[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明的一目的在于，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。

本发明的另一目的在于，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。

为了达成本发明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，根据本发明，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。

在本发明中，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。

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，但在本发明中，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，在本发明中，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。

可用于本发明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(Ketjenblack)及乙炔黑(Denka black)等。在本发明中，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，在实施本发明时没有特别限制。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。