CN106752758B - 碳材料分散组合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳材料分散组合物及其制造方法，所述碳材料分散组合物能够增加碳材料的添加量，且能够有效分散上述碳材料。上述碳材料分散组合物包含：选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组中的碳材料；分散剂；及溶剂，上述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。

Description

碳材料分散组合物及其制造方法
技术领域
本发明涉及碳材料分散组合物及其制造方法，更详细而言，涉及能够增加碳材料的添加量，且能够有效分散碳材料的碳材料分散组合物及其制造方法。
背景技术
石墨烯(graphene)是碳原子以六边形蜂窝状连接而具有二维片(sheet)形状的碳结晶。石墨烯是具有金属的性质和非金属的性质这两者的物质，石墨烯的抗拉强度与钢铁相比强311倍，电子迁移率与硅相比快1,000倍，导热率与铜相比大10倍以上，透明程度达使光的98％通过，且具有即使弯曲或拉伸也维持特性的性质。由于这样的性质，可以应用于纳米材料、油墨、糊剂(Paste)、阻隔材料、散热材料、超轻材料、高强度材料、能源电极材料、新一代半导体、透明电极等多种多样的用途。
为了将石墨烯容易地以大面积涂布于基材，广泛利用溶液工序。在溶液工序的情况下，为了确保与基材的密合力，使用额外的粘合剂。这样使用粘合剂的情况下，通常将石墨烯、分散剂、粘合剂等单纯混合而使用。如果这样单纯混合粘合剂和石墨烯，则石墨烯的分散稳定性可能下降。由此，需要额外选择使石墨烯良好地分散且具有充分的结合力的粘合剂。此外，需要恰当选择分散剂以不对涂布组合物的物性造成不良影响。此外，为了使石墨烯良好地分散于粘合剂，有时在石墨烯上连接官能团而制成氧化石墨烯，但用这样的氧化石墨烯制造涂布液的情况下，为了提高分散性和涂布性，需要添加高分子量的分散剂。
作为上述分散剂，使用表面活性剂或分散型高分子，这样的情况下，涂布液的流动差或者触变性指数(thixotropy index，T.I.)高，因而难以使大量的石墨烯分散，在为了改善分散性而添加过量的表面活性剂的情况下，涂膜的导电性、导热性、热稳定性和附着性会下降。已知以往通过酸处理而制造氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)并将氧化石墨烯的末端用胺基取代而制成的石墨烯(参照聚合物(Polymer)(韩国)，Vol.35，No.3，265-271，May，2011)，为了分散碳材料利用表面活性剂作为分散剂(参照日本公开专利2009-084082号和日本公开专利2009-190924号)，但在制造涂布液时，存在无法添加高含量碳材料，流动性低这样的问题。因此，要求包含能够改善碳材料的含量、分散性和流动性的分散剂的组合物。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供能够增加碳材料的添加量，且能够改善包含上述碳材料的组合物的流动性和触变性指数的碳材料分散组合物及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种碳材料分散组合物，其包含：选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组中的碳材料；分散剂；及溶剂，上述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。此外，本发明提供一种碳材料分散组合物的制造方法，其包括将碳材料、分散剂和溶剂混合的步骤，上述碳材料选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组，上述分散剂包含彼此具有不同的分子量的第一聚合物和第二聚合物。
根据本发明的碳材料分散组合物及其制造方法，能够添加高含量的碳材料，且能够改善包含碳材料的组合物的流动性和触变性指数。
具体实施方式
以下，详细说明本发明。
根据本发明的碳材料分散组合物能够添加高含量的碳材料，分散性和涂布性优异，且包含碳材料、碳材料用分散剂和溶剂。
上述碳材料作为导电性、导热性、热稳定性和附着性优异的化合物，其选自由石墨烯(Graphene)、膨胀石墨(Expanded graphite)等石墨(Graphite)、炭黑(Carbon black)、碳纳米管(Carbon nanotube，CNT)等组成的组。
上述碳材料用分散剂通过添加到上述碳材料分散组合物而发挥使上述碳材料分散的作用，其包含第一聚合物和第二聚合物。
上述第一聚合物具有10,000以下的重均分子量(以下简称为分子量)，具体而言具有1,000～9,000的分子量，更具体而言具有4,000～9,000的分子量。如果上述第一聚合物的分子量超出上述范围，则印刷性可能不佳。通过应用上述第一聚合物，从而与石墨烯的表面具有强亲和力(阳/阴电荷)的第一聚合物的极性部分结合或吸附于石墨烯，能够提高T.I(触变性指数)和分散性而增加石墨烯的添加量。
上述第二聚合物具有30,000以上的分子量，具体而言具有30,000～100,000的分子量，更具体而言具有30,000～80,000的分子量。如果上述第二聚合物的分子量超出上述范围，则流动性和触变性下降而涂布性可能不佳。通过应用上述第二聚合物，能够防止石墨烯再凝集或沉降而改善储藏性和流动性。
在上述第一聚合物和第二聚合物各自独立地为聚丙烯酸酯(Polyacrylate)、聚氨酯(Polyurethane)、聚酯(Polyester)、聚烷氧基化物(Polyalkoxylates)、聚醚(Polyether)或它们的混合物的情况下，组合物中作为导电性填料的石墨烯的分散性优异，表面电阻、储藏性等物性优异。具体而言，在第一聚合物为聚氨酯、第二聚合物为聚丙烯酸酯的情况下，上述效果最优异。
上述第一聚合物和第二聚合物可以各自独立地进一步包含醚基(ether group)、烷基(alkyl Group)、烷基芳基(alkylaryl)、酯基(ester group)、胺基(amine group)、酸基(acidic group)等官能团。具体而言，上述第一聚合物和第二聚合物各自根据用途，可以包含上述官能团中的一种以上官能团，具体而言可以包含2～4种官能团，更具体而言可以包含2～3种官能团，最具体而言，上述第一聚合物和第二聚合物各自包含烷基和胺基，或者烷基、胺基和酸基。在包含上述官能团的情况下，能够提高分散性。例如，烷基苯磺酸盐(Alkyl benzene sulfonate)、烷基酚磺酸盐(Alkyl phenol sulfonate)、烷基萘磺酸盐(Alkyl naphthalene sulfonate)、磷酸烷基酯(Alkyl phosphate ester)、磷酸三芳基酯(Triaryl phosphate ester)、磷酸钠(sodium phosphate)、磺基琥珀酸酯(sulfosuccinic acid ester)、枞酸甲酯(abietic acid methyl ester)、三乙醇胺单油酸酯(triethanol amine mono oleate)、烷基二甲基苄基氯化铵(Alkyl dimethyl benzylammonium chloride)、二甲基-苄基月桂基氯化铵(dimethyl-benzyl laury ammoniumchloride)、十二烷基苯磺酸铵盐(Dodecyl benzene amine sulfonate)、十八烷基三甲基氯化铵(stearyl trimethyl ammonium chloride)、烷基酚聚乙二醇(alkyl phenolpolyethyleneglycol)、月桂基甘油基硫酸盐(Lauryl glyceryl sulfate)等的官能团可以加成至上述第一聚合物和第二聚合物。
此外，作为上述第一聚合物和第二聚合物的官能团，可以各自独立地为上述酸基或胺基，或者根据溶剂的极性来选择官能团。在溶剂的极性高的情况下，上述官能团可以为上述烷基10～40摩尔％和醚基60～90摩尔％，或者上述烷基胺基10～40摩尔％和酸基60～90摩尔％。在溶剂的极性低的情况下，上述官能团可以为上述烷基60～90摩尔％和醚基10～40摩尔％，或者上述烷基胺基60～90摩尔％和酸基10～40摩尔％。在如上述那样利用官能团的情况下，可以利用多种极性的溶剂(即，极性高或低的溶剂)。
上述醚基和酯基能够改善与具有高极性的溶剂的溶解力和相容性，可以为碳原子数1～20，具体而言碳原子数1～10的醚基或酯基，例如，上述醚基可以为包含聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)、聚环氧乙烷(polyethylene oxide，PEO)、聚氧乙烯(polyoxyethylene，POE)等的部分(moiety)的一种以上官能团，上述酯基可以为包含月桂酸(Lauric acid)、棕榈酸(palmitic acid)、硬脂酸(stearic acid)、油酸(oleic acid)等的部分的一种以上官能团。
上述烷基和烷基芳基能够改善与具有低极性的溶剂的溶解力和相容性，可以为碳原子数1～40、具体而言碳原子数1～20、更具体而言碳原子数1～10的烷基，或者碳原子数7～40、具体而言碳原子数7～20、更具体而言碳原子数7～10的烷基芳基，例如，作为上述烷基，可以例示甲基(methyl)、乙基(ethyl)、丙基(propyl)、丁基(butyl)等，作为上述烷基芳基，可以例示烷基苯基等。
上述胺基和酸基通过吸附或结合于后述的热固性粘合剂表面的碳(C)、氢(H)、氮(N)、氧(O)等原子及颜料(碳材料)表面的电荷而发挥锚定基团(anchoring group)的作用，从而提高颜料的分散性，可以根据上述热固性粘合剂和石墨烯的极性来选择。上述胺基可以为碳原子数1～40的胺基，具体而言可以为碳原子数1～20的烷基胺基，具体而言可以为包含通常的伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐、季铵盐、芳香族季铵盐等、例如三乙醇胺单油酸酯、烷基二甲基苄基氯化铵等的部分的一种以上官能团，上述酸基可以为通常的羧酸(carboxylic acid)、磺酸盐(Sulfonate)、磷酸盐(Phosphate)等。
此外，上述第一聚合物和第二聚合物可以各自独立地为线型(Linear)或支链型(Branch)聚合物，具体而言，第一聚合物可以为支链型聚合物，第二聚合物可以为线型聚合物，例如第一聚合物为下述聚合物结构1所表示的支链型聚合物，第二聚合物为下述聚合物结构2所表示的线型聚合物。在上述第一聚合物为支链型聚合物的情况下，第一聚合物具有三维结构，由此，存在于多个部位的锚定基团(anchoring group)可以作用于颜料(碳材料)表面，在上述第二聚合物为线型聚合物的情况下，具有碳碳骨架(C-C backbone)而可以形成与多种多样的颜料(碳材料)发生作用的锚定基团(anchoring group)。在上述第一聚合物和第二聚合物为线型或支链型，或者第一聚合物为线型、第二聚合物为支链型的情况下，会确保组合物中作为导电性填料的石墨烯的分散性，表面电阻降低，流动性变得优异。此外，如果第一聚合物为支链型、第二聚合物为线型，则不仅表面电阻低，而且粘度和触变性指数低，从而分散性和流动性得到改善，由此涂布性优异，利用其进行膜涂布时，涂布面均匀。
[聚合物结构1]
Figure DEST_PATH_IMAGE001
[聚合物结构2]
Figure DEST_PATH_IMAGE002
如上述聚合物结构1和2所示，上述第一聚合物具有在聚合物链取代有官能团(例如末端基团)的结构，上述第二聚合物具有在聚合物链取代有官能团(例如末端基团)的结构。
此外，关于上述第一聚合物和第二聚合物的含量，相对于上述碳材料用分散剂全体，各自独立地为10～90重量％，具体而言为30～70重量％，更具体而言为40～60重量％。如果上述第一聚合物的含量超出上述范围，则流动性和触变性不佳，碳材料的分散性降低，电特性等可能不佳，如果上述第二聚合物的含量超出上述范围，则流动性和储藏性不佳，碳材料的分散性降低，电特性等可能不佳。
作为上述第一聚合物和第二聚合物的制造方法，可以使用使氢氧化物(hydroxide)和氰化物(cyanide)连续地反应而合成聚氨酯的方法、使丙烯酸和甲基丙烯酸反应而合成聚丙烯酸的方法、使酸(二酸)和二醇(二元醇)反应而合成聚酯的方法等通常的聚合物合成方法。为了在上述合成的聚合物中导入官能团，可以使醚化合物、碳化合物、胺化合物、酸化合物等取代。
上述溶剂发挥使上述碳材料和碳材料用分散剂溶解的作用，可以使用选自由甲醇、乙醇、异丙醇等醇(alcohol)类，甲基乙基酮(MEK，methyl ethyl ketone)、甲基异丁基酮(MIBK、methyl isobutyl ketone)等酮类，N-甲基吡咯烷酮(NMP、N-methylpyrrolidone)等吡咯烷(pyrrolidine)类，乙酸乙酯等酯(ester)类，乙酸苄酯等芳香族酯类，二甲氧基乙烷、1-氯丁烷等线型和/或支链型烃类，乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯(BCA、butyl cellosolve acetate)等二醇醚(溶纤剂)类，水(H2O)及它们的混合物组成的组中的一种以上溶剂。
根据本发明的碳材料分散组合物中，上述碳材料的含量为0.01～40重量％，具体而言为0.05～30重量％，上述分散剂的含量为0.01～30重量％，具体而言为0.05～20重量％，上述溶剂的含量可以根据需要来设定，例如为20～99.9重量％，具体而言为30～90重量％。如果上述碳材料的含量过少，则可能无法赋予碳材料的特性，如果过多，则可能无法顺利实现分散。如果上述碳材料用分散剂的含量超出上述范围，则无法添加高含量碳材料，或者碳材料的分散性和流动性(触变性指数，T.I)可能会降低。如果上述溶剂的使用量过少，则碳材料用分散剂和碳材料可能无法充分溶解，如果过多，则碳材料的制造效率可能降低。在上述碳材料的含量为上述具体的范围的情况下，分散性更加优异，在上述组合物的含量为上述具体的范围的情况下，印刷膜的电、热、附着性等物性更加优异。
此外，根据本发明的碳材料分散组合物可以进一步包含热固性粘合剂。上述热固性粘合剂被添加至上述碳材料分散组合物，在涂布时赋予与基材的粘接性和弹性，可以无限制地使用通常的粘合剂，例如可以使用聚氨酯粘合剂(Polyurethane binder)、丙烯酸粘合剂(Acrylic binder)、聚酯粘合剂(Polyester binder)、环氧粘合剂(Epoxy binder)、聚乙烯粘合剂(Polyethylene binder)、乙烯乙酸乙烯酯粘合剂(Ethylene vinylacetatebinder)、三聚氰胺粘合剂(Melamine binder)等，具体而言可以使用聚酯粘合剂。相对于碳材料分散组合物全体，上述热固性粘合剂的含量为0.01～30重量％，具体而言为5～20重量％。在上述粘合剂的使用量为上述具体的范围的情况下，印刷膜的电、热、附着性等物性更加优异。
为了制造根据本发明的碳材料分散组合物，首先制造热固性粘合剂(binder)溶液。上述热固性粘合剂溶液可以通过在加热的溶剂存在下添加粘合剂并搅拌而制造。上述粘合剂的使用量没有特别限制，可以根据需要来设定，例如，相对于上述热固性粘合剂溶液全体，上述粘合剂的含量可以为0.01～30重量％，具体而言可以为5～25重量％。如果上述粘合剂的使用量过少，则上述热固性粘合剂的粘接性可能低，如果过多，则弹性和粘接性过强而有可能使流动性和触变性指数降低。上述溶剂的加热温度可以根据需要来适当设定，例如为30～150℃，具体而言为60～120℃。
作为上述溶剂，可以使用选自由水(蒸馏水)，甲醇、乙醇、异丙醇等醇类，甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类，N-甲基吡咯烷酮等吡咯烷类，乙酸乙酯等酯类，乙酸苄酯等芳香族酯类，二甲氧基乙烷、1-氯丁烷等线型和/或支链型烃类，乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯等二醇醚(溶纤剂)类，及它们的混合物组成的组中的一种以上溶剂。此外，作为上述粘合剂，可以无限制地使用通常的粘合剂，例如可以使用聚氨酯粘合剂、丙烯酸粘合剂、聚酯粘合剂、环氧粘合剂、聚乙烯粘合剂、乙烯乙酸乙烯酯粘合剂、聚烯烃粘合剂、三聚氰胺粘合剂等，具体而言可以使用聚酯和聚烯烃粘合剂。
然后，在溶剂存在下，将上述热固性粘合剂、碳材料用分散剂和碳材料混合而制造碳材料分散组合物。相对于上述碳材料分散组合物全体100重量％，上述碳材料用分散剂的使用量为0.01～15重量％，具体而言为0.05～10重量％。在此，如果上述分散剂的使用量超出上述范围，则有可能印刷膜的电、热、附着性等物性下降，或者不经济。
相对于碳材料分散组合物全体100重量％，上述碳材料的使用量为0.01～35重量％，具体而言为0.05～20重量％。在此，如果上述碳材料的含量过少，则可能无法赋予碳材料的特性，如果过多，则可能无法顺利实现分散。
上述热固性粘合剂的使用量没有特别限制，可以根据需要来设定，例如相对于上述碳材料分散组合物全体100重量％，为0.01～30重量％，具体而言为5～20重量％。如果上述热固性粘合剂的使用量过少，则粘接性和弹性可能低，如果过多，则由于粘度过高而使用时可能发生困难。
作为上述溶剂，可以使用选自由水(蒸馏水)，甲醇、乙醇、异丙醇等醇类，甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类，N-甲基吡咯烷酮等吡咯烷类，乙酸乙酯等酯类，乙酸苄酯等芳香族酯类，二甲氧基乙烷、1-氯丁烷等线型和/或支链型烃类，乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯等二醇醚(溶纤剂)类，及它们的混合物组成的组中的一种以上溶剂。上述溶剂的使用量没有特别限制，可以根据需要来设定，例如，相对于上述碳材料分散组合物全体100重量％，为30～99.9重量％，具体而言为50～90重量％。如果上述溶剂的使用量过少，则有碳材料用分散剂和碳材料可能无法充分溶解，如果过多，则碳材料的制造效率可能降低。
此外，在根据本发明的碳材料组合物的分散工序时，可以利用珠子(bead)，例如陶瓷珠(Ceramic bead)来提高分散性。上述珠子发挥将石墨烯粉碎的作用，在将上述珠子与分散液混合而分散时，能够提高石墨烯的分散性。此外，根据本发明的碳材料分散组合物可以用作防静电膜等ESD(Electrostatic Discharge，静电放电)涂布液、阻隔用涂布液、散热用涂布液、二次电池电极材料、抗氧化涂布液等各种涂布材料。
以下，通过具体的实施例，更详细说明本发明。下述实施例用于例示本发明，本发明不受下述实施例的限定。
[制造例1]热固性粘合剂溶液的制造
在烧瓶中，添加甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)800g，加热至80℃后，在上述烧瓶中，分3次添加聚酯粘合剂200g，并搅拌2小时，制造混合有20重量％的聚酯粘合剂和80重量％的甲基乙基酮的热固性粘合剂溶液。关于热固性粘合剂溶液的聚酯粘合剂的含量，在铝容器(Al dish)中放入一定量的所制造的粘合剂，测定干燥前后的重量来进行确认。
[实施例1]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％，甲基乙基酮88重量％，具有5,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的支链型聚氨酯0.5重量％，具有30,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的线型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠(Ceramic bead)，用振荡器(shaker)分散40分钟，制造组合物。
[实施例2]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％，甲基乙基酮88重量％、具有5,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的线型聚氨酯0.5重量％，具有30,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的线型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[实施例3]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％，甲基乙基酮88重量％，具有5,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的线型聚氨酯0.5重量％，具有30,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的支链型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[实施例4]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％，甲基乙基酮88重量％、具有5,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的支链型聚氨酯0.5重量％，具有30,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的支链型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[实施例5]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％，甲基乙基酮88重量％，具有5,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的支链型聚氨酯0.5重量％，具有50,000的分子量且具有醚基、烷基胺基、酸基的官能团的支链型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例1]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮88重量％、具有40,000的分子量的线型聚氨酯0.5重量％、具有30,000的分子量的线型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例2]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮89重量％及石墨烯粉末1重量％并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例3]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮88重量％、P123(表面活性剂)1重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例4]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮88重量％、具有5,000的分子量的支链型聚氨酯1重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例5]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮88重量％、具有30,000的分子量的线型聚丙烯酸酯1重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例6]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮88重量％、具有5,000的分子量的线型聚氨酯1重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例7]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮88重量％、具有7,000的分子量的支链型聚氨酯0.5重量％、具有20,000的分子量的线型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[比较例8]碳材料分散组合物的制造
添加制造例1中制造的热固性粘合剂10重量％、甲基乙基酮88重量％、具有20,000的分子量的支链型聚氨酯0.5重量％、具有40,000的分子量的线型聚丙烯酸酯0.5重量％及石墨烯粉末1重量％，并搅拌20分钟后，添加陶瓷珠，用振荡器分散40分钟，制造组合物。
[实验例1]碳材料分散组合物的特性评价
利用自动涂布机和刮棒涂布机(bar coater)，将上述实施例1～5和上述比较例1～8中制造的碳材料分散组合物印刷至聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)膜后，在热风式烘箱(oven)中，以100℃干燥3分钟，对于干燥后的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，利用表面电阻测定仪(SIMCO，ST-4)，测定表面电阻5次，然后示出平均表面电阻值。
[表1]
表面电阻(Ω/sq) 印刷性
实施例1 10<sup>4.0</sup> 优秀
实施例2 10<sup>4.2</sup> 良好
实施例3 10<sup>4.9</sup> 良好
实施例4 10<sup>4.8</sup> 良好
实施例5 10<sup>4.0</sup> 优秀
比较例1 10<sup>5.2</sup> 不良
比较例2 无法测定 无法测试
比较例3 10<sup>6.5</sup> 不良
比较例4 10<sup>6.1</sup> 不良
比较例5 10<sup>6.5</sup> 不良
比较例6 10<sup>6.1</sup> 不良
比较例7 10<sup>5.1</sup> 良好
比较例8 10<sup>5.3</sup> 不良
由上述表1可知，如果不添加分散剂，则石墨烯无法分散，在基材上不能形成涂膜(比较例2和3)，如果单独利用属于第一聚合物或第二聚合物的分子量范围内的聚合物(比较例4、5和6)，则表面电阻相对高、涂布性不良，在第一聚合物或第二聚合物分子量范围中仅满足一个范围的情况下(比较例1、7和8)，也表面电阻高、涂布性不良。但是，可知如果利用属于根据本发明的分子量范围的第一聚合物和第二聚合物(实施例1～5)，则表面电阻低，涂布性在用作制品时充分。可知，在第一聚合物为具有10,000以下的分子量的支链型聚合物，第二聚合物为具有30,000以上的分子量的线型聚合物的情况(实施例1)下，表面电阻和涂布性的改善最显著。
[实验例2]碳材料分散组合物的特性评价
对于实施例1～5和上述比较例1～8中制造的碳材料分散组合物，利用粘度计(博勒飞)，显示在50rpm的速度时的粘度及5rpm/50rpm的触变性指数测定值。
[表2]
Figure DEST_PATH_GDA0001198759620000121
由上述表2可知，如果不利用具有10,000以下的分子量(MW)的聚合物和具有30,000以上的分子量(MW)的聚合物，则触变性指数(Thixotropic Index，T.I.)的值高而碳材料分散组合物的分散性和流动性低。

Claims (10)

1.一种碳材料分散组合物，其包含：
选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组中的碳材料；
分散剂；及
溶剂，
所述分散剂包含彼此具有不同的重均分子量的第一聚合物和第二聚合物，
所述第一聚合物的重均分子量为10,000以下，所述第二聚合物的重均分子量为30,000以上，
所述第一聚合物和第二聚合物各自独立地选自由聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚烷氧基化物、聚醚及它们的混合物组成的组，
所述第一聚合物和第二聚合物各自独立地包含一种以上选自由碳原子数1~20的醚基或酯基、碳原子数1~40的烷基、碳原子数7~40的烷基芳基、碳原子数1~40的胺基和酸基组成的组中的官能团，
相对于所述分散剂全体，所述第一聚合物和第二聚合物的含量分别为10~90重量%。
2.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述碳材料的含量为0.01~35重量%，所述分散剂的含量为0.01~15重量%，所述溶剂的含量为30~99.9重量%。
3.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物为聚氨酯，第二聚合物为聚丙烯酸酯。
4.根据权利要求1或3所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物为支链型聚合物，所述第二聚合物为线型聚合物。
5.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述第一聚合物的重均分子量为1,000~9,000，所述第二聚合物的重均分子量为30,000~100,000。
6.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，相对于所述碳材料分散组合物全体，所述碳材料分散组合物进一步包含0.01~30重量%的热固性粘合剂。
7.根据权利要求1所述的碳材料分散组合物，所述溶剂选自由水、甲醇、乙醇、异丙醇、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、乙酸苄酯、二甲氧基乙烷、1-氯丁烷、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯及它们的混合物组成的组。
8.一种碳材料分散组合物的制造方法，其包括将碳材料、分散剂和溶剂混合的步骤，所述碳材料选自由石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管及它们的混合物组成的组，所述分散剂包含彼此具有不同的重均分子量的第一聚合物和第二聚合物，
所述第一聚合物具有10,000以下的重均分子量，第二聚合物具有30,000以上的重均分子量，
所述第一聚合物和第二聚合物各自独立地选自由聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯、聚烷氧基化物、聚醚及它们的混合物组成的组，
所述第一聚合物和第二聚合物各自独立地包含一种以上选自由碳原子数1~20的醚基或酯基、碳原子数1~40的烷基、碳原子数7~40的烷基芳基、碳原子数1~40的胺基和酸基组成的组中的官能团，
相对于所述分散剂全体，所述第一聚合物和第二聚合物的含量分别为10~90重量%。
9.根据权利要求8所述的碳材料分散组合物的制造方法，所述碳材料的含量为0.01~35重量%，所述分散剂的含量为0.01~15重量%，所述溶剂的含量为30~99.9重量%。
10.根据权利要求8所述的碳材料分散组合物的制造方法，其进一步包括添加溶解于溶剂的粘合剂的步骤，所述粘合剂选自由聚氨酯粘合剂、丙烯酸粘合剂、聚酯粘合剂、环氧粘合剂、聚乙烯粘合剂、乙烯乙酸乙烯酯粘合剂、聚烯烃粘合剂、三聚氰胺粘合剂及它们的混合物组成的组。
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