[發(fā)明專利]碳納米管團(tuán)粒及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680040802.2
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN107847887B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜京延;金叡隣;禹知希;李丞鏞;張炯植;曹東鉉;崔相勳
• 申請（專利權(quán)）人: LG化學(xué)株式會社
• 主分類號: B01F27/72
• 分類號: B01F27/72;B01J2/12;B01J2/22;B30B11/22;B30B11/24;C01B32/16;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 嚴(yán)彩霞;徐琳

根據(jù)本發(fā)明的碳納米管團(tuán)粒僅使用少量的溶劑來制造并且具有提高的表觀密度。本發(fā)明通過在復(fù)合材料中使用團(tuán)粒形式的碳納米管而不是粉末形式的碳納米管，可以改善由粉末飛散產(chǎn)生的含量的變化和安全性問題。而且，由于團(tuán)粒形式的密度比粉末形式的密度高，所以輸送、轉(zhuǎn)移和改善變得更容易。因此，它可以更有效地應(yīng)用于復(fù)合材料的制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請要求享有于2016年1月20日提交的韓國專利申請第10-2016-0006935號的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。

本發(fā)明涉及碳納米管團(tuán)粒，并且更具體地，涉及使碳納米管粒化的方法以促進(jìn)碳納米管的處理和加工。

背景技術(shù)

取決于碳納米管固有的手性，其呈現(xiàn)出絕緣、導(dǎo)電或半導(dǎo)電性質(zhì)。碳納米管具有碳原子彼此強(qiáng)共價結(jié)合的結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)，碳納米管具有比鋼大約100倍的拉伸強(qiáng)度，是高度柔韌和有彈性的，并且化學(xué)穩(wěn)定。由于碳納米管的尺寸和特定的物理性質(zhì)，其在制造復(fù)合材料方面具有工業(yè)重要性。碳納米管可以在包括電子材料和能源材料在內(nèi)的眾多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。例如，碳納米管可應(yīng)用于二次電池、燃料電池、電化學(xué)存儲裝置(例如，超級電容器)的電極、電磁波屏蔽、場致發(fā)射顯示器和氣體傳感器。

然而，由于碳納米管的堆密度低以及由于碳納米管的數(shù)十微米的粉末形式而在工藝中飛散，其可能會對人體造成傷害并可能導(dǎo)致電器的故障。另外，由于要混合的團(tuán)粒型和粉末型聚合物之間的表觀堆密度不同，所以存在分散困難。

由于上述原因，通常，由于碳納米管的密度增加以及其處理和輸送的容易性，經(jīng)常通過造粒提供碳納米管。另外，粒化的碳納米管適用于各種處理裝置。在常規(guī)方法中，為了使碳納米管粒化或造粒，使用兩種不同的方法，即將它們濕法造粒然后干燥的方法，以及將它們干法造粒的方法。

通常，干法造粒使用包括水平設(shè)置的旋轉(zhuǎn)管的造粒鼓，造粒鼓的內(nèi)部被稱為造粒室。為了使碳納米管粉末粒化，其是通過將工業(yè)粉末初步致密化并在造粒滾筒中由旋轉(zhuǎn)管壁滾壓并使其粒化的過程來制造的。它們通過使得干法造粒成為可能并且通常通過在干燥團(tuán)粒形成期間施加幾噸壓力而產(chǎn)生的靜電力和范德華力而團(tuán)聚。因此，在制造過程中存在團(tuán)粒再次被破壞的問題。濕法造粒過程主要是通過碳納米管之間的液橋和毛細(xì)作用力進(jìn)行的。通常，當(dāng)通過濕法造粒法與碳納米管混合時，由于水和粘合劑的分布差，因此添加過量的水。在這種情況下，添加的水通常通過在旋轉(zhuǎn)滾筒式干燥機(jī)中的熱而除去。因此，過量的水會增加干燥機(jī)上的負(fù)荷，從而降低在整個過程中產(chǎn)品的生產(chǎn)量。過量的水也增加了干燥所需的能量和時間。因此，碳納米管混合物中水和粘合劑的均勻分布在造粒過程中是非常重要的。此外，如果團(tuán)粒的組分未被均勻混合，則制造的碳納米管團(tuán)粒的質(zhì)量可能不穩(wěn)定。

為了解決這個問題，已經(jīng)研究了處理分散劑(如表面活性劑)以改善團(tuán)粒的分散性的方法。然而，仍然存在的問題是，這樣的材料因留在碳納米管團(tuán)粒中而可能充當(dāng)雜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明的一個目的是提供一種僅使用少量溶劑來制造碳納米管團(tuán)粒的方法。

本發(fā)明的另一個目的是提供通過上述方法制備的具有改善的分散性的碳納米管團(tuán)粒。

技術(shù)方案

為了解決本發(fā)明的問題，提供了表觀密度為90kg/m³以上的碳納米管團(tuán)粒，其是通過將碳納米管(CNT)和溶劑以5:1至1:2的重量比混合并擠出混合物而獲得的。

為了解決本發(fā)明的其他問題，提供了一種制造碳納米管團(tuán)粒的方法，包括以下步驟：

將碳納米管和溶劑以5:1至1:2的重量比混合并將其攪拌以制備碳納米管糊料；和

將所述碳納米管糊料擠出成為團(tuán)粒。

為了解決本發(fā)明的又一個問題，提供了一種通過使用所述碳納米管團(tuán)粒制造CNT復(fù)合材料的方法。