科创中国
高比表面积石墨烯聚集体及其制备方法、石墨烯导静电涂料及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-10-20 14:21:56
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”NQI先进碳材料产业科技服务团| 王婷 | 2022-10-28 14:52:25
该项目成果主要研究石墨烯在非极性塑料中的导电性能，并且对比同等导电性能时，相比于炭黑、碳纳米管的优势。本项目以PE管材为切入点，深入研究石墨烯在非极性塑料中形成导电网络的原因，探索石墨烯自身性质对导电性能的影响，最终输出一套适合于非极性导电塑料适用的配方与工艺。公司利用扫描电镜、XRD、DSC等表征石墨烯形成导电网络机制以及石墨烯对于管材导电性的影响因素，利用高阻计测试复合材料电阻率，利用万能拉伸机测试复合材料力学性能，最终配方输出达到客户所需要的性能。
该成果已成功导电导热石墨烯产品上，通过客户对于石墨烯产品提出的指标要求，通过还原工艺和共混技术的改进，有针对性的开发出满足PE管材使用的导电导热石墨烯（BET≥467m2/g；粒径D50≤26.7μm），使制备的石墨烯/PE复合材料的面阻达到106Ω，力学强度≥12Mpa。按照项目配方制备的PE管材，维持原管壁厚度成本为2.19万/吨，管材壁厚降至原壁厚的85%时，成本保持平衡，为1.60万/吨，力学强度相对于未添加石墨烯维持原壁厚的管材提高28.7%。壁厚降低后，材料用量减少，强度提高，满足客户要求，降低成本，提高产品的竞争力。
该成果的技术覆盖面广，可应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域.导电塑料不仅在抗静电添加剂、计算机抗电磁屏幕和智能窗等方面的应用已快速的发展,具有广泛的应用前景。其中非极性塑料用量广泛，主要是PE、PP等，而这些非极性塑料其结晶度较高，利于导电网络的形成，所以在导电塑料中应用广泛。
2015年中国塑料制品总产量为7560.7万吨，同比增长1.0%。其中12月份产量为740.1万吨，同比增长5.0%。统计显示，2015中国塑料薄膜产量为1313.8万吨，同比增长3.4%;日用塑料制品产量为592.7万吨，同比增长0.7%;塑料人造革、合成革产量为343.8万吨，同比下降6.2%;泡沫塑料产量为245万吨，同比增长11.8%;农用薄膜产量为231万吨，同比增长5.1%;其它塑料制品产量为4834.4万吨，同比增长0.28%。其中，在2011年时导电塑料的消耗量已经达到11万吨，而2015年时这个数字已经上升到50万吨，市场对导电塑料的需求日益增大。
然而，国内外石墨烯生产还处于小规模阶段，在价格方面，较炭黑并无明显优势，预计需2％-3％达到客户所需的106Ω。根据客户的反馈，目前以达到优异的综合性能为首要目标，目前通用的PE管材性能已达到一个瓶颈，若加入石墨烯后可提高PE管材的综合性能，未来市场的大需求量可与由此带来的成本提高形成互补
该科技成果领头人郑雅轩具有中级研究员，已申请专利20件，其中授权14件发明专利，实用新型1件，研发团队人数5人，杨修宝、郑雅轩、刘天祥、成涛、瞿研为研发小组成员，高级人员占比90%以上，经验丰富，分工明确。
该成果有针对性的开发出满足PE管材使用的导电导热石墨烯（BET≥467m2/g；粒径D50≤26.7μm），使制备的石墨烯/PE复合材料的面阻达到106Ω，力学强度≥12Mpa。提升石墨烯自身性价比，在PE管材的应用中保持力学强度，提高电学性能，为抗静电PE管材的工业化生产提供实验依据。
总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。
该技术转化方法为技术转让，期望该成果技术转让后能够制备出高含量的高比表面积石墨烯聚集体，石墨烯含量高、使用简便、易分散、稳定性能好；采用高比表面积石墨烯聚集体制备的石墨烯导静电涂料分散均匀，表面电阻低，导电性能优异
下载app