[发明专利]一种氧化石墨烯喷墨记录材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的进步，数字技术在当今世界得到了快速发展。随之而来的是个人电脑、网络、数码相机的日益普及和电子出版系统的迅速发展，各种数字影像硬拷贝输出越来越重要。由于喷墨打印机价格便宜，打印质量高，已经逐渐成为了办公和家庭的主要选择。喷墨打印技术由三部分组成：喷墨打印机、打印墨水和喷墨打印记录介质。在喷墨记录介质的生产过程中，吸墨层技术为其核心技术，直接决定着成品的质量，也标志着喷墨记录介质产品的技术进步。喷墨记录的工作原理是：对液体油墨加热或加压使油墨从孔径为微米级的喷嘴中喷出，飞溅的油墨粒子按照给定的信号有选择的附着到接受材料的表面上形成图像或文字。一般来说，喷墨记录过程有五个阶段组成：油墨粒子快速喷射到承印物的表面→与承印物表面接触→被渗透→吸收→形成点。即：①接触②冲撞③形成点④渗透⑤干燥。喷墨层可以分为两种类型：一、主要包括水溶性聚合物的吸墨层；二、主要包括无机颜料和树脂黏合剂的吸墨层；第一种类型的吸墨原理主要是利用水溶性树脂的膨胀吸收墨水，因此其也被称为膨胀型吸墨层。此种类型的吸墨层中，由于它形成连续的均匀膜，光泽度好，但是吸墨速率慢，导致印刷后干燥速率低；第二种主要利用颜料之间的空隙吸收墨水，因此其也被成为空隙型吸墨层。此种类型的吸墨层具有极好的吸墨性能，但是光泽度低劣，而且记录材料在折叠时，会产生折叠裂纹。

发明内容

本发明是要解决现有的膨胀型吸墨层喷墨记录材料的吸墨速率慢、空隙型吸墨层喷墨记录材料的易产生折叠裂纹的技术问题，而提供一种氧化石墨烯喷墨记录材料及其制备方法。

本发明的一种氧化石墨烯喷墨记录材料是由基底和涂覆在基底上的氧化石墨烯/聚丙烯酸共聚物构成，其中的氧化石墨烯/聚丙烯酸共聚物是由按双键氧化石墨烯、丙烯酸、水和引发剂反应制成的，其中双键氧化石墨烯与丙烯酸的质量比1∶(10～100)，水的质量为丙烯酸质量的10～50倍，引发剂的质量为丙烯酸质量的0.1～2％，双键氧化石墨烯是由氧化石墨烯与酰氯类试剂按摩尔比为(1～5)∶(10～50)制成的。

本发明的一种氧化石墨烯喷墨记录材料的制备方法按以下步骤进行：

一、石墨氧化：a、按重量份数比称取1～8份石墨、10～40份强酸、1～5份硝酸盐、2～100份强氧化剂和2～8份双氧水溶液；b、先将石墨加入强酸与硝酸盐的混合物中，搅拌均匀，冷却至-5℃～0℃后在50～200rpm的搅拌速度下以50～300mg/min速度加入强氧化剂，加完后继续搅拌24h～48h，得到混合液A；c、将步骤b得到的混合液A用水浴加热到20℃～50℃并保持40min～5h，然后加入90～100℃热水，升温至沸腾并保持20min～5h，得到混合液B；其中混合液A与水的体积比为1∶(5～20)；d、将步骤a称取的双氧水溶液滴入步骤c得到的混合液B中，搅拌均匀，然后过滤，将固相物洗涤至无SO₄^2-，再冷冻干燥，得到氧化石墨；

二、氧化石墨烯纯化：将步骤一得到的氧化石墨加入到溶剂中，并置于超声振荡器上，先用超声振荡处理振荡时间0.5～12h，然后再在转数为3000～10000rpm的条件下离心分离，收集上层溶液，冷冻干燥后，得到纯化的氧化石墨烯；

三、氧化石墨烯功能化：按步骤二得到的纯化的氧化石墨烯与酰氯类试剂的摩尔比为(1～5)∶(10～50)称取步骤二得到的纯化的氧化石墨烯与酰氯类试剂并加入到容器中，加入无水试剂，回流1-5h，得到双键氧化石墨烯。

四、石墨烯喷墨记录材料的制备：称取步骤三得到的双键氧化石墨烯、丙烯酸、水和引发剂并加入到反应器中，其中双键氧化石墨烯与丙烯酸的质量比1∶(10～100)，水的质量为丙烯酸质量的10～50倍，引发剂的质量为丙烯酸质量的0.1～2％，在惰性气体保护下，升温至50～100℃并保持0.5h～1h，得到氧化石墨烯/聚丙烯酸共聚物，再将氧化石墨烯/聚丙烯酸共聚物涂覆在基底上，得到氧化石墨烯喷墨记录材料。