合于基體表面的石墨帰的表面，然后進(jìn)行固化，得到石墨 帰復(fù)合材料。
[0028] 在制備石墨帰復(fù)合材料的過程中，本申請首先將導(dǎo)電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體混合，導(dǎo) 電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體的混合物。為了使導(dǎo)電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體混合均勻，本申請優(yōu)選采用 超聲處理使導(dǎo)電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體混合均勻。所述超聲處理的時(shí)間優(yōu)選為Is?2化，更優(yōu) 選為 lOmin ?60min。
[0029] 在得到導(dǎo)電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體的混合物之后，則將所述混合物涂敷于復(fù)合于石墨 帰表面的表面。本申請中復(fù)合于所述基體表面的石墨帰可W是直接制備于基底表面的石 墨帰，也可W是后期轉(zhuǎn)移至基底表面的石墨帰。所述石墨帰的制備工藝按照現(xiàn)有技術(shù)的方 法制備即可，可W是CVD法、外延法與化學(xué)還原法中的一種。在將石墨帰轉(zhuǎn)移至基體的過程 中，所述石墨帰轉(zhuǎn)移的方式本申請不作特別的限制，可W是熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移、PMMA轉(zhuǎn)移、熱 烙膠轉(zhuǎn)移、靜電轉(zhuǎn)移、靜電膜轉(zhuǎn)移或其它樹脂膠黏劑轉(zhuǎn)移。所述涂敷為旋涂、棒涂、親涂、絲 網(wǎng)印刷或噴涂。將涂覆于石墨帰表面的混合物固化后，得到保護(hù)膜，所述固化優(yōu)選為熱固化 或UV光固化，所述熱固化的溫度優(yōu)選為2(TC?15(TC，所述UV光固化的能量為ImJ/cm 2? lOOOOmJ/cm]。
[0030] 本申請?zhí)峁┝艘环N石墨帰復(fù)合材料，包括；基體；復(fù)合于所述基體上的石墨帰層； 復(fù)合于所述石墨帰層上的保護(hù)膜層；所述保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成。本申請 通過在石墨帰層表面復(fù)合保護(hù)膜層，所述保護(hù)膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成，其中前 驅(qū)體樹脂使保護(hù)膜層具有高透光性與耐刮擦性，而保護(hù)膜層中的導(dǎo)電物質(zhì)使保護(hù)膜層具有 垂直薄膜方向?qū)щ娦?，因此本申請?jiān)O(shè)置的保護(hù)膜能夠?qū)崿F(xiàn)對石墨帰薄膜的保護(hù)，且具有高 透光、垂直薄膜方向?qū)щ娕c良好的耐刮擦性。在保護(hù)膜表面進(jìn)行刮擦實(shí)驗(yàn)，石墨帰的方阻不 受影響，經(jīng)過3M膠撕化3次后，亦無明顯影響。
[0031] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的石墨帰復(fù)合材料的制備 方法進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受W下實(shí)施例的限制。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 1)將膠黏劑與IT0粉進(jìn)行超聲處理，使氧化物導(dǎo)電顆粒在膠黏劑中分布均勻；導(dǎo) 電顆粒與前驅(qū)體的比例為0. Ig/ml ;
[0034] 2)將步驟1)得到的目標(biāo)產(chǎn)物通過旋涂的方式涂布于待保護(hù)石墨帰的表面；石墨 帰通過CVD法制備于PET表面；烘干化后，在石墨帰表面形成垂直方向?qū)щ姷氖珟⒈Ｗo(hù) 膜，該保護(hù)膜具備超高的透明度及較強(qiáng)的耐候性。
[00巧]將本實(shí)施例制備的有保護(hù)膜石墨帰與沒有保護(hù)膜的石墨帰進(jìn)行對比測試，相關(guān)數(shù) 據(jù)如表格1所示。
[0036] 表1本實(shí)施例有保護(hù)膜與沒有保護(hù)膜的石墨帰的性能對比數(shù)據(jù)表
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種石墨烯復(fù)合材料，包括： 基體；復(fù)合于所述基體上的石墨烯層；復(fù)合于所述石墨烯層上的保護(hù)膜層；所述保護(hù) 膜層由前驅(qū)體樹脂與導(dǎo)電物質(zhì)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合材料，其特征在于，所述前驅(qū)體樹脂選自環(huán)氧樹 月旨、聚氨酯、聚丙烯酸酯、熱塑性膠粘劑和光固化膠粘劑中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)電物質(zhì)選自氧化物導(dǎo) 電材料、金屬導(dǎo)電材料或?qū)щ姼叻肿泳酆衔镏械囊环N或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合材料，其特征在于，所述保護(hù)膜的厚度為lOOnm? 10 u m〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合材料，其特征在于，所述基體為柔性基體或硬性 基體；所述柔性基體為聚對苯二甲酸類塑料、聚乙烯類塑料、聚碳酸酯類塑料或聚氯乙烯； 所述硬性基體為玻璃、硅片或石英。
6. -種石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 將導(dǎo)電物質(zhì)與樹脂前驅(qū)體混合，得到混合物； 將所述混合物涂敷于復(fù)合于基體表面的石墨烯的表面，然后進(jìn)行固化，得到石墨烯復(fù) 合材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體樹脂選自環(huán)氧樹脂、聚氨 酯、聚丙烯酸酯、熱塑性膠粘劑和光固化膠粘劑中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電物質(zhì)選自氧化物導(dǎo)電材料、 金屬導(dǎo)電材料或?qū)щ姼叻肿泳酆衔镏械囊环N或多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述固化為熱固化或UV固化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述涂敷的方式為旋涂、棒涂、輥 涂、絲網(wǎng)印刷或噴涂。
【文檔編號(hào)】H01B13/00GK104485157SQ201410765574
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】許林峰, 汪偉, 劉兆平 申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所