本发明专利技术的一般概念一般地涉及碳强化的增强(CER)纤维，和更特别地涉及在含水或非水介质内CER纤维的控制分散。本发明专利技术的一般概念尤其涉及在含水或非水介质内CER纤维的控制分散以供形成非织造的短切CER纤维垫。本发明专利技术的一般概念还涉及在含水或非水介质内从CER纤维中收获的CNSs的控制分散以供形成非织造的CNS垫。还提供了在含水或非水介质中分散CNSs或CER纤维的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】碳强化的増强纤维在含水或非水介质内的分散 本申请要求2012年9月4日提交的美国临时申请No. 61/696,500和2012年12 月5日提交的美国临时申请No. 61/733, 672的优先权，它们在本文中通过参考全文引入。
本专利技术的一般概念一般地涉及碳纳米结构（CNSs)和碳强化的增强（CER)纤维，和 更特别地，在含水或非水介质内CNSs或CER纤维的控制分散。本专利技术的一般概念特别地涉 及CNSs或CER纤维在含水或非水介质内的控制分散以供形成非织造的CNS或短切的CER 纤维垫。还提供CNSs或CER纤维在含水或非水介质内的分散方法。
技术介绍
碳纳米结构（CNSs)包括碳纳米材料，例如碳纳米管，它例如具有使得它们定位于 宽泛范围的可能应用的独特性能。CNSs是与石墨圆柱体的富勒烯有关的结构，它具有提 供高的机械性能，亦即拉伸强度和弹性模量，优良的导热率和导电率，和高的长径比的独 特原子结构。一组CNSs是碳纳米管（"CNTs")，它通常是未支化的且可包括单壁碳纳米管 (SWCNTs)，双壁碳纳米管（DWCNTs)，和多壁碳纳米管（MWCNTs)。 CNSs的独特结构和性能造成它们可用于各种应用，其中包括发现在机动车应用， 航空应用，电池应用，热管理应用，电磁干涉（EMI)屏蔽应用和许多其他应用中使用的导电 聚合物复合材料。 CNSs显示出强的范德华力，它吸引单独的CNSs到彼此上，从而引起CNSs聚集成纤 维束，聚集体或成组，使得CNSs难以分散。因此，本领域需要改进并控制在介质内分散CNSs 和CER纤维的方法。例如，期望控制CER纤维的分散，以提供具有最大的结构、热和电性能 的非织造的短切CER纤维垫。
技术实现思路
本专利技术的一般概念包括在含水或非水介质内控制CNSs或碳强化的增强（"CER") 纤维分散的方法。该方法包括掺入CNSs或短切的CER纤维到白水溶液内，所述白水溶液包 括一种或多种粘度改性剂，分散介质，粘合剂，杀生物剂，和消泡剂。 在一些例举的实施方案中，CER纤维由在纤维上就地生长的多个碳纳米结构组成。 CNSs显示出强的范德华力，它吸引单独的CNSs到彼此上，引起CNSs聚集成纤维束，聚集体 或成组，使得CNSs难以分散。碳强化的增强（"CER")纤维辅助改进CNSs的分散。CER纤 维包括在纤维基底上就地生长，或者在其他情况下固定，粘附，粘合或附着到纤维基底上的 CNSs0 开发了在纤维基底上使CNSs生长，或者在其他情况下，固定，粘附，粘合或在其他 情况下附着CNSs到纤维基底上，形成碳强化的增强（CER)纤维的各种方法。CNSs从纤维 基底向外以随机和结构缠结的方式径向生长，形成渗透（percolated)的网络，当它们生长 时。渗透是形成导电介质很好地连接的路径。在整个加工当中，CNSs可保持直接粘结到单 独的纤维基底上，使得纤维充当支架，辅助CNSs在分散介质当中分散。通过接枝或者在其 他情况下粘结或粘合单独的CNSs到纤维上，在纤维基底的表面上预分散CNSs。若CNSs没 有粘附到基底上，则CNSs的吸引力倾向于引起CNSs聚集。认为在基底上使CNSs生长，或 者在其他情况下，将CNSs束缚，接枝，粘结到基底上将辅助CER在介质内分散，并进而总体 形成渗透的网络。认为，在纤维基底上直接包括CNS倾向于降低CNSs聚集和团簇在一起的 倾向。尽管如此，但期望进一步改进和控制CER纤维的分散性。 在一些例举的实施方案中，该方法进一步包括搅拌白水溶液和CNSs或CER纤维， 形成彻底分散的CNS或CER浆液。 在一些例举的实施方案中，白水溶液包括含水，矿物油和/或己烷的分散介质。在 一些例举的实施方案中，白水溶液包括表面活性剂包（package)，所述表面活性剂包可包括 一种或多种非离子或离子表面活性剂。 在一些例举的实施方案中，该方法进一步包括给白水溶液充气。在其他的例举实 施方案中，官能化在CER纤维上的游离CNSs或CNSs。 在一些例举的实施方案中，通过以上所述的例举方法，形成非织造的CNS或短切 的CER垫。 本专利技术的一般概念包括形成非织造的短切CER垫的方法。在一些例举的实施方案 中，该方法包括添加短切的CER纤维到在混合罐中包含的白水溶液内。然后在白水溶液中 搅拌该CER纤维，生成彻底分散的CER纤维浆液。可使该浆液流入到第二混合罐内，在此再 次搅拌该浆液。然后使该浆液流动到多孔传送带体系上，形成CER纤维网。施加粘合剂到 纤维网上，并干燥该纤维网，形成非织造的短切CER垫。 在一些例举的实施方案中，白水溶液包括含水，矿物油和/或己烷的分散介质。在 一些实施方案中，白水溶液进一步包括表面活性剂包，所述表面活性剂包可包括一种或多 种非离子或离子表面活性剂。 在一些例举的实施方案中，通过给白水溶液充气，实现CER纤维的分散。在一些例 举的实施方案中，通过官能化在CER纤维上的游离CNSs或CNSs，实现CER纤维的分散。 本专利技术的一般概念进一步包括形成CNS非织造垫的方法，该方法包括形成在纤维 基底上排列的含多个CNSs的一根或多根CER纤维，使一根或多根CER纤维穿过在混合罐内 包含的白水溶液，用所述白水溶液涂布CER纤维，和使白水溶液涂布的CER纤维穿过窄的小 孔，在白水溶液内剪断（shear off) -个或多个CNSs。然后通过除去白水溶液，形成CNS纤 维网并固化所述CNS纤维网，形成非织造 CNS垫，在筛网上沉积CNSs。 本专利技术的一般概念进一步包括形成CNS非织造垫的方法，该方法包括形成在纤维 基底上排列的含多个CNSs的一个或多个CER纤维，使CER纤维穿过窄的小孔，在混合罐内 包含的白水溶液中剪断一个或多个CNSs。然后从CNS浆液中除去该白水溶液，形成CNS网 状物，然后固化该CNS网状物，形成非织造的CNS垫。 根据随后的详细说明的考虑，本专利技术的一般概念的前述和其他目的，特征和优点 将更加容易地显现。【附图说明】 图I (a)-(b)阐述了在玻璃纤维表面上生长的例举的碳纳米结构（CNSs)。 图2 (a)-(b)阐述了在纤维表面基底上CNSs的直接生长。 图3阐述了形成非织造 CER垫的例举方法。 图4阐述了形成非织造 CNS垫的例举方法。 图5阐述了形成非织造 CNS垫的第二例举方法。 图6 (a)阐述了含CER纤维浆液的例举烧杯。 图6 (b)阐述了在纸抹布（paper wipe)上倾倒的图6 (a)的CER纤维衆液。 图7(a)阐述了在纸抹布上倾倒的含CER纤维，水，和Surfynol? 465的CER纤 维浆液。 图7(b)阐述了在纸抹布上倾倒的含CER纤维，水，和Triton? X-100的CER纤 维浆液。 图7 (c)阐述了在纸抹布上倾倒的含CER纤维，水，和己烷的CER纤维浆液。 图7 (d)阐述了在纸抹布上倾倒的含CER纤维，水，和矿物油的CER纤维浆液。 图8(a)阐述了根据实施例2的方法，由含5.6gCER，水和TetΓOnic?90R4A的 浆液形成的CER纤维网。 图8(b)阐述了根据实施例2的方法，由含3. 5g CER，水和Tetronic? 90R4A的 浆液形成的C本文档来自技高网...
【技术保护点】
控制碳强化的增强(CER)纤维在含水或非水溶液中的分散的方法，该方法包括：形成含在纤维基底上布置的多个CNS的一个或多个CER纤维；添加多个短切的CER纤维到白水溶液中，形成含均匀分散的CER纤维的浆液。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·W·施威格尔，S·A·瑞尼，L·J·艾德兹玛，
申请(专利权)人：OCV智识资本有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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