[发明专利]具有改善的可加工性的碳纳米管分散体及其制备方法

说明书

本发明通过干式粉碎碳纳米管以控制碳纳米管的润湿性指数，可以增加可添加至分散体溶剂中的碳纳米管的最大浓度，以及可以改善碳纳米管分散液的可加工性。另外，通过上述特征的应用，可以容易地预测可添加至分散体溶剂中的碳纳米管的最大浓度。

技术领域

本申请要求于2017年01月05日提交的韩国专利申请第10-2017-0001673号的优先权的权益，其全部公开内容通过引用并入本文中。

本发明涉及一种具有改善的分散性的碳纳米管分散体及制备其的方法。

背景技术

碳纳米管取决于它们的特定手性而展现出不导电、导电或半导电性质，并且具有通过强共价键连接的碳原子。因此，碳纳米管的拉伸强度比钢的拉伸强度高约100倍。碳纳米管的柔韧性和弹性优异，并且具有化学稳定的特性。由于这种尺寸和特定的物理性质，碳纳米管在复合材料的生产中具有工业重要性，并且在电子材料、能源材料等领域中具有很高的实用性。例如，碳纳米管可以应用于电化学存储装置(如二次电池、燃料电池或超级电容器)的电极、电磁波屏蔽、场发射显示器或气体传感器。

然而，由于碳纳米管低的堆积密度以及由于几十到几百微米的粉末形式导致加工过程中的粉尘，它可能对人体有害并导致电器故障。另外，由于待混合的颗粒与粉末形式的聚合物之间的表观密度差异很大，因此难以分散。

为了有效地展现碳纳米管的高导电性和导热性，碳纳米管的长度较长是有利的，因为会更好地形成网络。然而，在碳纳米管太长的情况下，当碳纳米管用作填料时，基质的粘度会迅速增加。

特别是，当股束型(bundle-type)碳纳米管分散于溶剂中时，碳纳米管容易松散，并且初始粘度迅速增加，这使得分散过程变得不可能。

存在有通过预先调节碳纳米管的长度来降低分散体的粘度的尝试。通常，使用干式或湿式粉碎过程。在湿式粉碎的情况下，粉碎过程在处理溶剂的存在下进行，从而需要额外的除去所用的溶剂的过程。另外，在干式粉碎的情况下，使用了添加剂，从而添加剂充当了杂质并且除去其是很麻烦的。

需要一种通过使用更简单的方法能够改善碳纳米管在分散溶剂中的分散性并改善制造碳纳米管分散体中的可加工性的方法。

发明内容

[技术问题]

本发明的一个目的在于提供一种制备具有改善的在分散介质中的分散性的碳纳米管的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种通过控制粘度而具有改善的可加工性的碳纳米管分散体。

[技术方案]

为了解决本发明的问题，提供了一种碳纳米管分散体，基于所述分散体的总重量，碳纳米管以2重量％以上的量分散在其中，所述碳纳米管具有14以下的由下式1定义的润湿性指数。

[式1]

润湿性指数＝(吸收溶剂的质量/碳纳米管的质量)

在式1中，所述吸收溶剂的质量是在室温下由所述碳纳米管最大程度上吸收的溶剂的质量。

根据一个实施方式，所述分散体的粘度可以为40,000cP以下。

根据一个实施方式，所述分散体可以包含选自水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺、二甲亚砜(DMSO)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或多种分散溶剂。

本发明还提供了一种制备碳纳米管分散体的方法，其包括以下步骤：在包含金属球或陶瓷球的研磨设备中干式粉碎碳纳米管；以及将粉碎的碳纳米管分散在溶剂中。

根据一个实施方式，与粉碎之前的碳纳米管的润湿性指数相比，粉碎步骤后的碳纳米管的润湿性指数可以降低3以上。