科普 石墨烯树脂涂料的制备及石墨烯分散性研究

  烯浆料配比到树脂涂料中，通过超声震荡进行分散，再使用50微米的线℃的烘箱中烘干。分别使用高速搅拌器在2500r/min转速下搅拌1min和使用超声振荡仪在23℃振荡30min，对石墨烯一环氧树脂涂料做处理，在400倍放大条件下观察石墨烯的分散性。分别使用粒径为50微米、80微米和100微米的线棒对涂料进行刮涂，并使用光学显微镜进行观察。在两个烧杯中分别取40g环氧树脂，其中一个烧杯中加入1g油性石墨烯浆料。将两个烧杯常温超声30min，加入固化剂2g，均匀搅拌，用50微米线棒进行刮涂，在显微镜下放大400倍，使用光学显微镜分别对纯环氧树脂涂料和石墨烯一环氧树脂涂料进行观察，得到光学显微镜观察图。使用红外光谱分别对纯石墨烯泡沫与石墨烯油性浆料刮片进行全扫描，得到红外谱图，并作对比分析。使用石墨烯浆料、树脂和稀释剂，在常温下超声30min，并用50微米的线棒刮涂到马口铁板上，制备了不同石墨烯含量(0.5％和1.0％)的环氧树脂涂料，将制备好的试样置于金相显微镜的载物台上。采用显微镜的测微目镜对显微镜视场中石墨烯颗粒清晰度进行调节。测量时应选择随机性的视场。

  结果与分析1、石墨烯涂料的显微镜观察石墨烯涂料混合后在400倍放大倍数下拍摄图像见下图。从图中能够准确的看出，在相同的配比下，使用超声振荡仪进行混合，涂料中的石墨烯分散得更加均匀。2、石墨烯浆料与石墨烯的红外图石墨烯浆料和石墨烯的红外谱图见下图。如图所示为石墨烯浆料与石墨烯的红外图。2923cm-1处的吸收峰是-CH振动峰，1717cm-1处的吸收峰是C=O键的伸缩振动，1618cm-1是C=C键的吸收峰，在1022cm-1处有强烈的吸收峰，其为C-O伸缩振动峰，l403cm-1为羟基或羧基中的C-OH伸缩振动峰。石墨烯浆料比氧化石墨烯多出的1403cm-1的峰，可能是溶剂丙二醇甲醚官能团引起的。3、石墨烯粒径分布结果与分析对同一批石墨烯树脂涂料，在相同的电压、曝光时间下利用光学显微镜进行观察，并在相同的灰度下使用分析软件进行粒径分析。对石墨烯树脂涂料中不同位置的石墨烯粒径分布进行统计分析，判断石墨烯在涂料中的分散性。该方法能够对不同粒径的表层石墨烯进行识别，并计算出其最大的外接圆直径，根据不同位置石墨烯的粒径大小分布，判定石墨烯的分散性和团聚程度。光学显微镜具有应用普遍性，该方法能够很好的进行推广和应用。

  石墨烯作为一种新型功能材料，添加到涂料中能加强生能，目前已被应用于防腐涂料、防污涂料和导电涂料等领域。石墨烯在水以及有机溶剂中的分散性并不好，国内外不同的课题组，通过以胆酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚羧酸活性剂等作为分散剂121或将石墨烯表面接枝改性吲等方法，使得石墨烯在涂料中能够分散均匀。石墨烯分散均匀性对涂料性能的影响较大，石墨烯复合涂料在研究的过程中，主要是通过透射电镜翻或紫外分光光度计嘲观察石墨烯在分散剂中的分散程度，然而这并不能代表其在产品中的分散情况。在材料中用扫描电镜观察石墨烯在断面的分布，或通过透射电镜来观察对比石墨烯在UV固化树脂中的形态，从而用来判断石墨烯的加入是否能增加材料的复合能力。通过文献查阅，发现石墨烯在树脂中的加入量通常小于1％。

  对石墨烯含量为0.5％(使用电压为4.4V，曝光时间为140ms)和1.0％的涂料(使用电压为4.4V，曝光时间为150ms)放大500倍进行观察，得到光镜原图，并分别使用0～145和0-110的灰度进行图像分析。对下图中石墨烯粒径进行统计分析，得到粒径柱状分布图。从图中能够准确的看出，两种含量下，14～25微米的颗粒数是最多的，其次是26～100微米的颗粒，且从分散性分析，5个点的规律比较接近；含量为0.5％时，存在0.5微米的颗粒，但数量较少；含量为1.0％时，存在101～150微米的颗粒，数量也较少，这可能是当石墨烯含量较高时，浆料中有一部分石墨烯颗粒团聚。

  深圳环能石墨烯科技有限公司是由深圳前海石墨烯研究院发起设立，专注于石墨烯改性树脂材料解决方案供应商，已完全拥有石墨烯功能性材料的自主知识产权和核心设计合成能力。公司产品具有低成本、高阻隔、高强度、高抗生物特性等优势，且适用于注塑、吹塑、喷涂、吹膜、流延等多种生产的基本工艺，使用方法简单易得，特别在石墨烯抗菌材料应用研发方面，已取得一系列重大研发成果，很适合应用于白色家电类产品、厨房家电产品、厨房用具、大众日常生活用品等。

  深圳市前海科创石墨烯新技术研究院（SGI），是深圳市政府为加强新材料技术转化战略性设立的新型研发机构

  深圳石墨烯研究院面向老百姓高质量生活的需求和非公有制企业的创新需求，以市场为导向，已经打造了4大重点实验室、2个中试基地、成立了以石墨烯专有技术孵化推广的2个平台公司，6家项目公司，40余项产品；设立了中小企业联盟，上市公司、科研机构及基金共达400余家加入企业联盟，举办科技交流活动65场次，累计参加人数8000多人，平均每周200多人次交流，已为数千家公司可以提供技术解决方案服务。

  自主研发和应用场景控制能力是深圳石墨烯研究院的核心竞争力，重点把握技术中试和商业中试两个核心，全面整合新材料产业的创新技术、应用技术和产业资源。

  石墨烯抗菌母粒材料在家电行业具体应用产品有：生活电器（空气净化器、加湿器、送风机、料理机、豆浆机、榨汁机等）、日用电器（清扫机器人、洗地机、吸尘器等）、家用电器（空调、冰箱、洗衣机、微波炉等），厨卫用品（餐具、菜板等）、电器开关等PP/PE/ABS/PC/PS 等塑料材料上添加我们抗菌母粒使用。

  1、安全环保无du（食品接触级材料）：石墨烯抗菌材料是利用纳米刀等多重协同纯物理灭菌原理，可完全破坏并阻隔细菌生长，无任何化学毒性，与高分子材料充分融合在一起，无材料脱落或迁移现象，材料安全性和稳定能力高。相关这类的产品已通过欧盟食品级的检测认证(EU) 2020/1245，可完全用于食品接触级产品。可大范围的应用于生活电器和厨卫小家电等对食品接触级材料严格要求的产品上。

  2、抗菌抗病du广谱性。不仅对常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色nianzhu菌可达到99.9%以上抗菌效果，同时对冠状病du、流感病du、鼠伤寒沙门氏菌、宋氏志贺氏菌、单增李斯特氏菌等非常见细菌病du均有99%以上抗菌抗病du效果。可大范围的应用于生活电器、厨卫家电、家用电器等塑料材料上使用。

  3、杀菌时效性快。经有关专业权威的机构检测，杀菌时效性可达10分钟内。可大范围的应用于对杀菌时效性有特别的条件的产品上。

  4、防霉效果好。可达到防霉zuigao等级“0”级，有效抑制霉菌滋生，可大范围的应用于冰箱等对防霉有特别的条件的产品上。

  5、为企业降本增效效果非常明显。相比目前市场常见的银系抗菌剂，抗菌材料成本节省1500-2000元/吨，降本达30%-50%。

  6、差异化产品宣传新卖点。相比目前市场上同种类型的产品广泛使用的银系抗菌剂，替换应用石墨烯抗菌新材料更显得独树一帜，容易吸引消费的人眼球。