导电性碳粉的水分散性提高方法以及导电性碳粉的胶体溶液制备方法技术

本发明专利技术公开一种导电性碳粉的水分散性提高方法以及导电性碳粉的胶体溶液制备方法。本发明专利技术包括将导电性碳粉暴露于等离子体射流或与经等离子体处理的反应气体反应的步骤，所述步骤的特征在于使经等离子体处理的反应气体(离子化气体)与所述导电性碳粉反应，通过使用等离子体，可以容易提高导电性碳粉的水分散性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性碳粉的水分散性提高方法以及导电性碳粉的胶体溶液制备方法


[0001]本专利技术涉及一种利用二氧化碳等离子体提高导电性碳粉的亲水性和水分散性的方法以及导电性碳粉的胶体溶液制备方法。

技术介绍

[0002]导电性碳粉具有高导电性及抗氧化性等的优异的性质，因此，应用于多种领域，并且，由于表面具有亲油性，因此，主要用于非水系非极性溶剂中。然而，用在二次电池电极、涂料、印刷油墨等领域，与水溶液一起使用时，需要提高对水溶液的分散性，因此，对粉体必须进行亲水性表面处理。
[0003]对碳粉的亲水处理方法，代表性的有化学液体处理方法。通过在醋酸、硝酸、过氧化氢等处理液浸渍碳粉使其反应，使羟基或氨基结合，对表面赋予亲水性官能团。然而，这种方法，由于表面处理方法非常复杂，需要经过去除残留物的提纯工艺、干燥工艺等许多工艺，因此，存在经济效益不佳的缺点。作为另一种方法，存在在臭氧气氛下进行表面处理的臭氧处理方法，但是，存在由于臭氧的强氧化性质，而使碳粉的表面变性的问题。具体地，存在仅使用纯粹的100％二氧化碳(O2)(氧气)时，会产生高浓度的臭氧，当产生的臭氧与导电性碳粉搅拌接触时，表面会劣化，发生被火烧的现象(burning)的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一目的在于，提供一种通过使用二氧化碳等离子体，仅通过简单的工艺，也能容易提高碳粉的水分散性的方法。
[0005]本专利技术的另一目的在于，提供一种导电性碳粉稳定且良好地分散的胶体溶液的制备方法。
[0006]为了达成本专利技术的一目的的导电性碳粉的水分散性提高方法是一种新方法，与现有技术相比，可以很容易提高导电性碳粉的水分散性，所述方法仅通过将导电性碳粉暴露于等离子体射流或与经等离子体处理的反应气体反应的简单的工艺，也可以很容易提高导电性碳粉的水分散性的方法。换言之，根据本专利技术，仅通过与经等离子体处理的活性气体反应，也可以显示出导电性碳粉的水分散性显著提高的效果。
[0007]在本专利技术中，其特征在于，并非将导电性碳粉配置于等离子体产生区域后直接暴露在所形成的等离子体进行反应，而是通过移动经等离子体处理的气体，将其暴露于导电性碳粉来进行反应。此处，所述等离子体射流是指将在等离子体产生区域生成的等离子体以射流状喷射至大气中。
[0008]一般而言，等离子体处理是指将被处理物配置于等离子体产生区域后进行反应，但在本专利技术中，等离子体处理并不是将碳粉直接置于等离子体产生区域直接暴露，而是指利用经等离子体处理的离子化气体暴露于碳粉。虽然会认为将导电性碳粉置于等离子体产生区域后，通过直接暴露进行反应为更有效，但本申请人通过实验确认到当直接暴露于等
离子体产生区域时，碳粉与等离子体反应，而在碳粉发生缺点的问题。于是，在本专利技术中，为了在无缺点的状态下非常稳定地改善导电性碳粉的性质，可以利用暴露于等离子体射流或与经等离子体处理的反应气体反应的工艺。
[0009]可用于本专利技术的导电性碳粉可以为仅由碳原子组成的材料。例如，可以使用石墨烯(graphene)、石墨(graphite)、碳纳米管(TNT)、炭黑(Carbon Black)、科琴黑(Ketjen black)及乙炔黑(Denka black)等。在本专利技术中，导电性碳粉的尺寸或形状不受限制。优选地，导电性碳粉可以是粒径为数纳米至数百微米的颗粒，但是，即使尺寸大于或小于该尺寸，在实施本专利技术时没有特别限制。此外，导电性碳粉可以具有球形(sphere)、四面体(tetrahedron)、六面体(cube)、八面体(octahedron)等形状，但不限于此。
[0010]所述等离子体可以为二氧化碳等离子体。通常，等离子体使用以特定比率混合氧或氮、氢等的材料的混合气体，但在本专利技术中，确认到在使用100％二氧化碳等离子体时，与使用氧或氮气或混合气体时相比，更显著提高碳粉的水分散性。在使用混合气体时，虽然在碳粉可以形成水分散性，但是，无法如本专利技术稳定地保持分散于水基溶剂中的胶体状态，而且，在胶体持续时间上也显示出显著差异。对此，通过下面的实施例及比较例进行详细说明。
[0011]产生所述等离子体的方法，可以使用介质阻挡放电、电晕放电、微波放电及电弧放电等的方法，但是，优选地，可以使用介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体。然而，并不局限于此。
[0012]所述等离子体处理可以进行10分钟至30分钟。在本专利技术中，所述等离子体处理时间没有限制，只要是在导电性碳粉的表面不发生变性及划痕的范围内能赋予分散性的充分的时间即可。
[0013]通常，现有的导电性碳粉在用于多种应用领域，但在需要分散在水基溶剂中后应用时，由于碳粉的疏水性性质，若不经表面处理过程，则会发生碳粉彼此凝聚或即使进行物理搅拌也不能良好地分散的问题。因此，必须对导电性碳粉进行表面处理过程。但存在表面处理过程复杂或碳粉极易破碎的问题。
[0014]本专利技术的胶体制备方法是能够解决这些问题的方法，将导电性碳颗粒暴露于等离子体射流或与经等离子体处理的反应气体反应，将得到的导电性碳胶体粉末加入至水基溶剂之后进行搅拌而制备。与所述等离子体反应得到的导电性碳胶体粉末，即使在不经搅拌的情况下加入到水基溶剂中，也会显示一定程度分散在溶剂中的状态，而且，仅通过用手摇晃装有胶体粉末和水基溶剂的密封容器(Hand Shaking)的简单的搅拌，可以制备稳定地分散的胶体溶液，而没有eh粉末的凝聚。
[0015]专利技术效果
[0016]根据本专利技术，具有通过二氧化碳等离子体处理，在碳粉没有缺点的状态下，可以稳定地提高碳粉的水分散性，并且，在水基溶剂中也可以持续稳定地分散，从而，由于水分散性优异而得到的物理性质，可以应用于各种领域的效果。
附图说明
[0017]图1及图2是用于说明根据本专利技术的导电性碳粉的水分散性提高方法以及导电性碳粉的胶体溶液制备方法的图。
reactor)中，然后产生等离子体，将所述经等离子体处理的反应气体或离子化气体移动至配置有导电性碳粉的容器中，并与碳粉反应。此时，可以通过涡流旋转(Vortex rotation)进行反应。
[0031]接着，参考图2，将说明导电性碳粉等离子体处理的其他方法。参考图2，可以通过将导电性碳粉暴露于等离子体射流来提高碳粉的水分散性。此处，等离子体可以使用介质阻挡放电(DBD)等离子体，等离子体电极(plasma electrode)可以由2个平行的金属电极而组成。当对所述金属电极施加电流时，在平行的电极之间形成等离子体，并将经等离子体处理的反应气体或离子化气体喷射至配置有碳粉的方向，从而，可以与所述碳粉发生反应。
[0032]所述导电性碳粉的形状和尺寸没有特别限制，所述导电性碳粉可以为数十纳米尺寸的粉末，并可以具有球形。
[0033]另外，所述等离子体可以为二氧化碳等离子体。优选地，所述等离子体可以为100％二氧化碳等离子体。当使用100％二氧化碳等离子气体时，与使用含有氮气和氧气的混合气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导电性碳粉的水分散性提高方法，其特征在于，包括将导电性碳粉暴露于等离子体射流或与经等离子体处理的反应气体反应的步骤。2.根据权利要求1所述的导电性碳粉的水分散性提高方法，其特征在于，所述等离子体为二氧化碳等离子体。3.根据权利要求1所述的导电性碳粉的水分散性提高方法，其特征在于，所述等离子体为介质阻挡放电等离子体。4.根据权利要求1所述的导电性碳粉的水分散性提高方法，其特征在于，所述等离子体处理执行10分钟至30分钟。5.根据权利要求1所述的导电性碳粉的水分散性提高方法，其特征在于，所述导电性碳粉为选自石墨烯、石墨、碳纳米管、炭黑、科琴黑及乙炔黑中的一种。6.一种碳粉胶体溶液制备方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：石东篡，郑熔镐，柳承烈，
申请(专利权)人：韩国核融合能源研究院，
类型：发明
国别省市：