Black masterbatch and compound containing tubular carbon for high jetness, browner undertone, and matte surface

Abstract

Carbon black is combined with tubular carbon to increase brown undertone in polymer compositions. In one illustration, the tubular carbon is present in the form of multiwall carbon nanotubes, single wall carbon nanotubes, and / or carbon nanostructure (CNS)-derived species, e.g., carbon nanostructures, fragments of carbon nanostructures, fractured carbon nanotubes, elongated CNS strands, and / or dispersed carbon nanostructures.

Description

Black Masterbatch and Compound Containing Tubular Carbon for High Jetness, Browner Undertone, and Matte SurfaceBACKGROUND OF THE INVENTION

[0001] Polycarbonate (PC) , acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) , and acrylonitrile-styrene-acrylate (ASA) plastics are the basis of compounds that are widely used in a variety of applications including visible parts for automobiles and electrical appliances. To achieve the desired aesthetics, the molded black parts preferably exhibit “warm” undertone and a smooth and matte surface finish. However, carbon blacks are typically developed to maximize both jetness and a “colder” blue undertone. Thus, it is desirable to have a carbon black-containing masterbatch that exhibits both good jetness and brown undertone.SUMMARY OF THE INVENTION

[0002] We have unexpectedly found that the addition of tubular carbon, for example, carbon nanotubes, preferably carbon nanostructures (CNS) or CNS-derived species as described below, increases the brown undertone of carbon black -plastic compounds.

[0003] In one embodiment, a polymer masterbatch, comprises 40-95 wt% polymer comprising polycarbonate (PC) , polystyrene (PS) , styrene-acrylonitrile (SAN) co-polymer, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer, acrylonitrile-styrene-acrylate (ASA) co-polymer, and co-polymers and blends of any of these with each other or with polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, poly (methyl methacrylate) , polyolefin wax, ethylene-vinyl acetate copolymer wax, glyceryl monostearate, pentaerythritol stearate, or ethylene bis stearamide, 10-60 wt%carbon black, and 5-40 wt%tubular carbon. The tubular carbon may be selected from the group consisting of multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) , single wall carbon nanotubes (SWCNTs) , and carbon nanostructure (CNS) -derived species. The tubular carbon may be surface modified.

[0004] The tubular carbon may comprise at least one carbon nanostructure (CNS) -derived species dispersed in the polymer and selected from the group consisting of: carbon  nanostructures, fragments of carbon nanostructures, fractured carbon nanotubes, elongated CNS strands, dispersed CNSs, and any combination thereof, wherein the carbon nanostructures or fragments of carbon nanostructures include a plurality of multiwall carbon nanotubes that are crosslinked in a polymeric structure by being branched, interdigitated, entangled and / or sharing common walls, wherein the fractured carbon nanotubes are derived from the carbon nanostructures and are branched and share common walls with one another, wherein elongated CNS strands are derived from the carbon nanostructures and include CNTs that have been displaced linearly with respect to one another, and wherein the dispersed CNS comprise exfoliated fractured CNTs that do not share common walls with one another.

[0005] The polymer masterbatch may further comprise a filler in particulate or fiber form. The filler may be selected from the group consisting of fumed silica, precipitated silica, semiconducting oxides, nickel coated graphite, metals, metal alloys, carbon fibers, graphenes, graphite, clay, metal carbides, metal nitrides, metal phosphates, metal sulfates, metal carbonates, metal halides, metal hydroxides, glass, and organic fibers.

[0006] The polymer masterbatch may further comprise an additive selected from the group consisting of fire retardants, toughening modifiers, anti-oxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers, anti-scratching agents, processing aids.

[0007] In another aspect, a thermoplastic compound comprises the polymer masterbatch of any the embodiments disclosed herein. The thermoplastic compound comprises 0.05 to 5 wt%tubular carbon and 0.2 to 4 wt%carbon black and having a 20o gloss at least 5%less than a 60%gloss. The tubular carbon may be selected from the group consisting of multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) , single wall carbon nanotubes (SWCNTs) , and carbon nanostructure (CNS) -derived species. The tubular carbon may be surface modified. The tubular carbon may comprise at least one carbon nanostructure (CNS) -derived species dispersed in the polymer and selected from the group consisting of: carbon nanostructures, fragments of carbon nanostructures, fractured carbon nanotubes, elongated CNS strands, dispersed CNSs, and any combination thereof, wherein the carbon nanostructures or fragments of carbon nanostructures include a plurality of multiwall carbon nanotubes that are crosslinked in a polymeric structure by being branched, interdigitated, entangled and / or sharing common walls, wherein the fractured carbon nanotubes are derived from the carbon nanostructures and are branched and  share common walls with one another, wherein elongated CNS strands are derived from the carbon nanostructures and include CNTs that have been displaced linearly with respect to one another, and wherein the dispersed CNS comprise exfoliated fractured CNTs that do not share common walls with one another.

[0008] The thermoplastic compound may further include a polymer selected from the group consisting of polycarbonate, polystyrene, styrene-acrylonitrile co-polymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, acrylonitrile-styrene-acrylate co-polymer, and co-polymers and blends of any of these with each other. The thermoplastic compound may further comprise a filler in particulate or fiber form. The filler may be selected from the group consisting of fumed silica, precipitated silica, semiconducting oxides, nickel coated graphite, metals, metal alloys, carbon fibers, graphenes, graphite, clay, metal carbides, metal nitrides, metal phosphates, metal sulfates, metal carbonates, metal halides, metal hydroxides, glass, and organic fibers.

[0009] The thermoplastic compound may further comprise an additive selected from the group consisting of fire retardants, toughening modifiers, anti-oxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers, anti-scratching agents, processing aids. The thermoplastic compound may have a b*of at least -1.3, for example, from -1.3 to -1.17. The thermoplastic compound may have a gloss, measured at 20°, more than 5%less than a gloss measured at 60°.

[0010] The above and other features of the invention including various details of construction and combinations of parts, and other advantages, will now be more particularly described with reference to the accompanying drawings and pointed out in the claims. It will be understood that the particular method and device embodying the invention are shown by way of illustration and not as a limitation of the invention. The principles and features of this invention may be employed in various and numerous embodiments without departing from the scope of the invention.

[0011] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

[0012] FIGS. 1A and 1B are diagrams illustrating differences between a Y-shaped MWCNT, not in or derived from a carbon nanostructure (FIG. 1A) , and a branched MWCNT (FIG. 1B) in a carbon nanostructure.

[0013] FIGS. 2A and 2B are TEM images showing features characterizing multiwall carbon nanotubes found in carbon nanostructures.

[0014] FIG. 3A is an illustrative depiction of a carbon nanostructure flake material after isolation of the carbon nanostructure from a growth substrate;

[0015] FIG. 3B is a SEM image of an illustrative carbon nanostructure obtained as a flake material.

[0016] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

[0017] The invention now will be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which illustrative embodiments of the invention are shown. This invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

[0018] In one embodiment, a polymer masterbatch, comprises 40-95 wt% polymer comprising polycarbonate (PC) , polystyrene (PS) , styrene-acrylonitrile (SAN) co-polymer, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer, acrylonitrile-styrene-acrylate (ASA) co-polymer, and co-polymers and blends of any of these with each other or with with low molecular weight polyolefin waxes and their derivatives, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, poly (methyl methacrylate) , polyolefin wax, ethylene-vinyl acetate copolymer wax, glyceryl monostearate, pentaerythritol stearate, ethylene bis stearamide, or other lower molecular weight resins and waxes known to those of skill in the art, 10-60 wt%carbon black, and 5-40 wt%tubular carbon.

[0019] The masterbatch may include 40-95%thermoplastic polymer, for example, 50-85 wt%, 60-75 wt%, or 70 to 80 wt%thermoplastic polymer. The thermoplastic polymer may include any thermoplastic polymer known to those of skill in the art, preferably thermoplastic polymers based on PC, PS, SAN, ABS, or ASA, and blends or co-polymers of any of these. For example, blends of thermoplastics such as PC with other polyesters such as polybutylene terephthalate (PBT) or polyethylene terephthalate (PET) , with poly (methyl methacrylate) -  (PMMA) , and with styrene acrylonitrile copolymers are appropriate for use with embodiments provided herein. Polycarbonate-based polymers and blends are commercially available from Covestro under the Makrolon, Bayblend, Makroblend, and Apec names and from Sabic under the Geloy, Cycoloy and Xenoy names and from LG Chem under the Lupoy name. Alternatively or in addition, the thermoplastic polymer may be in a blend with low molecular weight polyolefin waxes and their derivatives, ethylene-vinyl acetate copolymer wax, aliphatic carboxylic esters such as glyceryl monostearate, pentaerythritol stearate, fatty acid amides such as ethylene bis stearamide, and other lower molecular weight resins and waxes known to those of skill in the art.

[0020] The tubular carbon is preferably selected from multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) , single wall carbon nanotubes (SWCNTs) , and carbon nanostructure (CNS) -derived species. In specific examples, the tubular carbon is provided at a loading of 0.05 to 5 weight %of a compounded formulation, for example 0.1 to 4 wt%, 0.25 to 3 wt%, 0.5 to 2 wt%, 0.75 to 1.5 wt%, 1 to 3 wt%, or, in a CB-tubular carbon masterbatch, in a range of 5 wt%to 40 wt%, for example, 10 wt%to 30%or 15%to 25%by weight. The carbon nanostructure (CNS) -derived species may comprise, consist of, or consist essentially of at least one carbon nanostructure (CNS) -derived species selected from the group consisting of: carbon nanostructures, fragments of carbon nanostructures, fractured carbon nanotubes, elongated CNS strands, dispersed CNSs, and any combination thereof. The carbon nanostructures or fragments of carbon nanostructures include a plurality of multiwall carbon nanotubes that are crosslinked in a polymeric structure by being branched, interdigitated, entangled and / or sharing common walls. The fractured carbon nanotubes are derived from the carbon nanostructures and are branched and share common walls with one another. Elongated CNS strands are derived from the carbon nanostructures and include CNTs that have been displaced linearly with respect to one another. Dispersed CNS comprise exfoliated fractured CNTs that do not share common walls with one another.

[0021] Thus, the tubular carbon may be carbon nanostructures (CNSs, singular CNS) , a term that refers herein to a plurality of carbon nanotubes (CNTs) that that are crosslinked in a polymeric structure by being branched, e.g., in a dendritic fashion, interdigitated, entangled and / or sharing common walls with one another. Thus, CNSs can be considered to have CNTs,  such as, for instance, MWCNTs, as a base monomer unit of their polymeric structure. Typically, CNSs are grown on a substrate (e.g., a fiber material) under CNS growth conditions. In such cases, at least a portion of the CNTs in the CNSs can be aligned substantially parallel to one another, much like the parallel CNT alignment seen in conventional carbon nanotube forests. They can be separated from the substrate to form CNS flakes. Operations conducted to prepare the compositions described herein can generate CNS fragments, fractured CNTs, and / or elongated CNS strands. Fragments of CNSs are derived from CNSs and, like the larger CNS, include a plurality of CNTs that are crosslinked in a polymeric structure by being branched, interdigitated, entangled and / or sharing common walls. Fractured CNTs are derived from CNSs and are branched and share common walls with one another. Elongated CNS strands are structures derived from CNSs (including from fragments of CNSs and fractured CNTs) in which the component CNTs have been displaced linearly with respect to each other. Preferably, the operations conducted to prepare the compositions described herein generate dispersed CNSs that are more completely exfoliated, and they may retain junctions and intersections between the component CNTs that were created during production of the CNSs. Alternatively or in addition, conventional MWCNTs or SWCNTs that are not part of or derived from carbon nanostructures are also employed in various embodiments.

[0022] Highly entangled CNSs are macroscopic in size and can be considered to have a carbon nanotube (CNT) as a base monomer unit of its polymeric structure. For many CNTs in the CNS structure, at least a portion of a CNT sidewall is shared with another CNT. While it is generally understood that every carbon nanotube in the CNS need not necessarily be branched, crosslinked, or share common walls with other CNTs, at least a portion of the CNTs in the carbon nanostructure can be interdigitated with one another and / or with branched, crosslinked, or common-wall-sharing carbon nanotubes in the remainder of the carbon nanostructure.

[0023] As known in the art, carbon nanotubes (CNT or CNTs plural) are carbonaceous materials that include at least one sheet of sp2-hybridized carbon atoms bonded to each other to form a honey-comb lattice that forms a cylindrical or tubular structure. The carbon nanotubes can be single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) or multi-walled carbon  nanotubes (MWCNTs) . SWCNTs can be thought of as an allotrope of sp2-hybridized carbon similar to fullerenes. The structure is a cylindrical tube including six-membered carbon rings. Analogous MWCNTs, on the other hand, have several tubes in concentric cylinders. The number of these concentric walls may vary, e.g., from 2 to 25 or more. Typically, the diameter of MWCNTs may be 10 nm or more, in comparison to 0.7 to 2.0 nm for typical SWNTs.

[0024] In many of the CNSs used in this invention, the CNTs are MWCNTs, having, for instance, at least two coaxial carbon nanotubes. The number of walls present, as determined, for example, by transmission electron microscopy (TEM) , at a magnification sufficient for analyzing the number of wall in a particular case, can be within the range of from 2 to 30 or so, for example: 4 to 30; 6 to 30; 8 to 30; 10 to 30; 12 to 30; 14 to 30; 16 to 30; 18 to 30; 20 to 30; 22 to 30; 24 to 30; 26 to 30; 28 to 30; or 2 to 28; 4 to 28; 6 to 28; 8 to 28; 10 to 28; 12 to 28; 14 to 28; 16 to 28; 18 to 28; 20 to 28; 22 to 28; 24 to 28; 26 to 28; or 2 to 26; 4 to 26; 6 to 26; 8 to 26; 10 to 26; 12 to 26; 14 to 26; 16 to 26; 18 to 26; 20 to 26; 22 to 26; 24 to 26; or 2 to 24; 4 to 24; 6 to 24; 8 to 24; 10 to 24; 12 to 24; 14 to 24; 16 to 24; 18 to 24; 20 to 24; 22 to 24; or 2 to 22; 4 to 22; 6 to 22; 8 to 22; 10 to 22; 12 to 22; 14 to 22; 16 to 22; 18 to 22; 20 to 22; or 2 to 20; 4 to 20; 6 to 20; 8 to 20; 10 to 20; 12 to 20; 14 to 20; 16 to 20; 18 to 20; or 2 to 18; 4 to 18; 6 to 18; 8 to 18; 10 to 18; 12 to 18; 14 to 18; 16 to 18; or 2 to 16; 4 to 16; 6 to 16; 8 to 16; 10 to 16; 12 to 16; 14 to 16; or 2 to 14; 4 to 14; 6 to 14; 8 to 14; 10 to 14; 12 to 14; or 2 to 12; 4 to 12; 6 to 12; 8 to 12; 10 to 12; or 2 to 10; 4 to 10; 6 to 10; 8 to 10; or 2 to 8; 4 to 8; 6 to 8; or 2 to 6; 4 to 6; or 2 to 4.

[0025] Since a CNS is a polymeric, highly branched and crosslinked network of CNTs, at least some of the chemistry observed with individualized CNTs may also be carried out on the CNS. In addition, some of the attractive properties often associated with using CNTs also are displayed in materials that incorporate CNSs. These include, for example, electrical conductivity, attractive physical properties including maintaining or enabling good tensile strength when integrated into a silicone-based composition, thermal stability (sometimes comparable to that of diamond crystals or in-plane graphite sheets) and / or chemical stability, to name a few.

[0026] However, as used herein, the term “CNS” is not a synonym for individualized, un-entangled structures such as “monomeric” fullerenes (the term “fullerene” broadly referring to an allotrope of carbon in the form of a hollow sphere, ellipsoid, tube, e.g., a carbon nanotube, and other shapes) . In fact, many embodiments of the invention highlight differences and advantages observed or anticipated with the use of CNSs as opposed to the use of their CNTs building blocks. Without wishing to be held to a particular interpretation, it is believed that the combination of branching, crosslinking, and wall sharing among the carbon nanotubes in a CNS reduces or minimizes the van der Waals forces that are often problematic when using individual carbon nanotubes in a similar manner, especially when it is desirable to prevent agglomeration.

[0027] In addition, or alternatively to performance attributes, CNTs that are part of or are derived from a CNS can be characterized by a number of features, at least some of which can be relied upon to distinguish them from other nanomaterials, such as, for instance, ordinary CNTs (namely CNTs that are not derived from CNSs and can be provided as individualized, pristine or fresh CNTs) .

[0028] In many cases, a CNT present in or derived from a CNS has a typical diameter of 100 nanometers (nm) or less, such as, for example, within the range of from about 5 to about 100 nm, e.g., within the range of from about 10 to about 75, from about 10 to about 50, from about 10 to about 30, from about 10 to about 20 nm.

[0029] In specific embodiments, at least one of the CNTs derived from CNS has a length that is equal to or greater than 2 microns, as determined by SEM. For example, at least one of the CNTs derived from CNS will have a length within a range of from 2 to 2.25 microns; from 2 to 2.5 microns; from 2 to 2.75 microns; from 2 to 3.0 microns; from 2 to 3.5 microns; from 2 to 4.0 microns; or from 2.25 to 2.5 microns; from 2.25 to 2.75 microns; from 2.25 to 3 microns; from 2.25 to 3.5 microns; from 2.25 to 4 microns; or from 2.5 to 2.75 microns; from 2.5 to 3 microns; from 2.5 to 3.5 microns; from 2.5 to 4 microns; or from 3 to 3.5 microns; from 3 to 4 microns; of from 3.5 to 4 microns or higher. In some embodiments, more than one, e.g., a portion such as a fraction of at least about 0.1%, at least about 1%, at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 25%, at least about 30%, at least about 35%, at least about 40, at least about 45%, at least about 50%or even more than one  half, of the CNTs derived from CNSs, as determined by SEM, can have a length greater than 2 microns, e.g., within the ranges specified above.

[0030] The morphology of CNTs present in a CNS, in a fragment of a CNS or in a fractured CNT derived from a CNS will often be characterized by a high aspect ratio, with lengths typically more than 100 times the diameter, and in certain cases much higher. For instance, in a CNS (or CNS fragment) , the length to diameter aspect ratio of CNTs can be within a range of from about 200 to about 1000, such as, for instance, from 200 to 300; from 200 to 400; from 200 to 500; from 200 to 600; from 200 to 700; from 200 to 800; from 200 to 900; or from 300 to 400; from 300 to 500; from 300 to 600; from 300 to 700; from 300 to 800; from 300 to 900; from 300 to 1000; or from 400 to 500; from 400 to 600; from 400 to 700; from 400 to 800; from 400 to 900; from 400 to 1000; or from 500 to 600; from 500 to 700; from 500 to 800; from 500 to 900; from 500 to 1000; or from 600 to 700; from 600 to 800; from 600 to 900; from 600 to 1000; from 700 to 800; from 700 to 900; from 700 to 1000; or from 800 to 900; from 800 to 1000; or from 900 to 1000.

[0031] It has been found that in CNSs, as well as in structures derived from CNSs (e.g., in fragments of CNSs or in fractured CNTs or elongated CNS strands or dispersed CNSs) at least one of the CNTs is characterized by a certain “branch density” . As used herein, the term “branch” refers to a feature in which a single carbon nanotube diverges into multiple (two or more) , connected multiwall carbon nanotubes. One embodiment has a branch density according to which, along a two-micrometer length of the carbon nanostructure, there are at least two branches, as determined by SEM. Three or more branches also can occur.

[0032] Further features (detected using TEM or SEM, for example) can be used to characterize the type of branching found in CNSs relative to structures such as Y-shaped CNTs that are not derived from CNSs. For instance, whereas Y-shaped CNTs, have a catalyst particle at or near the area (point) of branching, such a catalyst particle is absent at or near the area of branching occurring in CNSs, fragments of CNSs, fractured CNTs, elongated CNS strands, or dispersed CNSs.

[0033] In addition, or in the alternative, the number of walls observed at the area (point) of branching in a CNS, fragment of CNS, fractured CNTs, or dispersed CNSs differ from one  side of the branching (e.g., before the branching point) to the other side of this area (e.g., after or past the branching point) . Such a change in in the number of walls, also referred to herein as an “asymmetry” in the number of walls, is not observed with ordinary Y-shaped CNTs (where the same number of walls is observed in both the area before and the area past the branching point) .

[0034] Diagrams illustrating these features are provided in FIGS. 1A and 1B. Shown in FIG. 1A, is an exemplary Y-shaped CNT 11 that is not derived from a CNS. Y-shaped CNT 11 includes catalyst particle 13 at or near branching point 15. Areas 17 and 19 are located, respectively, before and after the branching point 15. In the case of a Y-shaped CNT such as Y-shaped CNT 11, both areas 17 and 19 are characterized by the same number of walls, i.e., two walls in the drawing.

[0035] In contrast, in a CNS (FIG. 1B) , a CNT building block 111, that branches at branching point 115, does not include a catalyst particle at or near this point, as seen at catalyst devoid region 113. Furthermore, the number of walls present in region 117, located before, prior (or on a first side of) branching point 115 is different from the number of walls in region 119 (which is located past, after or on the other side relative to branching point 115. In more detail, the three-walled feature found in region 117 is not carried through to region 119 (which in the diagram of FIG. 1B has only two walls) , giving rise to the asymmetry mentioned above.

[0036] These features are highlighted in the TEM images of FIGS. 2A and 2B.

[0037] In more detail, the CNS branching in TEM region 40 of FIG. 2A shows the absence of any catalyst particle. In the TEM of FIG. 2B, first channel 50 and second channel 52 point to the asymmetry in the number of walls featured in branched CNSs, while arrow 54 points to a region displaying wall sharing.

[0038] One, more, or all these attributes can be encountered in CNS-containing compositions according to various embodiments provided herein.

[0039] Suitable techniques for preparing CNSs are described, for example, in U.S. Patent Application Publication No. 2014 / 0093728 A1, published on April 3, 2014, U.S. Patent Nos. 8,784,937B2; 9,005,755B2; 9,107,292B2; and 9,447,259B2. The entire contents of these documents are incorporated herein by this reference.

[0040] As described in these documents, a CNS can be grown on a suitable substrate, for example on a catalyst-treated fiber material. The product can be a fiber-containing CNS material. In some cases, the CNSs is separated from the substrate to form flakes.

[0041] As seen in US 2014 / 0093728A1 a carbon nanostructure obtained as a flake material (i.e., a discrete particle having finite dimensions) exists as a three-dimensional microstructure due to the entanglement and crosslinking of its highly aligned carbon nanotubes. The aligned morphology is reflective of the formation of the carbon nanotubes on a growth substrate under rapid carbon nanotube growth conditions (e.g., several microns per second, such as about 2 microns per second to about 10 microns per second) , thereby inducing substantially perpendicular carbon nanotube growth from the growth substrate. Without being bound by any theory or mechanism, it is believed that the rapid rate of carbon nanotube growth on the growth substrate can contribute, at least in part, to the complex structural morphology of the carbon nanostructure. In addition, the bulk density of the CNS can be modulated to some degree by adjusting the carbon nanostructure growth conditions, including, for example, by changing the concentration of transition metal nanoparticle catalyst particles that are disposed on the growth substrate to initiate carbon nanotube growth.

[0042] The flakes can be further processed, e.g., by cutting or fluffing (operations that can involve mechanical ball milling, grinding, blending, etc. ) , chemical processes, or any combination thereof.

[0043] In some embodiments, the CNSs employed are “coated” , also referred to herein as “sized” or “encapsulated” CNSs. In a typical sizing process, the coating is applied onto the CNTs that form the CNS. The sizing process can form a partial or a complete coating that is non-covalently bonded to the CNTs and, in some cases, can act as a binder. In addition, or in the alternative, the size can be applied to already formed CNSs in a post-coating (or encapsulation) process. With sizes that have binding properties, CNSs can be formed into larger structures, granules or pellets, for example. In other embodiments the granules or pellets are formed independently of the function of the sizing.

[0044] Coating amounts can vary. For instance, relative to the overall weight of the coated CNS material, the coating can be within the range of from about 0.1 weight %to about  10 weight % (e.g., within the range, by weight, of from about 0.1%to about 0.5%; from about 0.5 %to about 1%; from about 1%to about 1.5%; from about 1.5%to about 2%; from about 2%to about 2.5%; from about 2.5%to about 3%; from about 3%to about 3.5%; from about 3.5%to about 4%; from about 4%to about 4.5%; from about 4.5%to about 5%; from about 5%to about 5.5%; from about 5.5%to about 6%; from about 6%to about 6.5%; from about 6.5%to about 7%; from about 7%to about 7.5%; from about 7.5%to about 8%; from about 8%to about 8.5%; from about 8.5%to about 9%; from about 9%to about 9.5%; or from about 9.5%to about 10%.

[0045] Various types of coatings can be selected. In many cases, sizing solutions commonly used in coating carbon fibers or glass fibers could also be utilized to coat CNSs. Specific examples of coating materials include but are not limited to fluorinated polymers such as poly (vinyldifluoroethylene) (PVDF) , poly (vinyldifluoroethylene-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) , poly (tetrafluoroethylene) (PTFE) , polyimides, and water-soluble binders, such as poly (ethylene) oxide, polyvinyl-alcohol (PVA) , cellulose, carboxymethylcellulose (CMC) , starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinyl pyrrolidone (PVP) , and copolymers and mixtures thereof. In many implementations, the CNSs used are treated with a polyurethane (PU) , a thermoplastic polyurethane (TPU) , or with polyethylene glycol (PEG) .

[0046] Polymers such as, for instance, epoxy, polyester, vinylester, polyetherimide, polyetherketoneketone, polyphthalamide, polyetherketone, polyetheretherketone, polyimide, phenol-formaldehyde, bismaleimide, acrylonitrile-butadiene styrene (ABS) , polycarbonate, polyethyleneimine, polyurethane, polyvinyl chloride, polystyrene, polyolefins, polypropylenes, polyethylenes, polytetrafluoroethylene, elastomers such as, for example, polyisoprene, polybutadiene, butyl rubber, nitrile rubber, ethylene-vinyl acetate polymers, siloxane-based polymers including those described below, and fluorosilicone polymers, combinations thereof, or other polymers or polymeric blends can also be used in some cases. If desired, in order to enhance electrical conductivity, conductive polymers such as, for instance, polyanilines, polypyrroles and polythiophenes can also be used.

[0047] The coating material may be selected to contribute particular properties to the thermoplastic composition or because of its dispersibility, compatibility, and / or miscibility with the thermoplastic polymers used to produce it.

[0048] In many implementations, the CNSs are separated from their growth substrate and can be provided in the form of a loose particulate material (such as CNS flakes, granules, pellets, etc., for example) or in compositions that also include a coating or encapsulant and / or in the form of a granule or pellet. Specific embodiments described herein employ CNS-materials that have a 97%or higher CNT purity. Alternatively, CNS materials may include some amount of the growth substrate where it is desirable to include glass fibers in the composition.

[0049] In some embodiments, the CNSs are provided in the form of a flake material after being removed from the growth substrate upon which the carbon nanostructures are initially formed. As used herein, the term “flake material” refers to a discrete particle having finite dimensions. Shown in FIG. 3A, for instance, is an illustrative depiction of a CNS flake material after isolation of the CNS from a growth substrate. Flake structure 100 can have first dimension 110 that is in a range from about 1 nm to about 35 μm thick, particularly about 1 nm to about 500 nm thick, including any value in between and any fraction thereof. Flake structure 100 can have second dimension 120 that is in a range from about 1 micron to about 750 microns tall, including any value in between and any fraction thereof. Flake structure 100 can have third dimension 130 that can be in a range from about 1 micron to about 750 microns, including any value in between and any fraction thereof. Two or all of dimensions 110, 120 and 130 can be the same or different.

[0050] For example, in some embodiments, second dimension 120 and third dimension 130 can be, independently, on the order of about 1 micron to about 10 microns, or about 10 microns to about 100 microns, or about 100 microns to about 250 microns, from about 250 to about 500 microns, or from about 500 microns to about 750 microns.

[0051] CNTs within the CNS can vary in length from about 10 nanometers (nm) to about 750 microns (μm) , or higher. Thus, the CNTs can be from 10 nm to 100 nm, from 10 nm to 500 nm; from 10 nm to 750 nm; from 10 nm to 1 micron; from 10 nm to 1.25 micron; from 10 nm to 1.5 micron; from 10 nm to 1.75 micron; from 10 nm to 2 micron; or from 100 nm to 500 nm, from 100 nm to 750 nm; from 100 nm to 1 micron; from 100 to 1.25 micron; from 100 to 1.5 micron; from 100 to 1.75 micron from 100 to 2 microns; from 500 nm to 750 nm; from 500 nm to 1 micron; from 500 nm to 1 micron; from 500 nm to 1.25 micron; from 500 nm to  1.5 micron; from 500 nm to 1.75 micron; from 500 nm to 2 micron; from 750 nm to 1 micron; from 750 nm to 1.25 micron; from 750 nm to 1.5 micron; from 750 nm to 1.75 microns; from 750 nm to 2 microns; from 1 micron to 1.25 micron; from 1.0 micron to 1.5 micron; from 1 micron to 1.75 micron; from 1 micron to 2 microns; or from 1.25 micron to 1.5 micron; from 1.25 micron to 1.75 micron; from 1 micron to 2 microns; or from 1.5 to 1.75 micron; from 1.5 to 2 micron; or from 1.75 to 2 microns. In some embodiments, at least one of the CNTs has a length that is equal to or greater than 2 microns, as determined by SEM.

[0052] Shown in FIG. 3B is a SEM image of an illustrative carbon nanostructure obtained as a flake material. The carbon nanostructure shown in FIG. 3B exists as a three-dimensional microstructure due to the entanglement and crosslinking of its highly aligned carbon nanotubes. The aligned morphology is reflective of the formation of the carbon nanotubes on a growth substrate under rapid carbon nanotube growth conditions (e.g., several microns per second, such as about 2 microns per second to about 10 microns per second) , thereby inducing substantially perpendicular carbon nanotube growth from the growth substrate. Without being bound by any theory or mechanism, it is believed that the rapid rate of carbon nanotube growth on the growth substrate can contribute, at least in part, to the complex structural morphology of the carbon nanostructure. In addition, the bulk density of the carbon nanostructure can be modulated to some degree by adjusting the carbon nanostructure growth conditions, including, for example, by changing the concentration of transition metal nanoparticle catalyst particles that are disposed on the growth substrate to initiate carbon nanotube growth.

[0053] A flake structure can include a webbed network of carbon nanotubes in the form of a carbon nanotube polymer (i.e., a “carbon nanopolymer” ) having a molecular weight in a range from about 15,000 g / mol to about 150,000 g / mol, including all values in between and any fraction thereof. In some cases, the upper end of the molecular weight range can be even higher, including about 200,000 g / mol, about 500,000 g / mol, or about 1,000,000 g / mol. The higher molecular weights can be associated with carbon nanostructures that are dimensionally long. The molecular weight can also be a function of the predominant carbon nanotube diameter and number of carbon nanotube walls present within the carbon nanostructure. The crosslinking density of the carbon nanostructure can range between about 2 mol / cm3 to about  80 mol / cm3. Typically, the crosslinking density is a function of the carbon nanostructure growth density on the surface of the growth substrate, the carbon nanostructure growth conditions and so forth. It should be noted that the typical CNS structure, containing many, many CNTs held in an open web-like arrangement, removes Van der Waals forces or diminishes their effect. This structure can be exfoliated more easily, which makes many additional steps of separating them or breaking them into branched structures unique and different from ordinary CNTs.

[0054] With a web-like morphology, carbon nanostructures can have relatively low bulk densities. As-produced carbon nanostructures can have an initial bulk density ranging from about 0.003 g / cm3 to about 0.015 g / cm3. Further consolidation and / or coating to produce a carbon nanostructure flake material or like morphology can raise the bulk density to a range from about 0.1 g / cm3 to about 0.15 g / cm3. In some embodiments, optional further modification of the carbon nanostructure can be conducted to further alter the bulk density and / or another property of the carbon nanostructure. In some embodiments, the bulk density of the carbon nanostructure can be further modified by forming a coating on the carbon nanotubes of the carbon nanostructure and / or infiltrating the interior of the carbon nanostructure with various materials. Coating the carbon nanotubes and / or infiltrating the interior of the carbon nanostructure can further tailor the properties of the carbon nanostructure for use in various applications. Moreover, forming a coating on the carbon nanotubes can desirably facilitate the handling of the carbon nanostructure. Further compaction can raise the bulk density to an upper limit of about 1 g / cm3, with chemical modifications to the carbon nanostructure raising the bulk density to an upper limit of about 1.2 g / cm3.

[0055] In addition to the flakes described above, the CNS material can be provided as granules, pellets, or in other forms of loose particulate material, having a typical particle size within the range of from about 1 mm to about 1 cm, for example, from about 0.5 mm to about 1 mm, from about 1 mm to about 2 mm, from about 2 mm to about 3 mm, from about 3 mm to about 4 mm, from about 4 mm to about 5 mm, from about 5 mm to about 6 mm, from about 6 mm to about 7 mm, from about 7 mm to about 8 mm, from about 8 mm to about 9 mm or from about 9 mm to about 10 mm.

[0056] Commercially, examples of suitable CNS materials are those available from Applied Nanostructured Solutions LLC (ANS) (Massachusetts, USA) , a wholly owned subsidiary of Cabot Corporation.

[0057] The CNSs used herein can be identified and / or characterized by various techniques. Electron microscopy, including techniques such as transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) , for example, can provide information about features such as the frequency of specific number of walls present, branching, the absence of catalyst particles, etc. See, e.g., FIGS. 2A-2B.

[0058] Raman spectroscopy can point to bands associated with impurities. For example, a D-band (around 1350 cm-1) is associated with amorphous carbon; a G band (around 1580 cm-1) is associated with crystalline graphite or CNTs) . A G′band (around 2700 cm-1) is expected to occur at about 2X the frequency of the D band. In some cases, it may be possible to discriminate between CNS and CNT structures by thermogravimetric analysis (TGA) .

[0059] Suitable carbon black particles may have a Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area from 15 to 1500 m2 / g, for example, from 15 to 75 m2 / g, from 75 to 150 m2 / g, from 100 to 300 m2 / g, from 200 to 500 m2 / g, from 500 to 1000 m2 / g, or from 1000 to 1500 m2 / g. Alternatively or in addition, suitable carbon blacks may have an oil adsorption number of (OAN) from 30 to 350 mL / 100g, for example from 40 to 80 mL / 100g, from 60 to 150 mL / g, from 100 to 200 mL / g, from 150 to 250 mL / g, from 200 to 300 mL / g, or from 250 to 350 mL / g. Preferred carbon blacks have a primary particle size of at most 40 nm, e.g., 10 nm to 25 nm, for example 15 nm to 25 nm.

[0060] Suitable commercially available carbon black particles include carbon blacks sold under the Black and trademarks available from Cabot Corporation, the and trademarks and the CD and HV lines available from Birla Carbon (formerly available from Columbian Chemicals) , the Ketjenblack trademarks available from Lion Specialty Chemicals Co., Ltd. and the and trademarks and the CK line available from Orion Engineered Carbons (formerly Evonik and Degussa Industries) , and carbon blacks available from Denka and Timcal. Alternatively or in addition, the carbon black may be a  furnace black, a gas black, a thermal black, an acetylene black, or a lamp black. The carbon black may be recycled carbon black recovered from a plastic or elastomeric material.

[0061] Carbon black may be present in any concentration in which it is typically used in masterbatch or compounded formulations not including tubular carbon. Typical carbon black concentrations in masterbatch may be from 10 to 60 wt%, for example, 15-25 wt%or 20 to 30 wt%. Typical carbon black concentrations in compounded formulations may range from 0.2 to 4 wt%, for example 0.5 to 3.5 wt%, 1 to 3 wt%, or 1.5 to 2.5 wt%, but higher concentrations are also suitable.

[0062] As noted above, carbon black may also be used in conjunction with conventional CNTs in fresh or pristine form. These CNTs are not derived from CNSs, e.g., during processing. Suitable CNTs include multiwalled CNTs (MWCNTs) and single-walled CNTs (SWCNTs) . SWCNTs may also provide thermal conductivity.

[0063] Any of the tubular carbon species used here may be modified to add hydroxyl, carboxyl, amino, alkyl, halo, metal atoms, and other groups include oxidation, attachment of small molecules via diazonium chemistry, optionally followed by metallization, esterification, amidation, halogenation, addition of groups via cycloaddition, alkylation, metallization, and other modifications known to those of skill in the art.

[0064] In many cases, the tubular carbon can be obtained commercially, including from ChengDu Organic Chemicals Co., Ltd., Sigma-Aldrich, Nanocs, Inc., and Skyspring Nanomaterials, Inc., OCSiAl, Nanocyl SA, Nano-C, Shenzhen Sanshun Nano New Materials Co., Ltd., Cabot Corporation, etc.

[0065] Preferred implementations rely on masterbatch compounding techniques to prepare a masterbatch or concentrate in which tubular carbon and carbon black are first dispersed into a thermoplastic that is the same as or compatible with the thermoplastic matrix of the final compound. The use of a masterbatch to predisperse tubular carbon may allow the final composition to be produced with lower shear. Thoroughly dispersing the carbon black, tubular carbon, and other additives in the thermoplastic may be accomplished by any method known to those of skill in the art using equipment such as twin-screw or three-screw extruders, internal kneading mixers, continuous mixers, reciprocating co-kneaders, and other mixing  equipment known to those of skill in the art. The masterbatch may include one or more further components or additives, for example, fire retardants, toughening modifiers, anti-oxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers, anti-scratching agents, processing aids, and / or other additives known to those of skill in the art, to be incorporated in the final composition. Alternatively or in addition, the masterbatch may include at least one filler in particulate or fiber form and selected from the group consisting of fumed silica, precipitated silica, semiconducting oxides, nickel coated graphite, metals, metal alloys, carbon fibers, graphenes, graphite, clay, metal carbides, metal nitrides, metal phosphates, metal sulfates, metal carbonates, metal halides, metal hydroxides, glass, and organic fibers. In many implementations, the masterbatch includes a lubricating agent, an antioxidant, or both.

[0066] The masterbatch may be combined with additional carbon black-and tubular carbon-free resin at a suitable ratio to form a compound according to any method known to those of skill in the art. Any equipment known to those of skill in the art, such as the equipment listed above, may be used. The additional resin may be any of the thermoplastic polymers and blends described above for the masterbatch. Suitable addition ratios can range from about 1 wt%to about 90 wt% (based on the addition ratio of the masterbatch to the CB-and tubular carbon-free resin) . Exemplary addition rates are from 1 -70 wt%, for example, 5-50 wt%, 10-30 wt%, 2-7wt%, or 5 to 15 wt%with respect to carbon black and tubular carbon-free resin. The tubular carbon-free resin may include one or more further components or additives, such as the additives and fillers listed above and others known to those of skill in the art, to be incorporated in the final composition. Alternatively or in addition, such further components, additives, or fillers may be combined with the let down composition in a further processing step.

[0067] Processing steps conducted in the preparation of either the masterbatch or the compounds described herein can generate CNS-derived species such as CNS fragments, fractured CNTs, elongated CNS strands, and / or dispersed CNS that become distributed (e.g., homogeneously) in individualized form throughout the system or throughout a precursor used to deliver the CNSs. For example, the shear forces associated with the compounding operation used to disperse CNSs into the masterbatch can result in fragmentations of the initial structures and / or the “exfoliation” of carbon nanotubes from the original CNS.

[0068] Except for their reduced sizes, CNS fragments (a term that also includes partially fragmented CNSs) generally share the properties of intact CNS and can be identified by electron microscopy and other techniques, as described above. Fractured CNTs, elongated CNS strands, and dispersed CNSs can be formed when crosslinks between CNTs within the CNSs are broken, under appropriate amounts of applied shear, for example.

[0069] Illustrative CNS fragment sizes present in a CNS-containing thermoplastic system (masterbatch or compound) can be within the range of from about 0.5 to about 20 μm, e.g., within the range of from about 0.5 to about 1 μm; from about 1 to about 5 μm; from about 5 to about 10 μm; from about 10 to about 15 μm; or from about 15 to about 20 μm. If used, MWCNTs and / or SWCNTs can be within a range of from about 0.1 micron to about 10 microns.

[0070] In many of the masterbatches and compounded compositions, the tubular carbon and carbon black are uniformly distributed throughout the polymer matrix.

[0071] It was discovered that the presence of tubular carbon, for example, MWCNTs, SWCNTs, and / or CNS-derived species, e.g., CNSs, fragments of CNSs, fractured nanotubes, elongated CNS strands, and / or dispersed CNS in carbon black-filled thermoplastic compositions can display improved browntone (less negative b*and / or less negative a*) and reduced gloss.

[0072] In some embodiments, the tubular carbon and carbon black are utilized in conjunction with one or more additional additives or fillers such as those described above and other additives commonly used in thermoplastic composites. Such additives may be combined with the tubular carbon and carbon black in a masterbatch and / or added along with additional thermoplastic elastomer during formation of the final compound.

[0073] Compositions described herein can be used in preparing various molded or extruded articles, including but not limited to automotive parts such as grills, pillars, rearview mirror systems, door handles, instrument panel frame, appliance enclosures, consumer goods such as coffee machines, juicers, hair dryers, and so forth.

[0074] The compounds produced by combining masterbatch with additional polymer may have a b*value (as part of an L*a*b*color) of at least (less negative than) -1.3, for example,  at least -1.25 or from -1.3 to -1.15 or from -1.27 to -1.17. Alternatively or in addition, the compounds may have a 20° gloss at least 5%less than a 60%gloss, for example, from 5%less to 45%less, from 10%less to 25%less, or from 15%less to 35%less.

[0075] The invention is further illustrated by the following non-limited examples.Examples

[0076] Test methods

[0077] Color data (L*a*b*) were generated using DATACOLOR 850 instrument which is in conformance with the CIELAB standard of colorimetry. The protocol of color measurement was D65 illuminant, measurement geometry of d / 8°, and 10° observer. L*, a*, b*data under specular reflection included (SCI) mode were recorded. The gloss of the injection molded plaque surface was determined employing a BYK-Gardner 4520 micro-TRI-gloss instrument. Before testing, the equipment was calibrated by using a piece of polished black glass with an arbitrary value of 100. The gloss measurements were conducted under an angle of 60° first and then under 20°.

[0078] Preparation of Masterbatch

[0079] The carbon black pigment (Black Pearls 800 carbon black, Cabot Corporation) and / or CNS were mixed with a base resin, either PN-107 acrylonitrile-styrene copolymer (SAN) (Chimei Corporation) or Makrolon 2207 polycarbonate (Covestro) by using Farrel 1.57 L internal mixer with following mixing protocol (Table 1) to prepare the masterbatch (MB) comprising of the base resin and the pigment in the relative amounts specified in Table 2.

[0080] Table 1. Internal mixer settings to produce masterbatch

[0081] Table 2. Masterbatch Compositions

[0082] *Comparative Example

[0083] Letdown of masterbatch and preparation of injection molded plaque

[0084] MB was first dry mixed with the dilution resin (Makrolon 2805 polycarbonate from Covestro) and then compounded on co-rotating twin-screw extruder Leistritz ZSK27 iMAXX with screw diameter 28mm, L / D ratio of 48 using the parameter in Table 3. Plaques with dimension 90mm x 65mm x 2mm were injection molded for color and gloss assessment. PC compounds were firstly dried at 120℃ for 4 hours before injection molding using 36mm injection-molding machine SE100EV-A from Sumitomo Demag using the parameters in Table 4.

[0085] Table 3. Twin-screw extruder compounding parameters settings

[0086] Table 4. Injection molding parameter settings for PC and PC / ABS

[0087] Table 5 shows the color and gloss data for polycarbonate compounds prepared with CNS and carbon black. The results show that increased amounts of CNS reduced gloss and increased browntone (less negative b*) with moderately increased (lower L*) jetness.

[0088] Table 5. Color and surface gloss data of PC compounds with varied amount of CB and CNS, injection molded color plaque

[0089] *Comparative Example

[0090] In a further example, masterbatch 4 is first dry-mixed with PC / ABS resin (Bayblend T85XF from Covestro) and then dried at 120℃ for 4 hours. Plaques with dimension 90mm x 65mm x 2mm are directly injection molded for color and gloss assessment using 36mm injection-molding machine SE100EV-A from Sumitomo Demag using the parameters in Table 4. It is expected that compounds having 0.1 wt%CNS and 0.35 wt%carbon black will have comparable color but more browntone (less negative b*and / or a*) than CNS-free compositions with the same carbon black loading, but lower gloss.

[0091] While this invention has been particularly shown and described with references to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the invention encompassed by the appended claims.

Claims

1.A polymer masterbatch, comprising:40-95 wt% polymer comprising polycarbonate, polystyrene, styrene-acrylonitrile co-polymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, acrylonitrile-styrene-acrylate co-polymer, and co-polymers and blends of any of these with each other or with polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, poly (methyl methacrylate) , polyolefin wax, ethylene-vinyl acetate copolymer wax, glyceryl monostearate, pentaerythritol stearate, or ethylene bis stearamide;10-60 wt%carbon black; and5-40 wt%tubular carbon.2.The polymer masterbatch of claim 1, wherein the tubular carbon is selected from the group consisting of multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) , single wall carbon nanotubes(SWCNTs) , and carbon nanostructure (CNS) -derived species.3.The polymer masterbatch of claim 2, wherein the tubular carbon is surface modified.4.The polymer masterbatch of any of claims 1-3, wherein the tubular carbon comprises at least one carbon nanostructure (CNS) -derived species dispersed in the polymer and selected from the group consisting of: carbon nanostructures, fragments of carbon nanostructures, fractured carbon nanotubes, elongated CNS strands, dispersed CNSs, and any combination thereof,wherein the carbon nanostructures or fragments of carbon nanostructures include a plurality of multiwall carbon nanotubes that are crosslinked in a polymeric structure by being branched, interdigitated, entangled and / or sharing common walls,wherein the fractured carbon nanotubes are derived from the carbon nanostructures and are branched and share common walls with one another,wherein elongated CNS strands are derived from the carbon nanostructures and include CNTs that have been displaced linearly with respect to one another, andwherein the dispersed CNS comprise exfoliated fractured CNTs that do not share common walls with one another.5.The polymer masterbatch of any of claims 1-4, further comprising a filler in particulate or fiber form.6.The polymer masterbatch of claim 5, wherein the filler is selected from the group consisting of fumed silica, precipitated silica, semiconducting oxides, nickel coated graphite, metals, metal alloys, carbon fibers, graphenes, graphite, clay, metal carbides, metal nitrides, metal phosphates, metal sulfates, metal carbonates, metal halides, metal hydroxides, glass, and organic fibers.7.The polymer masterbatch of any one of claims 1-6, further comprising an additive selected from the group consisting of fire retardants, toughening modifiers, anti-oxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers, anti-scratching agents, processing aids.8.A thermoplastic compound comprising the polymer masterbatch of any of claims 1-7, the thermoplastic compound comprising 0.05 to 5 wt%tubular carbon and 0.2 to 4 wt%carbon black and having a 20° gloss at least 5%less than a 60%gloss.9.The thermoplastic compound of claim 8, wherein the tubular carbon is selected from the group consisting of multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) , single wall carbon nanotubes (SWCNTs) , and carbon nanostructure (CNS) -derived species.10.The thermoplastic compound of claim 9, wherein the tubular carbon is surface modified.11.The thermoplastic compound of any of claims 8-10, wherein the tubular carbon comprises at least one carbon nanostructure (CNS) -derived species dispersed in the polymer and selected from the group consisting of: carbon nanostructures, fragments of carbon nanostructures, fractured carbon nanotubes, elongated CNS strands, dispersed CNSs, and any combination thereof,wherein the carbon nanostructures or fragments of carbon nanostructures include a plurality of multiwall carbon nanotubes that are crosslinked in a polymeric structure by being branched, interdigitated, entangled and / or sharing common walls,wherein the fractured carbon nanotubes are derived from the carbon nanostructures and are branched and share common walls with one another,wherein elongated CNS strands are derived from the carbon nanostructures and include CNTs that have been displaced linearly with respect to one another, andwherein the dispersed CNS comprise exfoliated fractured CNTs that do not share common walls with one another.12.The thermoplastic compound of any of claims 8-11, further comprising a polymer selected from the group consisting of polycarbonate, polystyrene, styrene-acrylonitrile co-polymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, acrylonitrile-styrene-acrylate co-polymer, and co-polymers and blends of any of these with each other.13.The thermoplastic compound of any of claims 8-12, further comprising a filler in particulate or fiber form.14.The thermoplastic compound of claim 13, wherein the filler is selected from the group consisting of fumed silica, precipitated silica, semiconducting oxides, nickel coated graphite, metals, metal alloys, carbon fibers, graphenes, graphite, clay, metal carbides, metal nitrides, metal phosphates, metal sulfates, metal carbonates, metal halides, metal hydroxides, glass, and organic fibers.15.The thermoplastic compound of any of claims 8-14, further comprising an additive selected from the group consisting of fire retardants, toughening modifiers, anti-oxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers, anti-scratching agents, processing aids.16.The thermoplastic compound of any of claims 8-15, wherein the thermoplastic compound has a b*of at least -1.3, for example, from -1.3 to -1.17.17.The thermoplastic compound of any of claims 8-16, wherein the thermoplastic compound has a gloss, measured at 20°, more than 5%less than a gloss measured at 60°.