[發明專利]用于碳納米管的加工和性能輔助

無效

• 申請號: 201510329769.2
• 申請日: 2008-02-28
• 公開（公告）號: CN104893265A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: T·P·麥克安德魯;C·羅吉;E·布瑞桑德;P·勞倫特
• 申請（專利權）人: 阿科瑪股份有限公司
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L77/02;C08L69/00;C08L27/16;C08K7/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

本發明專利申請是國際申請號為PCT/US2008/055212，國際申請日為2008年2月28日，進入中國國家階段的申請號為200880006693.8，名稱為“用于碳納米管的加工和性能輔助”的發明專利申請的分案申請。

發明領域

本發明涉及一種用于碳納米管的加工和性能輔助，這在制備各種含有碳納米管的聚合物基質的過程中增強了對于碳納米管的處理和加工，含有碳納米管的聚合物基質顯示出改善的性能，包括但是并不局限于導電性能和機械特性。

發明背景

對于碳納米管(多壁、雙壁、單壁)有一個重要的、全世界范圍的興趣。納米管已知是由一個單層(在這種情況下它們被稱作單壁納米管(SWNTs))組成，或由若干同心層制成(此時它們被稱作多壁納米管(MWNTs))。碳納米管可以從一種石油基來源或一種生物基來源生成。

然而，對于減輕處理和加工作用有一些關注。著手解決此問題的一種方法是提供封裝進一種樹脂基質中的碳納米管。因為此類碳納米管不是游離的而是被封裝的，所以處理過程得到了改善。并且因為碳納米管已經被分散至不同的程度，在所得的聚合體組合物中的后續的分散應該是更有效的。

此外，對于導電塑料和機械特性得到改性的塑料的需求和應用已有增長。在這些用途中，人們尋求開發塑料(經常是作為金屬的替代物)的獨特性質。例如，導電性聚合物材料對于許多應用都是所希望的，這些應用包括：用于將電荷從電氣部件上消散的涂層、以及用來阻止電磁波干擾的電氣元件屏蔽物。在聚合物材料中增加的導電性使得可能通過靜電噴涂來涂覆。用來增加塑料導電性能的主要方法向來是在其中填充導電添加劑，例如金屬粉末、金屬纖維、本質上導電的聚合物粉末(例如聚吡咯或碳黑)。最常見的方法涉及到碳黑。然而，這些方法各有一些缺點。金屬纖維和粉末增強的塑料具有減少了的機械強度。而且，成本很高并且它們的密度使得必需有高的重量負載。本質型導電聚合物具有高的成本并且在空氣中經常是不穩定的。因此，它們的使用往往是不切實際的。已經認識到，以小于碳黑的量向聚合物中添加碳納米管可以用來生產導電末端產物和/或用來改變產物的機械特性。

碳納米管的封裝是已知的。多壁碳納米管(MWCNT’s)在市場上是作為在一種樹脂基質中的納米管化合物來銷售的。該樹脂基質是取決于用戶的需要而形成的。例如，如果用戶對于向聚酰胺-6中混入MWCNT感興趣，則制備碳納米管在聚酰胺-6中的一種樹脂基質。在這類基質中MWCNT的濃度典型的是在從大約2％至大約20％的范圍內。這些基質被稱作母料。這種方法對于每種最終用途要求有一種不同的母料。這種方法是高成本并且低效率的。

發明內容

本發明是針對被封裝進樹脂基質中的碳納米管以及結合了被封裝進樹脂基質中的碳納米管的聚合體組合物。該樹脂基質包含多條鏈，這些鏈含有芳香基團、氧和/或氮原子，具有低的熔融溫度以及低的分子量，這樣使熔體粘度是低的。一種優選的樹脂基質是環對苯二甲酸丁二醇酯。該碳納米管樹脂基質是與具有多種最終用途的眾多聚合物組合物可相容的。本發明的樹脂基質使得處理更容易，提供了與多種熱塑性和熱固性聚合物系統的良好的相容性，例如聚酰胺類、聚酯類、聚碳酸酯類、丙烯酸酯類、氯聚合物類、氟聚合物類、環氧樹脂等等，并且是容易使用的，在熔融下顯示出低熔點和低粘度并且成本很低。將該樹脂基質摻入該聚合體組合物中還提供了更高的導電性和/或改進的機械特性。如今已經發現，包含一種環對苯二甲酸丁二醇酯樹脂基質和碳納米管的多種聚合體復合材料顯示出比缺少環對苯二甲酸丁二醇酯的類似復合材料更高的導電性。同樣已經發現，多種聚合體復合材料的機械特性可以通過向其中摻入封裝了碳納米管(例如環對苯二甲酸丁二醇酯)的一種樹脂基質和碳納米管而加以改進。因此，本發明提供了封裝了碳納米管的一種單一的樹脂基質，它可以在多種聚合體組合物中應用以改變機械特性和/或導電性。

附圖簡要說明

圖1是一個表面電導率的曲線圖，它是作為在環對苯二甲酸丁二醇酯之中一種碳納米管/環對苯二甲酸丁二醇酯復合材料中的碳納米管濃度的函數。

圖2是一個本體電導率的曲線圖，它是作為在一種碳納米管/環對苯二甲酸丁二醇酯/PA-11復合材料中的碳納米管濃度的函數。

圖3是本體和表面電導率的一個曲線圖，它是作為在一種碳納米管/環對苯二甲酸丁二醇酯/PA-11復合材料中的碳納米管濃度的函數。

圖4是機械特性的一個曲線圖，它是作為在一種碳納米管/環對苯二甲酸丁二醇酯/PA-11復合材料中的碳納米管濃度的函數。