[发明专利]离散碳纳米管和干液体浓缩物及其配制剂

说明书

干燥的液体浓缩物允许碳纳米管在标准橡胶加工条件下分散在橡胶配制剂中。碳纳米管的引入可以以许多方式增强所得橡胶材料的物理性能，包括产生抗磨耗、撕裂和碎裂的更有弹性的橡胶。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月11日提交的美国临时申请序列号62/571,026的权益。申请人通过引用将申请序列号62/571,026整体并入本文。

技术领域

本发明涉及新型碳纳米管组合物及其配制剂，例如与油和橡胶。

背景技术

碳纳米管可以通过管中的壁数来分类：单壁、双壁和多壁。目前，碳纳米管被制造为附着于基底的附聚纳米管球、束或丛。在弹性体组合物、聚合物复合材料和橡胶复合材料中使用碳纳米管作为增强剂是其中碳纳米管已经显示具有显著效用的领域。由于通常不能可靠地生产个体化的碳纳米管以及将个体化的碳纳米管分散在基质中的能力，因此在这些应用中碳纳米管的利用在以前受到了阻碍。Bosnyak等人在各个不同的专利申请(例如，US2012-0183770A1和US2011-0294013A1)中公开的以前的研究通过明智地基本上同时使用氧化和剪切力制造离散的碳纳米管，从而氧化纳米管的内表面和外表面，通常在内表面和外表面上达到大致相同的氧化程度，形成个体化的或离散的管。

发明内容

本发明不同于那些早前Bosnyak等人的申请和公开内容。本发明描述了碳纳米管的组合物和制造技术，其允许产生干燥的液体浓缩物，该浓缩物可以被引入橡胶组合物中以有效地产生具有分散的、个体化的、离散的碳纳米管的橡胶复合材料。这些新的组合物和制造技术可用于许多应用，包括干燥的液体浓缩物，然后可将其在橡胶复合材料的配混和配制中用作添加剂，以改善机械、电和热性能。

所讨论的碳纳米管可以是单壁、双壁或多壁碳纳米管。所述碳纳米管在内和/或外表面上可以被氧化或可以不被氧化，并且不限于任何长径比。

本文讨论的碳纳米管可以是离散的个体化的碳纳米管，其在管壁的外部和/或内部具有靶向或选择性的氧化水平和/或含量。这种碳纳米管可以几乎没有或没有内管表面氧化，或者在管的内表面和外表面之间的氧化量和/或类型不同。这样的管可用于许多应用，包括增塑剂，然后可将其在橡胶、弹性、热塑性和热固性复合材料的配混和配制中用作添加剂，以改善机械、电和热性能。

本文讨论的碳纳米管可以包含内表面和外表面，每个表面包含内表面氧化物质含量和外表面氧化物质含量，其中内表面氧化物质含量与外表面氧化物质含量相差至少20％，并且高达100％，优选其中内表面氧化物质含量小于外表面氧化物质含量。

相对于碳纳米管重量，内表面氧化物质含量可以为至多3重量％，优选相对于碳纳米管重量为约0.01至约3重量％，更优选为约0.01至约2，最优选约0.01至约1。特别优选的内表面氧化物质含量相对于碳纳米管重量为0至约0.01重量％。

相对于碳纳米管重量，外表面氧化物质含量可以为约1至约6重量％，优选相对于碳纳米管重量为约1至约4重量％，更优选为约1至约2重量％。这通过比较给出的多种纳米管相对于所述多种纳米管的总重量的外表面氧化物质含量进行测定。

内表面氧化物质和外表面氧化物质含量总数相对于碳纳米管重量为约1至约9重量％。

本文讨论的碳纳米管可以附加地或替代地包含内表面和外表面，每个表面包含内表面氧化物质含量和外表面氧化物质含量，其中所述内表面氧化物质含量相对于碳纳米管重量为约0.01至小于约1％，外表面氧化物质含量相对于碳纳米管重量大于约1％至约3％。

本文讨论的碳纳米管可包含多种端部开放的管。本文描述的任何组合物或实施方案的碳纳米管是特别优选的，其中内表面和外表面氧化差为至少约0.2重量％。

附图说明

图1示出了示例性的受限撕裂试验样品。