[发明专利]形成包含碳纳米管的成型制品的方法

说明书

本发明涉及生产包含碳纳米管的成型制品的方法，包括以下步骤：提供在含有至少一种酸的酸性液体中的碳纳米管，所述至少一种酸的哈米特酸度函数小于100％硫酸的哈米特酸度函数，所述至少一种酸的哈米特酸度函数等于或大于90％硫酸的哈米特酸度函数；并使包含碳纳米管的酸性液体成型为成型制品。

描述

本发明涉及生产包含碳纳米管的成型制品的方法，并涉及可由所述方法得到的包含碳纳米管的成型制品。

本发明尤其涉及生产碳纳米管纤维的方法，但是也可以通过所述方法生产包含碳纳米管的其它成型制品，例如碳纳米管纸，碳纳米管带，和同轴电缆，同轴电缆包括包含碳纳米管的屏蔽罩，此屏蔽罩围绕中心导电芯和在中心导电芯周围的绝缘层。

现有技术的生产碳纳米管纤维的方法包括通过将碳纳米管引入超酸中得到纺丝液的步骤，其中在纺丝液中，每个碳纳米管是分别溶解的。

US 7,125,502 B2公开了对齐排列的单壁碳纳米管的纤维，其通过这样的方法制备：将单壁碳纳米管加入100％硫酸或超酸中并在混合至多3天的时间内保持无水且不含氧的，从而得到各自分散且可以彼此防滑动和自对齐的碳纳米管。超酸插入各单壁碳纳米管之间。

WO 2009/058855 A2公开了从碳纳米管在超酸溶剂中的溶液制备的碳纳米管纤维，超酸插入各单壁碳纳米管之间，其中碳纳米管在超酸中的浓度使得此溶液处于液晶态。

WO 2013/034672 A2公开了具有低电阻的碳纳米管纤维，其是从碳纳米管在超酸中的纺丝液挤出得到的。

已经发现，现有技术的方法要求具有高品质、即G/D比率为至少30的碳纳米管作为原料和/或要求进行提纯步骤以得到具有足以提供能挤出形成碳纳米管纤维的纺丝液的品质的原料。

还发现，现有技术的方法需要长的混合时间，高达72小时，从而得到能挤出形成碳纳米管纤维的溶液。

WO 2009/058855 A2公开了仅仅氯磺酸能溶解具有超过1μm长度的碳纳米管，仅仅氯磺酸能溶解双壁和多壁碳纳米管，并且仅仅氯磺酸能溶解碳纳米管至足够高的浓度以使此溶液具有允许拉伸挤出物的粘度。

在这些生产碳纳米管纤维的方法中使用的氯磺酸是不利的，因为氯磺酸比较昂贵，对在生产碳纳米管(CNT)纤维中所需的设备有腐蚀性，并且对人体有毒性。还应注意的是，无法从许多供应商得到氯磺酸。

WO 2006/137893 A2公开了生产不含聚合物的碳纳米管组装体例如纤维、绳、带或膜的方法，包括以下步骤：将纳米纤维分散在分散液体中，所述分散液具有低于100％硫酸的给质子能力，即不需要使用超酸，以形成纳米纤维的分散体，其中分散液体包含水作为其按重量计的主要组分。尤其是，使用起表面活性剂作用的分散助剂形成分散体，所得的分散体具有3-11的pH。由WO 2006/137893 A2提供的碳纳米管纤维可以具有在10S/cm以上或在100S/cm以上的电导率。

但是，仍然需要进一步改进现有技术的方法和改进包含碳纳米管的成型制品的性能。

本发明的目的是改进生产包含碳纳米管的成型制品的方法和/或改进包含碳纳米管的成型制品的性能。

本发明的目的通过权利要求1所述的方法实现。