氧化石墨烯、石墨烯-聚合物复合体、包含石墨烯-聚合物复合体的涂覆液、涂覆石墨烯-聚 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氧化石墨烯、石墨烯-聚合物复合体、包含石墨烯-聚合物复合体 的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 石墨烯具有碳原子层紧密堆积在六角形格点的平面上的二维碳原子面结构。石墨 烯的抗拉强度相比钢铁的抗拉强度高出311倍，电子迀移率相比有机硅高出1000倍，导热 率相比铜高出10倍以上，并且透明程度可达到能够透过98%的光，具有弯曲或拉伸也能够 维持特性的性质。根据石墨烯的这种特性，可广泛应用于纳米材料、墨、阻隔性材料、散热材 料、超轻质材料、能源电极材料、新一代半导体以及透明电极等。
[0003] 将石墨烯涂覆于钢板上时，可确保钢板表面的耐蚀性、散热性、导电性、粘附性、强 度以及加工性等，因此可将钢板应用在各领域中。
[0004] 为了便于将石墨烯大面积地涂覆于基材上，广泛应用溶液工艺。如专利文献1和 专利文献2中所公开，在溶液工艺中为了确保与基材的粘附力，需要另外的粘结剂。
[0005] 如上所述，使用粘结剂时，通常是简单混合石墨烯、分散剂以及粘结剂等并使用。
[0006] 但是，在利用这种现有方法的情况下，仅仅是简单混合粘结剂和石墨烯，会存在石 墨烯的分散稳定性问题。因此，需要另外选定能够使石墨烯均匀分散的同时具有充分的结 合力的粘结剂。并且，为了获得充分的分散效果，需要适当选择对涂层组合物的物理性质不 会产生不利影响的分散剂。并且，为了使石墨烯均匀地分散在粘结剂中，也存在通过石墨 烯上引入官能团来制作氧化石墨烯的情况，然而该方法具有以下缺点，即，需要制作分散溶 液，并进行涂覆，然后重新在高温下进行还原工艺。
[0007] 不仅如此，当简单混合石墨烯和粘结剂时，没有特殊方向性地配置粘结剂和石墨 烯，因此将其涂覆到钢板表面后，粘结剂层相对于石墨烯层位于外围，从而具有无法充分发 挥石墨稀特性的问题等。
[0008] 专利文献
[0009] 日本专利公开号第2011-510905号
[0010] 韩国专利公开号第2011-0016287号
【发明内容】
[0011](一）要解决的技术问题
[0012] 本发明的一个方面，其目的在于提供一种即使没有另外的粘结剂树脂，也能够确 保与基材的粘附力，且在涂层的上部能够有效发挥石墨烯特性的涂覆石墨烯-聚合物复合 体的钢板及其制造方法。
[0013] 但是，本发明所要解决的技术问题并不限定于上述所提及的问题，本领域的技术 人员能够根据下面的记载内容明确理解，本发明所要解决的技术问题还包括未提及的其他 问题。
[0014] (二）技术方案
[0015] 为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种氧化石墨烯，所述氧化石墨烯是 在粒径为1-40 μπκ粒子厚度为30nm以下（Onm除外）、表面积为40-1500m2/g的石墨稀的 边缘上置换有与石墨烯的重量比为0-5% (0%除外）的官能团。
[0016] 本发明的另一个方面，提供一种石墨烯-聚合物复合体，所述石墨烯-聚合物复合 体是在粒径为1-40 μπκ粒子厚度为30nm以下（Onm除外）、表面积为40-1500m2/g的石墨 烯的边缘上接枝有聚合物，其中，所述石墨烯与所述聚合物的重量比为0. 1-1 %。
[0017] 本发明的又一方面，提供一种包含石墨烯-聚合物复合体的涂覆液，其包含石墨 稀-聚合物复合体，所述石墨稀-聚合物复合体是在粒径为1-40 μ m、粒子厚度为30nm以 下（Onm除外）、表面积为40-1500m2/g的石墨稀的边缘上接枝有聚合物，其中，所述石墨稀 与所述聚合物的重量比为〇. 1-1%。
[0018] 本发明的又一方面，提供一种涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板，其包括基础钢 板和形成在所述基础钢板上的石墨烯-聚合物复合体涂膜，其中，所述石墨烯的粒径为 1-40 μπκ粒子厚度为30nm以下（Onm除外）、表面积为40_1500m2/g。
[0019] 本发明的又一方面，提供一种氧化石墨烯的制造方法，其包括以下步骤：混合石墨 和剥离助剂，制造被剥离的石墨；对所述被剥离的石墨进行热处理；将官能团导入所述被 剥离的石墨中；以及通过处理微波或超声波来再次进行剥离，其中，所述剥离助剂是碱金属 类、酸（acid)类以及极性溶剂类中的一种或两种以上的混合物。
[0020] 本发明的又一方面，提供一种石墨烯-聚合物复合体的制造方法，其包括以下步 骤：混合石墨烯的边缘上置换有官能团的氧化石墨烯和溶剂；进一步混合单体和聚合物中 的一种以上；通过在100-300°C下进行反应，将所述单体和聚合物中的一种以上连接在所 述官能团上，其中，所述石墨稀的粒径为卜40 μπκ粒子厚度为30nm以下（Onm除外）、表面 积为 40_1500m2/g。
[0021] (三）有益效果
[0022] 根据本发明，可以提供一种即使没有另外的粘结剂也能够将石墨烯直接涂覆在钢 板上，并将石墨烯置于涂层上部，从而能够有效发挥石墨烯的特性的钢板。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的一个实施例的涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板的生产工艺图。
[0024] 图2是本发明的一个实施例的接枝有聚酯链的石墨烯-聚合物复合体的结构。
[0025] 图3是本发明的一个实施例和比较例的耐蚀性的评价照片。
[0026] 图4是本发明的一个实施例和比较例的粘附性的评价照片。
[0027] 图5是本发明的一个实施例和比较例的分散稳定性的评价照片。
[0028] 图6是用于评价本发明的一个实施例和比较例的散热性的装置图。
[0029] 图7是通过本发明的一个实施例制造的氧化石墨烯的IR分析结果。
[0030] 图8是分析本发明的一个实施例的涂覆有石墨烯-聚合物复合体的钢板的涂膜上 部的结构的拉曼光谱。
【具体实施方式】
[0031] 下面，为了使本发明所属领域的技术人员便于实施，对本发明的氧化石墨烯、石墨 烯-聚合物复合体、包含石墨烯-聚合物复合体的涂覆液、涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢 板及其制造方法进行详细说明。
[0032] 本发明的发明人发现了在不限定粘结剂的情况下，在钢板表面涂覆石墨烯时，使 石墨烯置于外围（即，钢板的上部），从而为了有效利用石墨烯的固有特性，优选将石墨烯 与聚合物复合在一起，而不是简单混合石墨烯和粘结剂，因此发明人根据这种发现完成了 本发明。
[0033] 即，本发明的一个方面，提供一种涂覆石墨烯-聚合物复合体的钢板，其包括基础 钢板和形成在所述基础钢板上的石墨烯-聚合物复合体涂膜，其中，所述石墨烯的粒径为 1-40 μπκ粒子厚度为30nm以下（Onm除外）、表面积为40_1500m2/g。
[0034] 本发明的涂覆钢板是指石墨烯-聚合物复合体在钢板上形成涂膜的钢板，其中， 石墨烯置于涂膜上部，从而能够确保石墨烯的特性，即散热性、导电率，通过聚合物能够同 时确保基础钢板的粘附性、交联和固化效率的提高、加工性。
[0035] 利用氧化石墨烯的官能团接枝聚合物，生成石墨烯-聚合物复合体。
[0036] 本发明中，如下面的详细说明，石墨烯-聚合物复合体是通过将官能团引入石墨 烯后结合官能团和聚合物而获得，其中，所述聚合物具有有利于粘附在钢板上的粘结剂的 作用。利用这种形式的聚合物时，具有结合力的聚合物首先会向钢板方向排列结合，从而使 石墨烯部分自然地向钢板上部（外围）排列的可能性增大。此时，聚合物可以与连在石墨 烯上的官能团直接结合，也可