[發明專利]分散劑、碳納米管組合物和形成該碳納米管組合物的方法

無效

• 申請號: 200810082617.7
• 申請日: 2008-02-27
• 公開（公告）號: CN101310845A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 崔在榮;崔誠宰;申鉉振;尹善美
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: B01F17/00
• 分類號: B01F17/00;C08K7/06;C08K3/04;C01B31/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 韓明星;馮敏

本申請要求分別于2007年2月27日和2007年5月30日提交的第10-2007-0019534號和第10-2007-0052574號韓國專利申請的優先權，該申請的公開通過引用被完全包含于此。

技術領域

本公開涉及一種用于碳納米管的分散劑。具體地講，本公開涉及一種促進碳納米管在組合物中進行良好分散的分散劑。

背景技術

碳納米管(CNT)為管狀分子，其中，一個碳原子與其它碳原子鍵合成蜂窩狀布置。通常，碳納米管可具有單壁(單壁碳納米管)或多壁(多壁碳納米管)。單壁碳納米管具有大約0.7納米至大約3納米的直徑，而多壁碳納米管具有大約3.5納米至大約500納米的直徑。通常，碳納米管具有大約5至大約10,000的長徑比(aspect?ratio)。由于范德華力使得單壁碳納米管通常以繩(rope)的形式存在。碳納米管也以被稱作團聚體(aggregate)的束(bundle)的形式存在。

碳納米管具有優異的機械性能、高的電選擇性(electrical?selectivity)、優異的場發射性能和高效儲氫介質特性。此外，碳納米管可表現出半導體性質或金屬性質。由于這些各種類型的碳納米管具有準一維結構，所以它們具有不同的能隙并表現出特殊的量子效應。

可使用各種方法來生產碳納米管，所述各種方法例如電弧放電法、裂解法(pyrolysis?method)、激光沉積法、等離子體化學氣相沉積法、熱化學氣相沉積法和電解法。

此外，由于碳納米管具有高導電性，所以碳納米管用于形成導電膜，并且將來將把碳納米管用于各種功能復合物(functional?complex)(例如場致發射顯示器(FED)和掃描探針顯微鏡(SPM)的探針等)中的可能性正在增加。因此，關于碳納米管的研究正在快速增加。

同時，為了利用碳納米管形成導電膜或者為了將碳納米管應用于功能復合物中，期望將碳納米管分散在合適的分散介質中。然而，由于碳納米管具有非常大的表面引力(surface?attractive?force)，諸如為分子間力的范德華力，所以碳納米管顆粒易于相互團聚而形成繩狀。這種團聚現象阻礙了三維結構的形成，而三維結構的形成可提高碳納米管的機械強度和導電性。因此，為了提高碳納米管的適用性，期望利用合適的分散劑對碳納米管進行分散的技術。然而，目前由于這些分散技術達不到預期效果，所以使碳納米管的應用受到了限制。

作為一種表面活性劑的分散劑包括頭(head)和尾(tail)。這里，期望頭具有與分散質(例如，納米管)的親合力(affinity)，并期望尾具有與分散介質的親合力，其中，分散質是將被分散的物質，分散介質是用于分散物質的溶劑。此外，期望一種好的分散劑來兼用作顆粒之間碰撞的阻礙。

水性分散劑，諸如十二烷基苯磺酸鈉(NaDDBS)、十二烷基磺酸鈉、TX-100、聚乙烯吡咯烷酮等，用作碳納米管的傳統分散劑。然而，卻存在著這樣的問題：水性分散劑僅可易于將碳納米管分散在水中，但對于碳納米管在有機溶劑中的分散卻不能產生作用。

此外，有機分散劑尚未廣泛地被人們所了解。然而，未經審查的第2004-0039425號韓國申請公開和未經審查的第2004-339301號日本申請公開已經公開了可利用聚噻吩共軛聚合物使碳納米管易于分散在有機溶劑中的事實。然而，使用聚噻吩聚合物是有缺點的，其中最大的缺點就是對聚噻吩的分子量缺乏控制。對聚噻吩的分子量缺乏控制導致碳納米管僅有限地在兩種或三種介質中得到分散。

因此，期望具有一種分散劑，以將碳納米管分散在各種溶劑中，所述各種溶劑包括有機溶劑、水性溶劑和它們的混合物。

發明內容

因此，在一個實施例中，提供了一種用于碳納米管的分散劑，該分散劑包括具有頭和尾的分子，其中，頭包括芳香環，尾進行區域規則布置。通過控制分散劑的結構性質，該分散劑可改進碳納米管的分散。

在另一實施例中，一種碳納米管組合物包括分散劑，所述分散劑具有能夠改進碳納米管的分散的結構。

在又一實施例中，一種用于碳納米管的分散劑包括頭和尾，其中，尾進行區域規則布置。

在又一實施例中，優選地，頭與尾的比為1或者大于1。

在又一實施例中，一種碳納米管組合物包括具有上述結構的分散劑、碳納米管和分散介質，其中，所述分散介質選自于由有機溶劑、水和它們的混合物組成的組。

基于該組合物的總重量，該組合物可包括大約0.001wt％至大約10wt％(重量百分比)的分散劑，大約0.01wt％至大約5wt％的碳納米管和剩余百分比的分散介質。