本发明专利技术公开了一种分散剂、一种碳纳米管组合物和形成该碳纳米管组合物的方法。具体地讲，本发明专利技术公开了一种具有优异的分散能力的用于碳纳米管的分散剂，并公开了一种包含该分散剂的碳纳米管组合物以及形成该碳纳米管组合物的方法。在该分散剂中，分散剂的头和尾沿着一个方向进行区域规则的布置，控制分散剂的结构性质，使得头与尾的比为１或大于１，从而与传统的分散剂相比，将碳纳米管有效地稳定并分散在各种分散介质中，其中，各种分散介质诸如为有机溶剂、水、它们的混合物等。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种用于碳纳米管的分散剂。具体地讲，本公开涉及一种促 进碳纳米管在组合物中进行良好分散的分散剂。
技术介绍
碳纳米管(CNT)为管状分子，其中， 一个碳原子与其它碳原子键合成 蜂窝状布置。通常，碳纳米管可具有单壁(单壁碳纳米管)或多壁(多壁碳 纳米管)。单壁碳纳米管具有大约0.7纳米至大约3纳米的直径，而多壁碳纳 米管具有大约3.5纳米至大约500纳米的直径。通常，碳纳米管具有大约5 至大约10,000的长径比(aspectratio)。由于范德华力使得单壁碳纳米管通常以 绳(r叩e)的形式存在。碳纳米管也以被称作团聚体(aggregate )的束(bundle) 的形式存在。碳纳米管具有优异的机械性能、高的电选择性(electrical selectivity )、优 异的场发射性能和高效储氢介质特性。此外，碳纳米管可表现出半导体性质 或金属性质。由于这些各种类型的碳纳米管具有准一维结构，所以它们具有 不同的能隙并表现出特殊的量子效应。可使用各种方法来生产碳纳米管，所述各种方法例如电弧放电法、裂解 法(pyrolysis method )、激光沉积法、等离子体化学气相沉积法、热化学气相 沉积法和电解法。此外，由于碳纳米管具有高导电性，所以碳纳米管用于形成导电膜，并 且将来将把碳纳米管用于各种功能复合物(functional complex)(例如场致发 射显示器(FED)和扫描探针显微镜(SPM)的探针等)中的可能性正在增 加。因此，关于碳纳米管的研究正在快速增加。同时，为了利用碳纳米管形成导电膜或者为了将碳纳米管应用于功能复 合物中，期望将碳纳米管分散在合适的分散介质中。然而，由于碳纳米管具有非常大的表面引力(surface attractive force )，诸如为分子间力的范德华力， 所以碳纳米管颗粒易于相互团聚而形成绳状。这种团聚现象阻碍了三维结构 的形成，而三维结构的形成可提高碳纳米管的机械强度和导电性。因此，为 了提高碳纳米管的适用性，期望利用合适的分散剂对碳纳米管进行分散的技 术。然而，目前由于这些分散技术达不到预期效果，所以使碳纳米管的应用 受到了限制。作为一种表面活性剂的分散剂包括头(head)和尾(tail)。这里，期望 头具有与分散质(例如，纳米管)的亲合力(affinity),并期望尾具有与分散 介质的亲合力，其中，分散质是将被分散的物质，分散介质是用于分散物质 的溶剂。此外，期望一种好的分散剂来兼用作颗粒之间碰撞的阻碍。水性分散剂，诸如十二烷基苯磺酸钠(NaDDBS)、十二烷基磺酸钠、 TX-IOO、聚乙烯吡咯烷酮等，用作碳纳米管的传统分散剂。然而，却存在着 这样的问题水性分散剂仅可易于将碳纳米管分散在水中，但对于碳纳米管 在有机溶剂中的分散却不能产生作用。此外，有机分散剂尚未广泛地被人们所了解。然而，未经审查的第 2004-0039425号韩国申请公开和未经审查的第2004-339301号日本申请公开 已经公开了可利用聚噻吩共轭聚合物使碳纳米管易于分散在有机溶剂中的事 实。然而，使用聚噻吩聚合物是有缺点的，其中最大的缺点就是对聚逸吩的 分子量缺乏控制。对聚噻吩的分子量缺乏控制导致碳纳米管仅有限地在两种 或三种介质中得到分散。因此，期望具有一种分散剂，以将碳纳米管分散在各种溶剂中，所述各 种溶剂包括有机溶剂、水性溶剂和它们的混合物。
技术实现思路
因此，在一个实施例中，提供了一种用于碳纳米管的分散剂，该分散剂 包括具有头和尾的分子，其中，头包括芳香环，尾进行区域规则布置。通过 控制分散剂的结构性质，该分散剂可改进碳纳米管的分散。在另一实施例中， 一种碳纳米管组合物包括分散剂，所述分散剂具有能 够改进碳纳米管的分散的结构。在又一实施例中， 一种用于碳纳米管的分散剂包括头和尾，其中，尾进 行区域规则布置。在又一实施例中，优选地，头与尾的比为1或者大于1。在又一实施例中， 一种碳纳米管组合物包括具有上述结构的分散剂、碳 纳米管和分散介质，其中，所述分散介质选自于由有机溶剂、水和它们的混 合物组成的纟且。基于该组合物的总重量，该组合物可包4舌大约0,001wt。/。至大约10wt% (重量百分比)的分散剂，大约0.01wt。/。至大约5wt。/。的碳纳米管和剩余百 分比的分散介质。在又一实施例中，提供了一种碳纳米管组合物的形成方法，包括将分 散剂、碳纳米管和分散介质混合，其中，分散介质选自于由有机溶剂、水和 它们的混合物组成的组，分散剂包括多个头和多个尾，其中，多个头与多个 尾进行共价键合，头包括芳香环，尾进行区域规则的布置。附图说明通过以下结合附图进行的详细描述，上述和其它特征和优点将会得到更 清楚的理解，在附图中图1A至图1C是示出了根据实施例的分散剂的各种结构的示意图3A是示出了基于分散剂的结构(区域规则性(regioregularity))的碳 纳米管溶液的UV-Vis-NIR光谱特性曲线的图形；图3B是利用UV-Vis-NIR光谱特性曲线的分散性评价图形；图4A是示出了基于分散剂的结构(头与尾的比)的碳纳米管溶液的 UV-Vis-NIR光谱特性曲线的图形；图4B是利用UV-Vis-NIR光谱特性曲线的分散性评价图形。具体实施例方式在下文中，将参照附图详细描述用于碳纳米管的分散剂的结构。 在用于分散碳纳米管的分散剂的设计方面，期望(a)分散剂的头附于 碳纳米管的疏水表面；(b)分散剂的尾促进在溶剂中的分散(dissolution)。 期望分散剂具有足够高的密度，以当碳纳米管处于相互接触的位置时防止碳纳米管的团聚。用于碳纳米管的分散剂的结构的特征在于对该分散剂的结构性质进行控制，使得尾进行区域规则地布置。如图1A至图1C中所示，由于分散剂具有在其中头进^^见则布置的结构 (图1A和图1C)，且碳纳米管也具有在其中原子进行规则布置的结构，所以 相比较于具有在其中头和尾进行不规则的布置的结构(图1B)的传统的分散 剂来说，该分散剂更有效地吸附于碳纳米管上，从而提高了分散效率。图2 示意性地示出了碳纳米管被根据实施例的分散剂分散的状态。此外，用于碳纳米管的分散剂的特征在于通过控制头与尾的比，改善 分散剂的分散效率。在这种情况下，优选地，头与尾的比为l或大于l。在分散剂中，头与尾的比是指头的数目与尾的数目的比。这里，如果头 的数目大于尾的数目，则相对于由尾引起的分散作用来说，由头引起的吸附 作用增强。相反，如果头的数目小于尾的数目，则相对于由头引起的吸附作 用来说，由尾引起的分散作用增强。更具体地讲，碳纳米管的最佳分散条件如下(1)当碳纳米管相互碰撞 并彼此团聚时，期望分散剂的头继续附着到碳纳米管的表面；(2)期望分散 剂的尾在碳纳米管的每单位表面积上具有高密度，使得尾具有用于对抗碳纳 米管之间的引力的足够的斥力。因此，为了利用给定的碳纳米管和分散剂来 使分散最大化，期望控制头与尾的比。即，与头与尾的比为1的情况相比， 当头与尾的比增大时，头与碳纳米管的吸附力增大，但是尾的斥力下降。因 此，当利用预定的分散剂来分散给定的碳纳米管时，基于碳纳米管与分散剂 之间的吸附力以及尾之间的斥力来期望最佳的比。关于碳纳米管，由于分散 剂的头具有低的吸附性，所以期望增大头与尾本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于碳纳米管的分散剂，包括：头，具有芳香环；尾，进行区域规则的布置，其中，头与尾进行共价键合。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔在荣，崔诚宰，申铉振，尹善美，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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