[发明专利]一种高含量的水性石墨烯分散液及其制备方法

权利要求书

1.一种高含量的水性石墨烯分散液，其特征在于：按重量百分比计，其组成为：3-甲氧基丙酸甲酯5.0%～15.0%、乙醇15.0%～40.0%、润湿剂2.0～5.0%、石墨烯10.0%～20.0%、三元嵌段共聚物分散剂10.0%～25.0%、pH调节剂0.1%～0.5%、消泡剂0.1%～0.5%、其余为去离子水；

其中，所述的三元嵌段共聚物分散剂，采用RAFT受控技术合成，其制备步骤如下：

按重量份计，依次将10.0～30.0份衣康酸、5.0～15.0份对苯乙烯磺酸钠、10.0～20.0份甲基丙烯酰氧烷基醇磷酸酯、1.0～3.0份的RAFT链转移剂、40.0～80.0份溶剂加入到反应釜中，通N₂保护，开启搅拌溶解均匀后，升温至50～100℃，然后均匀滴加8.0～15.0份含10%引发剂的溶剂溶液，在0.5h内滴完，保持在50～100℃继续反应6～8h；然后缓慢加入碱溶液和去离子水，调至pH为7～8，得所述的三元嵌段共聚物分散剂；

所述的三元嵌段共聚物分散剂，具有A-B-C嵌段结构，其分子结构中含有多个锚固基团：羧酸盐阴离子、磺酸盐阴离子和磷酸酯盐阴离子，聚乙烯基苯环的嵌段梳状分布能与石墨烯形成π-π共扼键；

所述的三元嵌段共聚物分散剂，其数均分子量为3000～8000，多分散系数PDI≤1.2；

所述的甲基丙烯酰氧烷基醇磷酸酯为甲基丙烯酰氧乙基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧丙基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧丁基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧戊基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧己基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧庚基醇单磷酸酯中的至少一种；

所述的RAFT链转移剂为4,4’-二硫代苯乙酸、α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、二硫代二异丙基黄原酸酯、二乙基二硫代氨基甲酸酯型季铵盐中的至少一种；

所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的至少一种。

2.如权利要求1所述的一种高含量的水性石墨烯分散液，其特征在于：所述的石墨烯为Hummers法、Staudemaier法、电化学法或Brodie 法制备石墨烯中的一种。

3.如权利要求1所述的一种高含量的水性石墨烯分散液，其特征在于：所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。

4.一种如权利要求1所述高含量的水性石墨烯分散液的制备方法，其特征在于：所述的制备方法，其步骤如下：

按配方重量份比计，在分散桶中加入去离子水、乙醇、3-甲氧基丙酸甲酯、润湿剂、三元嵌段共聚物分散剂，搅拌均匀后加入石墨烯，在1000～1200r/min高速下分散30～45min，再移到纳米砂磨机循环研磨6～12h直到粒径D₅₀＜350nm，转入调缸中在300～500r/min转速下加入pH调节剂、消泡剂，搅拌20～30min，用200目滤网过滤，包装，得所述高含量的水性石墨烯分散液。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的纳米砂磨机为陶瓷涡轮纳米砂磨机，锆珠粒径为0.3～0.4mm。