碳纳米管分散液及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纳米管分散液，其制造方法，以及采用该分散液来制备电极浆料和电极的方法，其中，所述碳纳米管分散液包含碳纳米管、分散介质和具有0.5至40重量％的根据数学式(1)计算的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管分散液及其制造方法
本申请要求享有于2015年09月09日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0127871号的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文中。本公开涉及一种碳纳米管均匀地分散于分散介质中的碳纳米管分散液，其制备方法，以及采用该分散液来制备电极浆料和电极的方法。
技术介绍
精细碳材料，如碳黑、科琴黑(ketjenblack)、富勒烯、石墨烯和碳纳米管，因其电性质和导热性而被广泛用于诸如电子和能源领域。特别地，碳纳米管(精细碳纤维的一种)为具有1μm以下直径的厚度的管状碳，并由于其独特的结构导致的高导电性、拉伸强度和耐热性而被预期在各种领域中使用并商业化。然而，尽管碳纳米管有这些用处，但碳纳米管由于其低溶解度和分散性而在使用上具有限制。换句话说，碳纳米管具有如下问题：由于它们之间的强范德华相互作用，它们在水溶液中不能形成稳定的分散态并会导致团聚。鉴于这样的问题，已进行了各种的尝试。具体地，提出了通过机械分散处理(如超声波处理)将碳纳米管分散到分散介质中的方法。但是，这些方法存在如下问题：尽管在照射超声波时分散性良好，但在超声波照射结束时碳纳米管开始团聚，以及在碳纳米管的浓度上升时团聚。另外，提出了采用各种分散剂来分散和稳定碳纳米管的方法。例如，提出了采用阴离子表面活性剂，如十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠，或者非离子表面活性剂，如Triton(注册商标)-X-100，通过在水中或N-甲基-2-吡咯烷酮(以下称为NMP)中超声波处理碳纳米管来分散碳纳米管的方法。另外，提出了采用基于聚合物的分散剂，如聚乙烯基吡咯烷酮(以下称为PVP)或纤维素衍生物、水溶性聚合物来代替表面活性剂，将碳纳米管分散在诸如水或NMP的分散介质中的方法。然而，这些方法也存在如下问题：由于粘度的增加，当以高的浓度将精细碳纤维分散到分散介质中时，处理会变得困难。因此，为了拓展碳纳米管的应用，制备碳纳米管均匀分散于分散介质中的分散液是重要的。
技术实现思路
[技术问题]本公开致力于提供一种碳纳米管均匀地分散于分散介质中的碳纳米管分散液，其制备方法，以及采用该分散液来制备电极浆料和电极的方法。[技术方案]本申请的一个实施方式提供了一种碳纳米管分散液，包含束型碳纳米管、分散介质和具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶(nitrilerubber)，其中，所述碳纳米管的分散粒径具有3μm至10μm的粒度分布D50。[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，以及HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。根据本申请文件中记载的实施方式的碳纳米管分散液为分散有碳纳米管的溶液，并且，连同分散介质和碳纳米管，还包含具有特定范围的残余双键值的部分氢化的腈橡胶作为主要成分，以分散所述碳纳米管。在含有电极活性材料的电极浆料状态下，碳纳米管可能会不能有效地分散。本实施方式涉及一种在将碳纳米管混合到电极浆料中之前单独地分散碳纳米管的分散液，并且，包含于该分散液中的组分，特别是部分氢化的腈橡胶与包含于所述电极浆料中的组分是不同的。根据本申请的另一个实施方式，所述部分氢化的腈橡胶包含α、β-不饱和腈衍生的结构单元，共轭二烯衍生的结构单元和氢化的共轭二烯衍生的结构单元。在这里，相对于所述橡胶的总重量，可以以20重量％至50重量％包含α、β-不饱和腈衍生的结构单元。根据本申请的另一个实施方式，所述碳纳米管分散液包含碳纳米管复合物，在所述复合物中，所述部分氢化的腈橡胶被引入到所述碳纳米管的表面。在所述复合物中，所述部分氢化的腈橡胶可以以涂覆的形式存在于至少一部分碳纳米管表面上。根据本申请的另一个实施方式，所述碳纳米管的分散粒径具有以下粒度分布：D50为3μm至10μm，例如，5μm至8μm，D10为1μm以上，以及D90为30μm以下，例如，20μm以下。例如，所述碳纳米管的分散粒径具有1μm至3μm的粒度分布D10。根据一个具体的实例，可以采用6μm的D50和20μm的D90作为目标值。在这里，粒度分布D50可以被定义为在粒度分布中50％基数处的粒度。另外，可以采用激光衍射法来测定所述碳纳米管的分散粒径。更具体地，将其中分散有所述碳纳米管的分散液引入市售可得的激光衍射式粒度测定装置(例如，MalvernMS300)中，以算出在粒度分布中50％基数处的平均粒径(D50)。D10和D90分别表示在粒度分布中10％和90％处的粒度。本申请的另一个实施方式提供了一种制备碳纳米管分散液的方法，包括：通过将束型碳纳米管和分散介质混合来制备碳纳米管浆料；以及将具有根据数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶混合到所述碳纳米管浆料中。本申请的另一个实施方式提供了一种用于制备电极浆料的方法，包括混合所述碳纳米管分散液、电极活性材料和粘合剂树脂。本申请的另一个实施方式提供了一种用于制备电极的方法，包括通过混合所述碳纳米管分散液、电极活性材料和粘合剂树脂来制备电极浆料；以及采用所述电极浆料来形成电极。[有益效果]在根据本申请的实施方式的碳纳米管分散液中，通过采用控制了能够与碳纳米管相互作用形成分散剂的结构单元区域的含量以及能够与分散介质相互作用的结构单元区域的含量的部分氢化的基于腈的橡胶而可使碳纳米管均匀地分散于分散介质中，并且，除此之外，可以以高的浓度分散和包含所述碳纳米管，而不用担心分散液粘度的增加。具体实施方式下文中，将更加详细地描述本公开，以便阐明本公开。本说明书和权利要求书中所用的术语或词语不应被限制性地解读为常规的或词典的含义，而应基于专利技术人可以适当地定义术语的概念以便以可能最佳的方式描述其专利技术的原则而被解读为与本公开的技术思想相对应的含义和概念。根据本申请的一个实施方式的碳纳米管分散液，包含束型碳纳米管、分散介质和具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶：[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，以及HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶具有包含能够与碳纳米管相互作用的结构单元区域(A)和能够与分散介质相互作用的结构单元区域(B)的结构。因此，在采用分散剂制备碳纳米管分散液时，所述碳纳米管以物理地或化学地结合到能够与所述碳纳米管相互作用的腈橡胶的结构单元区域(A)的复合物形式分散于分散介质中。当腈橡胶具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值时，分散介质的溶混性增加，致使所述碳纳米管的分散性增加。特别地，当根据数学式1计算的残余双键(RDB)值为0.5重量％以上时，凭借所述碳纳米管与所述部分氢化的腈橡胶之间的π-π键，与所述碳纳米管表面的结合变得有利，并且，由于所述碳纳米管有利地被润湿，故在制备所述分散液时可减少分散时间。另外，与具有大于0重量％且小于0.5重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶相比，具有0.5重量％以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管分散液，其包含：束型碳纳米管；分散介质；和具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶，其中，所述碳纳米管的分散粒径具有3μm至10μm的粒度分布D50：[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，以及HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 KR 10-2015-01278711.一种碳纳米管分散液，其包含：束型碳纳米管；分散介质；和具有根据以下数学式1计算的0.5重量％至40重量％的残余双键(RDB)值的部分氢化的腈橡胶，其中，所述碳纳米管的分散粒径具有3μm至10μm的粒度分布D50：[数学式1]RDB(重量％)＝BD重量/(BD重量+HBD重量)×100在数学式1中，BD表示共轭二烯衍生的结构单元，以及HBD表示氢化的共轭二烯衍生的结构单元。2.根据权利要求1所述的碳纳米管分散液，其中，所述部分氢化的腈橡胶包含α、β-不饱和腈衍生的结构单元，共轭二烯衍生的结构单元和氢化的共轭二烯衍生的结构单元。3.根据权利要求2所述的碳纳米管分散液，其相对于所述橡胶的总重量以20重量％至50重量％包含所述α、β-不饱和腈衍生的结构单元。4.根据权利要求1所述的碳纳米管分散液，其包含碳纳米管复合物，在所述碳纳米管复合物中，所述部分氢化的腈橡胶被引入到所述碳纳米管的表面。5.根据权利要求4所述的碳纳米管分散液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴植，姜京延，薛琮宪，李钟源，金东炫，权桂缗，禹知希，金叡隣，曹东铉，崔相勳，崔贤，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR