[发明专利]碳纳米管团粒及其制造方法

说明书

根据本发明的碳纳米管团粒仅使用少量的溶剂来制造并且具有提高的表观密度。本发明通过在复合材料中使用团粒形式的碳纳米管而不是粉末形式的碳纳米管，可以改善由粉末飞散产生的含量的变化和安全性问题。而且，由于团粒形式的密度比粉末形式的密度高，所以输送、转移和改善变得更容易。因此，它可以更有效地应用于复合材料的制造。

技术领域

本申请要求享有于2016年1月20日提交的韩国专利申请第10-2016-0006935号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

本发明涉及碳纳米管团粒，并且更具体地，涉及使碳纳米管粒化的方法以促进碳纳米管的处理和加工。

背景技术

取决于碳纳米管固有的手性，其呈现出绝缘、导电或半导电性质。碳纳米管具有碳原子彼此强共价结合的结构。由于这种结构，碳纳米管具有比钢大约100倍的拉伸强度，是高度柔韧和有弹性的，并且化学稳定。由于碳纳米管的尺寸和特定的物理性质，其在制造复合材料方面具有工业重要性。碳纳米管可以在包括电子材料和能源材料在内的众多领域中广泛应用。例如，碳纳米管可应用于二次电池、燃料电池、电化学存储装置(例如，超级电容器)的电极、电磁波屏蔽、场致发射显示器和气体传感器。

然而，由于碳纳米管的堆密度低以及由于碳纳米管的数十微米的粉末形式而在工艺中飞散，其可能会对人体造成伤害并可能导致电器的故障。另外，由于要混合的团粒型和粉末型聚合物之间的表观堆密度不同，所以存在分散困难。

由于上述原因，通常，由于碳纳米管的密度增加以及其处理和输送的容易性，经常通过造粒提供碳纳米管。另外，粒化的碳纳米管适用于各种处理装置。在常规方法中，为了使碳纳米管粒化或造粒，使用两种不同的方法，即将它们湿法造粒然后干燥的方法，以及将它们干法造粒的方法。

通常，干法造粒使用包括水平设置的旋转管的造粒鼓，造粒鼓的内部被称为造粒室。为了使碳纳米管粉末粒化，其是通过将工业粉末初步致密化并在造粒滚筒中由旋转管壁滚压并使其粒化的过程来制造的。它们通过使得干法造粒成为可能并且通常通过在干燥团粒形成期间施加几吨压力而产生的静电力和范德华力而团聚。因此，在制造过程中存在团粒再次被破坏的问题。湿法造粒过程主要是通过碳纳米管之间的液桥和毛细作用力进行的。通常，当通过湿法造粒法与碳纳米管混合时，由于水和粘合剂的分布差，因此添加过量的水。在这种情况下，添加的水通常通过在旋转滚筒式干燥机中的热而除去。因此，过量的水会增加干燥机上的负荷，从而降低在整个过程中产品的生产量。过量的水也增加了干燥所需的能量和时间。因此，碳纳米管混合物中水和粘合剂的均匀分布在造粒过程中是非常重要的。此外，如果团粒的组分未被均匀混合，则制造的碳纳米管团粒的质量可能不稳定。

为了解决这个问题，已经研究了处理分散剂(如表面活性剂)以改善团粒的分散性的方法。然而，仍然存在的问题是，这样的材料因留在碳纳米管团粒中而可能充当杂质。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种仅使用少量溶剂来制造碳纳米管团粒的方法。

本发明的另一个目的是提供通过上述方法制备的具有改善的分散性的碳纳米管团粒。

技术方案

为了解决本发明的问题，提供了表观密度为90kg/m³以上的碳纳米管团粒，其是通过将碳纳米管(CNT)和溶剂以5:1至1:2的重量比混合并挤出混合物而获得的。

为了解决本发明的其他问题，提供了一种制造碳纳米管团粒的方法，包括以下步骤：

将碳纳米管和溶剂以5:1至1:2的重量比混合并将其搅拌以制备碳纳米管糊料；和

将所述碳纳米管糊料挤出成为团粒。

为了解决本发明的又一个问题，提供了一种通过使用所述碳纳米管团粒制造CNT复合材料的方法。