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CN105803814A - 一种石墨烯基高强度导电布及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯基高强度导电布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高强度屏蔽布材料技术领域，尤其是一种石墨烯基高强度导电布，高强度导电布包括基材和导电胶层，基材的两面涂覆导电胶层，导电胶层由以下组份按质量百分比组成：石墨烯粉0.5‑3%；炭纳米管1‑5%；导电炭黑5‑10%；黏合剂20‑25%；水57‑67.5%。石墨烯粉的微片直径不大于10μm；基材为尼龙织物，厚度为0.10‑1.00 mm，单位质量为60‑700g/m2。高强度导电布的拉断力大于140 N/㎝。本发明采用了石墨烯粉、炭纳米管及炭黑共同作为导电介质制备导电胶，经涂覆制备得到石墨烯基高强度导电布，体积电阻率在1×103Ω•cm以下，表面电阻在60Ω以下，拉断力大于140 N/㎝。

Description

一种石墨烯基高强度导电布及其制备方法
技术领域
本发明涉及高强度屏蔽布材料技术领域，尤其是一种石墨烯基高强度导电布及其制备方法。
背景技术
对于军用帐篷等特殊装备，要求其布材具备高机械强度、良好的反射和吸收电磁波性能，以达到屏蔽和保密效果。
在电力电缆的国家标准中，对于500mm2、10KV及以上交联聚乙烯绝缘电力电缆，要求在导体外面先绕包一层高强度导电带(布)材，然后再挤包内外屏和绝缘，这层导电带(布)材一方面可以防止导体绞合应力对挤出内屏和绝缘层的损伤，另一方面与挤出内屏蔽层一起，提高屏蔽层均化电场效果。
对于要求防高频电磁干扰的控制电缆及信号电缆，也需要在铜丝编织屏蔽层内绕包高强度半导电布(带)。现有技术的导电布(带)材料，因其导电介质主要为炭黑，导电性能不够理想，其体积电阻率在1×105Ω·cm以上，表面电阻在150Ω以下，因而不能很好满足相关领域的需要。
发明内容
为了解决的技术问题：导电布的导电率不高，机械强度弱，难以适应相关领域需要，本发明提供了一种石墨烯基高强度导电布及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯基高强度导电布，高强度导电布包括基材和导电胶层，基材的两面涂覆导电胶层，导电胶层由以下组份按质量百分比组成：
石墨烯粉0.5-3%；
炭纳米管1-5%；
导电炭黑5-10%；
黏合剂20-25%；
水57-67.5%；
所述黏合剂为丙烯酸丁酯乳液、丙烯酸乙酯乳液、丙烯酸酯与甲基丙烯酸共聚液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或聚乙烯醇乳液。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述石墨烯粉的微片直径不大于10μm；所述基材为尼龙织物，厚度为0.10-1.00mm，单位质量为60-700g/m2。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述高强度导电布的拉断力大于140N/㎝。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述导电胶层采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
1）、按质量百分比，将57-67.5%水的约1/2部分，加入搅拌罐内；
2）、将黏合剂20-25%加入搅拌罐内，搅拌30-35min；
3）、将石墨烯粉0.5-3%、炭纳米管1-5%、导电炭黑5-10%依次加入搅拌罐内，搅拌2-3h；
4）、将其余的水加入搅拌罐内，搅拌1-2h至均匀混合，得到导电胶；
5）、导电胶凝固后变成导电胶层。
一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，包括以下步骤：
1）、在基材两面涂覆导电胶层，基材前行的线速度为5-10m/min，在基材的两面涂上厚度为0.02-0.10mm的导电胶层；导电胶层由以下组份按质量百分比组成：石墨烯粉0.5-3%，炭纳米管1-5%，导电炭黑5-10%，黏合剂20-25%，水57-67.5%；黏合剂为丙烯酸丁酯乳液、丙烯酸乙酯乳液、丙烯酸酯与甲基丙烯酸共聚液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或聚乙烯醇乳液；
2）、基材两面涂覆导电胶层后在110-120℃条件下，烘烤3-6min，自然冷却至室温，得到石墨烯基高强度导电布。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述石墨烯粉的微片直径不大于10μm。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述基材为尼龙织物，厚度为0.10-1.00mm，单位质量为60-700g/m2。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述在基材两面涂上厚度为0.02-0.10mm导电胶层，将基材从装有导电胶的涂覆装置中经过，基材的两面被涂上导电胶，然后用刮板将基材两面多余的导电胶刮掉。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述涂覆装置，在启动涂覆装置前，将导电胶注入到涂覆装置中，将烘烤的烘道温度设置为110-120℃，保温30min。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述导电胶层采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
1）、按质量百分比，将57-67.5%水的约1/2部分，加入搅拌罐内；
2）、将黏合剂20-25%加入搅拌罐内，搅拌30-35min；
3）、将石墨烯粉0.5-3%、炭纳米管1-5%、导电炭黑5-10%依次加入搅拌罐内，搅拌2-3h；
4）、将其余的水加入搅拌罐内，搅拌1-2h至均匀混合，得到导电胶；
5）、导电胶凝固后变成导电胶层。
本发明的有益效果是，本发明采用了石墨烯粉、炭纳米管及炭黑共同作为导电介质制备导电胶，经涂覆制备得到石墨烯基高强度导电布，体积电阻率在1×103Ω·cm以下，表面电阻在60Ω以下，拉断力大于140N/㎝。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一种石墨烯基高强度导电布的结构示意图。
图2是本发明一种石墨烯基高强度导电布的制备方法流程图。
图中，1、基层，2、导电胶层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种石墨烯基高强度导电布，设有基材1，基材1为尼龙织物，厚度为0.10-1.00mm，单位质量为60-700g/m2，基材1的两面涂有导电胶层2。
导电胶层2由以下组份按质量百分比组成：石墨烯粉0.5-3%，炭纳米管1-5%，导电炭黑5-10%，黏合剂20-25%，水57-67.5%。
石墨烯粉的粒径不大于10μm。石墨烯粉、炭纳米管、导电炭黑作为导电的溶质，分散到溶剂中制成石墨烯基导电胶。
黏合剂是丙烯酸丁酯乳液、丙烯酸乙酯乳液、丙烯酸酯与甲基丙烯酸共聚液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或聚乙烯醇乳液。黏合剂作为溶剂，将石墨烯、炭纳米管、导电炭黑溶解形成导电胶溶液。
水为自来水。
导电胶层采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
1）、常温(20℃)下，按质量百分比，将57-67.5%的自来水的1/2加入搅拌罐内；
2）、将黏合剂20-25%加入搅拌罐内，搅拌30-35min；
3）、将石墨烯粉0.5-3%、炭纳米管1-5%、导电炭黑5-10%依次加入搅拌罐内，搅拌2-3h；
4）、将其余的水加入搅拌罐内，搅拌1-2h至均匀混合，得到导电胶；
5）、导电胶凝固后变成导电胶层2。
如图2所示，本发明一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，包括以下步骤：
一、常温(20℃)，在基材两面涂上厚度为0.02-0.10mm导电胶层，将基材从装有导电胶的涂覆装置中经过，基材的两面被涂上导电胶，然后在进入烘干装置前用刮板将基材两面多余的导电胶刮除，刮板之间的间隙按照涂胶后的材料厚度设定，基材前行的线速度为5-10m/min，刮板刮后基材每面导电胶层的厚度为0.02-0.10mm。
基材为尼龙织物，厚度为0.10-1.00mm，单位质量为60-700g/m2。
导电胶由以下组份按质量百分比组成：石墨烯粉0.5-3%，炭纳米管1-5%，导电炭黑5-10%，黏合剂20-25%，水57-67.5%。
石墨烯粉的粒径不大于10μm。石墨烯粉、炭纳米管、导电炭黑作为导电的溶质，分散到溶剂中制成石墨烯基导电胶。
黏合剂是丙烯酸丁酯乳液、丙烯酸乙酯乳液、丙烯酸酯与甲基丙烯酸共聚液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或聚乙烯醇乳液。黏合剂作为溶剂，将石墨烯粉、炭纳米管、导电炭黑溶解到溶剂中成为导电胶溶液。
水为自来水。
所述导电胶采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
1）、常温(20℃)下，按质量百分比，将57-67.5%的自来水的1/2加入搅拌罐内；
2）、将黏合剂20-25%加入搅拌罐内，搅拌30-35min；
3）、将石墨烯粉0.5-3%、炭纳米管1-5%、导电炭黑5-10%依次加入搅拌罐内，搅拌2-3h；
4）、将其余的水加入搅拌罐内，搅拌1-2h至均匀混合，得到导电胶；
5）、导电胶凝固后变成导电胶层2。
二、基材两面涂覆导电胶层后在110-120℃条件下，烘烤3-6min，自然冷却至室温，得到石墨烯基高强度导电布。
启动涂覆装置前，将导电胶注入到涂覆装置中，将烘烤的烘道温度设置为110-120℃，保温30min。
实施例1-4导电胶的组份、工艺参数见表1。
实施例1-4石墨烯基高强度导电布的制备工艺参数见表2，采用盘芯内径：Φ76mm、Φ80mm、Φ100mm、Φ105mm、Φ150mm；带盘外径：Φ200mm、Φ250mm、Φ300mm、Φ350mm、Φ400mm、Φ430mm。
本发明得到的石墨烯基高强度导电布，按JB/T10259-2001测试，性能指标见表3。
表1实施例1-4的导电胶的组份、制备工艺参数
表2实施例1-4石墨烯基高强度导电布的制备工艺参数
表3实施例1-4石墨烯基高强度导电布的性能指标
从上述性能表3中可以看出，本发明的实施例1-4，体积电阻率均在1×103Ω·cm以下，表面电阻均在60Ω以下，拉断力均大于140N/㎝，可见，本申请导电布具有高导电率，高机械强度，本发明特别适用于军用帐篷、电缆屏蔽材料等，且能更好适应相关领域的需要。

Claims (9)

1.一种石墨烯基高强度导电布，高强度导电布包括基材（1）和导电胶层（2），基材（1）的两面涂覆导电胶层（2），其特征是，所述导电胶层（2）由以下组份按质量百分比组成：
石墨烯粉0.5-3%；
炭纳米管1-5%；
导电炭黑5-10%；
黏合剂20-25%；
水57-67.5%；
所述黏合剂为丙烯酸丁酯乳液、丙烯酸乙酯乳液、丙烯酸酯与甲基丙烯酸共聚液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或聚乙烯醇乳液。
2.根据权利要求1所述的石墨烯基高强度导电布，其特征是：
所述基材（1）为尼龙织物，厚度为0.10-1.00mm，单位质量为60-700g/m2；
所述高强度导电布的拉断力大于140N/㎝。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯基高强度导电布，其特征在于：所述导电胶层（2）采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
1）、按质量百分比，将57-67.5%水的约1/2部分，加入搅拌罐内；
2）、将黏合剂20-25%加入搅拌罐内，搅拌30-35min；
3）、将石墨烯粉0.5-3%、炭纳米管1-5%、导电炭黑5-10%依次加入搅拌罐内，搅拌2-3h；
4）、将其余的水加入搅拌罐内，搅拌1-2h至均匀混合，得到导电胶；
5）、导电胶凝固后变成导电胶层（2）。
4.一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，包括以下步骤：
1）、在基材（1）两面涂覆导电胶层（2），基材前行的线速度为5-10m/min，在基材的两面涂上厚度为0.02-0.10mm的导电胶层（2）；导电胶层（2）由以下组份按质量百分比组成：石墨烯粉0.5-3%，炭纳米管1-5%，导电炭黑5-10%，黏合剂20-25%，水57-67.5%；黏合剂为丙烯酸丁酯乳液、丙烯酸乙酯乳液、丙烯酸酯与甲基丙烯酸共聚液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或聚乙烯醇乳液；
2）、基材（1）两面涂覆导电胶层（2）后在110-120℃条件下，烘烤3-6min，自然冷却至室温，得到石墨烯基高强度导电布。
5.根据权利要求4所述的一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，其特征在于：所述石墨烯粉的微片直径不大于10μm。
6.根据权利要求4所述的一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，其特征在于：所述基材（1）为尼龙织物，厚度为0.10-1.00mm，单位质量为60-700g/m2。
7.根据权利要求4所述的一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，其特征在于：所述在基材（1）两面涂上厚度为0.02-0.10mm导电胶层（2），将基材从装有导电胶的涂覆装置中经过，基材的两面被涂上导电胶，然后用刮板将基材两面多余的导电胶刮掉。
8.根据权利要求7所述的一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，其特征在于：所述涂覆装置，在启动涂覆装置前，将导电胶注入到涂覆装置中，将烘烤的烘道温度设置为110-120℃，保温30min。
9.根据权利要求4所述的一种石墨烯基高强度导电布的制备方法，其特征在于：所述导电胶层（2）采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
1）、按质量百分比，将57-67.5%水的约1/2部分，加入搅拌罐内；
2）、将黏合剂20-25%加入搅拌罐内，搅拌30-35min；
3）、将石墨烯粉0.5-3%、炭纳米管1-5%、导电炭黑5-10%依次加入搅拌罐内，搅拌2-3h；
4）、将其余的水加入搅拌罐内，搅拌1-2h至均匀混合，得到导电胶；
5）、导电胶凝固后变成导电胶层（2）。
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