[发明专利]碳纳米管颗粒及制造该碳纳米管颗粒的方法

说明书

根据本发明的用于制造碳纳米管颗粒的方法使得能够通过重复挤出步骤降低包含于颗粒中的碳纳米管的粒径来制造改善了对溶剂的分散特性的颗粒。本发明提供了颗粒形式的碳纳米管而非粉末形式的碳纳米管，从而改善了可由粉末飞散引起的各种问题，并且所述碳纳米管由于高的表观密度而在运输、运送和改进方面更有优势，从而允许更有效地应用于碳纳米管复合材料的制造。

技术领域

本申请要求于2016年01月20日提交的韩国专利申请第10-2016-0006986号的优先权的权益，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。

本发明涉及碳纳米管颗粒，并且更特别地，涉及一种使碳纳米管颗粒化以便于所述碳纳米管的处理和加工的方法。

背景技术

碳纳米管根据其固有的手性而展现出绝缘、导电或半导电性能。碳纳米管具有其中碳原子相互强共价键合的结构。凭借这种结构，碳纳米管具有比钢高约100倍的拉伸强度，并且是高度柔韧和弹性的，以及化学稳定的。碳纳米管由于其尺寸和特定的物理性能而在复合材料的制造方面具有工业上的重要性。碳纳米管可以在包括电子材料和能源材料的众多的领域中找到广泛应用。例如，碳纳米管可应用于电化学存储装置(例如，二次电池、燃料电池或超级电容器)的电极、电磁波屏蔽、场致发射显示器和气体传感器。

然而，由于堆积碳纳米管较低的密度，以及由碳纳米管的数十微米的粉末形式导致在工艺中的飞散，可能会造成对人体的伤害和电气设备的故障。另外，由于颗粒与待混合的粉末型聚合物之间的表观堆积密度的差异，故在分散时存在困难。

基于上述原因，通常，为了增加碳纳米管密度及容易处理和运输，通过造粒来提供碳纳米管。另外，颗粒化的碳纳米管适用于各种的处理设备。在常规方法中，为了使碳纳米管粒化或造粒，采用了两种不同的方法，即，将其湿法造粒然后干燥的方法以及将其干法造粒的方法。

通常，干法造粒采用包括水平设置的旋转管的造粒鼓，其内部被称为造粒室。为了使碳纳米管粉末颗粒化，通过将工业粉末预先致密化并在造粒鼓中由旋转的管壁辊轧以将其造粒的过程而生产。它们通过能够实现干法造粒的静电力和范德华(Van-Der-Waals)力而团聚，且通常通过在干燥颗粒的形成期间施加几吨的压力来生产。因此，在制造过程期间存在所述颗粒可被再次破坏的问题。湿法造粒过程主要是通过碳纳米管之间的液桥和毛细作用力来进行的。通常，当通过湿法造粒方法来与碳纳米管混合时，由于水和粘合剂的分布不均，故添加了过量的水。在这种情况下，添加的水通常会在转鼓式干燥器中通过加热而被除去。过量的水因此增加了干燥器的负担，且由此降低了产品在整个过程中的生产量。过量的水还增加了干燥所需的能量和时间。因此，碳纳米管混合物中的水和粘合剂的均匀分布在造粒过程中是非常重要的。此外，如果所述颗粒的组分没有混合均匀，则生产的碳纳米管颗粒的品质可能会不一致。

为了解决这个问题，已经研究了处理分散剂如表面活性剂以改善颗粒的分散性的方法。然而，仍然存在这样的材料通过留在所述碳纳米管颗粒中而可能会充当杂质的问题。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的在于提供一种用于生产具有改善的分散性的碳纳米管颗粒的方法。

本发明的另一个目的在于提供通过上述方法制得的碳纳米管颗粒。

技术方案

为了解决本发明的问题，提供了一种用于生产碳纳米管颗粒的方法，其包括以下步骤：

以5:1至1:2的重量比混合碳纳米管和溶剂以制得碳纳米管糊状物；以及

将所述碳纳米管糊状物挤出为颗粒，

其中，所述挤出重复两次以上，并且所述颗粒中包含的碳纳米管的粒径与挤出的次数成比例地减小。