举实施方案中，白水溶液340包 括约80-约90wt%成膜剂，约10-约20wt%偶联剂和约0-约10wt%添加剂。
[0058] 另外，在一些例举的实施方案中，在白水溶液340内包括粘合剂。该粘合剂可包括 例如丙稀酸类或丙稀酸醋粘合剂，苯乙稀丙稀腈粘合剂，苯乙稀丁二稀橡胶粘合剂，脲醛粘 合剂，或其混合物。
[0059] 在一些例举的实施方案中，在搅拌下，例如通过机械搅拌，混合CER纤维，形成短 切的CER纤维浆液。再次参考图3，在白水溶液340内，通过任选的机械搅拌装置350，搅拌 在所阐述的例举实施方案中的短切的CER纤维330。机械搅拌方法可包括采用铲子的简单 搅拌，采用搅拌叶片的搅拌，磁搅拌器，搅拌泵，和其他机械搅拌方法。常规地，在没有额外 的分散方式，例如超声和/或使用锥形管的情况下，游离的CNTs不是完全可分散的。在超 声期间，使用一次或多次脉冲，断开CNT纤维束。使用锥形管会增加浆液的速度，从而引起 CNTs剪切，且还赋予该体系能量。然而，使用CER纤维允许在目前实践的分散方法内，在没 有任何更新（updates)或添加昂贵的分散设备，例如前述超声和锥形管装置到该体系上的 情况下，发生分散，虽然如此，但可使用这种分散方式。
[0060] 在一些例举的实施方案中，白水溶液340可包括含水或非水的分散介质，它们可 包括例如水，己烷或油，例如矿物油和其他较低分子量类型的油。若分散介质包括矿物油或 己烷，则可在搅拌下，在没有或最小来自额外分散方式的辅助下发生CER纤维的分散。这是 因为油和己烷二者均是非极性物质，和因此通常与CER纤维上的非极性的CNSs相容。这是 因为一般地，具有类似分子间力的两种材料在彼此内可溶。例如，非极性材料通常在非极性 材料内混合并溶解。另外，矿物油具有高的粘度，这有助于CER纤维分散且还辅助降低白水 溶液的表面张力，从而对CER纤维的分散作出贡献。
[0061] 典型地，当在水中分散CER纤维且机械/物理搅拌时，CER纤维在水面上漂浮，因 为非极性的CER纤维在高度极性的水中不可溶。CNSs的非极性的疏水表面使得CER纤维在 常规的白水溶液中分散困难。因此，在没有包括额外材料以改进纤维在极性和/或水-基 溶液内的溶解度的情况下，CER纤维通常无法实现完全分散。
[0062] 在某些例举的实施方案中，尤其当分散介质是含水介质时，白水溶液340将另外 包括表面活性剂包，以辅助分散并稳定CER纤维。正如很好地理解的，表面活性剂通常是两 性分子，这意味着它们拥有极性和非极性部分二者。极性部分显示出对极性溶剂，尤其水强 烈的亲和性，和非极性部分显示出对CER纤维的非极性CNSs强烈的亲和性。由于这一双重 的亲和性，因此表面活性剂倾向于迀移到不混溶溶液的界面处并取向自身，其方式使得极 性基团与水相互作用和非极性基团与溶液的非极性部分相互作用。
[0063] 在分散介质内有效地分散CER纤维所需的表面活性剂量随各种因素而变化，例如 表面活性剂的组成，分散介质，在CER纤维上CNSs的化学构成，待分散的CER纤维的总表面 积，和所需的分散程度。所添加的表面活性剂量将影响该分散体的稳定性。术语"稳定性" 是指随着时间流逝，分散的CER纤维在溶液内保持分散且没有聚集或结块的能力。另外，表 面活性剂与CER之比可决定分散程度。通常对于某些应用来说，一定程度的结块是所需的。 因此，通过改变这一表面活性剂与CER之比，可控制分散程度。
[0064] 表面活性剂包可包括一种或多种表面活性剂。在一些例举的实施方案中，在该包 内包括的表面活性剂包括非离子表面活性剂；然而，可在各种实施方案中使用非离子和离 子表面活性剂的混合物。所选的表面活性剂在白水溶液中所使用的特定的分散介质内应当 可溶或者可分散。在一些例举的实施方案中，所包括的表面活性剂包含环氧乙烷族的那些， 例如烷基苯氧基聚环氧乙烷醇，和炔属醇。可包括在表面活性剂包内的表面活性剂的实例 包括：
[0065] a) Surfynol 465? (乙氧基化的 2, 4, 7, 9-四甲基-5-癸炔-4, 7-二醇）：
【主权项】
1. 控制碳强化的增强（CER)纤维在含水或非水溶液中的分散的方法，该方法包括： 形成含在纤维基底上布置的多个CNS的一个或多个CER纤维； 添加多个短切的CER纤维到白水溶液中，形成含均匀分散的CER纤维的浆液。
2. 权利要求1的方法，其中所述CER纤维包括在纤维上就地生长的多个碳纳米结构 (CNS)〇
3. 权利要求1的方法，其中所述白水溶液包括分散介质、粘度改性剂、杀生物剂、消泡 剂和表面活性剂包（package)中至少一种。
4. 权利要求1的方法，其中所述分散介质包括水、油和己烷中一种或多种。
5. 权利要求4的方法，其中所述分散介质是水并且白水溶液引入了表面活性剂包。
6. 权利要求5的方法，其中所述表面活性剂包包括至少一种非离子表面活性剂。
7. 权利要求5的方法，其中所述表面活性剂包包括Surfynol? 465，Nanosperse aq，Triton?x-ioo,Tetronic? 9〇R4,piuronic? 丨(服和聚乙烯醇中至少一种。
8. 权利要求5的方法，其中所述表面活性剂包包括至少两种表面活性剂。
9. 权利要求1的方法，进一步包括给白水溶液充气。
10. 权利要求1的方法，其中官能化所述CNS，以提高CER纤维在含水或非水介质内的 溶解度。
11. 权利要求10的方法，其中通过使CNS与氧化剂相互作用，官能化所述CNS。
12. 权利要求10的方法，其中所述氧化剂包括过硫酸钾，高锰酸钾，过氧化物，和臭氧 中一种或多种。
13. 权利要求1的方法，其中形成所述CER纤维的纤维基底包括由玻璃、碳、聚合物、织 造织物和非织造织物中的一种或多种形成的纤维基底。
14. 权利要求13的方法，其中所述纤维基底包括玻璃。
15. 权利要求1的方法，其中所述CER纤维包括约10-20wt%的CNS负载。
16. 根据权利要求1的方法形成的非织造的短切CER纤维垫。
17. -种形成非织造的短切CER垫的方法，该方法包括： 添加多个短切的CER纤维到在混合罐内包含的白水溶液中； 在该白水溶液内搅拌CER纤维，形成分散的CER纤维的浆液； 所述浆液在多孔传输带体系上穿过，形成CER纤维网； 施加粘合剂到所述纤维网上；和 干燥粘合剂涂布的纤维网，形成非织造的短切CER垫。
18. 权利要求17的方法，其中所述白水溶液包括粘度改性剂，分散介质，杀生物剂和消 泡剂中一种或多种。
19. 权利要求18的方法，其中所述分散介质包括水，矿物油和己烷之一。
20. 权利要求19的方法，其中所述分散介质包括水，和所述白水溶液进一步包括表面 活性剂包。
21. 权利要求20的方法，其中所述表面活性剂包包括一种或多种非离子表面活性剂。
22. 权利要求17的方法，进一步包括给所述浆液充气。
23. 权利要求17的方法，其中官能化所述CER纤维。
24. 根据权利要求17的方法形成的非织造的短切CER纤维垫。
25. 形成CNS非织造垫的方法，该方法包括： 形成含在纤维基底上布置的多个CNS的一个或多个CER纤维； 从CER纤维中除去一个或多个所述CNS进入含有白水溶液的混合罐内，形成CNS浆液； 从所述CNS浆液中除去所述白水溶液，形成CNS纤维网；和 固化所述CNS纤维网，形成非织造的CNS垫。
26. 权利要求25的方法，其中在从CER纤维剪切CNS之前，使CER纤维穿过在混合罐内 包含的白水溶液，用白水溶液涂布CER纤维。
27. 权利要求25的方法，其中通过使CER纤维穿过窄的小孔，从CER纤维中除去CNS。
28. 权利要求25的方法，其中在筛网上，从CNS浆液中除去白水溶液。
29. 权利要求25的方法，其中所述白水溶液包括粘合剂组合物。
30. 权利要求29的方法，其中在约IOkHz至40,OOOMHz的频率范围内和0. 005至1英 寸的厚度下，所述非织造的CNS垫的EMISE为约20至lOOdBs。
【专利摘要】本发明的一般概念一般地涉及碳强化的增强(CER)纤维，和更特别地涉及在含水或非水介质内CER纤维的控制分散。本发明的一般概念尤其涉及在含水或非水介质内CER纤维的控制分散以供形成非织造的短切CER纤维垫。本发明的一般概念还涉及在含水或非水介质内从CER纤维中收获的CNSs的控制分散以供形成非织造的CNS垫。还提供了在含水或非水介质中分散CNSs或CER纤维的方法。
【IPC分类】D06M15-21, C03C25-40, D21H13-40, C03C25-32
【公开号】CN104718170
【申请号】CN201380053995
【发明人】S·W·施威格尔, S·A·瑞尼, L·J·艾德兹玛
【申请人】Ocv智识资本有限责任公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年9月4日
【公告号】EP2892859A2, WO2014039509A2, WO2014039509A3