CN113421695B - 一种水性碳纳米管分散液、导电浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性碳纳米管分散液、导电浆料及其制备方法。水性碳纳米管分散液的制备方法包括使碳纳米管在水中分散的步骤，在所述分散的步骤中添加分散剂和聚醚改性有机硅氧烷乳液，所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物溶液。本发明的制备方法简单、分散效率高，能够制备高固含量的碳纳米管分散液，使用该分散液制备的水性碳纳米管导电浆料稳定性好，成膜后导电均一性高，附着力好，适合工业化大规模生产。

Description

一种水性碳纳米管分散液、导电浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性碳纳米管分散液、导电浆料及其制备方法。
背景技术
与其他的金属粒子或石墨粉相比，碳纳米管具有较大的长径比以及优异的导电性能，在树脂等高分子材料中添加少量就能形成导电网络。通过碳纳米管之间相互缠绕、链接，极易形成3D导电网络，从而形成了电阻均匀、各向同性的导电层。在碳纳米管导电层上设置金属电极，并对电极通电时，电流经过碳纳米管3D导电网络，形成了发热温度均匀的面发热体。
碳纳米管由于纳米尺寸效应和大的长径比，使得它们之间的范德华力非常强，导致其在分散过程中极易团聚和缠绕。因此，在制备碳纳米管分散液时存在分散液粘度高、难分散的问题。
在面发热体应用领域，要求导电浆料中碳纳米管的含量高且分散均匀以保证面发热体的优异性能。高含量碳纳米管分散液的易制备化和稳定性就显得尤为关键。虽然现有技术中使碳纳米管和水在分散剂的存在下制备成碳纳米管分散液，然后再用该分散液制备导电浆料；但是，该方法在制备碳纳米管分散液时，就存在制备困难，分散难度大，分散效率低的问题。
为此，专利CN110963483A公开了水系碳纳米管分散液的制备方法，其将备用的水分N1次与碳纳米管搅拌混合，得到混合物A，其中，N1为2以上的整数；将分散剂分N2次与所述的混合物A搅拌混合，得到混合物B，其中，N2为2以上的整数；将所述的混合物B与备用的稳定剂研磨，得到所述的水系碳纳米管分散液。该方法虽然一定程度上能够提高分散液的制备效率，但是，该方法需要多次投料，过程操作繁琐，不适用于工业化生产。
因此，想要充分利用碳纳米管本身的优越性能，并进行大范围推广应用，解决碳纳米管分散过程中的高粘度、易团聚和缠绕的问题，以及碳纳米管分散液与高分子树脂难以形成稳定浆料的问题成为研究的重点和关键。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种制备效率高，操作简单的水性碳纳米管分散液的制备方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种采用上述制备方法制得稳定好的水性碳纳米管分散液。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种水性碳纳米管导电浆料的制备方法，由该方法制得的水性碳纳米管导电浆料制成的膜具有优异的均一性和稳定性。
本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种上述制备方法制得的水性碳纳米管导电浆料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种水性碳纳米管分散液的制备方法，包括使碳纳米管在水中分散的步骤，在所述分散的步骤中添加分散剂和聚醚改性有机硅氧烷乳液，所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物溶液。
优选地，所述聚醚改性有机硅氧烷乳液包含化学结构式1的聚醚改性有机硅氧烷，
Figure 436834DEST_PATH_IMAGE001
式1
其中，R1为聚醚，R2为烷基链，所述聚醚改性有机硅氧的数均分子量为12000~21000。
进一步优选地，所述聚醚为EO、PO、EO/PO中的一种或多种。
根据一些实施方式，所述分散步骤中，将所述分散剂先于所述的碳纳米管与水混合或者与所述的碳纳米管同时与水混合。
根据一些实施方式，所述分散步骤中，所述聚醚改性有机硅氧烷乳液先于所述的碳纳米管与水混合，或者与所述的碳纳米管同时与水混合，或者后于所述的碳纳米管与水混合；所述的聚醚改性有机硅氧烷乳液的加入方式为一次性、分批或滴加的方式。
根据一些具体且优选实施方式，所述聚醚改性有机硅氧烷乳液通过滴加的方式加入分散体系中。通过采用滴加的方式加入所述聚醚改性有机硅氧烷乳液，使得聚醚改性有机硅氧烷乳液能够充分分散，从而能够进一步降低分散液的表面张力和粘度，同时进一步提高分散液的有效容量，进而可以使分散液的分散性能更好。
根据一些具体且优选实施方式，先将所述的碳纳米管和所述的分散剂、水混合之后再加入所述的聚醚改性有机硅氧烷乳液。
根据一些具体且优选实施方式，所述分散在搅拌下进行，且加入所述聚醚改性有机硅氧烷乳液时，所述搅拌的速度为800~1600rpm，优选为1100~1600rpm，进一步为1100~1400rpm，更进一步为1200~1400rpm。
根据一些具体且优选实施方式，所述的制备方法还包括在所述分散步骤之后进行的研磨的步骤，所述研磨采用研磨机且控制研磨机的转速为1200~2500rpm，进一步为1500~2500rpm，更进一步为2000~2500rpm。
进一步地，所述研磨机为棒销式砂磨机。
根据一些具体且优选实施方式，所述制备方法具体包括如下步骤：
（1）使水和分散剂在第一搅拌速度下搅拌分散；
（2）向步骤（1）的体系中加入碳纳米管，先在第二搅拌速度下搅拌分散，然后在第三搅拌速度下搅拌分散，并且，控制所述聚醚改性有机硅氧烷乳液在所述第三搅拌速度下加入分散体系中；
其中，所述第一搅拌速度＜所述第二搅拌速度，所述第一搅拌速度＜所述第三搅拌速度；
（3）采用研磨机对步骤（2）得到的分散体系进行研磨，得到所述水性碳纳米管分散液。
优选地，所述第一搅拌速度为200~400rpm，所述第二搅拌速度为500~1200rpm，所述第三搅拌速度为800~1600rpm，所述的研磨机的转速为1200~2500rpm。
进一步优选地，所述第二搅拌速度为500~800rpm，更进一步为600~800rpm。
进一步优选地，所述的研磨机的转速为1500~2500rpm，更进一步为2000~2500rpm。
优选地，所述第一搅拌速度＜所述第二搅拌速度＜所述第三搅拌速度。
优选地，控制在所述第一搅拌速度下搅拌5~10min，控制在所述第二搅拌速度下搅拌10~30min，控制在所述第三搅拌速度下搅拌30~60min，研磨的时间为30~120min。
优选地，所述的碳纳米管、所述水和所述分散剂均为一次性投料。
根据该些优选实施方式，通过高速分散机在第一搅拌条件、第二搅拌条件下机械搅拌打开团聚的碳纳米管，然后加入聚醚改性有机硅氧烷乳液继续搅拌分散，可以进一步有效润湿碳纳米管、降低分散体系的表面张力和粘度，同时极大提高分散体系的有效容量，再配合砂磨机涡轮高速研磨，可以将缠绕的碳纳米管进一步剪切打开，从而形成相对稳定的分散剂包裹碳纳米管的分散液，使分散液整体呈均一的流动态。
根据本发明，所述分散剂可以是已知用于碳纳米管分散的各类分散剂，没有特别限制。但作为本发明的一个优选方案，分散剂为用于水性涂料体系的润湿分散剂。特别优选采用含颜料亲和基团的共聚物溶液。本申请采用含颜料亲和基团的共聚物溶液作为分散剂制得的分散液具有更加稳定的表面亲水性，从而与水性高分子成膜树脂具有更加良好的相容性，较其他的小分子阴阳离子型分散剂制得的分散液具有更高的相容性和稳定性，从而使得制得的水性碳纳米管导电浆料稳定性更佳、均一性更好，进而由该水性碳纳米管导电浆料形成的膜的导电性更加均一和稳定，附着力更加稳定，厚度更加均一。
进一步地，所述含颜料亲和基团的共聚物包括含有羰基的水性超大分子聚合物、聚己内酯、聚丙烯酸为主链与高度优化的特殊聚合侧链、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。根据本发明，典型的含颜料亲和基团的共聚物溶液为毕克公司提供的聚合物分散剂DISPERBYK2012或聚合物分散剂DISPERBYK190。
根据本发明，发明人在大量实验研究中发现，采用含颜料亲和基团的共聚物溶液与聚醚改性有机硅氧烷乳液的组合时，出乎意料地可以将碳纳米管的量增加到20%及以上，仍然可以获得呈稳定均一流动态的水性碳纳米管分散液。
优选地，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或多种。
优选地，所述碳纳米管的管径为2~200nm，进一步为10~150nm，更进一步为10~100nm。
优选地，所述碳纳米管的长度为1~50μm。
优选地，所述碳纳米管、所述分散剂、所述聚醚改性有机硅氧烷乳液的投料质量比为（2~100）：（1~60）：1，进一步为（20~60）：（10~50）：1，更进一步为（20~45）：（10~35）：1。
优选地，所述碳纳米管、所述水的投料质量比为1：（1~45），更进一步为1：（6~12）。
本发明第二方面提供一种水性碳纳米管分散液，按所述水性碳纳米管分散液的总质量为100%计，其包括如下原料组分：
碳纳米管 5~20%，
分散剂 1~12%，
聚醚改性有机硅氧烷乳液 0.2~1%，
水 余量。
优选地，所述水性碳纳米管分散液采用上述制备方法制得。
本发明的第三方面提供一种水性碳纳米管导电浆料的制备方法，包括采用上述方法制得水性碳纳米管分散液的步骤；以及使所述水性碳纳米管分散液与水性高分子成膜树脂、流变助剂混合的步骤。
优选地，所述水性高分子成膜树脂包括水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂、水性聚酯树脂中的一种或多种。
优选地，所述流变助剂包括增稠剂、流平剂、防沉剂中的一种或多种。
流变助剂的具体选择没有特别要求，例如，增稠剂可以是脲改性聚氨酯、聚脲、水性膨润土中的一种或多种。流平剂可以是异丙醇、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的一种或多种。防沉剂可以为改性脲溶液、改性聚酰胺溶液、脲改性的聚氨酯溶液中的一种或多种。某些助剂既可作为增稠剂和防沉剂使用。因此，某些实施方式中可以仅添加增稠剂或者防沉剂。
根据一些具体且优选实施方式，所述水性碳纳米管导电浆料的制备方法包括如下步骤：
（1）使所述水性碳纳米管分散液与所述水性高分子成膜树脂在600~1200rpm的搅拌速度下搅拌混合；
（2）向步骤（1）的体系中加入所述流变助剂，在200~400rpm的搅拌速度下搅拌混合制得所述水性碳纳米管导电浆料。
优选地，控制步骤（1）的搅拌时间为30~60min；控制步骤（2）的搅拌时间为10~30min。
优选地，所述碳纳米管、所述水性高分子成膜树脂、所述流变助剂的投料质量比为（0.2~2）：（1~30）：1，进一步为（1~10）：（5~12）：1，更进一步为（4~7）：（5~10）：1。
本发明的第四方面提供一种水性碳纳米管导电浆料，按所述水性碳纳米管导电浆料的总质量为100%计，其包括如下原料组分：
碳纳米管 2~20%，
分散剂 1~12%，
聚醚改性有机硅氧烷乳液 0.2~1%，
流变助剂 1~10%，
水性高分子成膜树脂 10~30%，
水 余量；
所述水性碳纳米管导电浆料采用上述水性碳纳米管导电浆料的制备方法制得。
所述水性碳纳米管导电浆料可用于制作加热面状膜，并应用在家装采暖、红外理疗、公用场所加热保温领域。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的制备方法简单，分散效率高，能够制备碳纳米管含量高且稳定的分散液和导电浆料，且无需使用有机溶剂，绿色环保，安全可靠，高效节能，适合工业化大规模生产；采用本发明的制备方法制得的水性碳纳米管分散液的表面张力和粘度低、有效容量高；采用本发明的制备方法制得的水性碳纳米管导电浆料的分散性和稳定性好，最终使采用该水性碳纳米管导电浆料制成的膜厚度均匀、无缩孔、均一性好，可实现均一稳定地导电效果。
附图说明
图1为本发明实施例1中的水性碳纳米管导电浆料制备成的样品膜的附着力测试图以及样品膜表面图；
图2为本发明实施例5中的水性碳纳米管导电浆料制备成的样品膜近距离放大拍摄的附着力测试图以及样品膜表面图；
图3为本发明实施例7中的水性碳纳米管导电浆料制备成的样品膜近距离放大拍摄的附着力测试图以及样品膜表面图；
图4为本发明对比例1中的水性碳纳米管导电浆料制备成的样品膜的表面示意图；
图5为本发明对比例1中的水性碳纳米管导电浆料制备成的样品膜的另一个表面示意图。
具体实施方式
本申请通过先制备水性碳纳米管分散液，然后再由该水性碳纳米管分散液制备水性碳纳米管导电浆料，并且在制备水性碳纳米管分散液时加入聚醚改性有机硅氧烷乳液，能够有效降低分散液的表面张力和粘度，同时极大提高分散液的有效容量，进而提高水性碳纳米管导电浆料的分散性和稳定性，最终使采用该水性碳纳米管导电浆料制成的膜不会出现缩孔等问题，附着力好，厚度均匀，确保导电性均一稳定。此外，本发明方法，该制备法简单，分散效率高，能够制备碳纳米管含量高的分散液和导电浆料，且无需使用有机溶剂，绿色环保，安全可靠，高效节能，适合工业化大规模生产。
进一步地，本申请通过采用包含化学结构式1所示的聚醚改性有机硅氧烷的乳液与含颜料亲和基团的共聚物溶液的分散剂复配，出乎意料地可以将碳纳米管的量增加到20%及以上，仍然可以获得呈稳定均一流动态的水性碳纳米管分散液；化学结构式1的结构如下：
Figure 300884DEST_PATH_IMAGE002
；
所述聚醚改性有机硅氧的数均分子量为12000~21000。
进一步地，本申请通过控制聚醚改性有机硅氧烷乳液的加入时机和加入方式，进一步有效降低了水性碳纳米管分散液的表面张力和粘度，从而可以提高分散液的单次处理量。
进一步地，本申请通过控制物料的添加顺序、搅拌速度、研磨等，更加有效地避免了碳纳米管的团聚、缠绕，使得制备得到的水性碳纳米管分散液和水性碳纳米管导电浆料的分散性更好、稳定性更佳。
进一步地，本申请可以实现聚醚改性有机硅氧烷乳液添加量较少的前提下，提高水性碳纳米管分散液和水性碳纳米管导电浆料的分散性和稳定性。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
以下实施例中所用的分散剂、聚醚改性有机硅氧烷乳液、水性聚氨树脂、丙烯酸树脂、增稠剂、流变剂、防沉剂等物料，它们本身均是已知的物质，可通过多种途径获取，其中一种常见的途径为商业渠道购买。提供这类物质的厂商包括但不限于毕克公司、亨缌克公司、科思创公司、上海国药等。
下述实施例和对比例中涉及测试方法如下：
膜厚测试方法参考ASTM D374固体电绝缘材料厚度标准试验方法；
方阻测试参考ASTM F84硅片电阻率测量的标准和GB/T 1551-2009 《硅单晶电阻率测定方法》；
百格刀测试方法参考ASTM D3359 色漆和清漆的划痕实验。
实施例1
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。水性碳纳米管导电浆料的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）、称取75.7kg水和3.5kg分散剂DISPERBYK2012，在300rpm下，机械搅拌10分钟后加入7kg碳纳米管，经高速分散机先低速600rpm搅拌20分钟后调至高速1200rpm搅拌30分钟，在高速搅拌时滴加0.3kg聚醚改性有机硅氧烷乳液BYK1724，再导入砂磨机2200rpm涡轮研磨45分钟后停止砂磨制得均匀的分散液；静置消泡后获得水性碳纳米管分散液备用（静置消泡后的水性碳纳米管分散液整体呈均一流动态）。
步骤（2）、将制得的水性碳纳米管分散液、14kg水性聚氨树脂（30%固含量）混合，在高速分散机中以600rpm高速分散30分钟，随后加入0.3kg增稠剂BYK-425以及总质量为1.2kg的流平剂和防沉剂（流平剂和防沉剂的质量比为2.5：1），300rpm机械搅拌10分钟，静置消泡后获得最终产品水性碳纳米管导电浆料。
通过刮涂工艺将水性碳纳米管导电浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，用高度规测得其膜厚为10+/-1微米，用方阻仪测其表面方块电阻为330+/-5Ω，采用百格刀测得附着力为5B，样品膜照片如图1所示，从图1可见，样品膜表面均一，无缩孔。
实施例2
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。与实施例1基本相同，不同之处仅在于：聚醚改性有机硅氧烷乳液在低速600rpm搅拌的过程中加入。
通过刮涂工艺将该实施例的水性碳纳米管导电浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，观察膜表面，无明显缩孔。
实施例3
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。与实施例1基本相同，不同之处仅在于：聚醚改性有机硅氧烷乳液先与分散剂和水混合，然后加入碳纳米管。
通过刮涂工艺将该实施例的水性碳纳米管导电浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，观察膜表面，无明显缩孔。
实施例4
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。与实施例1基本相同，不同之处仅在于：加入碳纳米管后，先经高速分散机先1200rpm搅拌20分钟后调至800rpm搅拌30分钟，聚醚改性有机硅氧烷乳液在800rpm的搅拌速度下滴加。
通过刮涂工艺将该实施例的水性碳纳米管导电浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，观察膜表面，无明显缩孔。
实施例5
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。水性碳纳米管导电浆料的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）、称取73.3kg水和6kg分散剂DISPERBYK2012，在300rpm下，机械搅拌10分钟后加入9kg碳纳米管，经高速分散机先低速600rpm搅拌20分钟后调至高速1200rpm搅拌30分钟，在高速搅拌的同时按照60g/ min速度滴加0.2kg聚醚改性有机硅氧烷乳液BYK022，再导入砂磨机2500rpm涡轮研磨30分钟后停止砂磨制得均匀的分散液；静置消泡后获得水性碳纳米管分散液备用（静置消泡后的水性碳纳米管分散液整体呈均一流动态）。
步骤（2）、将制得的水性碳纳米管分散液和10kg水性聚氨树脂（30%固含量）混合，在高速分散机中以600rpm高速分散30分钟，随后加入0.3kg增稠剂BYK-425以及总质量为1.2kg的流平剂和防沉剂（流平剂和防沉剂的质量比为2.5：1），300rpm机械搅拌10分钟，静置消泡后获得最终产品水性碳纳米管导电浆料。
通过刮涂工艺将浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，用高度规测得其膜厚为10+/-1微米，用方阻仪测其表面方块电阻为310+/-5Ω，采用百格刀测得附着力为5B，样品膜照片如图2所示，从图2可见，样品膜表面均一，无缩孔。
实施例6
步骤（1）、称取73.2kg水和6kg分散剂DISPERBYK190，在300rpm下，机械搅拌10分钟后加入9kg碳纳米管，经高速分散机先低速600rpm搅拌20分钟后调至高速1200rpm搅拌30分钟，在高速搅拌的同时分两次加入0.3kg聚醚改性有机硅氧烷乳液BYK1724，再导入砂磨机2200rpm涡轮研磨45分钟后停止砂磨制得均匀的分散液；静置消泡后获得水性碳纳米管分散液备用。
步骤（2）、将制得的水性碳纳米管分散液和10kg丙烯酸树脂（30%固含量）混合，在高速分散机中以600rpm高速分散30分钟，随后加入0.3kg增稠剂BYK-425以及总质量为1.2kg的流平剂和防沉剂，300rpm机械搅拌10分钟，静置消泡后获得最终产品。
通过刮涂工艺将浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，用高度规测得其膜厚为10+/-1微米，用方阻仪测其表面方块电阻为550+/-5Ω，采用百格刀测得附着力为4B样品膜表面均一，无明显缩孔。
实施例7
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。水性碳纳米管导电浆料的制备方法包括如下步骤：
步骤（1）、首先称取66.2kg水和10kg分散剂DISPERBYK2012，在300rpm下，机械搅拌10分钟后加入10kg碳纳米管，经高速分散机搅拌：先低速600rpm搅拌20分钟，然后调至高速1200rpm，搅拌30分钟，在高速搅拌的同时分两次加入0.3kg聚醚改性有机硅氧烷乳液BYK1724，再导入砂磨机2500rpm，涡轮研磨30分钟后停止砂磨制得均匀的分散液；静置消泡后获得水性碳纳米管分散液备用（静置消泡后的水性碳纳米管分散液整体呈均一流动态）。
步骤（2）、将制得的水性碳纳米管分散液和12kg水性聚氨树脂（30%固含量）混合，在高速分散机中以600rpm高速分散30分钟，随后加入0.3kg增稠剂BYK-425以及总质量为1.2kg的流平剂和防沉剂（流平剂和防沉剂的质量比为2.5：1），300rpm机械搅拌10分钟，静置消泡后获得最终产品水性碳纳米管导电浆料。
通过刮涂工艺将浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，用高度规测得其膜厚为11+/-1微米，用方阻仪测其表面方块电阻为280+/-5Ω，采用百格刀测得附着力为4B，样品膜照片如图3所示，从图3可见，品膜表面均一，无明显缩孔。
对比例1
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。与实施例7基本相同，不同之处在于聚醚改性有机硅氧烷乳液的添加时间。
具体而言，在步骤（2）加入水性聚氨树脂后，高速分散机以600rpm高速分散30分钟的过程中按照80g/ min速度滴加聚醚改性有机硅氧烷乳液。
通过刮涂工艺将浆料涂布成20厘米*30厘米的样品膜，在成膜过程中观察到明显的缩孔。成膜后（参见图4和图5）的膜面缩孔明显，不均一。用高度规测得其膜厚为11+/-2微米。
对比例2
本例提供一种水性碳纳米管导电浆料及其制备方法。与实施例7基本相同，不同之处主要在于采用聚合物消泡剂（不含有机硅）GPE替代聚醚改性有机硅氧烷乳液BYK1724。
实验表明，步骤（1）所制备的水性碳纳米管分散液出现碳纳米管沉淀、结块，最后涂布制成的膜上，观察到明显缩孔。
实施例8
水性碳纳米管分散液的组成及重量百分比为：
碳纳米管 20%
分散剂DISPERBYK2012 10%
聚醚改性有机硅氧烷乳液 BYK1724 0.3%
水 余量
首先按配方比例称取水和分散剂，400rpm下，机械搅拌10分钟后加入碳纳米管，经高速分散机先低速600rpm搅拌20分钟后调至高速1200rpm搅拌30分钟，在高速搅拌过程中按照50g/ min速度滴加聚醚改性有机硅氧烷乳液，再导入砂磨机2000rpm涡轮研磨60分钟后停止砂磨制得均匀的分散液；静置消泡后获得呈均一流动态的碳纳米管分散液，备用。
通过以上实施例和对比例可知，聚醚改性有机硅氧烷乳液的添加时间对于最终浆料成膜质量有着出乎意料的影响，其中特别优选在分散碳纳米管工序中的高速搅拌环节来添加聚醚改性有机硅氧烷乳液，此时所最终制备的成膜表面均一，无缩孔，有助于获得好的附着力。而在传统的浆料制备过程中添加聚醚改性有机硅氧烷乳液，最终成膜时容易出现明显缩孔及膜面不均一等问题。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种水性碳纳米管分散液的制备方法，包括使碳纳米管在水中分散的步骤，其特征在于：在所述分散的步骤中添加分散剂和聚醚改性有机硅氧烷乳液，所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物溶液。
2.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液的制备方法，其特征在于：所述聚醚改性有机硅氧烷乳液包含化学结构式1的聚醚改性有机硅氧烷，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式1
其中，R1为聚醚，R2为烷基链，所述聚醚改性有机硅氧的数均分子量为12000~21000。
3.根据权利要求1或2所述的水性碳纳米管分散液的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体包括如下步骤：
（1）使水和分散剂在第一搅拌速度下搅拌分散；
（2）向步骤（1）的体系中加入碳纳米管，先在第二搅拌速度下搅拌分散，然后在第三搅拌速度下搅拌分散，并且，控制所述聚醚改性有机硅氧烷乳液在所述第三搅拌速度下加入分散体系中；
其中，所述第一搅拌速度＜所述第二搅拌速度，所述第一搅拌速度＜所述第三搅拌速度；
（3）采用研磨机对步骤（2）得到的分散体系进行研磨，得到所述水性碳纳米管分散液。
4.根据权利要求3所述的水性碳纳米管分散液的制备方法，其特征在于：所述第一搅拌速度为200~400rpm，所述第二搅拌速度为500~1200rpm，所述第三搅拌速度为800~1600rpm，且所述第二搅拌速度小于所述第三搅拌速度；所述的研磨机的转速为1200~2500rpm。
5.根据权利要求3所述的水性碳纳米管分散液的制备方法，其特征在于：控制在所述第一搅拌速度下搅拌5~10 min，控制在所述第二搅拌速度下搅拌10~30 min，控制在所述第三搅拌速度下搅拌30~60min；控制所述研磨的时间为30~120min。
6.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液的制备方法，其特征在于：
所述的碳纳米管、所述水和所述分散剂均为一次性投料；和/或，
所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或多种；所述碳纳米管的管径为2~200nm，长度为1~50μm；和/或，
所述碳纳米管、所述分散剂、所述聚醚改性有机硅氧烷乳液的投料质量比为（2~100）：（1~60）：1。
7.一种水性碳纳米管分散液，其特征在于：按所述水性碳纳米管分散液的总质量为100%计，其包括如下原料组分：
碳纳米管 5~20%，
分散剂 1~12%，
聚醚改性有机硅氧烷乳液 0.2~1%，
水 余量，
所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物溶液。
8.根据权利要求7所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于：其由如权利要求1至6中任意一项所述的制备方法制备得到。
9.一种水性碳纳米管导电浆料的制备方法，其特征在于：包括采用如权利要求1至6中任一项所述的方法制得水性碳纳米管分散液的步骤；以及使所述水性碳纳米管分散液与水性高分子成膜树脂、流变助剂混合的步骤。
10.根据权利要求9所述的水性碳纳米管导电浆料的制备方法，其特征在于：所述水性高分子成膜树脂包括水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性酚醛树脂、水性聚酯树脂中的一种或多种；和/或，
所述流变助剂包括增稠剂、流平剂、防沉剂中的一种或多种；其中增稠剂包括脲改性聚氨酯、聚脲、水性膨润土中的一种或多种；其中流平剂包括异丙醇、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的一种或多种；其中防沉剂包括改性脲溶液、改性聚酰胺溶液、脲改性的聚氨酯溶液中的一种或多种；和/或，
按所述水性碳纳米管导电浆料的总质量为100%计，其包括如下原料组分：
碳纳米管 2~20%，
分散剂 1~12%，
聚醚改性有机硅氧烷乳液 0.2~1%，
流变助剂 1~10%，
水性高分子成膜树脂 10~30%，
水 余量。
11.一种如权利要求9至10中任意一项所述的水性碳纳米管导电浆料的制备方法制备得到的水性碳纳米管导电浆料。
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