CN219239557U - 一种碳纳米管材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及碳纳米管技术领域，尤其是指一种碳纳米管材料，其包括依次复合的第一离型纸、水溶性树脂基层和碳纳米管层；所述碳纳米管层包括均匀分布于水溶性树脂基层表面的碳纳米管和包裹于碳纳米管表面的分散剂。本实用新型的碳纳米管材料为膜结构，具有易分散且方便运输的优点。

Description

一种碳纳米管材料

技术领域

本实用新型涉及碳纳米管技术领域，尤其是指一种碳纳米管材料。

背景技术

碳纳米管具有非常优良的导电性能，同时又具有极高的长径比，把碳纳米管添加到锂离子电池的电极材料中可以有效地形成导电网络，提升电极导电性能，使锂离子电池具有电池容量大、循环寿命长等优点，适合高端数码类电池及新能源汽车电池。

但是碳纳米管极难分散，使用碳纳米管生产复合材料的客户一般难以将碳纳米管均匀分散开，现有技术一般是由碳纳米管生产商或一些具备碳纳米管分散技术的厂家将生产好的碳纳米管分散在溶剂中形成碳纳米管导电浆料进行销售，但是碳纳米管导电浆料中含有90％以上的溶剂，造成了运输的困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纳米管材料，制得的碳纳米管材料易分散且方便运输。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种碳纳米管材料，其包括：依次复合的第一离型纸、水溶性树脂基层和碳纳米管层；所述碳纳米管层包括均匀分布于水溶性树脂基层表面的碳纳米管和包裹于碳纳米管表面的分散剂。

其中，还包括复合于碳纳米管层远离水溶性树脂基层表面的第二离型纸。

其中，所述第一离型纸和第二离型纸的厚度均为100-1000微米。

其中，所述水溶性树脂基层的厚度为20-50微米。

其中，所述碳纳米管层的厚度为10-100微米。

其中，所述水溶性树脂基层为水溶性丙烯酸层或聚乙烯吡咯烷酮层。

其中，所述水溶性树脂基层的侧边设置第一易撕带，所述第一易撕带的一端位于所述水溶性树脂基层和第一离型纸之间且与水溶性树脂基层粘接，所述第一易撕带与水溶性树脂基层粘接的一端与第一离型纸形成第一易撕口，所述第一易撕带的另一端位于水溶性树脂基层边缘外侧。

本实用新型的有益效果：

本申请以第一离型纸作为支撑层，先将水溶性树脂浆料涂覆于第一离型纸上形成水溶性树脂基层，然后将分散好且表面包裹有分散剂的碳纳米管均匀喷涂于水溶性树脂基层表面，干燥后形成碳纳米管材料，使用时，将第一离型纸剥离掉，然后将复合一起的水溶性树脂基层和碳纳米管层放入水中，适当搅拌使水溶性树脂基层和碳纳米管层溶解即可获得分散均匀的碳纳米管浆料。

本申请通过将分散好的碳纳米管喷涂于水溶性树脂基层上制成膜材料，由于水溶性树脂基层和分散剂均可溶解于水中，且分散剂包裹碳纳米管，使用时不需要重新对碳纳米管进行复杂的分散处理，直接放入水中搅拌溶解即可获得分散均匀的碳纳米管浆料，不仅方便碳纳米管应用厂家的使用，且固体膜材料相比分散液运输更加方便，解决了碳纳米管应用厂家使用碳纳米管时分散困难的技术问题以及现有分散好的碳纳米管浆料由于溶剂含量高导致运输困难的问题，且相比粉体碳纳米管，本申请的碳纳米管材料由于为固体膜结构，使用时不会出现碳纳米管粉体漂浮于生产环境中污染环境以及进入人体呼吸道的问题，有利于保护环境和保护人体健康。

本申请通过先在第一离型纸上涂覆水溶性树脂基层后，再在水溶性树脂基层上喷涂分散好的碳纳米管，相比第一离型纸，水溶性树脂基层与分散好的碳纳米管具有更好的结合力，碳纳米管不易发生脱离，且水溶性树脂基层同样对碳纳米管层起到支撑作用，水溶性树脂基层可以增加碳纳米管层的韧性和强度，避免剥离第一离型纸时由于碳纳米管层较薄难以直接从离型纸上剥离的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的俯视图示意图；

图2为本实用新型实施例的侧面剖视图；

图3为本实用新型实施例另一侧面示意图。

附图标记说明：1、第一离型纸；2、水溶性树脂基层；3、碳纳米管层；4、第二离型纸；5、第一易撕带；6、第一易撕口；7、第二易撕带。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需说明的是，为了方便描述，定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，其中X轴与Y轴为同一水平面相互垂直的两个坐标轴，Z轴为竖直方向的坐标轴；X轴、Y轴和Z轴位于空间相互垂直有三个平面分别为XY面、YZ面和XZ面，其中，XY面为水平面，XZ面和YZ面均为竖直面，且XZ面与YZ面垂直。

实施例

如图1-3所示，本实用新型提供的一种碳纳米管材料，其包括：依次复合的第一离型纸1、水溶性树脂基层2和碳纳米管层3；所述碳纳米管层3包括均匀分布于水溶性树脂基层2表面的碳纳米管和包裹于碳纳米管表面的分散剂。

本申请以第一离型纸1作为支撑层，先将水溶性树脂浆料涂覆于第一离型纸1上形成水溶性树脂基层2，然后将分散好且表面包裹有分散剂的碳纳米管均匀喷涂于水溶性树脂基层2表面，干燥后形成碳纳米管材料，使用时，将第一离型纸1剥离掉，然后将复合一起的水溶性树脂基层2和碳纳米管层3放入水中，适当搅拌使水溶性树脂基层2和碳纳米管层3溶解即可获得分散均匀的碳纳米管浆料。

本申请通过将分散好的碳纳米管喷涂于水溶性树脂基层2上制成膜材料，由于水溶性树脂基层2和分散剂均可溶解于水中，且分散剂包裹碳纳米管，使用时不需要重新对碳纳米管进行复杂的分散处理，直接放入水中搅拌溶解即可获得分散均匀的碳纳米管浆料，不仅方便碳纳米管应用厂家的使用，且固体膜材料相比分散液运输更加方便，解决了碳纳米管应用厂家使用碳纳米管时分散困难的技术问题以及现有分散好的碳纳米管浆料由于溶剂含量高导致运输困难的问题，且相比粉体碳纳米管，本申请的碳纳米管材料由于为固体膜结构，使用时不会出现碳纳米管粉体漂浮于生产环境中污染环境以及进入人体呼吸道的问题，有利于保护环境和保护人体健康。

本申请通过先在第一离型纸1上涂覆水溶性树脂基层2后，再在水溶性树脂基层2上喷涂分散好的碳纳米管，相比第一离型纸1，水溶性树脂基层2与分散好的碳纳米管具有更好的结合力，碳纳米管不易发生脱离，且水溶性树脂基层2同样对碳纳米管层3起到支撑作用，水溶性树脂基层2可以增加碳纳米管层3的韧性和强度，避免剥离第一离型纸1时由于碳纳米管层3较薄难以直接从离型纸上剥离的情况发生。

其中，还包括复合于碳纳米管层3远离水溶性树脂基层2表面的第二离型纸4。在碳纳米管层3表面复合第二离型纸4，可以保护碳纳米管层3不受环境污染，避免运输或生产过程中杂质落在碳纳米管层3上，污染碳纳米管层3，影响碳纳米管材料后续的使用效果。

其中，所述第一离型纸1和第二离型纸4的厚度均为100-1000微米。所述水溶性树脂基层2的厚度为20-50微米。所述碳纳米管层3的厚度为10-100微米。

具体的，在实施例中，所述第一离型纸1和第二离型纸4的厚度可以为但不限于100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米，所述第一离型纸1的厚度可与第二离型纸4的厚度相同也可不同。所述水溶性树脂基层2的厚度可以为但不限于20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米。所述碳纳米管层3的厚度可以为但不限于10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米。

其中，所述水溶性树脂基层2为水溶性丙烯酸层或聚乙烯吡咯烷酮层。优选采用聚乙烯吡咯烷酮层，由于聚乙烯吡咯烷酮对碳纳米管具有良好的分散效果，可作为碳纳米管分散剂使用，当水溶性树脂基层2为聚乙烯吡咯烷酮层时，使用时，重新溶解后的聚乙烯吡咯烷酮可进一步对碳纳米管进行分散，提高碳纳米管的分散效果。

其中，所述水溶性树脂基层2的侧边设置第一易撕带5，所述第一易撕带5的一端位于所述水溶性树脂基层2和第一离型纸1之间且与水溶性树脂基层2粘接，所述第一易撕带5与水溶性树脂基层2粘接的一端与第一离型纸1互不粘接形成第一易撕口6，所述第一易撕带5的另一端位于水溶性树脂基层2边缘外侧。

第一易撕带5和第一易撕口6的设置便于工作人员剥离第一离型纸1，具体的，剥离第一离型纸1时，可通过第一易撕口6轻松拉住第一离型纸1和第一易撕带5，将第一离型纸1和第一易撕带5往相反反向分离开，第一易撕带5运动时带动水溶性树脂基层2运动，轻松将第一离型纸1和水溶性树脂基层2分离开，之后只需拉住第一易撕带5的自由端即可将第一易撕带5撕掉，有利于提高第一离型纸1的剥离效率。具体的，所述第一易撕带5可为离型纸带。

所述第二离型纸4的一侧设置第二易撕带7，剥离第二离型纸4时只需拉动第二易撕带7即可将第二离型纸4与碳纳米管层3分离开。

上述碳纳米管材料的制备方法，其包括如下制备步骤：

步骤一、将碳纳米管、分散剂加入易挥发性溶剂中分散均匀，配制碳纳米管分散液；

步骤二、在第一离型纸上涂覆水溶性树脂浆料，干燥后获得水溶性树脂基层；其中，涂覆水溶性树脂浆料前，所述第一离型纸上放置有第一易撕带，所述第一易撕带的一端位于第一离型纸表面上，另一端位于第一离型纸外部；

步骤三、将碳纳米管分散液喷涂至水溶性树脂基层表面，然后复合第二离型纸，待易挥发性溶剂干燥后形成碳纳米管层，获得碳纳米管材料。

通过先在第一离型纸上涂覆水溶性树脂浆料，待水溶性树脂浆料干燥后在第一离型纸上形成水溶性树脂基层，然后将分散好的碳纳米管分散液喷涂于水溶性树脂基层表面，使碳纳米管均匀分布于水溶性树脂基层表面，干燥后获得碳纳米管材料。由于先对碳纳米管进行分散处理，碳纳米管表面包覆有分散剂，使本申请的碳纳米管材料加入水中后，碳纳米管层和水溶性树脂基层会溶解于水中，不需要重新对碳纳米管进行复杂的分散处理，适当的机械搅拌即可形成分散均匀的碳纳米管浆料，不仅方便碳纳米管应用厂家的使用，且固体膜材料相比分散液运输更加方便，解决了碳纳米管应用厂家使用碳纳米管时分散困难的技术问题以及现有分散好的碳纳米管浆料由于溶剂含量高导致运输困难的问题，且相比粉体碳纳米管，本申请的碳纳米管材料由于为固体膜结构，使用时不会出现碳纳米管粉体漂浮于生产环境中污染环境以及进入人体呼吸道的问题，有利于保护环境和保护人体健康。

本申请采用易挥发性溶剂配制碳纳米管分散液，使碳纳米分散液被喷涂于水溶性树脂基层后可以快速挥发干燥，避免溶剂长时间浸渍水溶性树脂基层导致水溶性树脂基层溶解。本申请在制备碳纳米管层时采用喷涂方式，一方面，喷涂可以使碳纳米管均匀分布于水溶性树脂基层表面，且喷涂产生的作用力更有利于提高碳纳米管与水溶性树脂基层之间的结合力，使碳纳米管不易从水溶性树脂基层上脱落；另一方面，喷涂过程中，分散液与空气的接触面积更大更充分，更有利于易挥发性溶剂的挥发，减少溶剂与水溶性树脂基层的接触，避免制备过程中水溶性树脂基层过多与溶剂接触而发生溶解。

其中，步骤一的具体方法为：将碳纳米管、分散剂加入易挥发性溶剂中后，采用高速分散机以800-1600rpm的速度搅拌20-40min，然后用研磨机以1200-2500rpm研磨30-60min，制得碳纳米管分散液。

具体的，先将分散剂加入易挥发性溶剂中搅拌均匀，然后再加入碳纳米管，有利于提高碳纳米管的分散效果。所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少一种。

其中，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。聚乙烯吡咯烷酮PVP是一种非离子型高分子化合物，对碳纳米管具有良好的分散效果，能溶解于水中，采用PVP作为分散剂分散碳纳米管，并将分散好的碳纳米管分散液喷涂于水溶性树脂基层表面进行干燥后，碳纳米管被PVP包裹，后续使用时，碳纳米管材料放入水中后，PVP溶解于水中，碳纳米管即可在PVP的作用下均匀分散于水中形成碳纳米管浆料。

其中，所述易挥发性溶剂为乙醇、甲醇、丙醇中的至少一种，乙醇、甲醇和丙醇沸点低，易挥发，可以缩短水溶性树脂基层与溶剂的接触时间，避免水溶性树脂基层发生溶解，缩短碳纳米管层的干燥时间，提高生产效率。

其中，所述碳纳米管、分散剂和易挥发性溶剂的质量比为10-20:1-5：75-89。

其中，所述水溶性树脂浆料为丙烯酸树脂水溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液中的至少一种。优选采用聚乙烯吡咯烷酮水溶液，由于聚乙烯吡咯烷酮对碳纳米管具有良好的分散效果，可作为碳纳米管分散剂使用，采用聚乙烯吡咯烷酮作为水溶性树脂层制备碳纳米管材料，使用时，重新溶解后的聚乙烯吡咯烷酮可进一步对碳纳米管进行分散，提高碳纳米管的分散效果。

其中，步骤三还包括，对喷涂于水溶性树脂基层表面的碳纳米管分散液进行加热，有利于加快易挥发性溶剂的挥发，使碳纳米管层快速干燥，缩短水溶性树脂与易挥发性溶剂的接触时间，避免水溶性树脂溶解。

其中，所述加热温度为50-60℃，加热时间为10-30min。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳纳米管材料，其特征在于，包括：依次复合的第一离型纸、水溶性树脂基层和碳纳米管层；所述碳纳米管层包括均匀分布于水溶性树脂基层表面的碳纳米管和包裹于碳纳米管表面的分散剂。

2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管材料，其特征在于，还包括复合于碳纳米管层远离水溶性树脂基层的表面的第二离型纸。

3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管材料，其特征在于，所述第一离型纸和第二离型纸的厚度均为100-1000微米。

4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管材料，其特征在于，所述水溶性树脂基层的厚度为20-50微米。

5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管材料，其特征在于，所述碳纳米管层的厚度为10-100微米。

6.根据权利要求1所述的一种碳纳米管材料，其特征在于，所述水溶性树脂基层为水溶性丙烯酸层或聚乙烯吡咯烷酮层。

7.根据权利要求1所述的一种碳纳米管材料，其特征在于，所述水溶性树脂基层的侧边设置第一易撕带，所述第一易撕带的一端位于所述水溶性树脂基层和第一离型纸之间且与水溶性树脂基层粘接，所述第一易撕带与水溶性树脂基层粘接的一端与第一离型纸形成第一易撕口，所述第一易撕带的另一端位于水溶性树脂基层边缘外侧。

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