碳纳米管组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纳米管组合物，其包括缠结型碳纳米管和束型碳纳米管，其中所述碳纳米管组合物具有190m

Carbon nanotube composition and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管组合物及其制备方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2017年12月26日提交的韩国专利申请第10-2017-0179769号和于2018年11月26日提交的韩国专利申请第10-2018-0146926号的优先权和权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及碳纳米管组合物和制备所述碳纳米管组合物的方法，更具体地，涉及通过调节比表面积与堆积密度的比率而显示出增强的分散性和增强的导电性的碳纳米管组合物。
技术介绍
碳纳米管，一种细碳纤维，是平均直径为1μm以下的管状碳，并且由于它们独特的结构所带来的高导电性、抗拉强度和耐热性而有望应用于各种领域。然而，尽管这种碳纳米管具有可用性，但碳纳米管由于其低溶解度和分散性而在使用上受到限制。因此，已经使用通过将碳纳米管预分散在分散介质中而制备的导电材料分散体。然而，由于碳纳米管之间的强范德华相互作用导致其不能在分散介质中形成稳定的分散状态，而彼此聚集。为了解决这些问题，已经进行了各种尝试。具体地，已经提出了通过诸如超声波处理等机械分散处理将碳纳米管分散在分散介质中的方法。然而，当使用这些方法时，在超声波照射期间获得优异的分散性，但是当超声波照射完成时，碳纳米管开始彼此聚集。另外，已经提出了使用各种分散剂稳定地分散碳纳米管的方法。然而，当碳纳米管以高浓度分散在分散介质中时，这些方法还存在诸如由于粘度增加而难以处理的问题。因此，需要开发具有增强的分散性而不降低导电性的碳纳米管。
技术实现思路
技术目的本专利技术的目的是提供具有优异的分散性和优异的导电性的碳纳米管组合物，以及制备该碳纳米管组合物的方法。技术方案为达到本专利技术的上述目的，本专利技术提供一种碳纳米管组合物，其包含缠结型碳纳米管和束型碳纳米管，其中所述碳纳米管组合物的比表面积为190m2/g至240m2/g并满足以下式1：<式1>0.1≤X/Y≤5.29其中，在式1中，X是表示碳纳米管组合物的比表面积(单位：m2/g)的数值，并且Y是表示碳纳米管组合物的堆积密度(单位：kg/m3)的数值。本专利技术还提供一种制备碳纳米管组合物的方法，包括：以1:0.088至1:0.605的摩尔比混合有机酸和钒前体以制备混合物；使所述混合物与钴前体混合以制备催化剂前体；对氢氧化铝进行第一热处理以制备载体；将所述催化剂前体负载在所述载体上，然后对所得载体进行第二热处理以制备负载型催化剂；以及使所述负载型催化剂与基于碳的化合物反应。有益效果由于本专利技术的碳纳米管组合物的优异的分散性和导电性，其可以以高浓度包含在导电材料分散体中。此外，包含在碳纳米管组合物中的缠结型碳纳米管和束型碳纳米管可以同时制备，因此可以实现高的生产率。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术以帮助理解本专利技术。本说明书和权利要求中使用的术语或词语不应被解释为限于普通或词典含义，而是应基于专利技术人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式解释他/她的专利技术的原则，被解释为与本专利技术的精神一致的含义和概念。在本专利技术中，碳纳米管是指未经过单独处理的原始碳纳米管。在本专利技术中，缠结型碳纳米管是指其中多个碳纳米管单元彼此缠结而没有诸如束或绳的确定形式的二级结构形式。在本专利技术中，束型碳纳米管是指多个碳纳米管单元排列，使得所述单元的纵轴在基本相同的方向上彼此平行，或者是在排列后扭曲或缠结成束或者绳形式的二级形式。在本专利技术中，碳纳米管单元具有纳米尺寸直径的圆柱形的石墨片，并且具有sp2键合结构。在这种情况下，石墨片可以根据缠绕角度和结构显示出导体或半导体的特性。根据形成壁的键数，碳纳米管单元可分为单壁碳纳米管(SWCNT)、双壁碳纳米管(DWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT)，壁越薄，电阻越低。在本专利技术中，碳纳米管组合物的比表面积可以通过BET法测量，并且可以由使用例如由日本BEL制造的BELSORP-minoII在液氮温度(77K)下吸附的氮气量来计算。在本专利技术中，碳纳米管的堆积密度可根据ASTMB329，特别是ASTMB329-06测量。另外，可以使用Scott体积计(版本USP616)测量堆积密度。在本专利技术中，碳纳米管组合物的堆积密度可以根据实验室条件测量，并且可以获得与基于上述规定的结果基本相同的结果。对于在实验室中测量堆积密度，将5ml量筒(制造商：DURAN，材料：玻璃)或32ml不锈钢容器(制造商：SCOTT)放置在天平上，将天平校准为0，将碳纳米管组合物添加到量筒或不锈钢容器中，通过在将眼睛水平调节到碳纳米管组合物的高度之后读取天平来测量碳纳米管组合物的体积，称量碳纳米管组合物，然后可以通过以下等式计算碳纳米管组合物的堆积密度：堆积密度(kg/m3)＝碳纳米管的重量(kg)/碳纳米管的体积(m3)在本专利技术中，碳纳米管单元的平均直径和平均长度可以使用场发射扫描电极显微镜测量。1.碳纳米管组合物根据本专利技术实施方式的碳纳米管组合物包括缠结型碳纳米管和束型碳纳米管，其中碳纳米管组合物的比表面积为190m2/g至240m2/g并且满足以下式1：<式1>0.1≤X/Y≤5.29其中，在式1中，X是表示碳纳米管组合物的比表面积(单位：m2/g)的数值，并且Y是表示碳纳米管组合物的堆积密度(单位：kg/m3)的数值。碳纳米管组合物的比表面积为190m2/g至240m2/g。碳纳米管组合物的比表面积可以为193m2/g至239m2/g，195m2/g至239m2/g，200m2/g至238m2/g，或200m2/g至235m2/g，优选为200m2/g至235m2/g。当碳纳米管组合物的比表面积在上述范围内时，碳纳米管组合物可以具有优异的导电性并且适合于高浓度分散。当碳纳米管组合物的比表面积小于上述范围时，导电性显著降低，而当碳纳米管组合物的比表面积超过上述范围时，碳纳米管组合物不能以高浓度分散在导电材料分散体中。式1是表示当使用所述碳纳米管组合物制备导电材料分散体时的分散浓度的指数，并且式1的值在0.1至5.29的范围内。式1的值的范围为1至5.14，1.5至5，或1.7至2.5，并且优选1.7至2.5。当式1的值在上述范围内时，碳纳米管可以以更高的浓度分散在导电材料分散体中。当式1的值小于上述范围时，碳纳米管单元的直径显著增加，因此难以将碳纳米管分散体用作导电材料。当式1的值超过上述范围时，碳纳米管分散体难以以高浓度分散在导电材料分散体中。碳纳米管组合物的堆积密度可为25kg/m3至150kg/m3，35kg/m3至130kg/m3，40kg/m3至125kg/m3，50kg/m3至125kg/m3，或90kg/m3至115kg/m3，优选90kg/m3至115kg/m3。当碳纳米管组合物的堆积密度在上述范围内时，碳纳米管组合物可以具有足够的颗粒性质，因此可以在导电材料分散体制备过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管组合物，其包含缠结型碳纳米管和束型碳纳米管，/n其中，所述碳纳米管组合物的比表面积为190m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171226 KR 10-2017-0179769;20181126 KR 10-2018-011.一种碳纳米管组合物，其包含缠结型碳纳米管和束型碳纳米管，
其中，所述碳纳米管组合物的比表面积为190m2/g至240m2/g并满足以下式1：
<式1>
0.1≤X/Y≤5.29
其中，在式1中，X是表示所述碳纳米管组合物的比表面积(单位：m2/g)的数值，并且
Y是表示所述碳纳米管组合物的堆积密度(单位：kg/m3)的数值。


2.如权利要求1所述的碳纳米管组合物，其中，所述碳纳米管组合物的比表面积范围为193m2/g至239m2/g。


3.如权利要求1所述的碳纳米管组合物，其中，所述碳纳米管组合物的比表面积范围为195m2/g至239m2/g。


4.如权利要求1所述的碳纳米管组合物，其中，式1的值的范围是1至5.14。


5.如权利要求1所述的碳纳米管组合物，其中，式1的值的范围是1.5至5。


6.如权利要求1所述的碳纳米管组合物，其中，所述碳纳米管组合物的堆积密度范围为25kg/m3至150kg/m3。


7.如权利要求1所述的碳纳米管组合物，其中，所述碳纳米管组合物的堆积密度范围为35kg/m3至130kg/m3。


8.如权利要求1所述的碳纳米管组合物，其中，所述碳纳米管组合物包含平均直径为10nm至30nm的碳纳米管单元。


9.如权利要求8所述的碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成真，尹载根，曹东铉，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR