[发明专利]碳纳米管在制备导电有机组合物中的用途及这种组合物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及碳纳米管在制备导电有机组合物中的用途以及该组合物的应用，所述导电有机组合物的电阻率作为温度的函数是个常数。

背景技术

碳纳米管由于其出色的导电性、导热率和机械性能而被知晓并使用。因此，它们越来越多地用作用以为材料(尤其是大分子型材料)提供电、热和/或机械性能的添加剂(WO91/03057；US5744235、US5445327、US54663230)。

已经发现碳纳米管应用于许多领域，特别是电子领域(取决于温度和它们的结构，它们可以是导体、半导体或绝缘体)、机械领域例如用于复合材料的增强(碳纳米管的强度比钢高百倍，却比钢轻六倍)和机电领域(它们可以通过电荷注入而伸长或收缩)。

例如，可以提及的是碳纳米管在用于电子元件包装、燃料管线制备、抗静电涂层、热敏电阻、超级电容电极等的大分子组合物中的用途。

此外，导电有机组合物及其在电阻元件中的用途(US6640420)是众所周知的，其中该有机组合物特别显示出作为温度的函数的电阻的正变差或负变差效应(PTC或NTC效应)。

这些组合物通常是基于大分子物质的配制剂，所述大分子物质中的至少一种组分是天然半结晶的，例如聚乙烯，而且所述大分子物质含有导电添加剂，最著名的是炭黑(J.of PoI.Sci.Part B-Vol.41，3094-3101(2003))或PVDF(US20020094441A1、US6,640,420)。

提出的基本原理是，晶区(crystalline domain)的熔融增加了体积，从而改变了大分子物质/导电填料(charge)比，进而导致组合物从导电状态改变为绝缘状态：因此，逾渗阈值(percolation threshold)是明确的。

因此，PTC系统可以用作通过焦耳效应加热的系统或借助于阻抗的限电器(electric limiter)(电压或电流：断开)，由于焦耳效应，所述阻抗随着温度而迅速增加。

为了制备热敏电阻、加热油漆、车辆座位加热系统等，可以利用PTC效应。

对于含有碳纳米管的、团聚或非团聚的导电有机组合物来说，例如，可以提及专利WO91/03057、US5744235、US5611964、US6403696。

更具体地说，可以提及Hyperion的专利US5651922、WO94/23433和EP692136，其中，由炭黑或石墨绘成平行线，以便将PTC效应归因于含有纳米管的导电组合物，即，为了保护基于焦尔效应的电路和/或加热系统，其电阻率随着温度的升高而增加。

另外，针对聚乙烯型和聚丙烯型聚合物，EP1052654中记载了碳纳米管在有机组合物中的用途，以便获得具有与PTC效应相反的效应(即电阻率与温度无关)的导电组合物。针对聚酰亚胺型聚合物，WO03/024798或US2003/122111中也描述了该用途。

发明内容

本发明的目的是为了制备电阻率对温度不敏感的导电有机组合物，提出了碳纳米管在其它类型的有机材料中的使用。“不敏感”意味着在工作温度范围内(当配制剂是基于半晶型聚合物时，通常为-50℃至高达聚合物的熔点，当配制剂是基于无定型聚合物时，通常为-50℃至高达玻璃化转变温度)低于或等于80％、优选低于或等于50％、更优选低于或等于30％的相对变化。通常，该温度范围受所使用的有机配制剂的性质的影响。

用于本发明的有机材料选自：

a.由下列树脂构成的热塑性树脂组：

i.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，

ii.丙烯腈-乙烯/丙烯-苯乙烯(AES)，

iii.甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)，

iv.丙烯腈-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯(ABMS)，

v.丙烯腈-丙烯酸正丁酯-苯乙烯(AAS)，

b.改性聚苯乙烯树胶；

c.下列树脂：

i.聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸纤维素、聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚苯醚、聚酮、聚砜、聚苯硫醚(polyphenylenesulphide)；

d.下列树脂：

i.卤代、优选氟化例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或氯化例如聚氯乙烯(PVC)、硅化(siliconated)、聚苯并咪唑；

e.由基于酚、脲、三聚氰胺、二甲苯、对苯二甲酸二烯丙酯、环氧、苯胺、呋喃、聚氨酯的树脂构成的热固性树脂组；