石墨烯分散劑及其應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石墨烯分散方法，特別涉及一種石墨烯分散劑及其應用。
【背景技術】
[0002] 石墨烯是由sp2雜化碳原子相互連接形成單原子層厚度二維蜂窩狀晶格結構的 碳材料，具有優(yōu)異的電學、力學、熱學和機械性能。石墨烯的制備方法通常包括機械剝離、化 學氣相沉積、氧化-還原、溶液超聲玻璃等方法。剝離的石墨烯由于片層強烈的相互 作用，石墨烯片層容易團聚在一起，致使有機溶劑或水中的溶解度有限，這就很大程度上限 制了其應用。
[0003] 有鑒于此，研究人員提出了多種方案，以期解決這些問題。其中常用的一種方式是 通過在分散介質(zhì)中加入表面活性劑等輔助分散劑，其雖然能夠在一定程度上提升石墨烯的 分散度，但效果不明顯，而且通常來說，特定的表面活性劑只適用于特定的分散介質(zhì)，不具 普適性。另外一種方式是通過對石墨烯進行化學改性處理，從而提升其分散性能，但這種方 式會導致石墨烯材料的化學組成及物理形貌等均發(fā)生變化。
[0004] 因此，如何在不破壞石墨烯獨特理化性能的基礎上實現(xiàn)石墨烯于分散介質(zhì)中的高 效、穩(wěn)定分散，一直是業(yè)界亟待解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種石墨烯分散劑，藉此該石 墨烯分散劑，可以簡便方式實現(xiàn)石墨烯在分散介質(zhì)中的良好分散。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述石墨烯分散劑的應用，例如基于所述石墨烯 分散劑的石墨烯分散體，高效石墨烯分散方法及再分散方法等。
[0007] 為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案包括：
[0008] 在一些實施例中提供了一種石墨烯分散劑，其包括具有電活性的苯胺低聚物衍生 物，且所述苯胺低聚物衍生物能夠與石墨烯形成復合物。
[0009] 進一步的，所述苯胺低聚物衍生物的相對分子量在10000以下，優(yōu)選為100~ 1000ο
[0010] 在一些實施例中還提供了石墨烯與所述石墨烯分散劑的31-π復合物。
[0011] 在一些實施例中還提供了一種石墨烯分散體，其包含：分散介質(zhì)，以及，分散于所 述分散介質(zhì)中的、如上所述的π- JT復合物。
[0012] 在一些實施例中還提供了一種石墨烯分散體的制備方法，其包括：將石墨烯及所 述的石墨稀分散劑于分散介質(zhì)中均勾混合形成穩(wěn)定分散體。
[0013] 在一些實施例中還提供了一種石墨烯分散和再分散方法，其包括：
[0014] 將石墨烯及所述的石墨烯分散劑于分散介質(zhì)中均勻混合形成穩(wěn)定分散體，
[0015] 去除所述分散體中的分散介質(zhì)而獲得石墨烯與所述石墨烯分散劑的復合物，
[0016] 以及，將所述復合物再次分散于分散介質(zhì)中，再次形成穩(wěn)定分散體。
[0017] 在一些實施例中還提供了一種納米碳材料分散劑，其有效成分選自包含有2-8個 芳香環(huán)，且相對分子量在10000以下，并能夠與納米碳材料形成Ji-Ji復合物的化合物，所 述化合物選自具有電活性的苯胺低聚物衍生物。
[0018] 其中，所述納米碳材料至少選自石墨稀、碳納米管、納米碳纖維，優(yōu)選為石墨稀。
[0019] 較之現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果至少包括：利用易于合成，成本低廉的導電類苯 胺低聚物衍生物作為石墨烯分散劑，并通過將該分散劑與石墨烯在分散介質(zhì)中簡單混合， 即可大幅提升石墨烯于分散介質(zhì)中的分散度、分散穩(wěn)定性及再分散性能，還無損于石墨烯 的獨特物理、化學性能，且操作簡單，利于規(guī)模化實施。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明一典型實施案例之中一種石墨烯分散液和可再分散石墨烯粉體的 制程圖；
[0021] 圖2是實施例1中石墨烯、石墨烯分散劑及石墨烯-分散劑復合物的XRD譜圖；
[0022] 圖3是實施例1中石墨烯-分散劑復合物的SEM圖；
[0023] 圖4是實施例1中石墨烯-分散劑復合物的AFM圖；
[0024] 圖5是實施例1中石墨烯-分散劑復合物的TEM圖；
[0025] 圖6是實施例1石墨烯分散劑-納米碳纖維復合物與環(huán)氧樹脂組合物的固化物的 SEM形貌圖；
[0026] 圖7是實施例1石墨烯-分散劑復合物/環(huán)氧樹脂底漆的防腐效果測試圖；
[0027] 圖8是實施例1石墨烯-分散劑復合物/環(huán)氧樹脂底漆與其它市售底漆的防腐效 果對比圖。
【具體實施方式】
[0028] 鑒于現(xiàn)有技術中石墨烯在普通分散介質(zhì)，例如四氫呋喃、二甲基甲酰胺，二甲基亞 砜等有機溶劑中分散效果不佳的不足（參閱圖1)，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和大量實踐，特 提出本發(fā)明的技術方案，并獲得了出乎意料的良好技術效果。如下將對本發(fā)明的技術方案 進行較為詳細的解釋說明。
[0029] 本發(fā)明的一個方面提供了一種石墨烯分散劑，其有效成分選自包含有2~8個芳 香環(huán)，且相對分子量在10000以下，并能夠與石墨烯形成Ji-Ji復合物的化合物。
[0030] 較為優(yōu)選的，所述化合物的相對分子量可以為100~1000。
[0031] 在一些實施例中，所述化合物選自苯胺低聚物和/或其衍生物。相應的，此處所述 的"31-31復合物"系指由苯胺低聚物和/或苯胺低聚物衍生物與石墨烯主要經(jīng)31-31作 用，而不是通過化學鍵結合形成的復合物。
[0032] 所述的苯胺低聚物亦稱苯胺齊聚物，其包含的苯胺共輒鏈段短于聚苯胺，電活性 與聚苯胺相似，但分子中不存在缺陷，且具有更好的溶解性。
[0033] 例如，所述石墨烯分散劑可以是主要由能夠與石墨烯通過31-31相互作用結合， 從而使石墨烯穩(wěn)定分散于有機溶劑中的具有芳香結構的苯胺低聚物衍生物組成。
[0034] 在一些更為具體的案例中，所述石墨烯分散劑可以由能夠與石墨烯通過31-31相 互作用結合，從而使石墨稀在有機溶劑中的最大分散度達到5mg/mL的具有芳香結構的苯 胺低聚物衍生物組成。需要說明的是，此處所述的"最大分散度"對應于采用最低有效量的 石墨烯分散劑的情況。其中，藉由所述石墨烯分散劑，使石墨烯能夠通過物理方法而穩(wěn)定分 散于有機溶劑中，此處所述的物理方法可以是攪拌、超聲等簡單物理方式，但不局限于此。
[0035] 在一些較佳實施例中，所述苯胺低聚物衍生物包括苯胺三聚體衍生物、苯胺四聚 體衍生物，苯胺五聚體衍生物和苯胺六聚體衍生物中的任意一種或兩種以上的組合。
[0036] 進一步的，所述苯胺低聚物衍生物可以選自具有羧基、羥基、羰基、酯基、氨基、烴 基、烷基、磺酸基、磷酸基、環(huán)氧基團、聚乙二醇基團、聚乙烯醇基團等功能化基團中的至少 一種的苯胺低聚物衍生物，且不限于此。
[0037] 進一步的，所述苯胺低聚物衍生物選自末端具有前述功能基團的苯胺低聚物衍生 物。
[0038] 其中，所述烷基包括直鏈烷基或支鏈烷基中的一種或組合。
[0039] 在一個實施例中，所述苯胺低聚物衍生物選自苯胺低聚體接枝植物油。
[0040] 進一步的，所述苯胺低聚物衍生物也可以選自由苯胺低聚物與質(zhì)子酸摻雜劑形成 的