CN109638288A - 一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法 - Google Patents

一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法 Download PDF

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丁显波
王东卫
刘克
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Abstract

本发明属于碳纳米管技术领域，一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，步骤1、碳纳米管改性：使用酸液处理碳纳米管，除去碳纳米管中的金属杂质，再将固液混合倒入离心机中，离心将酸液分离出来，使用去离子水反复冲洗至接近中性，再加入PH值调节剂，以除去碳纳米管表面大部分的酸性官能团；步骤2、向所述碳纳米管溶液中加入分散剂和溶剂并预混合分散，通过研磨介质再进一步分散，在分散后期碱性分散剂，将浆料的PH值调整为碱性，以彻底除去碳管中的酸性官能团；步骤3、继续研磨浆料，直至浆料粘度稳定。本方法通过调整浆料PH值和去掉浆料中的酸性官能团的方法，浆料在调节稳定性后使碳纳米管浆料在储存过程中粘度变化较小。

Description

一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法
技术领域
本发明属于碳纳米管技术领域，具体地说，一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法。
背景技术
生长碳纳米管的催化剂是由各种金属化合物配制而成，将碳纳米管作为导电剂应用于锂电池使用能明显提升锂电池的性能，因此碳纳米管在锂电池中的应用越来越广泛。但锂离子电池材料的应用中对金属杂质要求严苛，故将碳纳米管应用于锂电池领域方面，需要对碳纳米管进行提纯。由于酸提纯法对碳管结构破坏小，提纯后碳管纯度较高，故为主流的提纯方法。利用盐酸或硝酸等，将碳纳米管中的金属化合物溶解在酸中，然后经过水洗洗涤去除，达到提纯的目的。
将碳纳米管进行酸提纯后，碳纳米管表面会接入一些含氧官能团，如羧基，羟基，羰基等，官能团的引入有利于提高其分散性能。但是过多的官能团增加了碳纳米管相互之间的吸引力，从而导致碳纳米管分散成导电浆料后，表面的官能团再互相吸引，导致浆料整体的粘度增大，即产生返稠现象，影响了碳纳米管浆料的储存稳定性，也影响了浆料在锂电池配浆时的加工性能，给下游应用带来了不便。
发明内容
为解决上述问题，一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，使碳纳米管浆料在储存过程中粘度变化较小，反稠现象得到明显改善。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，包括以下步骤：
步骤1、碳纳米管改性：使用酸液处理碳纳米管，除去碳纳米管中的金属杂质，再将固液混合倒入离心机中，离心将酸液分离出来，使用去离子水反复冲洗至接近中性，再加入PH值调节剂，以除去碳纳米管表面大部分的酸性官能团；
步骤2、向所述碳纳米管溶液中加入分散剂和溶剂并预混合分散，通过研磨介质再进一步分散，在分散后期碱性分散剂，将浆料的PH值调整为碱性，以彻底除去碳管中的酸性官能团；
步骤3、继续研磨浆料，直至浆料粘度稳定。
作为优选的，在步骤1中，酸液处理使用的酸为盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸中的一种。
作为优选的，在步骤1中，在碳纳米管酸液处理后，使用离心机将酸液与碳纳米管分离，使用去离子水洗涤至PH值为3-5，再使用碱性化合物将浆料调整至PH值为5-6。
作为优选的，所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钠锂，碳酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠中的一种。
作为优选的，所述碱性化合物需预先配成1%-99%的溶液。
作为优选的，在步骤2中，将处理好的碳纳米管先加入溶剂、分散剂，预混合混合砂磨至粒度小于3um后再加入碱性分散剂。
作为优选的，所述碱性分散剂为亚甲基双萘磺酸钠、聚丙烯酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵等之中的一种或者几种组合。
作为优选的，所述碱性分散剂的添加重量为碳纳米管含重量的0.0001%-50%。
作为优选的，在步骤3中，浆料粘度稳定时，浆料的H值为7-11。
使用本发明的有益效果是：
本方法通过调整浆料PH值和去掉浆料中的酸性官能团的方法，使得浆料在调节稳定性后使碳纳米管浆料在储存过程中粘度变化较小，反稠现象得到明显改善。
附图说明
图1为本发明一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法各实施例中调节浆料试验数据对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，包括以下步骤：
步骤1、碳纳米管改性：使用酸液处理碳纳米管，除去碳纳米管中的金属杂质，再将固液混合倒入离心机中，离心将酸液分离出来，使用去离子水反复冲洗至接近中性，再加入PH值调节剂，以除去碳纳米管表面大部分的酸性官能团；
步骤2、向碳纳米管溶液中加入分散剂和溶剂并预混合分散，通过研磨介质再进一步分散，在分散后期碱性分散剂，将浆料的PH值调整为碱性，以彻底除去碳管中的酸性官能团；
步骤3、继续研磨浆料，直至浆料粘度稳定。
在步骤1中，酸液处理使用的酸为盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸中的一种。
在步骤1中，在碳纳米管酸液处理后，使用离心机将酸液与碳纳米管分离，使用去离子水洗涤至PH值为3-5，再使用碱性化合物将浆料调整至PH值为5-6。
碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钠锂，碳酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠中的一种。
碱性化合物需预先配成1%-99%的溶液。
在步骤2中，将处理好的碳纳米管先加入溶剂、分散剂，预混合混合砂磨至粒度小于3um后再加入碱性分散剂。
碱性分散剂为亚甲基双萘磺酸钠、聚丙烯酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵等之中的一种或者几种组合。
碱性分散剂的添加重量为碳纳米管含重量的0.0001%-50%。
在步骤3中，浆料粘度稳定时，浆料的H值为7-11。
本方法通过调整浆料PH值和去掉浆料中的酸性官能团的方法，使得浆料在调节稳定性后使碳纳米管浆料在储存过程中粘度变化较小，反稠现象得到明显改善。
以下通过实施例具体说明本方法的试验过程和试验效果。
实施例1
取300g去离子水，加入15g氢氧化钠，调配成5%的氢氧化钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌后均匀后离心，使用精密PH试纸测试离心后的液体的PH值，重复上述步骤，直至PH值为5-6。
取30g烘干粉碎好的碳管，加入7.5g分散剂，713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入1.5g的聚丙烯酸钠，继续研磨0.5小时。
实施例2
取300g去离子水，加入15g氢氧化锂，调配成5%的氢氧化锂溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌后均匀后离心，使用精密PH试纸测试离心后的液体的PH值，重复上述步骤，直至PH值5-6。
取30g烘干粉碎好的碳管，加入7.5g分散剂，713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入3g的十六烷基三甲基溴化铵，继续研磨0.5小时。
实施例3
取300g去离子水，加入15g氢氧化钾，调配成5%的碳酸钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌后均匀后离心，使用精密PH试纸测试离心后的液体的PH值，重复上述步骤，直至PH值5-6。
取30g烘干粉碎好的碳管，加入7.5g分散剂，713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入1.5g十二烷基二甲基苄基氯化铵，继续研磨0.5小时。
实施例4
取300g去离子水，加入15g碳酸钠，调配成5%的碳酸钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中，再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌后均匀后离心，使用精密PH试纸测试离心后的液体的PH值，重复上述步骤，直至PH值7-8。
取30g烘干粉碎好的碳管，加入7.5g分散剂，713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入1.5g十六烷基三甲基溴化铵，继续研磨0.5小时。
实施例5
取300g去离子水，加入15g氢氧化锂，调配成5%的碳酸钠溶液，加入10g配好的溶液于湿料碳管中再加入300g去离子水进行洗涤，搅拌后均匀后离心，使用精密PH试纸测试离心后的液体的PH值，重复上述步骤，直至PH值7-8。
取30g烘干粉碎好的碳管，加入7.5g分散剂，713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨1.5小时后，加入1g十六烷基三甲基溴化铵，继续研磨0.5小时。
实施例6
取30g烘干粉碎好的湿料碳管，加入7.5g分散剂，713g溶剂，预混合后加入砂磨机中，研磨2小时。
表格1为实施例1-实施例6中的最后得到的碳纳米管导电浆料的粘度，以及放置一段时间后对应的粘度单位值。
表1为粘度变化表
初始粘度 静置7粘度 静置14天粘度 静置28天粘度 静置60天粘度
实施例1 986.23 2365.32 2632.45 2689.23 2700.45
实施例2 785.56 1002.23 998.23 1120.32 1130.52
实施例3 953.65 1860.45 1956.37 1860.52 2005.45
实施例4 836.52 1756.65 1845.63 1932.23 2130.23
实施例5 765.89 2310.52 2990.32 3000.52 3120.23
实施例6 847.25 1990.23 3200.12 4960.75 6500.65
结合图1所示，由以上实施例可以看出，实施例6未做任何处理，其粘度变化成线性增长，其他实施例粘度在一定范围后趋于稳定，其中，实施例2粘度最为稳定。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、碳纳米管改性：使用酸液处理碳纳米管，除去碳纳米管中的金属杂质，再将固液混合倒入离心机中，离心将酸液分离出来，使用去离子水反复冲洗至接近中性，再加入PH值调节剂，以除去碳纳米管表面大部分的酸性官能团；
步骤2、向所述碳纳米管溶液中加入分散剂和溶剂并预混合分散，通过研磨介质再进一步分散，在分散后期碱性分散剂，将浆料的PH值调整为碱性，以彻底除去碳管中的酸性官能团；
步骤3、继续研磨浆料，直至浆料粘度稳定。
2.根据权利要求1所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：在步骤1中，酸液处理使用的酸为盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：在步骤1中，在碳纳米管酸液处理后，使用离心机将酸液与碳纳米管分离，使用去离子水洗涤至PH值为3-5，再使用碱性化合物将浆料调整至PH值为5-6。
4.根据权利要求3所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钠锂，碳酸钠、氢氧化钾、碳酸氢钠中的一种。
5.根据权利要求3所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：所述碱性化合物需预先配成1%-99%的溶液。
6.根据权利要求1所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：在步骤2中，将处理好的碳纳米管先加入溶剂、分散剂，预混合混合砂磨至粒度小于3um后再加入碱性分散剂。
7.根据权利要求1所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：所述碱性分散剂为亚甲基双萘磺酸钠、聚丙烯酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵等之中的一种或者几种组合。
8.根据权利要求1所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：所述碱性分散剂的添加重量为碳纳米管含重量的0.0001%-50%。
9.根据权利要求1所述的稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法，其特征在于：在步骤3中，浆料粘度稳定时，浆料的H值为7-11。
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