CN111323417B - 一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法，包括以下步骤，首先对石墨烯类材料分散液进行金相检测，得到石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；然后将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；检测离心液底部是否存在结块和/或是否存在分层现象；再对上述步骤得到的离心液进行搅拌后，取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；最后将两步中的金相检测结果进行比对，判断石墨烯类材料分散液的贮存稳定性。该快速检测方法，通过简单的离心分离和搅拌的方法，能够快速检测石墨烯类材料分散液的分散性，特别是长时间存储后的分散性和稳定性。

Description

一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的快速检测方法

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，涉及一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法和判定方法，尤其涉及一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的快速检测方法和快速判定方法。

背景技术

石墨烯是紧密堆积成二维六方蜂窝状晶格结构的单层碳原子，各碳原子之间以sp2杂化方式相连。微观上，单层石墨烯薄膜并非二维的扁平结构，而是具有“纳米尺度上”稳定的微波状的单层结构，是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体；宏观上，石墨烯可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨。石墨烯独特的二维周期蜂窝状点阵结构中稳定的碳六元环的存在，赋予了其优异的性能：单层石墨烯的厚度仅为0.35nm，是目前已知最轻最薄的材料；室温下电子迁移率为2×10⁵cm²·V^-1·s^-1，是光速的1/300，理论比表面积能够达到2630m²·g^-1，全波段光吸收只有2.3％，热导率高达5000W·m^-1·K^-1，杨氏模量超过1100GPa，抗拉强度超过130GPa，且韧性非常好，当施加外部机械力时，碳原子会通过弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定。这些特征使得它非常适合用于多种学科和领域，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点。

虽然石墨烯具有优异的性能，然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，其中最主要的问题就在于石墨烯极易团聚，进而带来分散性方面的难题。由于石墨烯相互间存在较强的范德华作用力使其不能在溶剂中稳定分散，分散后也容易再次团聚在一起难以打开，这极大的制约了石墨烯研究、应用和产业化，特别是引发了后续实际产业化中生产厂商和使用厂商贮存方面的问题。

而且随着石墨烯进一步的发展和应用，使得人们对石墨烯产品的质量的要求越来越严格，自然对石墨烯分散液的质量要求也越来越高，由于石墨烯分散液在贮存过程中很容易沉降和分层，沉降层不易再次分散等缺点，对其石墨烯分散液下游产品的生产产生很大的性能影响。因而，石墨烯分散液的贮存稳定性已成为其重要指标之一。

但是如何对石墨烯产品的分散性以及确保贮存稳定性进行检测成为当前的技术难点，而且如何能够快速的判定石墨烯产品分散液长期贮存性能，更是领域内的空白。

因此，如何能够找到一种石墨烯类材料的分散性和贮存稳定性性能的检测方法，还能够进行快速有效的检测分析，已成为业内诸多石墨烯生产厂商和下游客户急需要解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法和判定方法，特别是一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的快速检测方法和快速判定方法，本发明提供的方法能够快速的检测石墨烯类材料分散液的分散性和稳定性，而且还能够快速的判定6个月内的石墨烯类材料分散液贮存稳定性。

本发明提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法，包括以下步骤：

1)对石墨烯类材料分散液进行金相检测，得到石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

2)将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；

检测离心液底部是否存在结块和/或是否存在分层现象；

4)对上述步骤得到的离心液进行搅拌后，取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

5)将步骤1)和步骤4)中的金相检测结果进行比对，判断石墨烯类材料分散液的贮存稳定性。

优选的，所述石墨烯类材料包括石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一种或多种；

所述石墨烯类材料分散液的溶剂包括水和/或有机溶剂；

所述石墨烯类材料分散液的质量浓度为0.1％～3％。

优选的，所述有机溶剂包括乙醇、二甲苯、正丁醇、异丙醇、丙二醇甲醚、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯和醇酸树脂中的一种或多种；

所述离心处理的转速为200～1000r/min；

所述离心处理的时间为30～240min。

优选的，所述检测离心液底部具体为：

将离心液竖直放置，通过器件检测离心液底部；

所述器件包括调漆刀、药匙和玻璃棒中的一种或多种。

优选的，所述步骤2)具体为：

将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；

检测离心液底部是否存在结块，和/或观察是否存在分层现象；

当离心液底部存在结块和/或存在分层现象时，则表明石墨烯类材料分散液贮存稳定性不合格；

当离心液底部不存在结块和/或存在分层现象时，则进行步骤4)。

优选的，所述搅拌包括低速搅拌；

所述搅拌的转速为40～70r/min；

所述搅拌的时间为1～5min。

优选的，所述比对具体为：

所述步骤1)和步骤4)的金相检测结果中，石墨烯类材料的分散状态和/或形貌情况一致性大于等于80％；

所述贮存稳定性具体为12个月内的贮存稳定性。

优选的，所述贮存稳定性具体为6个月内的贮存稳定性；

所述步骤4)中的金相检测结果与石墨烯类材料分散液常规贮存6个月后的金相检测结果相似度大于等于90％。

优选的，所述步骤1)和步骤4)中，所述金相检测具体为：选择不同的取样点进行多次金相检测和/或选择同一样品不同的微观金相视场进行多次金相检测；

所述多次的次数为2～10次。

本发明提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的判定方法，包括以下步骤：

1)对石墨烯类材料分散液进行离心处理和搅拌后，得到离心液；

所述离心处理的转速为200～1000r/min；

所述离心处理的时间为30～240min；

2)取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

所述离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，与所述石墨烯类材料分散液贮存6个月后的分散液下层的金相检测下的分散状态和/或形貌情况，相似度大于等于90％。

本发明提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法，包括以下步骤，首先对石墨烯类材料分散液进行金相检测，得到石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；然后将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；检测离心液底部是否存在结块和/或是否存在分层现象；再对上述步骤得到的离心液进行搅拌后，取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；最后将步骤1)和步骤4)中的金相检测结果进行比对，判断石墨烯类材料分散液的贮存稳定性。与现有技术相比，本发明针对现有检测方法中，并很少涉及有效的专门用于检测石墨烯类材料分散液的分散性和长期稳定性的方法，而随着石墨烯进一步的发展和应用，石墨烯分散液的贮存稳定性已成为其重要指标的现状。同时，虽然有检测石墨烯分散液中灰分和固含量的方法，但通过灰分的检测结果难以判定分散性能，而由于石墨烯分散液中本身固含量相对较低，所以固含量取值也存在误差大和平行性差等问题。

本发明提供了一种能够快速的检测石墨烯类材料分散液的分散性和稳定性，创造性的通过简单的离心分离和搅拌的方法，能够快速检测石墨烯类材料分散液的分散性，特别是长时间存储后的分散性和稳定性，有效的解决了石墨烯分散液在实际应用中存在分散性不好，以及长时间贮存团聚，分散稳定性难以确定的现象，相比实际自然条件下贮存后，才能检测其稳定性的现状，本发明更加快速简便，更加便于客户短时间内就能对该产品指标性能进行判定，为客户对产品的判断提供技术支持，从而大大提高了后续产品性能稳定性。

实验结果表明，本发明采用离心的方式，能够快速判断石墨烯分散液在6个月长期贮存后，分散性和稳定性的差异。采用本发明的方式得到的石墨烯类材料分散液的分散状态和/或形貌情况与石墨烯类材料分散液贮存6个月后的分散液下层的金相检测下的分散状态和/或形貌情况，相似度大于等于90％。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2放置6个月后的外观照片；

图2为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2放置6个月后底层用调刀取样的照片；

图3为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2在放置前的金相显微镜照片；

图4为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2在放置6个月后的金相显微镜照片；

图5为本发明实施例2提供的石墨烯分散液自然放置6个月和离心处理后的样品底层用调刀取样的照片；

图6为本发明实施例2提供的石墨烯分散液自然放置6个月和本发明处理后的外观照片；

图7为本发明实施例2提供的石墨烯分散液自然放置6个月和初经过处理后的金相显微镜照片；

图8为本发明实施例3提供的两种石墨烯分散液经过离心处理等步骤后底层用调刀取样的照片；

图9为本发明实施例3提供的两种石墨烯分散液经过处理后的金相显微镜照片；

图10为本发明实施例4提供的两种石墨烯分散液经过离心处理等步骤后底层用调刀取样的照片；

图11为本发明实施例4提供的两种石墨烯分散液经过处理后的金相显微镜照片。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或石墨烯制备领域常规的纯度要求。

本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。

本发明提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法，包括以下步骤：

1)对石墨烯类材料分散液进行金相检测，得到石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

2)将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；

检测离心液底部是否存在结块和/或是否存在分层现象；

4)对上述步骤得到的离心液进行搅拌后，取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

5)将步骤1)和步骤4)中的金相检测结果进行比对，判断石墨烯类材料分散液的贮存稳定性。

本发明首先对石墨烯类材料分散液进行金相检测，得到石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况。

本发明对所述金相检测的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的金相检测的定义即可，本领域技术人员可以根据实际检测情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述金相检测优选为通过金相显微镜进行检测。

本发明原则上对所述金相检测的参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的金相检测石墨烯类材料溶液的常规参数即可，本领域技术人员可以根据实际检测情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述金相检测的倍数优选以能够看清石墨烯类材料溶液中石墨烯类材料的分散状态和形貌的倍数即可，更优选为5～100倍，更优选为20～80倍，更优选为40～60倍，具体可以为5倍、10倍、20倍、50倍、100倍，更可以为10倍、20倍、50倍。

本发明为能够更好的准确的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，细化检测方法提高可用性和平行程度，上述步骤中的金相检测具体方式为：选择不同的取样点进行多次金相检测和/或选择同一样品不同的微观金相视场进行多次金相检测。更优选为选择不同的取样点进行多次金相检测或选择同一样品不同的微观金相视场进行多次金相检测。从而使得金相检测更加准确的反映被检测分散液中石墨烯类材料的分散状态。本发明所述多次优选为2～10次，更优选为3～9次，更优选为5～7次。

本发明对所述石墨烯类材料的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨烯类材料的定义即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述石墨烯类材料优选为广义的石墨烯，也可称为石墨烯及其衍生物或石墨烯，优选包括狭义石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一种或多种，更优选为单层石墨烯、少层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯或改性石墨烯，更优选为石墨烯、氧化石墨烯或还原氧化石墨烯。

本发明对所述石墨烯的参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨烯类材料的参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、复合情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述石墨烯类材料的片层数优选为1～5层，也可以为2～4层，或1～3层等，具体更优选为片层小于等于5层的石墨烯的占比优选大于等于80％，更优选为大于等于85％，更优选为大于等于90％。本发明所述石墨烯类材料片层的厚度优选为0.7～2nm，更优选为1.0～1.8nm，更优选为1.2～1.5nm。所述石墨烯类材料片层的片径优选为7～20μm，更优选为10～18μm，更优选为12～15μm。所述石墨烯类材料的比表面积优选为400～600m²/g，更优选为420～580m²/g，更优选为450～550m²/g。

本发明对所述石墨烯类材料分散液中溶剂的选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨烯类材料分散液的常规溶剂即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述石墨烯类材料分散液即石墨烯类材料溶液。所述石墨烯类材料分散液的溶剂优选包括水和/或有机溶剂，更优选为水或有机溶剂。其中所述有机溶剂优选包括乙醇、二甲苯、正丁醇、异丙醇、丙二醇甲醚、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯和醇酸树脂中的一种或多种，更优选为乙醇、二甲苯、正丁醇、异丙醇、丙二醇甲醚、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯或醇酸树脂。

本发明原则上对所述石墨烯类材料分散液的浓度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨烯类材料分散液的常规浓度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为能够更好的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，所述石墨烯类材料分散液的质量浓度优选为0.1％～3％，更优选为0.5％～2.5％，更优选为1.0％～2.0％。

本发明原则上对所述石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨烯类材料分散液的常规金相检测的检测情况即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，优选包括石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和形貌情况。其中，金相检测能够清楚的看到石墨烯类材料是否存在团聚现象，以及通过颜色的深浅和材料的分布，能够看出石墨烯类材料的聚集程度，即反映出石墨烯类材料的分散性能。同时，通过对金相照片中材料的形貌样子，也能得到石墨烯类材料在分散液体系中的形貌。

本发明随后将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；

检测离心液底部是否存在结块和/或是否存在分层现象。

本发明原则上对所述离心处理的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为能够更好的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，所述离心处理的转速优选与石墨烯分散液的浓度呈正比进行变化，和时间呈反比进行变化，具体转速优选为200～1000r/min，更优选为300～900r/min，更优选为400～800r/min，更优选为500～700r/min。本发明所述离心处理的时间优选与石墨烯分散液的浓度呈正比进行变化，和转速呈反比进行变化，具体时间优选为30～240min，更优选为60～210min，更优选为90～180min，更优选为120～150min。

本发明原则上对所述检测离心液底部的检测方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为能够更好的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，规范检测方法，所述检测离心液底部具体为：将离心液竖直放置，通过器件检测离心液底部。本发明所述器件优选包括调漆刀、药匙和玻璃棒中的一种或多种，更优选为调漆刀、药匙或玻璃棒。

本发明为能够更好的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，完整和细化检测方法，所述步骤2)具体优选为：

将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；

检测离心液底部是否存在结块，和/或观察是否存在分层现象；

当离心液底部存在结块和/或存在分层现象时，则表明石墨烯类材料分散液贮存稳定性不合格；

当离心液底部不存在结块和/或存在分层现象时，则进行步骤4)。

其中，所述检测离心液底部是否存在结块，和/或观察是否存在分层现象更具体优选为检测离心液底部是否存在结块和观察是否存在分层现象。

当离心液底部存在结块和/或观察存在分层现象，更优选为离心液底部存在结块或观察存在分层现象时，则判定石墨烯类材料分散液贮存稳定性差，无法满足长期贮存稳定性的要求。当离心液底部不存在结块和/或观察存在分层现象，更优选为离心液底部不存在结块和观察不存在分层现象时，则判定石墨烯类材料分散液贮存稳定性好，满足长期贮存稳定性的要求，进行后续步骤的检测。

本发明随后对上述步骤得到的离心液进行搅拌后，取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况。

本发明原则上对所述搅拌的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为能够更好的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，所述搅拌优选为低速搅拌。所述搅拌的转速优选为40～70r/min，更优选为45～65r/min，更优选为50～60r/min。本发明所述离心处理的时间优选为30～240min，更优选为60～210min，更优选为90～180min，更优选为120～150min。

本发明原则上对离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨烯类材料分散液的常规金相检测的检测情况即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，优选包括离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和形貌情况。

本发明为能够更好的准确的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，细化检测方法提高可用性和平行程度，上述步骤中的金相检测具体方式为：选择不同的取样点进行多次金相检测和/或选择同一样品不同的微观金相视场进行多次金相检测。更优选为选择不同的取样点进行多次金相检测或选择同一样品不同的微观金相视场进行多次金相检测。从而使得金相检测更加准确的反映被检测分散液中石墨烯类材料的分散状态。本发明所述多次优选为2～10次，更优选为3～9次，更优选为5～7次。

本发明最后将步骤1)和步骤4)中的金相检测结果进行比对，判断石墨烯类材料分散液的贮存稳定性。即，将步骤1)和步骤4)中的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况进行比对，判断石墨烯类材料分散液的贮存稳定性。

本发明对所述比对的具体方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为能够更好的快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性，所述比对具体优选为：

所述步骤1)和步骤4)的金相检测结果中，石墨烯类材料的分散状态和/或形貌情况一致性大于等于80％。所述一致性更优选大于等于83％，更优选大于等于85％，更优选大于等于90％。

即当步骤4)中离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，达到步骤1)中石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况的80％时，则认为石墨烯类材料分散液的贮存稳定性达到要求。

本发明原则上对贮存稳定性的具体时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为能够更好的量化和提高快速检测石墨烯类材料分散液的分散性能和长期贮存稳定性的准确性，所述贮存稳定性具体优选为12个月内的贮存稳定性，更优选为6个月内的贮存稳定性。

本发明对所述贮存的条件和方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的石墨烯类材料分散液的常规贮存的条件和方式即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述贮存优选为常温贮存和/或静置贮存。其中常温优选为10～40℃。

本发明上述步骤提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的快速检测方法。采用本发明提供的快速检测方法，最终得到的离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，与所述石墨烯类材料分散液贮存6个月后的分散液下层的金相检测下的分散状态和/或形貌情况，相似度优选大于等于90％，更优选大于等于93％，更优选大于等于95％。

因而，本发明还提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的判定方法，包括以下步骤：

1)对石墨烯类材料分散液进行离心处理和搅拌后，得到离心液；

所述离心处理的转速为200～1000r/min；

所述离心处理的时间为30～240min；

2)取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

所述离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，与所述石墨烯类材料分散液贮存6个月后的分散液下层的金相检测下的分散状态和/或形貌情况，相似度大于等于90％。

本发明对所述判定方法中的步骤和参数的选择和组成，以及相应的优选原则，与前述检测方法中所对应的步骤的选择和组成，以及相应的优选原则均可以进行对应，在此不再一一赘述。

本发明上述提供的判定方法可以用于判定石墨烯类材料分散液6个月内的贮存稳定性。即通过观察离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，则能够快速的了解石墨烯类材料分散液贮存6个月后，石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况。从而，能够简单便捷快速的判定贮存6个月后，其分散状态是否满足客户的要求，或者进行后续的石墨烯应用实验，检测最终应用产品是否满足要求。

本发明提供了一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的快速检测方法和快速判定方法，通过特定参数的离心分离和低速搅拌的结合，特别是低速离心技术，将石墨烯分散液在低转速的条件下，筛选石墨烯分散液的贮存稳定性，能够快速检测石墨烯类材料分散液的分散性，特别是长时间存储后的分散性和稳定性，有效的解决了石墨烯分散液在实际应用中存在分散性不好，以及长时间贮存团聚，分散稳定性难以确定的现象，相比实际自然条件下贮存后，才能检测其稳定性的现状，本发明更加快速简便，更加便于客户短时间内就能对该产品指标性能进行判定，为客户对产品的判断提供技术支持，从而大大提高了后续产品性能稳定性。

本发明提供的检测方法方便快捷、操作简单、设备成本低廉，而且条件温和简单高效，大大降低了时间成本和检测成本，更加适于工业化推广及应用。

实验结果表明，本发明采用离心的方式，能够快速判断石墨烯分散液在6个月长期贮存后，分散性和稳定性的差异。采用本发明的方式得到的石墨烯类材料分散液的分散状态和/或形貌情况与石墨烯类材料分散液贮存6个月后的分散液下层的金相检测下的分散状态和/或形貌情况，相似度大于等于90％。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法和判定方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

分散好的产品和分散不好的产品进行常规对比实验

(1)制备分散液：制备两种石墨烯含量为3％的石墨烯分散液。

分别为常规的分散性能较差的石墨烯分散液，编号OBO-MG-1；以及分散性能较好的欧铂石墨烯分散液，编号OBO-MG-2；

(2)自然条件下对比实验：将步骤1)的两种石墨烯分散液各取50g，将其装入直径为30mm高为100mm的玻璃瓶中，在自然条件下(温度：23±2℃，湿度：60±10RH)放置6个月。

对本发明实施例1中石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2放置6个月后的样品进行表征。

参见图1，图1为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2放置6个月后的外观照片。其中，A为石墨烯分散液OBO-MG-1，B为石墨烯分散液OBO-MG-2。

由图1可知，分散性能较差的石墨烯分散液OBO-MG-1放置6个月后，已经出现明显的分层现象，而分散性能较好的石墨烯分散液OBO-MG-2则并没有分层现象。

(3)将步骤2)实验后的样品，用肉眼观测是否有分层，用调刀(调漆刀)深入底部观测是否有结块等现象，若有分层和结块，则证明分散液贮存稳定性差。

本发明实施例1中石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2放置6个月后的样品检测结果。

参见图2，图2为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2放置6个月后底层用调刀取样的照片。其中，A为石墨烯分散液OBO-MG-1，B为石墨烯分散液OBO-MG-2。

由图2可知，分散性能较差的石墨烯分散液OBO-MG-1放置6个月后，调刀取样已经存在明显的结块现象，而分散性能较好的石墨烯分散液OBO-MG-2调刀取样后仍能呈流体状态自然流动。

(4)分别取步骤2)中的两种分散液放置6个月后的下层液，在金相下观察其形貌特征。

对本发明实施例1中的样品在放置前和放置6个月后分别进行采用金相显微镜进行表征。

参见图3，图3为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2在放置前的金相显微镜照片。其中，A为石墨烯分散液OBO-MG-1，B为石墨烯分散液OBO-MG-2。

参见图4，图4为本发明实施例1提供的石墨烯分散液OBO-MG-1和OBO-MG-2在放置6个月后的金相显微镜照片。其中，A为石墨烯分散液OBO-MG-1，B为石墨烯分散液OBO-MG-2。

由图3和图4可知，分散性能较差的石墨烯分散液放置6个月后，金相照片中石墨烯片已经出现明显团聚，形貌上已经完全失真，而分散性能较好的石墨烯分散液放置6个月后，金相照片中石墨烯片并未出现明显团聚，形貌上仅有部分石墨烯片层堆叠，略有增大。

实施例2

分散好的石墨烯分散液自然放置6个月和初始分散液直接进行离心处理的实验对比

(1)制备分散液：采用实施例1中的欧铂石墨烯分散液OBO-MG-2。

将步骤1)的石墨烯分散液取50g，将其装入直径为30mm高为100mm的玻璃瓶中，在自然条件下(温度：23±2℃，湿度：60±10RH)放置6个月。

(2)将步骤1)的石墨烯分散液取45g，将其装入50ml的离心管中，在转速500r/min条件下离心4h。

(3)将步骤2)实验后的样品，用肉眼观测是否有分层，用调刀深入底部观测是否有结块等现象，若有分层和结块，则证明分散液贮存稳定性差。

上述石墨烯分散液自然放置6个月和本发明离心处理后的石墨烯分散液样品的检测结果。

参见图5，图5为本发明实施例2提供的石墨烯分散液自然放置6个月和离心处理后的样品底层用调刀取样的照片。其中，A为自然放置6个月后的石墨烯分散液，B为本发明实施例2处理后的石墨烯分散液。

由图5可知，两种石墨烯分散液调刀取样后均能呈流体状态自然流动，状态基本一致。

(4)上述步骤(2)得到的离心液在转速为60r/min的低速条件下搅拌1min后，得到样品。

对石墨烯分散液自然放置6个月和本发明处理后石墨烯分散液样品进行检测。

参见图6，图6为本发明实施例2提供的石墨烯分散液自然放置6个月和本发明处理后的外观照片。其中，其中，A为自然放置6个月后的石墨烯分散液，B为本发明实施例2处理后的石墨烯分散液。

由图6可知，分散性能较好的石墨烯分散液OBO-MG-2放置6个月后，与初始直接离心处理后的分散液在外观上基本一致，均没有分层现象。

(5)将步骤1)和步骤2)的样品分别在转速为60r/min的低速条件下搅拌1min后取下层液，分别在金相显微镜下观察其形貌特征。

对本发明实施例2中的石墨烯分散液OBO-MG-2放置6个月和经过本发明处理后分别进行采用金相显微镜进行表征。

参见图7，图7为本发明实施例2提供的石墨烯分散液自然放置6个月和初经过处理后的金相显微镜照片。其中，A为自然放置6个月后的石墨烯分散液，B为本发明实施例2处理后的石墨烯分散液。

由图7可知，石墨烯分散液放置6个月后和初始直接离心处理后的金相照片中，均未出现明显的团聚现象，形貌上仅有部分石墨烯片层堆叠，略有增大，而且两者在片层的大小、形貌和分布状态上基本相同，一致性达到95％。

同时，针对上述步骤，采用同一样品进行三次微观金相视场进行比对，结果基本吻合。

实施例3

分散好的产品和不好的产品离心实验对比。

(1)制备分散液：同样采取实施例1中的分散性能较差的石墨烯分散液，编号OBO-MG-1；以及分散性能较好的欧铂石墨烯分散液，编号OBO-MG-2。

(2)将步骤1)的石墨烯分散液取45g，将其装入50ml的离心管中，在转速500r/min条件下离心4h。

(3)将步骤2)实验后的样品，用调刀深入底部观测是否有结块等现象，若有结块，则证明分散液贮存稳定性差。

上述两种本发明实施例3离心处理后的石墨烯分散液样品的检测结果。

参见图8，图8为本发明实施例3提供的两种石墨烯分散液经过离心处理等步骤后底层用调刀取样的照片。其中，A为石墨烯分散液OBO-MG-1，B为石墨烯分散液OBO-MG-2。

由图8可知，分散性能较差的石墨烯分散液OBO-MG-1经过离心处理后后，调刀取样已经存在明显的结块现象，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的结块现象相同，而分散性能较好的石墨烯分散液OBO-MG-2调刀取样后仍能呈流体状态自然流动，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的流体状态也是相同的。

(4)上述步骤(2)得到的离心液在转速为60r/min低速条件下搅拌1min后得到样品。

(5)将步骤4)的样品分别取下层液，分别在金相显微镜下观察其形貌特征。

对本发明实施例3中提供的两种石墨烯分散液分别采用金相显微镜进行表征。

参见图9，图9为本发明实施例3提供的两种石墨烯分散液经过处理后的金相显微镜照片。其中，A为石墨烯分散液OBO-MG-1，B为石墨烯分散液OBO-MG-2。

由图9可知，分散性能较差的石墨烯分散液OBO-MG-1经过离心处理后后，金相照片中石墨烯片已经出现明显团聚，形貌上已经完全失真，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的金相照片中的形貌基本相同。而分散性能较好的石墨烯分散液OBO-MG-2未出现明显的团聚现象，形貌上仅有部分石墨烯片层堆叠，略有增大，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的金相照片中的形貌基本相同。

由图9和图4对比可知，两种石墨烯分散液分别在自然放置6个月后和经过本发明处理后，相应的对比中，片层的大小、形貌、颜色和分布状态上基本相同，一致性达到90％。

同时，针对上述步骤，两种处理后的石墨烯分散液分别进行三次取样进行金相显微镜观察进行比对，结果基本吻合。

实施例4

分散好的产品不同离心速率条件下的实验对比

(1)制备分散液：采取实施例1中分散性能较好的欧铂石墨烯分散液，编号OBO-MG-2。

(2)将步骤1)的石墨烯分散液取45g，将其装入50ml的离心管中，在转速1000r/min离心1h和1500r/min条件下离心2h观察。

(3)将步骤2)实验后的样品，用调刀深入底部观测是否有结块等现象，若有结块，则证明分散液贮存稳定性差。

上述两种本发明实施例4离心处理后的石墨烯分散液样品的检测结果。

参见图10，图10为本发明实施例4提供的两种石墨烯分散液经过离心处理等步骤后底层用调刀取样的照片。其中，A为1000r/min条件下离心1h后的石墨烯分散液，B为1500r/min条件下离心2h后的石墨烯分散液。

由图10可知，经过1000r/min条件下离心1h处理的石墨烯分散液，调刀取样后仍能呈流体状态自然流动，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的流体状态也是相同的。但经过1500r/min条件下离心2h处理的石墨烯分散液调刀取样已经存在明显的结块现象，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的结块现象完全不同，无法反映自然放置6个月后的真实状态。

(4)上述步骤(2)得到的离心液在转速为60r/min的低速条件下搅拌1min后，得到样品。

(5)分别取步骤4)中的1h和2h的下层液，在金相下观察其形貌特征。

对本发明实施例4中提供的两种石墨烯分散液分别采用金相显微镜进行表征。

参见图11，图11为本发明实施例4提供的两种石墨烯分散液经过处理后的金相显微镜照片。其中，A为1000r/min条件下离心1h后的石墨烯分散液，B为1500r/min条件下离心2h后的石墨烯分散液。

由图11可知，经过1000r/min条件下离心1h处理的石墨烯分散液未出现明显的团聚现象，形貌上仅有部分石墨烯片层堆叠，略有增大，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的金相照片中的形貌基本相同。但经过1500r/min条件下离心2h处理的石墨烯分散液，金相照片中石墨烯片已经出现明显团聚，形貌上已经完全失真，这与实施例1中同种石墨烯分散液自然放置6个月后的金相照片中的形貌具有明显差异，无法反映自然放置6个月后的真实状态。

以上对本发明提供的一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的快速检测方法和快速判定方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）对石墨烯类材料分散液进行金相检测，得到石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

2）将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；

所述离心处理的转速为200~1000r/min；

所述离心处理的时间为30~240min；

检测离心液底部是否存在结块和/或是否存在分层现象；

4）对上述步骤得到的离心液进行搅拌后，取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

所述搅拌的转速为40~70 r/min；

所述搅拌的时间为1~5min；

5）将步骤1）和步骤4）中的金相检测结果进行比对，判断石墨烯类材料分散液的贮存稳定性。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述石墨烯类材料包括石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一种或多种；

所述石墨烯类材料分散液的溶剂包括水和/或有机溶剂；

所述石墨烯类材料分散液的质量浓度为0.1%~3% 。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、二甲苯、正丁醇、异丙醇、丙二醇甲醚、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯和醇酸树脂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述检测离心液底部具体为：

将离心液竖直放置，通过器件检测离心液底部；

所述器件包括调漆刀、药匙和玻璃棒中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述步骤2）具体为：

将石墨烯类材料分散液进行离心处理后，得到离心液；

检测离心液底部是否存在结块，和/或观察是否存在分层现象；

当离心液底部存在结块和/或存在分层现象时，则表明石墨烯类材料分散液贮存稳定性不合格；

当离心液底部不存在结块和/或存在分层现象时，则进行步骤4）。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的检测方法，其特征在于，所述比对具体为：

所述步骤1）和步骤4）的金相检测结果中，石墨烯类材料的分散状态和/或形貌情况一致性大于等于80% ；

所述贮存稳定性具体为12个月内的贮存稳定性。

7.根据权利要求1~5任意一项所述的检测方法，其特征在于，所述贮存稳定性具体为6个月内的贮存稳定性；

所述步骤4）中的金相检测结果与石墨烯类材料分散液常规贮存6个月后的金相检测结果相似度大于等于90%。

8.根据权利要求1~5任意一项所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1）和步骤4）中，所述金相检测具体为：选择不同的取样点进行多次金相检测和/或选择同一样品不同的微观金相视场进行多次金相检测；

所述多次的次数为2~10次。

9.一种石墨烯类材料分散液贮存稳定性的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）对石墨烯类材料分散液进行离心处理和搅拌后，得到离心液；

所述离心处理的转速为200~1000r/min；

所述离心处理的时间为30~240min；

所述搅拌的转速为40~70 r/min；

所述搅拌的时间为1~5min；

2）取离心液下层进行金相检测，得到离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况；

所述离心液下层的石墨烯类材料在分散液体系中的分散状态和/或形貌情况，与所述石墨烯类材料分散液贮存6个月后的分散液下层的金相检测下的分散状态和/或形貌情况，相似度大于等于90% 。

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