【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料，特别是涉及一种免预分散的碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳纳米管因其独特的结构和优异的性能，具有广泛的应用领域。在锂电池导电剂、导电塑料、透明导电膜、超级电容器、导电墨水、高强度“超级纤维”等多种产品或材料中，碳纳米管的应用潜力巨大。例如，碳纳米管的强度是同体积钢的100倍，重量却只有钢的1/6到1/7，因此其可以作为高强度材料应用。同时，碳纳米管的电学性质也使其在电子器件领域具有广泛的应用前景。
2、然而，碳纳米管导电性好，但其较难分散，无法直接使用。目前主要通过分散设备将碳纳米管粉体预先分散于溶剂中，制备成碳纳米管预分散液，再交付客户使用。该方案存在以下缺点：1、目前碳纳米管粉体分散难度高，客户无法直接使用；2、预分散液中，碳纳米管含量低(一般≤10％)，85％以上的成分为溶剂，运输难度高、成本高。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种分散相对较为容易以及能够降低运输成本的免预分散的碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用，
2、第一方面，本申请提供一种免预分散的碳纳米管复合粉体的制备方法，包括如下步骤：
3、将碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂、发泡稳泡剂和溶剂混合搅拌后形成碳纳米管复合悬浮液；
4、对所述纳米管复合悬浮液进行分散处理；
5、对所述纳米管复合悬浮液进行泡沫发生处理，形成复合泡沫液；
6、对所述复合泡沫液进行冷冻干燥，制得所述碳纳米管复合粉体。
7、
8、在其中一个实施例中，按质量百分比计，所述碳纳米管复合悬浮液中，其包括如下质量百分比的各组分：碳纳米管粉体3％-10％、炭黑粉体0％-3％、分散剂0.5％-5％、发泡稳泡剂0.2％-3％和余量的溶剂。
9、在其中一个实施例中，所述碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂的质量比为(3-10)：(0.1-3)：(0.5-5)：(0.2-3)。
10、在其中一个实施例中，按质量百分比计，所述碳纳米管复合悬浮液中，其包括如下质量百分比的各组分：碳纳米管粉体3％-10％、炭黑粉体0.1％-3％、分散剂0.5％-5％、发泡稳泡剂0.2％-3％和余量的溶剂。
11、换句说，本申请的免预分散的碳纳米管复合粉体，可以包含炭黑粉体，也即为质量比为0.1-3或者质量百分比为0.1％-3％的情形，也可以不含有炭黑粉体，也即质量比为0或者质量百分比为0的情形。
12、在其中一个实施例中，所述碳纳米管粉体的纳米管管径为8-50nm，优选20-30nm；比表面积为60-300㎡/g，优选120-240㎡/g；
13、在其中一个实施例中，所述炭黑比表面积为50-130㎡/g，优选50-80㎡/g；吸油值为80-360ml/100g，优选为80-260ml/100g；
14、在其中一个实施例中，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；
15、在其中一个实施例中，所述发泡稳泡剂为月桂醇聚醚硫酸酯钠、月桂醇硫酸钠、聚乙烯醇中的至少一种；
16、在其中一个实施例中，所述溶剂为水，优选为去离子水。
17、在其中一个实施例中，采用高剪切设备对所述纳米管复合悬浮液进行分散处理。
18、在其中一个实施例中，采用泡沫发生器对所述纳米管复合悬浮液进行泡沫发生处理，形成复合泡沫液。
19、在其中一个实施例中，在对所述泡沫悬浮液冷冻干燥之前，对所述泡沫悬浮液进行二段冷藏，其中第一段冷藏温度2-10℃，第二段冷藏温度-60℃～-10℃。
20、在其中一个实施例中，所述碳纳米管复合悬浮液不含炭黑粉体。换句话说，本申请的技术方案可以不含炭黑，或者说，所述碳纳米管复合悬浮液可以不含炭黑粉体。换种表述方式即为：本申请还提供一种免预分散的碳纳米管复合粉体的制备方法，包括如下步骤：将碳纳米管粉体、分散剂、发泡稳泡剂和溶剂混合搅拌后形成碳纳米管复合悬浮液；对所述纳米管复合悬浮液进行分散处理；对所述纳米管复合悬浮液进行泡沫发生处理，形成复合泡沫液；对所述复合泡沫液进行冷冻干燥，制得所述碳纳米管复合粉体。也就说是，本实施例中，除了不含炭黑粉体，其它与第一方面提供的免预分散的碳纳米管复合粉体的制备方法均一样。
21、第二方面，本申请提供一种免预分散的碳纳米管复合粉体，采用如上任一项实施例中所述的制备方法制备得到。
22、第三方面，本申请提供一种免预分散的碳纳米管复合粉体，包括如下各组分：碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂，其中，所述碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂的质量比为(3-10)：(0-3)：(0.5-5)：(0.2-3)。又如，所述碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂的质量比为(3-10)：(0.1-3)：(0.5-5)：(0.2-3)。
23、第四方面，本申请提供一种如上任一实施例中所述的碳纳米管复合粉体在锂电池导电剂、导电塑料、透明导电膜、超级电容器、导电墨水、高强度超级纤维中的应用。
24、上述免预分散的碳纳米管复合粉体的制备方法，通过预先采用溶剂对碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂、发泡稳泡剂进行混合搅拌形成碳纳米管复合悬浮液，并分别经过分散、发泡和冷冻干燥处理制备得到的免预分散的碳纳米管复合粉体，分散性能较好，可以直接使用，使用时分散相对较为容易。由于制备得到碳纳米管复合粉体，运输过程中省去了溶剂，大幅降低了运输成本。本专利技术提供的碳纳米管复合粉体无需使用大量溶剂，大大减少了运输成本，提高了运输效率；本专利技术提供的碳纳米管复合粉体易分散，客户端无需使用强剪切设备进行分散；本专利技术提供的碳纳米管复合粉体无溶剂，不受客户使用的溶剂体系影响，可用于客户不同溶剂体系的产品。
25、本申请的免预分散的碳纳米管复合粉体原理如下：引入发泡稳泡剂，通过泡沫发生器制备碳纳米管复合泡沫液，再将泡沫液冻干获得多孔凝固体。通过引入泡沫的方式，减少干燥过程碳纳米管的团聚，从而使碳纳米管复合粉体保持良好分散状态。如此带来以下优势：与常规碳纳米管粉体相比，本专利技术提供的碳纳米管复合粉体易分散，无需强分散条件即可均匀分布于客户产品体系中，发挥碳纳米管的性能优势；与市售的碳纳米管浆料相比，本专利技术提供的碳纳米管复合粉体无溶剂，运输方便，成本低，且适用性广。
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1.一种免预分散的碳纳米管复合粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂的质量比为(3-10)：(0-3)：(0.5-5)：(0.2-3)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述碳纳米管复合悬浮液中，其包括如下质量百分比的各组分：碳纳米管粉体3％-10％、炭黑粉体0％-3％、分散剂0.5％-5％、发泡稳泡剂0.2％-3％和余量的溶剂。
4.根据权利要求1至3任一项中所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管粉体的纳米管管径为8-50nm，优选20-30nm；比表面积为60-300㎡/g，优选120-240㎡/g；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用高剪切设备对所述纳米管复合悬浮液进行分散处理；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在对所述泡沫悬浮液冷冻干燥之前，对所述泡沫悬浮液进行二段冷藏，其中第一段冷藏温度2-10℃，第二段冷藏温度-60℃～-10℃。
7.一种
8.一种免预分散的碳纳米管复合粉体，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备得到。
9.一种免预分散的碳纳米管复合粉体，其特征在于，包括如下各组分：碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂，其中，所述碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂的质量比为(3-10)：(0-3)：(0.5-5)：(0.2-3)。
10.如权利要求8或9所述的碳纳米管复合粉体在锂电池导电剂、导电塑料、透明导电膜、超级电容器、导电墨水、高强度超级纤维中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种免预分散的碳纳米管复合粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管粉体、炭黑粉体、分散剂和发泡稳泡剂的质量比为(3-10)：(0-3)：(0.5-5)：(0.2-3)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述碳纳米管复合悬浮液中，其包括如下质量百分比的各组分：碳纳米管粉体3％-10％、炭黑粉体0％-3％、分散剂0.5％-5％、发泡稳泡剂0.2％-3％和余量的溶剂。
4.根据权利要求1至3任一项中所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管粉体的纳米管管径为8-50nm，优选20-30nm；比表面积为60-300㎡/g，优选120-240㎡/g；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用高剪切设备对所述纳米管复合悬浮液进行分...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭崇军，李召平，
申请(专利权)人：东莞瑞泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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