碳材料分散组合物及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种碳材料分散组合物及其制造方法，所述碳材料分散组合物能够增加碳材料的添加量，且能够有效分散上述碳材料。上述碳材料分散组合物包含：选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组中的碳材料；分散剂；及溶剂，上述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。

【技术实现步骤摘要】
碳材料分散组合物及其制造方法
本专利技术涉及碳材料分散组合物及其制造方法，更详细而言，涉及能够增加碳材料的添加量，且能够有效分散碳材料的碳材料分散组合物及其制造方法。
技术介绍
石墨烯(graphene)是碳原子以六边形蜂窝状连接而具有二维片(sheet)形状的碳结晶。石墨烯是具有金属的性质和非金属的性质这两者的物质，石墨烯的抗拉强度与钢铁相比强311倍，电子迁移率与硅相比快1,000倍，导热率与铜相比大10倍以上，透明程度达使光的98％通过，且具有即使弯曲或拉伸也维持特性的性质。由于这样的性质，可以应用于纳米材料、油墨、糊剂(Paste)、阻隔材料、散热材料、超轻材料、高强度材料、能源电极材料、新一代半导体、透明电极等多种多样的用途。为了将石墨烯容易地以大面积涂布于基材，广泛利用溶液工序。在溶液工序的情况下，为了确保与基材的密合力，使用额外的粘合剂。这样使用粘合剂的情况下，通常将石墨烯、分散剂、粘合剂等单纯混合而使用。如果这样单纯混合粘合剂和石墨烯，则石墨烯的分散稳定性可能下降。由此，需要额外选择使石墨烯良好地分散且具有充分的结合力的粘合剂。此外，需要恰当选择分散剂以不对涂布组合物的物性造成不良影响。此外，为了使石墨烯良好地分散于粘合剂，有时在石墨烯上连接官能团而制成氧化石墨烯，但用这样的氧化石墨烯制造涂布液的情况下，为了提高分散性和涂布性，需要添加高分子量的分散剂。作为上述分散剂，使用表面活性剂或分散型高分子，这样的情况下，涂布液的流动差或者触变性指数(thixotropyindex，T.I.)高，因而难以使大量的石墨烯分散，在为了改善分散性而添加过量的表面活性剂的情况下，涂膜的导电性、导热性、热稳定性和附着性会下降。已知以往通过酸处理而制造氧化石墨烯(Grapheneoxide，GO)并将氧化石墨烯的末端用胺基取代而制成的石墨烯(参照聚合物(Polymer)(韩国)，Vol.35，No.3，265-271，May，2011)，为了分散碳材料利用表面活性剂作为分散剂(参照日本公开专利2009-084082号和日本公开专利2009-190924号)，但在制造涂布液时，存在无法添加高含量碳材料，流动性低这样的问题。因此，要求包含能够改善碳材料的含量、分散性和流动性的分散剂的组合物。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供能够增加碳材料的添加量，且能够改善包含上述碳材料的组合物的流动性和触变性指数的碳材料分散组合物及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种碳材料分散组合物，其包含：选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组中的碳材料；分散剂；及溶剂，上述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。此外，本专利技术提供一种碳材料分散组合物的制造方法，其包括将碳材料、分散剂和溶剂混合的步骤，上述碳材料选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组，上述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。根据本专利技术的碳材料分散组合物及其制造方法，能够添加高含量的碳材料，且能够改善包含碳材料的组合物的流动性和触变性指数。具体实施方式以下，详细说明本专利技术。根据本专利技术的碳材料分散组合物能够添加高含量的碳材料，分散性和涂布性优异，且包含碳材料、碳材料用分散剂和溶剂。上述碳材料作为导电性、导热性、热稳定性和附着性优异的化合物，其选自由石墨烯(Graphene)、膨胀石墨(Expandedgraphite)等石墨(Graphite)、炭黑(Carbonblack)、碳纳米管(Carbonnanotube，CNT)等组成的组。上述碳材料用分散剂通过添加到上述碳材料分散组合物而发挥使上述碳材料分散的作用，其包含第一聚合物和第二聚合物。上述第一聚合物具有10,000以下的重均分子量(以下简称为分子量)，具体而言具有1,000～9,000的分子量，更具体而言具有4,000～9,000的分子量。如果上述第一聚合物的分子量超出上述范围，则印刷性可能不佳。通过应用上述第一聚合物，从而与石墨烯的表面具有强亲和力(阳/阴电荷)的第一聚合物的极性部分结合或吸附于石墨烯，能够提高T.I(触变性指数)和分散性而增加石墨烯的添加量。上述第二聚合物具有30,000以上的分子量，具体而言具有30,000～100,000的分子量，更具体而言具有30,000～80,000的分子量。如果上述第二聚合物的分子量超出上述范围，则流动性和触变性下降而涂布性可能不佳。通过应用上述第二聚合物，能够防止石墨烯再凝集或沉降而改善储藏性和流动性。在上述第一聚合物和第二聚合物各自独立地为聚丙烯酸酯(Polyacrylate)、聚氨酯(Polyurethane)、聚酯(Polyester)、聚烷氧基化物(Polyalkoxylates)、聚醚(Polyether)或它们的混合物的情况下，组合物中作为导电性填料的石墨烯的分散性优异，表面电阻、储藏性等物性优异。具体而言，在第一聚合物为聚氨酯、第二聚合物为聚丙烯酸酯的情况下，上述效果最优异。上述第一聚合物和第二聚合物可以各自独立地进一步包含醚基(ethergroup)、烷基(alkylGroup)、烷基芳基(alkylaryl)、酯基(estergroup)、胺基(aminegroup)、酸基(acidicgroup)等官能团。具体而言，上述第一聚合物和第二聚合物各自根据用途，可以包含上述官能团中的一种以上官能团，具体而言可以包含2～4种官能团，更具体而言可以包含2～3种官能团，最具体而言，上述第一聚合物和第二聚合物各自包含烷基和胺基，或者烷基、胺基和酸基。在包含上述官能团的情况下，能够提高分散性。例如，烷基苯磺酸盐(Alkylbenzenesulfonate)、烷基酚磺酸盐(Alkylphenolsulfonate)、烷基萘磺酸盐(Alkylnaphthalenesulfonate)、磷酸烷基酯(Alkylphosphateester)、磷酸三芳基酯(Triarylphosphateester)、磷酸钠(sodiumphosphate)、磺基琥珀酸酯(sulfosuccinicacidester)、枞酸甲酯(abieticacidmethylester)、三乙醇胺单油酸酯(triethanolaminemonooleate)、烷基二甲基苄基氯化铵(Alkyldimethylbenzylammoniumchloride)、二甲基-苄基月桂基氯化铵(dimethyl-benzyllauryammoniumchloride)、十二烷基苯磺酸铵盐(Dodecylbenzeneaminesulfonate)、十八烷基三甲基氯化铵(stearyltrimethylammoniumchloride)、烷基酚聚乙二醇(alkylphenolpolyethyleneglycol)、月桂基甘油基硫酸盐(Laurylglycerylsulfate)等的官能团可以加成至上述第一聚合物和第二聚合物。此外，作为上述第一聚合物和第二聚合物的官能团，可以各自独立地为上述酸基或胺基，或者根据溶剂的极性来选择官能团。在溶剂的极性高的情况下，上述官能团可以为上述烷基10～40摩尔％和醚基60～90摩尔％，或者上述烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳材料分散组合物，其包含：选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组中的碳材料；分散剂；及溶剂，所述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。

【技术特征摘要】
2015.11.20 KR 10-2015-01630811.一种碳材料分散组合物，其包含：选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组中的碳材料；分散剂；及溶剂，所述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。2.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物的分子量为10,000以下，所述第二聚合物的分子量为30,000以上。3.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述碳材料的含量为0.01～35重量％，所述分散剂的含量为0.01～15重量％，所述溶剂的含量为30～99.9重量％，相对于所述分散剂全体，所述第一聚合物和第二聚合物的含量分别为10～90重量％。4.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物和第二聚合物各自独立地选自由聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚烷氧基化物、聚醚及它们的混合物组成的组。5.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物为聚氨酯，第二聚合物为聚丙烯酸酯。6.根据权利要求1、4或5所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物为支链型聚合物，所述第二聚合物为线型聚合物。7.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物的分子量为1,000～9,000，所述第二聚合物的分子量为30,000～100,000。8.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物和第二聚合物各自独立地包含一种以上选自由碳原子数1～20的醚基或酯基、碳原子数1～40的烷基、碳原子数7～40的烷基芳基、碳原子数1～40的胺基和酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴善灿，孔仙英，崔贤成，李秀娟，
申请(专利权)人：株式会社东进世美肯，
类型：发明
国别省市：韩国,KR