TWI448415B

TWI448415B - 用於碳奈米管之製造方法及效能輔助

Info

Publication number: TWI448415B
Application number: TW097107400A
Authority: TW
Inventors: Thomas Page Mcandrew; Christophe Roger; Emily Bressand; Pierre Laurent
Original assignee: Arkema Inc
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2014-08-11
Also published as: KR20090127127A; JP2010520331A; KR101471824B1; EP2115041A1; WO2008106572A1; US9029458B2; EP2115041A4; TW200904744A; CN104893265A; JP5466952B2; US20100210781A1; CN101627072A

Description

用於碳奈米管之製造方法及效能輔助

本發明係關於用於碳奈米管之方法及效能輔助，其在製造各種含碳奈米管之聚合物基質時增強碳奈米管之處置及處理，該等聚合物基質展示經改良之效能，其包括(但不限於)電導率及機械性質。

現在很顯然全世界皆對碳奈米管(多壁、雙壁、單壁)有興趣。習知奈米管構成單片，在此情況下其稱為單壁奈米管(SWNT)，或構成若干同心片，此時其稱為多壁奈米管(MWNT)。碳奈米管可由基於石油之來源或基於生物之來源形成。

然而，業內關心處置及處理之方便性。一種解決此問題之方法係生產封裝於樹脂基質中之碳奈米管。由於該等碳奈米管並不自由而是被封裝，故改良處置。而且由於碳奈米管已經分散至不同程度，故隨後可更有效分散於所得聚合物組合物中。

此外，對導電塑膠及具有經改良機械性質之塑膠的需要及應用已增加。在該等應用中，人們試圖開發通常作為金屬替代物之塑膠的獨特性質。舉例而言，導電聚合物材料合意的用於許多應用，其包括用於耗散電部件靜電荷、及屏蔽電組件以防止電磁波干擾之塗層。增強聚合物材料之電導率使得其能夠藉由靜電噴漆來塗佈。增加塑膠電導率之主要方法係使其充滿導電添加劑，例如金屬粉末、金屬纖維、本徵導電聚合物粉末(例如聚吡咯)或碳黑。最常用方法涉及碳黑。然而，該等方法中每一種皆具有一些缺點。金屬纖維及粉末增強之塑膠具有減小之機械強度。此外，成本高且其密度使得需要高重量負荷。本徵導電聚合物成本高且通常在空氣中不穩定。因此，其使用通常並不實際。已經認識到，將碳奈米管以少於碳黑之量添加於聚合物中可用於產生導電最終產品及/或改良產品之機械性質。

已習知碳奈米管之封裝。多壁碳奈米管(MWCNT)係以複合於樹脂基質中之奈米管出售。該樹脂基質係端視消費者需要而形成。舉例而言，若消費者對將MWCNT複合於聚醯胺-6中感興趣，則製備碳奈米管於聚醯胺-6中之樹脂基質。MWCNT在該等基質中之濃度通常介於約2%至約20%之間。該等基質稱為母料。對於各種最終用途此方法需要不同的母料。此一方法昂貴且效率低。

本發明係關於封裝於樹脂基質中之碳奈米管及納入封裝於樹脂基質中之碳奈米管的聚合物組合物。該樹脂基質包含含芳族基團、氧及/或氮原子之鏈，具有低熔融溫度及使得熔體黏度較低之分子量。較佳樹脂基質係環狀對苯二甲酸丁二酯。碳奈米管樹脂基質與各種具有不同最終用途之聚合物組合物相容。本發明之樹脂基質使得處置更容易，提供與許多熱塑性及熱固性聚合物系統(例如聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸、含氯聚合物、含氟聚合物、環氧等)之良好相容性，且易於使用，展示低熔點及低熔體黏度，且成本降低。將該樹脂基質納入聚合物組合物中亦提供較高電導率及/或經改良之機械性質。現在已發現，各種含環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質及碳奈米管之聚合物複合材料展示較缺少環狀對苯二甲酸丁二酯之類似複合材料為高之電導率。亦已發現，各種聚合物複合材料之機械性質可藉由其中納入封裝碳奈米管之樹脂基質(例如環狀對苯二甲酸丁二酯及碳奈米管)來改良。因此，本發明提供封裝碳奈米管之單一樹脂基質，其可用於各種聚合物組合物中以改良機械性質及/或導電性。

本發明者發現，將碳奈米管納入樹脂基質中使在聚合物基質中之熔融處理及/或至聚合物基質中之添加簡化且提供具有較高電導率及/或經改良機械性質之聚合物基質。通常，樹脂基質包含含芳族基團、氧及/或氮原子之鏈，具有低熔融溫度(小於約200℃)、及使得熔體黏度較低(小於約5000厘泊)之分子量。較佳樹脂基質係環狀對苯二甲酸丁二酯(CBT)。碳奈米管在樹脂基質中之濃度較佳介於約0.1與50重量%之間、更佳介於約5與33重量%之間且最佳約25重量%。除非特別說明，否則本文所有百分數皆係重量百分數且所有溫度皆以℃(攝氏度)表示。

碳奈米管在聚合物技術中之使用極為重要。一個原因在於碳奈米管可以較低濃度增加聚合物基質之電導率。在許多情況中，小於5重量%且通常小於2重量%。此使得聚合物基質適用於若干應用，例如靜電塗漆、靜電荷耗散及電磁干擾屏蔽。金屬可用於該等應用，但導電聚合物提供成本較低、重量較輕之替代物。碳黑可在聚合物中提供導電作用。然而，利用碳黑，需要高得多的濃度，通常10-20重量%。此一水平之添加劑在提供良好電導率的同時，降低聚合物之其他性質，例如機械強度、耐衝擊性、氣體/液體滲透性等。碳奈米管提供良好電導率，同時亦維持其他合意的聚合物性質。一些其中聚合物/奈米管複合材料可能有利之應用實例係：汽車之導電聚合物燃料處置組件、可靜電噴漆之熱塑性汽車車身/內部組件、屏蔽電子設備之塗層等。

使用碳奈米管之另一重要性質係以較低碳奈米管濃度增加聚合物基質之機械性質。此使得該聚合物基質適用於其中原本需要較重、較昂貴材料(例如金屬)之應用中。含碳奈米管之複合材料的一些實例係網球拍、棒球球棒、高爾夫球桿、自行車組件且可能汽車及航空組件。

含碳奈米管之複合材料(其中碳奈米管適當分散於聚合物基質中)之更多應用包括(但不限於)：用於選擇性分離氣體之膜、展示經增強阻燃性之複合材料、展示經增強抗UV降格之塗層或複合材料、展示經增強可見光吸收之塗層、展示經增強耐磨損之塗層及複合材料、展示經增強耐劃傷性之塗層、具有經增強對溶解/溶脹劑之化學品抗性之塗層及複合材料、其中可容易檢測應力/應變/缺陷之複合材料、複合聲感測器及致動器、電容器、燃料電池、可再充電之蓄電池中之電極材料、導電及耐損傷織物、各種電子器件(例如葡萄糖感測器、LED顯示器、太陽能電池、pH感測器)中之複合材料。

環狀對苯二甲酸丁二酯係聚對苯二甲酸丁二酯之單體。下文闡述單體及聚合物。環狀對苯二甲酸丁二酯安全無害且與各種其中期望納入碳奈米管之熱塑性及熱固性聚合物相容，例如聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚烯烴、含氯聚合物、含氟聚合物、及環氧等。環狀對苯二甲酸丁二酯便於使用，其具有低熔點(150℃)及如同水一樣低之熔體黏度。

環狀對苯二甲酸丁二酯之結構-單體及所得聚合物

於環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質中之碳奈米管可藉由蒸發方法來製備，其中藉由攪拌及/或超音波處理將碳奈米管分散於液體介質(例如溶劑)中，隨後將環狀對苯二甲酸丁二酯溶於該介質中，然後將該液體介質蒸發。此方法或任何其他適宜方法形成碳奈米管於環狀對苯二甲酸丁二酯基質中之樹脂基質。此樹脂基質可經由常用方法(例如在擠出機中混合或任何其他適宜方法)與聚合物基質混合。可利用微波加熱設備來進行加熱。或者，於環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質中之碳奈米管可藉由碳奈米管在熔融混合設備上直接熔融混合來製得。

在碳奈米管與樹脂基質之熔融混合中，混合期間所施加之工作可賦予最終聚合物組合物物理性質。熔融混合期間過工作可降低本發明所提供導電及/或機械性質之期望變化。熔融混合期間所施加之工作量隨所用設備及其運行條件(例如溫度、螺桿速度及混合時間)而變。在以下實例中，發明者發現，當溫度為約150℃或更高、在100 rpm或更低之螺桿速度及10分鐘或更少之混合時間下時在容量為15公分³ 之DSM Research B.V MIDI 2000雙螺桿擠出機中提供混合時之上限。較佳提供在約為或小於該等參數下之工作。較佳作業參數係溫度約200℃在25 rpm之螺桿速度下且混合時間為約2至3分鐘。基於該等參數，熟悉該項技術者能夠確定對於其他擠出設備之合意條件以避免過工作及本發明所提供期望性質之降格。

已發現，納入碳奈米管於環狀對苯二甲酸丁二酯中之樹脂基質的聚合物基質展示經增強之電導率、低滲透臨限值及經增強之機械性質。碳奈米管在聚合物組合物中之濃度可介於約0.01至25重量%之間、較佳約0.1至10%、更佳約0.5至5%且最佳約1至3%。

圖3展示根據本發明碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11複合材料基質之體積及表面電導率隨碳奈米管濃度之變化。PA-11係自Arkema公司購得之Rilsan^TM BMNO PCG。電導率量測係藉由簡單的2探針量測法實施。注意，對於每一份碳奈米管有三份環狀對苯二甲酸丁二酯。使用銀漆以確保良好接觸。

圖4展示根據本發明碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11複合材料基質之機械性質隨碳奈米管濃度之變化。PA-11係Rilsan^TM BMNO PCG。該等基質係經由於210℃下熔融混合製得並於200℃下注射模製。注意，對於每一份碳奈米管有三份環狀對苯二甲酸丁二酯。

圖5展示根據本發明碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/聚碳酸酯複合材料基質之體積電導率隨碳奈米管濃度之變化。根據實例11進行製備。對於碳奈米管/聚碳酸酯之聚合物基質亦展示相同結果。聚碳酸酯係來自Dow Chemical公司-Water White。電導率量測係藉由簡單的2探針量測法實施。對於含環狀對苯二甲酸丁二酯之複合材料，對於每一份碳奈米管有三份環狀對苯二甲酸丁二酯。使用銀漆以確保良好接觸。

圖6展示若干包含2%碳奈米管之聚合物基質的體積電導率，該等碳奈米管係作為25%碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質或作為裸碳奈米管引入。條件係根據實例9。電導率之量測係藉由簡單的2探針量測法實施。對於含環狀對苯二甲酸丁二酯之複合材料，對於每一份碳奈米管有三份環狀對苯二甲酸丁二酯。使用銀漆以確保良好接觸。

圖7展示在碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質製備中處理條件對其中引入該樹脂基質所得聚合物基質之電導率的影響。該聚合物基質係聚醯胺-12(Arkema公司，Rilsan AMNO TLD)。製備條件係如實例7及8中一樣，且聚合物基質製備之條件係如實例10中一樣。各自皆包含2%碳奈米管-作為25%碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質引入。電導率之量測係藉由簡單的2探針量測法實施。使用銀漆以確保良好接觸。

圖8係碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質對環氧聚合物基質、及該等聚合物基質之機械性質的影響之圖表。條件係根據實例11。

圖9a及9b係圖8具有碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯之環氧聚合物基質的透射式光學顯微鏡圖像。

以下實例概述將碳奈米管引入環狀對苯二甲酸丁二酯基質及/或引入聚合物基質之若干方法。

實例

實例1. 將4.5克碳奈米管(在所有實例中皆使用自Arkem aFrance購得之GraphistrengthC100)添加於約165克環狀對苯二甲酸丁二酯於二氯甲烷中之溶液(9重量%)中。將此混合物利用Sonies & Materials VC-505設備在50%振幅設定下超音波處理約2小時。將所得混合物澆注於鋁箔上並將溶劑蒸發掉。所得粉末係約20重量%之碳奈米管。

實例2. 將21克碳奈米管添加於800克二氯甲烷中。利用Sonics & Materials VC-505設備在50%振幅設定下超音波處理約4小時。利用磁力攪拌棒連續攪拌。向其中添加64克環狀對苯二甲酸丁二酯。在輥磨機上進行攪拌約3天。將所得混合物澆注於鋁箔上並將溶劑蒸發掉。所得粉末係約25重量%碳奈米管。

將來自實例1及2之材料與新環狀對苯二甲酸丁二酯摻合，並在DSM中型擠出機上熔融混合。參數為：150℃、75 rpm，持續10分鐘。在圖1中展示電導率隨碳奈米管濃度之變化。方法1包含使用來自實例1之材料。方法2包含使用來自實例2之材料。

圖1展示對於經由實例2製得之材料具有較高電導率及較低滲透臨限值兩種有利性質。藉由簡單2探針量測法進行量測。實例2之方法係碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料之較佳製備方法。引入樹脂之前較佳進行超音波處理。

圖2展示碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11複合材料(線A)、及碳奈米管/PA-11複合材料(線B)之電導率。PA-11係自Arkema公司購得之Rilsan^TM BMNO PCG。碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料係根據實例2製得。藉由簡單2探針量測法進行量測。使用銀漆以確保良好接觸。注意，對於線A，對於每一份碳奈米管有三份環狀對苯二甲酸丁二酯。

以下實例概述將碳奈米管混合於環狀對苯二甲酸丁二酯及/或聚合物基質中之方法。

實例3. 將環狀對苯二甲酸丁二酯添加於圓底燒瓶中並利用環繞加熱夾套熔融。利用攪拌及超音波處理之組合混入已有碳奈米管。使環狀對苯二甲酸丁二酯固化獲得固體碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料。

實例4. 將環狀對苯二甲酸丁二酯及碳奈米管放置於試管中並暴露於微波輻射。碳奈米管吸收微波，此使得混合物被加熱且環狀對苯二甲酸丁二酯熔融。使溫度達到約170℃並保持約15分鐘，同時持續攪拌。使混合物固化獲得固體碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料。

實例5. 將環狀對苯二甲酸丁二酯及碳奈米管以乾燥形式混合，且然後在150℃下在DSM中型擠出機(15公分³ 容量)中熔融混合。所得產物係包含約10%碳奈米管之固體碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料。

實例6. 研究碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質將碳奈米管引入聚合物基質之用途。所選聚合物係聚醯胺-11。特別使用者係自Arkema公司購得之RilsanBMNO PCG。聚醯胺(例如聚醯胺-11)可係碳奈米管之重要最終用途應用。

將根據實例2製備之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料與聚醯胺PA-11在DSM中型擠出機中以75 rpm在285℃下熔融混合10分鐘。獲得擠出物。對於每一份碳奈米管有三份環狀對苯二甲酸丁二酯。因此，2%碳奈米管之樣品係6%環狀對苯二甲酸丁二酯及92%聚醯胺PA-11。

作為比較，亦考慮未處理碳奈米管。將未處理碳奈米管與PA-11在DSM中型擠出機中以75 rpm在285℃下熔融混合10分鐘。獲得擠出物。由於沒有環狀對苯二甲酸丁二酯，故2%碳奈米管之樣品係98%PA-11。

環狀對苯二甲酸丁二酯之一種明顯益處在於其使得碳奈米管之熔融複合更容易。利用碳奈米管之試驗極為困難。對彼等利用環狀對苯二甲酸丁二酯者而言並不難。稀度為0.5%碳奈米管的PA-11與未處理碳奈米管之混合物便堵塞擠出機桶。儘管現象上無法說明，但環狀對苯二甲酸丁二酯實質上有助於碳奈米管之熔融處理。此在擠出機處理中提供需要較少機械能量、且減少堵塞、且隨後製程終止之可能性的益處。

在圖2中，利用環狀對苯二甲酸丁二酯達成之電導率值實質上較沒有環狀對苯二甲酸丁二酯者高約10倍。此證實環狀對苯二甲酸丁二酯之價值。環狀對苯二甲酸丁二酯起導電增強劑的作用。儘管不欲受限於此解釋，但在相當的濃度下，環狀對苯二甲酸丁二酯可能使碳奈米管具有更佳連通性；預計較佳電導率應源於較佳連通性。

在圖2中所觀察到之電導率值對於樹脂系統中之碳奈米管而言較高：在濃度僅為2%下為10^-2 歐姆^-1 公分^-1 。此表明滲透位準低。

實施其他試驗。圖2之數據表明碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯組合之滲透位準低。此已經證明。見圖3。根據實例2之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11系統的滲透位準係<1.5%碳奈米管。根據實例5之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11系統的滲透位準為<1.0%碳奈米管。同樣應注意，針對表面所量測之電導率匹配針對體積所量測之電導率。

亦評價本發明組合之機械性質。利用PA-11實施初步工作。參見圖4。使用來自實例2之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料製備樣品。在DSM中型擠出機中以75rpm在210℃下熔融混合10分鐘。獲得擠出物，然後於200℃下注射模製以形成用於機械測試之材料。數據展示彈性模數隨碳奈米管濃度增加而增加。此展示碳奈米管、環狀對苯二甲酸丁二酯及PA-11之間之良好相容性。若相容性差，則預計彈性模數將降低。

實例7. 將環狀對苯二甲酸丁二酯與碳奈米管以乾燥形式混合，然後在DSM中型擠出機(15公分³ 容量)中在以下條件下熔融混合-150℃、螺桿速度為100 rpm，持續10分鐘。所得產物係包含25%碳奈米管之固體碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質。

實例8. 將環狀對苯二甲酸丁二酯與碳奈米管以乾燥形式混合，然後在DSM中型擠出機(15公分³ 容量)中在以下條件下熔融混合-200℃、螺桿速度為25 rpm，持續2-3分鐘。所得產物係包含25%碳奈米管之固體碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質。

實例9. 將實例8之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料熔融複合於一系列聚合物基質中以使所得碳奈米管濃度為2%。此係在DSM中型擠出機上以100-150 rpm實施10分鐘。使用以下聚合物基質(亦列示適當處理溫度)：聚醯胺-12. Arkema公司，Rilsan AMNO TLD-處理溫度-285℃

聚醯胺-11. Arkema公司，Rilsan BMNO PCG-處理溫度-285℃

聚碳酸酯. Dow Chemical公司，Water White-處理溫度-300℃

聚對苯二甲酸乙二酯.來自KOSA之結晶聚對苯二甲酸乙二酯-處理溫度-280℃

聚對苯二甲酸丁二酯.-來自Ticona之Colexer 2000-K-處理溫度-280℃

聚(二氟亞乙烯). Arkema公司，Kynar 740-處理溫度-240℃

亦對其中所得聚合物基質僅含2%碳奈米管-未使用環狀對苯二甲酸丁二酯-之相同系統進行比較。處理條件相同。

對於所有樣品，電導率量測皆藉由簡單的2探針實施。使用銀漆以確保良好接觸。

圖6展示對於各種樹脂基質，含環狀對苯二甲酸丁二酯之系統展示電導率大約與沒有環狀對苯二甲酸丁二酯之系統一樣好或較其好。

實例10. 將實例7之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料在DSM中型擠出機上以150 rpm在285℃下持續10分鐘熔融複合於聚醯胺-12中。將實例8之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料在DSM中型擠出機上以150 rpm在285℃下持續10分鐘熔融複合於聚醯胺-12中。

圖7展示實例8之聚合物基質的電導率較實例7高大約兩個數量級。製造碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質之方法強烈影響性質。

對於在DSM中型擠出機上所製造之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質而言，螺桿速度、溫度及時間之組合作用可經組態作為施加於基質之工作總量。較小工作產生較佳效能。較高螺桿速度使剪切速率增加(即，較多工作)，較佳溫度使剪切速率降低(即，較少工作)，且較少時間使剪切量降低(即，較少工作)。以上結果係利用為25%碳奈米管之基質獲得，然而，此現象無論如何不應限於特定樹脂基質。而且，此現象無論如何不應限於所用擠出機或混合系統之類型。根據一種類型之擠出機所建立之工作水平可由熟悉該項技術者應用於另一類型之擠出機。

對於在以上實例中所用之DSM中型擠出機(15公分³ 容積)，可接受之工作水平係低於由以下所建立之工作水平者：溫度大於或等於150℃，螺桿速度小於或等於100 rpm且混合時間少於或等於10分鐘。較佳水平係藉由溫度=150℃、螺桿速度等於100 rpm、且混合時間等於約2-3分鐘所建立者。

實例11. 在許多試驗中，將實例8之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質熔融複合於聚碳酸酯中以使所得聚合物基質之碳奈米管濃度為5%或以下。製得具有相同碳奈米管濃度但沒有環狀對苯二甲酸丁二酯之聚合物基質進行比較。見圖5。圖5展示，較低滲透位準及較高極限電導率例示環狀對苯二甲酸丁二酯之存在提供整體較佳效能。

實例12. 將根據實例8之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質添加於標準熱固性環氧系統中以使所得碳奈米管之濃度為0.5%。環氧係Dow Chemical公司之D.E.R. 331及Air Products and Chemicals公司之Amicure CG-1200。固化前於160℃下將樹脂基質預先於部分A(即，D.E.R. 331)中溶解約12-16小時。為進行比較，利用裸碳奈米管製備相同環氧。

圖8展示，對於含碳奈米管之系統相對於不存在碳奈米管之環氧聚合物效能之相對變化。僅含碳奈米管之環氧聚合物展示模數增加，但最大應力及斷裂應變降低。相反，含碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質之環氧聚合物在所有三個區域中皆展示改良-模數及韌性二者皆增加(一種不尋常組合)。而且，實質上改良分散-如在照片圖9a與9b中所看出。

已經闡述本發明，現在我們主張以下及其等效物。

圖1係於環狀對苯二甲酸丁二酯中之碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯複合材料的表面電導率隨碳奈米管濃度變化之圖表。

圖2係在碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11複合材料中體積電導率隨碳奈米管濃度變化之圖表。

圖3係在碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11複合材料中體積及表面電導率隨碳奈米管濃度變化之圖表。

圖4係在碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/PA-11複合材料中機械性質隨碳奈米管濃度變化之圖表。

圖5係在碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯/聚碳酸酯基質中體積電導率隨碳奈米管濃度變化、及在碳奈米管/聚碳酸酯基質中電導率隨碳奈米管濃度變化之圖表。

圖6係在若干包含2%碳奈米管(作為25%碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質或作為裸碳奈米管引入)之聚合物組合物中體積電導率之圖表。

圖7係在碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質之製備中處理條件對其中引入該樹脂基質所得聚合物基質電導率影響之圖表。

圖8係碳奈米管/環狀對苯二甲酸丁二酯樹脂基質對環氧聚合物基質機械性質之影響的圖表。

圖9a係在圖8中以"複合材料"所列示環氧基質之透射光學照片。

圖9b係在圖8中以"裸CNT"所列示環氧基質之透射光學照片。

(無元件符號說明)

Claims

一種聚合物組合物，其包含：(a)一樹脂基質，其包含環狀對苯二甲酸丁二樹脂與基於該樹脂基質之約4重量%或更多之碳奈米管之混合物，藉此該樹脂基質具有一約10^-6 歐姆^-1 公分^-1 或更多之電導率，及(b)一聚合物基質，其包含一選自由以下組成之群之聚合物：聚醯胺、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸、含氯聚合物、含氟聚合物、環氧及其混合物、摻合物、共聚物、三元共聚物，其中該聚合物組合物係藉由將該樹脂基質與該聚合物基質熔融混合來形成以提供展示增加之導電率及/或增加之機械性質的聚合物組合物。
如請求項1之聚合物組合物，其中該等碳奈米管係選自由單壁碳奈米管、雙壁奈米管、多壁奈米管及其混合物組成之群。
如請求項1之聚合物組合物，其中該環狀對苯二甲酸丁二酯已經聚合。
如請求項1之聚合物組合物，其中該等碳奈米管佔該聚合物組合物的約0.01至25重量%。
如請求項1之聚合物組合物，其中該等碳奈米管佔該聚合物組合物的約10重量%以下。
如請求項1之聚合物組合物，其中該等碳奈米管佔該聚合物組合物的5重量%以下。
如請求項1之聚合物組合物，其中該等碳奈米管佔該聚合物組合物的約3重量%以下。
如請求項1之聚合物組合物，其中該聚合物基質包含一熱固性聚合物。
如請求項1之聚合物組合物，其中該等碳奈米管在該樹脂基質中之濃度為該樹脂基質的約5至25重量%。
如請求項1之聚合物組合物，其中該等碳奈米管在該樹脂基質中之濃度為該樹脂基質的約25重量%。
一種形成將碳奈米管納入聚合物基質中之聚合物組合物之方法，其包含形成含碳奈米管之樹脂基質，該樹脂基質包含含環狀對苯二甲酸丁二酯的樹脂及碳奈米管；及將含碳奈米管之該樹脂基質與聚合物基質混合，該聚合物基質包含一選自由以下組成之群之聚合物：聚醯胺、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸、含氯聚合物、含氟聚合物、環氧及其混合物、摻合物、共聚物、三元共聚物。
如請求項11之方法，其中該環狀對苯二甲酸丁二酯經聚合。
如請求項11之方法，其中該樹脂基質係經由一溶液方法形成。
如請求項11之方法，其中使用超音波處理。
如請求項11之方法，其中該樹脂基質係經由熔融混合形成。
如請求項15之方法，其中使用微波加熱。
如請求項15之方法，其中該熔融混合係在不會使樹脂基質過工作之條件下運行之擠出機中實施。
如請求項11之方法，其中該聚合物組合物係藉由熔融混合製得。