JP2019142755A - Nanocarbon material dispersion method, nanocarbon material dispersion liquid, and nanocarbon material complex - Google Patents
Nanocarbon material dispersion method, nanocarbon material dispersion liquid, and nanocarbon material complex Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019142755A JP2019142755A JP2018030092A JP2018030092A JP2019142755A JP 2019142755 A JP2019142755 A JP 2019142755A JP 2018030092 A JP2018030092 A JP 2018030092A JP 2018030092 A JP2018030092 A JP 2018030092A JP 2019142755 A JP2019142755 A JP 2019142755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- dispersion
- nanocarbon material
- nanocarbon
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 149
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 112
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 169
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 89
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 89
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 55
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 37
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 37
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 29
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 19
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 17
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 15
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 12
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 6
- JELFVXVEOTVGKC-UHFFFAOYSA-N 3-dodecoxycarbonylbut-3-enoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC(=O)C(=C)CC(O)=O JELFVXVEOTVGKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LIFHMKCDDVTICL-UHFFFAOYSA-N 6-(chloromethyl)phenanthridine Chemical compound C1=CC=C2C(CCl)=NC3=CC=CC=C3C2=C1 LIFHMKCDDVTICL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 5
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 abstract description 9
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 abstract description 7
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 64
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 11
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 229910021387 carbon allotrope Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000012258 stirred mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ナノ炭素材料の分散方法、ナノ炭素材料の分散液及びナノ炭素材料複合体に関し、特に、従来にない分散剤及び分散処理方法を適用することにより、分散性と電気特性に優れたナノ炭素材料の分散液及びナノ炭素材料複合体を提供する技術に関するものである。 The present invention relates to a nanocarbon material dispersion method, a nanocarbon material dispersion, and a nanocarbon material composite, and in particular, by applying an unprecedented dispersant and dispersion treatment method, the dispersibility and electrical characteristics are excellent. The present invention relates to a technique for providing a nanocarbon material dispersion and a nanocarbon material composite.
従来、炭素は、グラファイト、ダイヤモンド、無定形炭素など、性質が大きく異なる複数の同素体が存在することが明らかとなっていた。1980年代以降次々と新発見されたナノメートルサイズの炭素の同素体は、従来知られていた炭素同素体とは全く異なる原子構造や物性を有することが確かめられ、その工業的利用価値の高さが注目されている。本明細書ではそれらを「ナノ炭素材料」と称し、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ナノグラフェン、フラーレン、カーボンナノホーン、カーボンマイクロコイル、カーボンブラック、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノクリスタル、活性炭などであって、数nm〜10μm程度のサイズのものを含むものとする。 Conventionally, it has been clarified that carbon has a plurality of allotropes having greatly different properties such as graphite, diamond, and amorphous carbon. Nanometer-sized carbon allotropes that have been newly discovered since the 1980s have been confirmed to have completely different atomic structures and physical properties from the conventionally known carbon allotropes. Has been. In the present specification, these are referred to as “nanocarbon materials”, and are carbon nanotubes, carbon nanofibers, nanographene, fullerenes, carbon nanohorns, carbon microcoils, carbon black, diamond-like carbon, carbon nanocrystals, activated carbon, etc. The one having a size of about 10 nm to 10 μm is included.
ナノ炭素材料は炭素のみから構成されるため、極めて軽量で、高強度で、導電性を有する高分子材料である。その導電性は銅よりも優れ、強度は鋼よりも優れ、耐熱性が高く、多くの薬品に対しても反応せず、大気中で安定である。
ナノ炭素材料の中でも、カーボンナノチューブは、特に優れた電気特性、力学特性、熱特性などを示すものであり、様々な材料への応用が期待され、広く研究開発が行われている。例えば、カーボンナノチューブと樹脂とを混合した複合材とし、あるいはカーボンナノチューブ分散液をバインダーとを混合して乾燥させたものから、様々な用途の材料が得られる。
Since the nanocarbon material is composed only of carbon, it is a polymer material that is extremely lightweight, high in strength, and conductive. Its conductivity is superior to copper, strength is superior to steel, heat resistance is high, it does not react to many chemicals, and is stable in the atmosphere.
Among nanocarbon materials, carbon nanotubes exhibit particularly excellent electrical properties, mechanical properties, thermal properties, etc., and are expected to be applied to various materials, and are widely researched and developed. For example, a material for various uses can be obtained from a composite material in which carbon nanotubes and a resin are mixed, or a carbon nanotube dispersion mixed with a binder and dried.
カーボンナノチューブは、ファンデルワールス力により凝集する性質があり、溶液中ではバンドル構造体を形成するため、そのままでは良好なカーボンナノチューブ複合材料を製造することができず、カーボンナノチューブを溶液中に分散(あるいは可溶化)させる工程が必要となる。カーボンナノチューブが良好に分散された溶液(分散液)を用いることが、カーボンナノチューブ複合材料の特性向上に大きく寄与することから、カーボンナノチューブを溶液中に安定的に分散させる技術に関して多くの提案がなされている。 Carbon nanotubes have the property of agglomerating due to van der Waals forces and form a bundle structure in the solution. Therefore, it is impossible to produce a good carbon nanotube composite as it is, and the carbon nanotubes are dispersed in the solution ( Alternatively, a step of solubilization is required. Since the use of a solution (dispersion) in which carbon nanotubes are well dispersed greatly contributes to the improvement of the characteristics of the carbon nanotube composite material, many proposals have been made regarding techniques for stably dispersing carbon nanotubes in a solution. ing.
溶液中のカーボンナノチューブの分散方法としては、有機溶媒(例えば、N−メチルピロリドン;NMP)を用いる方法、酸処理によりカーボンナノチューブを化学修飾する方法、界面活性剤(例えば、ドデシル硫酸ナトリウム;SDS)によりミセル化する方法などがあり、さらに超音波処理やビーズミル処理などが併用されることも多い。 As a method for dispersing carbon nanotubes in a solution, a method using an organic solvent (for example, N-methylpyrrolidone; NMP), a method for chemically modifying carbon nanotubes by acid treatment, a surfactant (for example, sodium dodecyl sulfate; SDS) There is a method of forming micelles, and ultrasonic treatment and bead mill treatment are often used together.
特許文献1には、アルキルエステル基、ビニリデン基及びアニオン性基を有する界面活性剤、カーボンナノチューブ、水性溶媒を含むカーボンナノチューブ分散液が提案されている(請求項1等)。この分散技術では、界面活性剤のビニリデン基が有する炭素二重結合がカーボンナノチューブと相互作用することによりカーボンナノチューブの分散が促進されるものとされており、従来のドデシル硫酸ナトリウム(SDS)等の分散剤を用いた場合に比べて分散度が高く([0055]〜[0062]等)、さらにはpH変化に対する安定性が高い([0063]〜[0069]等)カーボンナノチューブ分散液が得られるとの結果が報告されている。
特許文献2には、カーボンナノチューブの複合材料とその製造方法が開示されている。具体的には、アーク放電法によって生成したカーボンナノチューブを粉砕して、粉砕したカーボンナノチューブと活性炭をアセトンに加えて、超音波を用いて混合・分散して複合材料を生成し、その複合材料をドラフトチャンバー内で乾燥して粉末の複合材料を生成し、その複合材料を加熱して活性炭の一部を燃焼させて除去し、高密度で均一に分散した状態でカーボンナノチューブを露出させる。その際カーボンナノ粒子の一部も燃焼して除去されるものである。
特許文献3には、流体の循環流路が形成されるようにした撹拌装置が開示されている。具体的には、撹拌層内に設けた流体撹拌部は、対向状態にして同軸的に配置した一対の撹拌体を一体的に同一軸線廻りに回転させて、一方の撹拌体の回転中心である中心部に形成した流入部を通して流入した流体を、両撹拌体間に形成した撹拌流路を通して放射線方向に流動させて、両撹拌体の外周縁部間に形成した流出部から流出させるように構成すると共に、他方の撹拌体には、上記流出部から流出される流体が一方の撹拌体に形成した流入部側に流動されるように案内部を設けて、同案内部を介して上記流入部に流体が環流されるようにしたものである。
特許文献4には、撹拌効率を促進する撹拌装置が開示されている。具体的には、流体を撹拌する撹拌装置に装備する流体撹拌部であって、上記流体撹拌部は、対向状態にして同軸的に配置した一対の撹拌体を同一軸線廻りに回転させて、一方の撹拌体の回転中心である中心部に形成した流入部を通して流入した流体を、両撹拌体間に形成した撹拌流路を通して放射線方向に流動させて、両撹拌体の外周縁部間に形成した流出部から流出させるように構成すると共に、撹拌流路は、流入部側から流出部側に向けて流路断面積を漸次縮小させて形成し、同撹拌流路内には、一方の撹拌体から他方の攪拌体に向けて突出させた一方側蛇行流路形成片と、他方の撹拌体から一方の攪拌体に向けて突出させた他方側蛇行流路形成片とを撹拌流路の伸延方向に間隔を開けて交互に配置して、流入部から流入した流体は、各蛇行流路形成片を越流しながら流出部側に蛇行状態に流動して撹拌されるようにしたものである。
特許文献5には、より効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置が開示されている。具体的には、混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、回転軸に回転側混合撹拌体を取り付ける一方、混合撹拌ケースに固定側混合撹拌体を回転側混合撹拌体と対面状態に固定して、両混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたものである。
NMP等の有機溶媒やSDS等の界面活性剤を用いたカーボンナノチューブ分散液は、時間経過により再びカーボンナノチューブが凝集してしまうという問題点や作製したナノ炭素材料に有機溶媒や界面活性剤が不純物として残留してしまうという問題点が解消されていない。
酸処理によりカーボンナノチューブを化学修飾する方法は、溶媒に親和性を有する官能基を共有結合的にカーボンナノチューブ表面に導入するものであるが、これによりカーボンナノチューブが本来有する性質が失われたり、切断されてしまったりするという問題点が解消されていない。
The carbon nanotube dispersion using an organic solvent such as NMP or a surfactant such as SDS is problematic in that the carbon nanotubes agglomerate again over time and the organic solvent and surfactant are impurities in the produced nanocarbon material. The problem of remaining as is not solved.
The method of chemically modifying carbon nanotubes by acid treatment is to covalently introduce functional groups having an affinity for the solvent to the surface of the carbon nanotubes. The problem of being done is not solved.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、カーボンナノチューブが本来有する性質を損なうことなく、かつ、時間経過しても良好な分散状態を保つことができるナノ炭素材料の分散方法及びナノ炭素材料の分散液、並びにそれらによって得られるナノ炭素材料複合体を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a method for dispersing a nanocarbon material that can maintain a good dispersion state even after a lapse of time without impairing the inherent properties of carbon nanotubes And a dispersion of the nanocarbon material, and a nanocarbon material composite obtained thereby.
上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、
(1)カーボンナノチューブ及び他の種類のナノ炭素材料から好適に調製された粉体材料を用い、
(2)好適な界面活性剤を含む水溶液に上記の粉体材料を加え、超音波処理又は蛇行流路構造撹拌処理を行う
ことにより、極めて優れた分散性を有するナノ炭素材料の分散液を得られることを発見し、本発明を成すに至った。
ここで、蛇行流路構造撹拌処理は、蛇行する流路を形成するための構造を有する回転翼又は円盤状の撹拌体をモーターで回転させて撹拌する処理のことをいう。
以下、具体的に説明する。
As a result of diligent research in view of the above-mentioned problem, the present inventor
(1) Using a powder material suitably prepared from carbon nanotubes and other types of nanocarbon materials,
(2) A dispersion of nanocarbon material having extremely excellent dispersibility is obtained by adding the above powder material to an aqueous solution containing a suitable surfactant and performing ultrasonic treatment or meandering channel structure stirring treatment. The present invention has been made.
Here, the meandering channel structure stirring process refers to a process of stirring by rotating a rotating blade or a disk-shaped stirring body having a structure for forming a meandering channel with a motor.
This will be specifically described below.
炭素原材料の粉体の調製
カーボンナノチューブ(多層カーボンナノチューブ;MWNTであって、平均直径1〜100nm、平均長さ1〜10μmのものが好ましい)粉体を主材料とし、これにナノオーダーサイズ(平均粒径20nm〜10μm)に粉砕された炭素材料を重量比1〜30%(より好ましくは10〜20%)混合して、ナノ炭素材料の粉体を得る。
カーボンナノチューブ粉体に混合する炭素材料は、グラフェン、カーボンブラック、活性炭のうち、1種類又は2種類以上であるのが好ましい。また、これらに代えてあるいはこれらに加えて、カーボンナノファイバー、フラーレン、カーボンナノホーン、カーボンマイクロコイル、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノクリスタルなどを用いてもよい。
Preparation of powder of carbon raw material Carbon nanotube (multi-walled carbon nanotube; MWNT, preferably having an average diameter of 1 to 100 nm and an average length of 1 to 10 μm) is a main material, and this is a nano-order size (average A carbon material pulverized to a particle size of 20 nm to 10 μm is mixed with a weight ratio of 1 to 30% (more preferably 10 to 20%) to obtain a nanocarbon material powder.
The carbon material mixed with the carbon nanotube powder is preferably one type or two or more types of graphene, carbon black, and activated carbon. Further, instead of or in addition to these, carbon nanofibers, fullerenes, carbon nanohorns, carbon microcoils, diamond-like carbon, carbon nanocrystals, and the like may be used.
溶媒の調製
低級アルコールを重量比10〜100%含む水溶液に、重量比0.01〜10%の陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤を添加したものを溶媒として用いる。
低級アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンのうち1種類又は2種類以上を用いるのが好ましい。
陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ドデシルイタコン酸塩のうち1種類又は2種類以上を用いるのが好ましい。
Preparation of Solvent A solution obtained by adding an anionic surfactant or a nonionic surfactant having a weight ratio of 0.01 to 10% to an aqueous solution containing 10 to 100% by weight of a lower alcohol is used as a solvent.
The lower alcohol is preferably one or more of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and glycerin.
As the anionic surfactant or the nonionic surfactant, it is preferable to use one or more of sodium dodecyl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, triethanolamine lauryl sulfate, and dodecyl itaconate.
分散処理
上記の溶媒に上記のナノ炭素材料の粉体を加えた溶液に超音波処理又は蛇行流路構造撹拌処理をすることで分散処理を行う。
こうして得られる本発明のナノ炭素材料の分散液は、優れた分散性を有しており、従来技術で得られるナノ炭素材料分散液が数時間から数日の時間経過により再凝集してしまうのに対し、数日経過後も分散処理直後とほぼ同等の分散性を保っている。
Dispersion treatment A dispersion treatment is performed by subjecting a solution obtained by adding the powder of the nanocarbon material to the solvent to an ultrasonic treatment or a meandering channel structure stirring treatment.
The dispersion of the nanocarbon material of the present invention thus obtained has excellent dispersibility, and the nanocarbon material dispersion obtained by the prior art reaggregates over time from several hours to several days. On the other hand, the dispersibility is almost the same as that immediately after the dispersion treatment even after several days.
このような優れた分散性は、ナノ炭素材料の粉体に含まれるカーボンナノチューブ以外のナノオーダーサイズの炭素材料がカーボンナノチューブ同士の間に入り込んで固定化され、カーボンナノチューブ同士が凝集するのを防いでいること、さらには溶媒に添加される陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤の分散能力が超音波処理又は蛇行流路構造撹拌処理によって高められることにより得られたものと考えられる。 Such excellent dispersibility prevents nano-order-sized carbon materials other than carbon nanotubes contained in the powder of nano-carbon materials from entering between the carbon nanotubes and being fixed, thereby preventing the carbon nanotubes from aggregating with each other. Further, it is considered that the dispersion ability of the anionic surfactant or nonionic surfactant added to the solvent is enhanced by ultrasonic treatment or meandering channel structure stirring treatment. .
乾燥処理
分散処理によりスラリー状になったナノ炭素材料分散液を、スターラーなどによる高温攪拌で蒸発・乾燥させて、粉体を得る。このとき、分散液に含まれていた低級アルコールと陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤とが揮発するため、炭素成分の純度が高い粉体が得られる。この粉体は、ナノオーダーサイズに粉砕された各種の炭素材料の単体と比べて、顕著に優れた電気特性(低電気抵抗)を有することが確認された。
Drying process The nanocarbon material dispersion liquid in a slurry state by the dispersion process is evaporated and dried by high-temperature stirring with a stirrer or the like to obtain a powder. At this time, since the lower alcohol and the anionic surfactant or nonionic surfactant contained in the dispersion are volatilized, a powder having a high carbon component purity can be obtained. This powder was confirmed to have remarkably superior electrical properties (low electrical resistance) compared to simple substances of various carbon materials pulverized to a nano-order size.
ナノ炭素材料複合体の作製
上記の粉体を樹脂材料等の基板物質(あるいはバインダー)とともに成形することにより、本発明のナノ炭素材料複合体を得る。このナノ炭素材料複合体は、従来のナノ炭素材料複合体に比べて、顕著に優れた電気特性(低電気抵抗)を有することが確認された。
Production of nano-carbon material composite The above-mentioned powder is molded together with a substrate substance (or binder) such as a resin material to obtain the nano-carbon material composite of the present invention. This nanocarbon material composite was confirmed to have significantly superior electrical properties (low electrical resistance) compared to conventional nanocarbon material composites.
本発明の概要
以上の知見に基づき、本発明は、低級アルコールを重量比10〜100%含む水溶液に対し、重量比0.01〜10%の陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤を添加した溶媒中に、カーボンナノチューブに対し、重量比1〜30%の平均粒径10nm〜10μmの炭素材料を混合した粉体を加えて得た溶液に対し、超音波処理又は蛇行流路構造撹拌処理をすることで分散処理を行うナノ炭素材料の分散方法を提供するものである。
Summary of the Invention Based on the above findings, the present invention provides an anionic surfactant or a nonionic surfactant having a weight ratio of 0.01 to 10% with respect to an aqueous solution containing 10 to 100% by weight of a lower alcohol. In a solution obtained by adding a powder obtained by adding a carbon material having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm with a weight ratio of 1 to 30% to a carbon nanotube in a solvent to which carbon is added, ultrasonic treatment or a meandering channel structure The present invention provides a method for dispersing a nanocarbon material that is subjected to a dispersion treatment by performing a stirring treatment.
本発明のナノ炭素材料の分散方法において、前記炭素材料は、グラフェン、カーボンブラック、活性炭のうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the nanocarbon material dispersion method of the present invention, the carbon material includes one or more of graphene, carbon black, and activated carbon.
本発明のナノ炭素材料の分散方法において、前記炭素材料は、カーボンナノファイバー、フラーレン、カーボンナノホーン、カーボンマイクロコイル、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノクリスタルのうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the nanocarbon material dispersion method of the present invention, the carbon material includes one or more of carbon nanofibers, fullerenes, carbon nanohorns, carbon microcoils, diamond-like carbon, and carbon nanocrystals. To do.
本発明のナノ炭素材料の分散方法において、前記低級アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンのうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the method for dispersing a nanocarbon material of the present invention, the lower alcohol includes one or more of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. It is characterized by that.
本発明のナノ炭素材料の分散方法において、前記陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ドデシルイタコン酸塩のうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the method for dispersing a nanocarbon material of the present invention, the anionic surfactant or the nonionic surfactant is one of sodium dodecyl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, triethanolamine lauryl sulfate, and dodecyl itaconate. It is characterized by including a kind or two or more kinds.
本発明のナノ炭素材料の分散方法において、前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであることを特徴とする。 In the method for dispersing a nanocarbon material according to the present invention, the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube.
本発明のナノ炭素材料の分散方法において、前記カーボンナノチューブに対し、重量比10〜20%の前記炭素材料を混合することを特徴とする。 In the method for dispersing a nanocarbon material according to the present invention, the carbon material having a weight ratio of 10 to 20% is mixed with the carbon nanotube.
また、本発明は、低級アルコールを重量比10〜100%含む水溶液に対し、重量比 0.01〜100%の陰イオン性界面活性剤を添加した溶媒中に、カーボンナノチューブに対し、重量比1〜30%の平均粒径10nm〜10μmの炭素材料を混合した粉体を加えて得た溶液に対し、超音波処理又は蛇行流路構造撹拌処理をすることで分散処理を行って得られるナノ炭素材料の分散液を提供するものである。 The present invention also relates to an aqueous solution containing a lower alcohol in a weight ratio of 10 to 100%, a weight ratio of 1 to a carbon nanotube in a solvent to which an anionic surfactant of 0.01 to 100% by weight is added. Nanocarbon obtained by performing a dispersion treatment by subjecting a solution obtained by adding a powder mixed with a carbon material having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm to -30% to ultrasonic treatment or a meandering channel structure stirring treatment A dispersion of the material is provided.
本発明のナノ炭素材料の分散液において、前記炭素材料は、グラフェン、カーボンブラック、活性炭のうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the nanocarbon material dispersion of the present invention, the carbon material includes one or more of graphene, carbon black, and activated carbon.
本発明のナノ炭素材料の分散液において、前記炭素材料は、カーボンナノファイバー、フラーレン、カーボンナノホーン、カーボンマイクロコイル、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノクリスタルのうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the nanocarbon material dispersion of the present invention, the carbon material includes one or more of carbon nanofibers, fullerenes, carbon nanohorns, carbon microcoils, diamond-like carbon, and carbon nanocrystals. To do.
本発明のナノ炭素材料の分散液において、前記低級アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンのうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the dispersion of the nanocarbon material of the present invention, the lower alcohol includes one or more of methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. It is characterized by that.
本発明のナノ炭素材料の分散液において、前記陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ドデシルイタコン酸塩のうち1種類又は2種類以上を含むことを特徴とする。 In the dispersion of the nanocarbon material of the present invention, the anionic surfactant or nonionic surfactant is one of sodium dodecyl sulfate, sodium dodecyl benzene sulfonate, triethanolamine lauryl sulfate, and dodecyl itaconate. It is characterized by including a kind or two or more kinds.
本発明のナノ炭素材料の分散液において、前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであることを特徴とする。 In the dispersion liquid of the nanocarbon material of the present invention, the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube.
本発明のナノ炭素材料の分散液において、前記カーボンナノチューブに対し、重量比10〜20%の前記炭素材料を混合することを特徴とする。 In the dispersion liquid of the nanocarbon material of the present invention, the carbon material having a weight ratio of 10 to 20% is mixed with the carbon nanotube.
また、本発明は、上記のナノ炭素材料の分散液を乾燥させた粉体と、樹脂材料又は金属材料とからなるナノ炭素材料複合体を提供するものである。 The present invention also provides a nanocarbon material composite comprising a powder obtained by drying the dispersion of nanocarbon material and a resin material or a metal material.
以上、説明したように、本発明によれば、カーボンナノチューブが本来有する性質を損なうことなく、かつ、時間経過しても良好な分散状態を保つという従来にない高分散性を有することができるナノ炭素材料の分散方法及びナノ炭素材料の分散液、並びにそれらを原料とするナノ炭素材料複合体が提供される。 As described above, according to the present invention, the nano-tube that has an unprecedented high dispersibility that maintains a good dispersion state even after a lapse of time without impairing the properties inherent to the carbon nanotube. Disclosed are a carbon material dispersion method, a nanocarbon material dispersion, and a nanocarbon material composite using these as a raw material.
以下、添付図面を参照しながら、本発明のナノ炭素材料の分散方法、ナノ炭素材料の分散液及びナノ炭素材料複合体を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out a nanocarbon material dispersion method, a nanocarbon material dispersion, and a nanocarbon material composite of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明のナノ炭素材料の分散方法、ナノ炭素材料の分散液及びナノ炭素材料複合体の実施例として、ナノ炭素材料分散液及びナノ炭素材料複合体の具体的な製造方法とそれらが示す物性の試験結果について説明する。 Examples of the nanocarbon material dispersion method, nanocarbon material dispersion, and nanocarbon material composite of the present invention include specific methods for producing the nanocarbon material dispersion and nanocarbon material composite and the physical properties thereof. The test results will be described.
炭素原材料の粉体の調製
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、グラファイト・ナノプレートレット(厚さナノメートルオーダーの鱗片状グラファイト粉末;TCNT社製)0.05gと、カーボンブラック粉末(CABOT社製、BP2000)0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
溶媒の調製
エタノール16ml、水4mlにドデシル硫酸ナトリウム(0.05g)を溶解して、溶媒を調整した。
Preparation of carbon raw material powder 0.1 g of multi-walled carbon nanotube (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300
Preparation of Solvent Sodium dodecyl sulfate (0.05 g) was dissolved in 16 ml of ethanol and 4 ml of water to prepare a solvent.
分散処理
上記の溶媒に上記のナノ炭素材料の粉体を添加した溶液に、超音波ホモジナイザー(三井電気精機株式会社製、型式:UX−600、発振周波数20±1KHz、最大出力600W)により20分間超音波を照射して、カーボンナノチューブの分散液を得た。
Dispersion treatment The solution obtained by adding the powder of the above-mentioned nanocarbon material to the above-mentioned solvent is subjected to an ultrasonic homogenizer (Mitsui Electric Seiki Co., Ltd., model: UX-600, oscillation frequency 20 ± 1 KHz, maximum output 600 W) for 20 minutes. Ultrasonic was irradiated to obtain a carbon nanotube dispersion.
比較例
上記実施例1に対する比較例として、下記4通りの方法でカーボンナノチューブ分散液を作製した。
(比較例1−A)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gを水20mlに添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例1−B)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとカーボンブラック粉末(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例1−C)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとグラファイト・ナノプレートレット(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例1−D)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとカーボンブラック粉末(上記同様)0.05gとグラファイト・ナノプレートレット(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
Comparative Example As a comparative example for Example 1 above, a carbon nanotube dispersion was prepared by the following four methods.
(Comparative Example 1-A) A carbon nanotube dispersion (Comparative Example 1-B) obtained by adding 0.1 g of multi-walled carbon nanotubes (same as above) to 20 ml of water and subjecting to ultrasonic treatment in the same manner as described above (Comparative Example 1-B) Carbon obtained by adding a powder obtained by mixing 0.1 g of carbon black powder (same as above) and 0.05 g of carbon black powder (same as above) to a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water, and performing ultrasonic treatment as described above. Nanotube dispersion (Comparative Example 1-C) A solvent comprising 16 ml of ethanol and 4 ml of water prepared by mixing 0.1 g of multi-walled carbon nanotubes (same as above) and 0.05 g of graphite nanoplatelet (same as above) And a carbon nanotube dispersion liquid (Comparative Example 1-D) obtained by performing the same ultrasonic treatment as described above. A powder prepared by mixing 0.1 g of carbon black powder (same as above) and 0.05 g of graphite nanoplatelet (same as above) was added to a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water, Carbon nanotube dispersion obtained by sonication similar to the above
分散性の試験結果
上記の比較例によるカーボンナノチューブ分散液(比較例1−A)〜(比較例1−D)と、本発明の実施例1によるカーボンナノチューブ分散液(実施例1−E)とをほぼ同時に作製し、保存容器に密封保存して常温下で静置し、5日間の経過を観察した。その観察結果を図1に示す。
図1において、超音波処理直後の時点では、分散液(比較例1−B)、(比較例1−C)、(比較例1−D)、(実施例1−E)は程よく分散されている。特に分散液(実施例1−E)の分散性が優れていることが確認される。
超音波処理直後24時間経過した時点では、分散液(比較例1−B)、(比較例1−C)、(比較例1−D)の分散性が失われ、カーボンナノチューブの沈殿が見られる。一方で、分散液(実施例1−E)の分散性は保たれている。
超音波処理直後5日間経過した時点においても、分散液(実施例1−E)は超音波処理直後と同等の分散性が保たれている。
Dispersibility test results Carbon nanotube dispersions (Comparative Example 1-A) to (Comparative Example 1-D) according to the above comparative example, and a carbon nanotube dispersion (Example 1-E) according to Example 1 of the present invention Were made almost simultaneously, sealed and stored in a storage container, and allowed to stand at room temperature, and the course of 5 days was observed. The observation results are shown in FIG.
In FIG. 1, the dispersion liquid (Comparative Example 1-B), (Comparative Example 1-C), (Comparative Example 1-D), and (Example 1-E) are moderately dispersed immediately after the ultrasonic treatment. Yes. In particular, it is confirmed that the dispersibility of the dispersion (Example 1-E) is excellent.
When 24 hours have passed immediately after the ultrasonic treatment, the dispersibility of the dispersions (Comparative Example 1-B), (Comparative Example 1-C), and (Comparative Example 1-D) is lost, and precipitation of carbon nanotubes is observed. . On the other hand, the dispersibility of the dispersion (Example 1-E) is maintained.
Even when 5 days have passed immediately after the ultrasonic treatment, the dispersion (Example 1-E) maintains the same dispersibility as that immediately after the ultrasonic treatment.
乾燥処理
上記で得られたスラリー状のカーボンナノチューブ分散液を、スターラーで24時間撹拌(180℃)して蒸発・乾燥させて、乾燥した粉体を得た。
この粉体を再度、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加して撹拌すると、最初と同様の分散性を有するカーボンナノチューブ分散液が得られることが確認された。
Drying treatment The slurry-like carbon nanotube dispersion obtained above was stirred with a stirrer (180 ° C.) for 24 hours to be evaporated and dried to obtain a dried powder.
When this powder was added again to a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water and stirred, it was confirmed that a carbon nanotube dispersion having the same dispersibility as the first was obtained.
ナノ炭素材料複合体の作製
上記の粉体をPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のバインダーと混合し、熱プレス処理(200℃、10トン)して成形体を得た。この成形体は、電気抵抗率が0.3〜0.7Ω・cmと顕著に優れた電気特性を示すものであった。
Production of nanocarbon material composite The above powder was mixed with a binder such as PTFE (polytetrafluoroethylene) and subjected to hot pressing (200 ° C., 10 tons) to obtain a molded body. This molded article exhibited remarkably excellent electrical characteristics with an electrical resistivity of 0.3 to 0.7 Ω · cm.
この成形体の表面を走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、S−3000H)で撮影した画像を線画にしたものを図2及び図3に示す。図2は倍率15000倍、図3は倍率6000倍で撮影した画像を線画にしたものである。
図2及び図3に示すように、成形体中でカーボンナノチューブが凝集せず分散しており、所々に空孔が形成された構造となっていることが分かった。
2 and 3 show a line drawing of an image obtained by photographing the surface of this molded body with a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, S-3000H). 2 is a line drawing of an image taken at a magnification of 15000 and FIG. 3 is an image taken at a magnification of 6000.
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, it was found that the carbon nanotubes were dispersed without being aggregated in the molded body, and a structure was formed in which holes were formed in some places.
炭素原材料の粉体の調製
(2−1)
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、グラファイト・ナノプレートレット(厚さナノメートルオーダーの鱗片状グラファイト粉末;TCNT社製)0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
(2−2)
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、カーボンブラック粉末(CABOT社製、BP2000)0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
溶媒の調製
エタノール16ml、水4mlにドデシル硫酸ナトリウム(0.05)を溶解して、溶媒を調整した。
Preparation of carbon raw material powder (2-1)
Multi-walled carbon nanotubes (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300 m2 / g, carbon purity 90%)) 0.1 g and graphite nanoplatelets (thickness) Nanometer-scale scaly graphite powder (manufactured by TCNT) was mixed with 0.05 g to prepare a nanocarbon material powder.
(2-2)
Multi-walled carbon nanotubes (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300 m2 / g, carbon purity 90%)) 0.1 g and carbon black powder (CABOT, (BP2000) 0.05 g was mixed to prepare a nanocarbon material powder.
Preparation of Solvent Sodium dodecyl sulfate (0.05) was dissolved in 16 ml of ethanol and 4 ml of water to prepare a solvent.
分散処理
上記の溶媒に上記のナノ炭素材料の粉体を添加した溶液に、超音波ホモジナイザー(三井電気精機株式会社製、型式:UX−600、発振周波数20±1KHz、最大出力600W)により20分間超音波を照射して、カーボンナノチューブの分散液を得た。
Dispersion treatment The solution obtained by adding the powder of the above-mentioned nanocarbon material to the above-mentioned solvent is subjected to an ultrasonic homogenizer (Mitsui Electric Seiki Co., Ltd., model: UX-600, oscillation frequency 20 ± 1 KHz, maximum output 600 W) for 20 minutes. Ultrasonic was irradiated to obtain a carbon nanotube dispersion.
比較例
上記実施例2に対する比較例として、下記2通りの方法でカーボンナノチューブ分散液を作製した(実施例1における2つの比較例、(比較例1−A)及び(比較例1−C)と同様)。
(比較例2−A)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gを水20mlに添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例2−C)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとグラファイト・ナノプレートレット(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
Comparative Example As a comparative example for Example 2 above, a carbon nanotube dispersion was prepared by the following two methods (two comparative examples in Example 1, (Comparative Example 1-A) and (Comparative Example 1-C)) The same).
(Comparative Example 2-A) A carbon nanotube dispersion (Comparative Example 2-C) obtained by adding 0.1 g of multi-walled carbon nanotubes (same as above) to 20 ml of water and subjecting to ultrasonic treatment in the same manner as described above (Comparative Example 2-C) (Same as above) Powder obtained by mixing 0.1 g and graphite nanoplatelet (same as above) 0.05 g is added to a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water, and the same ultrasonic treatment as above is performed. Carbon nanotube dispersion
分散性の試験結果
上記の比較例によるカーボンナノチューブ分散液(比較例2−A)及び(比較例2−C)と、本発明の実施例2(上記2−1の粉体を使用)によるカーボンナノチューブ分散液(実施例2−1−B)と、本発明の実施例2(上記2−2の粉体を使用)によるカーボンナノチューブ分散液(実施例2−2−D)とをほぼ同時に作製し、保存容器に密封保存して常温下で静置し、6日間の経過を観察した。その観察結果を図4に示す。
図4において、超音波処理直後6日間経過した時点において、分散液(比較例2−A)及び(比較例2−C)の分散性が失われ、カーボンナノチューブの沈殿が見られる。一方、分散液(実施例2−1−B)及び(実施例2−2−D)の分散性は保たれている。
Dispersibility Test Results Carbon nanotube dispersions according to the above comparative examples (Comparative Example 2-A) and (Comparative Example 2-C), and carbon according to Example 2 of the present invention (using the powder of the above 2-1) A nanotube dispersion liquid (Example 2-1-B) and a carbon nanotube dispersion liquid (Example 2-2D) according to Example 2 (using the powder of 2-2 above) of the present invention were prepared almost simultaneously. Then, it was stored in a storage container sealed and allowed to stand at room temperature, and the course of 6 days was observed. The observation results are shown in FIG.
In FIG. 4, when 6 days have passed immediately after the ultrasonic treatment, the dispersibility of the dispersion liquid (Comparative Example 2-A) and (Comparative Example 2-C) is lost, and precipitation of carbon nanotubes is observed. On the other hand, the dispersibility of the dispersions (Example 2-1-B) and (Example 2-2D) is maintained.
炭素原材料の粉体の調製
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、活性炭粉末(株式会社ユー・イー・エス製、KD−PWSP(平均粒径6μm))0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
溶媒の調製
エタノール16ml、水4mlにドデシル硫酸ナトリウム(0.05g)を溶解して、溶媒を調整した。
Preparation of carbon raw material powder 0.1 g of multi-walled carbon nanotube (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300
Preparation of Solvent Sodium dodecyl sulfate (0.05 g) was dissolved in 16 ml of ethanol and 4 ml of water to prepare a solvent.
分散処理
上記の溶媒に上記のナノ炭素材料の粉体を添加した溶液に、超音波ホモジナイザー(三井電気精機株式会社製、型式:UX−600、発振周波数20±1KHz、最大出力600W)により20分間超音波を照射して、カーボンナノチューブの分散液を得た。
Dispersion treatment The solution obtained by adding the powder of the above-mentioned nanocarbon material to the above-mentioned solvent is subjected to an ultrasonic homogenizer (Mitsui Electric Seiki Co., Ltd., model: UX-600, oscillation frequency 20 ± 1 KHz, maximum output 600 W) for 20 minutes. Ultrasonic was irradiated to obtain a carbon nanotube dispersion.
分散性の試験結果
本発明の実施例3によるカーボンナノチューブ分散液(実施例3−E)を作製し、保存容器に密封保存して常温下で静置し、6日間の経過を観察した。その観察結果を図5に示す。
図5において、超音波処理直後6日間経過した時点において、分散液(実施例3−E)の分散性は保たれている。
尚、図5に示す分散液(実施例2−2−D)は、実施例2における分散液(実施例2−2−D)と同一のものである。
Dispersibility Test Results A carbon nanotube dispersion (Example 3-E) according to Example 3 of the present invention was prepared, sealed and stored in a storage container, and allowed to stand at room temperature, and the progress of 6 days was observed. The observation results are shown in FIG.
In FIG. 5, the dispersibility of the dispersion (Example 3-E) is maintained at the time when 6 days have passed immediately after the ultrasonic treatment.
The dispersion (Example 2-2D) shown in FIG. 5 is the same as the dispersion (Example 2-2D) in Example 2.
≪超音波処理に替えて、ハニカム構造の回転翼を回転させて撹拌する≫
超音波処理による分散技術は、小ロット生産には適しているが、量産技術としては適さない可能性がある。そこで、量産に耐えられる可能性のある分散技術として、蛇行流路構造撹拌処理を試してみることとした。
蛇行流路構造撹拌処理は、上述したように、蛇行する流路を形成するための構造を有する回転翼又は円盤状の撹拌体をモーターで回転させて撹拌する処理のことをいう。
≪Instead of ultrasonic treatment, the rotating blades of honeycomb structure are rotated and stirred≫
Dispersion technology by ultrasonic treatment is suitable for small lot production, but may not be suitable for mass production technology. Therefore, we decided to try a meandering channel structure stirring process as a dispersion technique that could withstand mass production.
As described above, the meandering channel structure stirring process refers to a process in which a rotating blade or a disk-shaped stirring body having a structure for forming a meandering channel is rotated by a motor and stirred.
蛇行する流路を形成するための構造を有する回転翼又は円盤状の撹拌体の例として、福岡県北九州市小倉北区にある株式会社ナノクスが製造するラモンドスターラー(登録商標)RS050Aを用いることができる。RS050Aは、円盤部分とその中心部につながるシャフト取付部分からなる。そして、円盤部分は、その内部に複数のハニカム構造の小室をもち、水などの流体を吸い込む部分と出す部分を有して、吸い込んでから出すまでの間に、複数の小室を流体が通過して、流体が蛇行する流路を通過するようになっている。このようにして、複数の小室により蛇行する流路を形成する構造を有しているものである。 As an example of a rotating blade or disk-shaped stirring body having a structure for forming a meandering flow path, use Lamond Stirrer (registered trademark) RS050A manufactured by Nanocus Co., Ltd. in Kitakyushu City, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Can do. RS050A is composed of a disk portion and a shaft mounting portion connected to the center portion thereof. The disk portion has a plurality of chambers having a honeycomb structure inside thereof, and has a portion for sucking and discharging a fluid such as water, and the fluid passes through the plurality of chambers between the suction and the discharge. Thus, the fluid passes through the meandering flow path. Thus, it has a structure in which a meandering flow path is formed by a plurality of small chambers.
RS050Aは、重量82グラムであり、SCS14と呼ばれるステンレス鋳鋼からなる。円盤状の部分の直径は、48ミリメートル、厚さは、7、5ミリメートルである。シャフト取付部にシャフトを取り付けてモータで回転させることにより、円盤状の部分の中心部で流体を吸い込み、円盤の周辺部で流体を出すようになっている。 RS050A weighs 82 grams and consists of a cast stainless steel called SCS14. The disk-shaped part has a diameter of 48 millimeters and a thickness of 7, 5 millimeters. By attaching a shaft to the shaft attachment portion and rotating it with a motor, fluid is sucked at the central portion of the disk-shaped portion and fluid is discharged at the peripheral portion of the disk.
炭素原材料の粉体の調製
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、グラファイト・ナノプレートレット(厚さナノメートルオーダーの鱗片状グラファイト粉末;TCNT社製)0.05gと、カーボンブラック粉末(CABOT社製、BP2000)0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
溶媒の調製
エタノール16ml、水4mlにドデシル硫酸ナトリウム(0.05g)を溶解して、溶媒を調整した。
Preparation of carbon raw material powder 0.1 g of multi-walled carbon nanotube (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300
Preparation of Solvent Sodium dodecyl sulfate (0.05 g) was dissolved in 16 ml of ethanol and 4 ml of water to prepare a solvent.
分散処理
上記の溶媒に上記のナノ炭素材料の粉体を添加した溶液に、蛇行流路構造撹拌翼(株式会社ナノクス製、型式:RS050A)を用いて2000rpmで、15分間撹拌して、カーボンナノチューブの分散液を得た。
Dispersion treatment A solution obtained by adding the powder of the above-mentioned nanocarbon material to the above-mentioned solvent was stirred at 2000 rpm for 15 minutes using a meandering channel structure stirring blade (manufactured by Nanocus Co., Ltd., model: RS050A). A dispersion was obtained.
比較例
上記実施例4に対する比較例として、下記4通りの方法でカーボンナノチューブ分散液を作製した。
(比較例4−F)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gを水20mlに添加し、上記同様の蛇行流路構造撹拌処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例4−G)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとカーボンブラック粉末(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の蛇行流路構造撹拌処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例4−H)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとグラファイト・ナノプレートレット(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例4−I)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとカーボンブラック粉末(上記同様)0.05gとグラファイト・ナノプレートレット(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の超音波処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
Comparative Example As a comparative example with respect to Example 4, a carbon nanotube dispersion was prepared by the following four methods.
(Comparative Example 4-F) A carbon nanotube dispersion (Comparative Example 4-G) obtained by adding 0.1 g of multi-walled carbon nanotubes (same as above) to 20 ml of water and subjecting the same meandering channel structure stirring treatment to the above. A mixed powder of 0.1 g of carbon nanotubes (same as above) and 0.05 g of carbon black powder (same as above) is added to a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water, and the same meandering channel structure stirring treatment as above. A carbon nanotube dispersion (Comparative Example 4-H) obtained by performing the above was mixed with 0.1 g of multi-walled carbon nanotubes (same as above) and 0.05 g of graphite nanoplatelet (same as above) with 16 ml of ethanol. A carbon nanotube dispersion (Comparative Example 4-I) obtained by adding to a solvent consisting of 4 ml of water and subjecting to ultrasonic treatment in the same manner as described above. Powder obtained by mixing 0.1 g of nanotubes (same as above), 0.05 g of carbon black powder (same as above) and 0.05 g of graphite nanoplatelet (same as above) in a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water. Carbon nanotube dispersion obtained by adding and sonicating the same as above
分散性の試験結果
上記の比較例によるカーボンナノチューブ分散液(比較例4−F)、(比較例4−G)、(比較例4−H)、(比較例4−I)と、本発明の実施例4によるカーボンナノチューブ分散液(実施例4−J)とをほぼ同時に作製し、保存容器に密封保存して常温下で静置し、5日間の経過を観察した。その観察結果を図6に示す。
図6において、蛇行流路構造撹拌処理直後の時点では、分散液(比較例4−G)、(比較例4−H)、(比較例4−I)、(実施例4−J)は程よく分散されている。特に分散液(4−J)の分散性が優れていることが確認される。
蛇行流路構造撹拌処理直後24時間経過した時点では、分散液(比較例4−G)、(比較例4−H)、(比較例4−I)の分散性が失われ、カーボンナノチューブの沈殿が見られる。一方、分散液(実施例4−J)の分散性は保たれている。
蛇行流路構造撹拌処理直後5日間経過した時点においても、分散液(実施例4−J)は蛇行流路構造撹拌処理直後と同等の分散性が保たれている。
Test results of dispersibility The carbon nanotube dispersion liquid (Comparative Example 4-F), (Comparative Example 4-G), (Comparative Example 4-H), (Comparative Example 4-I) according to the above comparative examples, and A carbon nanotube dispersion (Example 4-J) according to Example 4 was prepared almost simultaneously, sealed and stored in a storage container, and allowed to stand at room temperature, and the course of 5 days was observed. The observation results are shown in FIG.
In FIG. 6, the dispersion liquid (Comparative Example 4-G), (Comparative Example 4-H), (Comparative Example 4-I), and (Example 4-J) are moderate at the time immediately after the meandering channel structure stirring treatment. Is distributed. In particular, it is confirmed that the dispersibility of the dispersion liquid (4-J) is excellent.
When 24 hours have passed immediately after the meandering channel structure stirring treatment, the dispersibility of the dispersions (Comparative Example 4-G), (Comparative Example 4-H), and (Comparative Example 4-I) is lost, and the carbon nanotubes precipitate. Is seen. On the other hand, the dispersibility of the dispersion (Example 4-J) is maintained.
Even when 5 days have passed immediately after the meandering channel structure stirring treatment, the dispersion (Example 4-J) maintains the same dispersibility as that immediately after the meandering channel structure stirring treatment.
乾燥処理
上記で得られたスラリー状のカーボンナノチューブ分散液を、スターラーで24時間撹拌(180℃)して蒸発・乾燥させて、乾燥した粉体を得た。
この粉体を再度、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加して撹拌すると、最初と同様の分散性を有するカーボンナノチューブ分散液が得られることが確認された。
Drying treatment The slurry-like carbon nanotube dispersion obtained above was stirred with a stirrer (180 ° C.) for 24 hours to be evaporated and dried to obtain a dried powder.
When this powder was added again to a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water and stirred, it was confirmed that a carbon nanotube dispersion having the same dispersibility as the first was obtained.
ナノ炭素材料複合体の作製
上記の粉体をPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のバインダーと混合し、熱プレス処理(200℃、10トン)して成形体を得た。この成形体は、電気抵抗率が0.3〜0.7Ω・cmと顕著に優れた電気特性を示すものであった。
Production of nanocarbon material composite The above powder was mixed with a binder such as PTFE (polytetrafluoroethylene) and subjected to hot pressing (200 ° C., 10 tons) to obtain a molded body. This molded article exhibited remarkably excellent electrical characteristics with an electrical resistivity of 0.3 to 0.7 Ω · cm.
この成形体の表面を走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、S−3000H)を用いて観察したところ、実施例1(図2、図3)と同様に、成形体中でカーボンナノチューブが凝集せず分散しており、所々に空孔が形成された構造となっていることが分かった。 When the surface of this compact was observed using a scanning electron microscope (S-3000H, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), carbon nanotubes were found in the compact as in Example 1 (FIGS. 2 and 3). It was found that the structure was dispersed without agglomeration, and pores were formed in some places.
炭素原材料の粉体の調製
(5−1)
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、グラファイト・ナノプレートレット(厚さナノメートルオーダーの鱗片状グラファイト粉末;TCNT社製)0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
(5−2)
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、カーボンブラック粉末(CABOT社製、BP2000)0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
溶媒の調製
エタノール16ml、水4mlにドデシル硫酸ナトリウム(0.05)を溶解して、溶媒を調整した。
Preparation of carbon raw material powder (5-1)
Multi-walled carbon nanotubes (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300 m2 / g, carbon purity 90%)) 0.1 g and graphite nanoplatelets (thickness) Nanometer-scale scaly graphite powder (manufactured by TCNT) was mixed with 0.05 g to prepare a nanocarbon material powder.
(5-2)
Multi-walled carbon nanotubes (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300 m2 / g, carbon purity 90%)) 0.1 g and carbon black powder (CABOT, (BP2000) 0.05 g was mixed to prepare a nanocarbon material powder.
Preparation of Solvent Sodium dodecyl sulfate (0.05) was dissolved in 16 ml of ethanol and 4 ml of water to prepare a solvent.
分散処理
上記の溶媒に上記のナノ炭素材料の粉体を添加した溶液に、蛇行流路構造撹拌器(株式会社ナノクス製、型式:RS050A)により、2000rpmで15分間蛇行流路構造撹拌処理をして、カーボンナノチューブの分散液を得た。
Dispersion treatment The solution obtained by adding the powder of the nanocarbon material to the solvent is subjected to a meandering channel structure stirring process at 2000 rpm for 15 minutes using a meandering channel structure stirrer (manufactured by Nanocus Co., Ltd., model: RS050A). Thus, a carbon nanotube dispersion was obtained.
比較例
上記実施例5に対する比較例として、下記2通りの方法でカーボンナノチューブ分散液を作製した(実施例4における2つの比較例、(比較例4−F)及び(比較例4−H)と同様)。
(比較例5−F)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gを水20mlに添加し、上記同様の蛇行流路構造撹拌処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
(比較例5−H)多層カーボンナノチューブ(上記同様)0.1gとグラファイト・ナノプレートレット(上記同様)0.05gとを混合した粉体を、エタノール16mlと水4mlとからなる溶媒に添加し、上記同様の蛇行流路構造撹拌処理を行って得たカーボンナノチューブ分散液
Comparative Example As a comparative example for Example 5 above, a carbon nanotube dispersion was prepared by the following two methods (two comparative examples in Example 4, (Comparative Example 4-F) and (Comparative Example 4-H)). The same).
(Comparative Example 5-F) A carbon nanotube dispersion (Comparative Example 5-H) obtained by adding 0.1 g of multi-walled carbon nanotubes (same as above) to 20 ml of water and subjecting the same meandering channel structure stirring treatment to the above. A powder comprising a mixture of 0.1 g of carbon nanotubes (same as above) and 0.05 g of graphite nanoplatelets (same as above) is added to a solvent composed of 16 ml of ethanol and 4 ml of water, and the same meandering channel structure as above. Carbon nanotube dispersion obtained by stirring treatment
分散性の試験結果
上記の比較例によるカーボンナノチューブ分散液(比較例5−F)及び(比較例5−H)と、本発明の実施例5(上記5−1の粉体を使用)によるカーボンナノチューブ分散液(実施例5−1−G)と、本発明の実施例5(上記5−2の粉体を使用)によるカーボンナノチューブ分散液(実施例5−1−I)とをほぼ同時に作製し、保存容器に密封保存して常温下で静置し、6日間の経過を観察した。その観察結果を図7に示す。
図7において、蛇行流路撹拌処理直後6日間経過した時点において、分散液(比較例5−F)及び(比較例5−H)の分散性が失われ、カーボンナノチューブの沈殿が見られる。一方、分散液(実施例5−1−G)及び(実施例5−2−I)の分散性は保たれている。
Dispersibility test results Carbon nanotube dispersions according to the above comparative examples (Comparative Example 5-F) and (Comparative Example 5-H), and carbon according to Example 5 of the present invention (using the powder of the above 5-1) A nanotube dispersion (Example 5-1-G) and a carbon nanotube dispersion (Example 5-1-I) according to Example 5 of the present invention (using the powder of 5-2 above) were prepared almost simultaneously. Then, it was stored in a storage container sealed and allowed to stand at room temperature, and the course of 6 days was observed. The observation results are shown in FIG.
In FIG. 7, when 6 days have passed immediately after the meandering channel stirring treatment, the dispersibility of the dispersion (Comparative Example 5-F) and (Comparative Example 5-H) is lost, and precipitation of the carbon nanotubes is observed. On the other hand, the dispersibility of the dispersions (Example 5-1-G) and (Example 5-2-I) is maintained.
炭素原材料の粉体の調製
多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、NC7000(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm、比表面積250〜300m2/g、炭素純度90%))0.1gと、活性炭粉末(株式会社ユー・イー・エス製、KD−PWSP(平均粒径6μm))0.05gとを混合して、ナノ炭素材料の粉体を調整した。
溶媒の調製
エタノール16ml、水4mlにドデシル硫酸ナトリウム(0.05g)を溶解して、溶媒を調整した。
Preparation of carbon raw material powder 0.1 g of multi-walled carbon nanotube (Nanocyl, NC7000 (average diameter 9.5 nm, average length 1.5 μm, specific surface area 250-300
Preparation of Solvent Sodium dodecyl sulfate (0.05 g) was dissolved in 16 ml of ethanol and 4 ml of water to prepare a solvent.
分散処理
上記の溶媒に上記のナノ炭素材料の粉体を添加した溶液に、蛇行流路構造撹拌器(株式会社ナノクス製、型式:RS050A)により、2000rpmで15分間蛇行流路構造撹拌処理をして、カーボンナノチューブの分散液を得た。
Dispersion treatment The solution obtained by adding the powder of the nanocarbon material to the solvent is subjected to a meandering channel structure stirring process at 2000 rpm for 15 minutes using a meandering channel structure stirrer (manufactured by Nanocus Co., Ltd., model: RS050A). Thus, a carbon nanotube dispersion was obtained.
分散性の試験結果
本発明の実施例6によるカーボンナノチューブ分散液(実施例6−J)を作製し、保存容器に密封保存して常温下で静置し、6日間の経過を観察した。その観察結果を図8に示す。
図8において、蛇行流路撹拌処理直後6日間経過した時点において、分散液(実施例6−J)の分散性は保たれている。
尚、図8に示す分散液(実施例5−2−I)は、実施例5における分散液(実施例5−2−I)と同一のものである。
Dispersibility Test Results A carbon nanotube dispersion (Example 6-J) according to Example 6 of the present invention was prepared, sealed and stored in a storage container, and allowed to stand at room temperature, and the progress of 6 days was observed. The observation results are shown in FIG.
In FIG. 8, the dispersibility of the dispersion (Example 6-J) is maintained at the time when 6 days have passed immediately after the meandering flow path stirring process.
The dispersion liquid (Example 5-2I) shown in FIG. 8 is the same as the dispersion liquid (Example 5-2I) in Example 5.
図9は、実施例及び比較例を一覧する表である。図9において、〇は、分散していることを示す。×は、分散していないこと、沈殿が見られることを示している。
上述のドデシル硫酸ナトリウムは、代表的な陰イオン性界面活性剤である。他の陰イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤を用いても同様の結果が期待できる。
また、エタノールは、低級アルコールの代表例である。他の低級アルコールを用いても同様の結果が期待できる。
ナノ炭素材料複合体の作製を前述の実施例1−E、実施例4−Jで得られた粉体を用いて行ったが、他の実施例である、実施例2−1−B、実施例2−2−D、実施例3−E、実施例5−1−G、実施例5−2−I、実施例6−Eで得られた粉体を用いてナノ炭素材料複合体の作製を行っても、同様の電気抵抗率を有して、カーボンナノチューブがよく分散したナノ炭素材料複合体を得られると期待できる。
FIG. 9 is a table listing examples and comparative examples. In FIG. 9, ◯ indicates that it is dispersed. X shows that it is not disperse | distributing and precipitation is seen.
The sodium dodecyl sulfate described above is a typical anionic surfactant. Similar results can be expected using other anionic or nonionic surfactants.
Ethanol is a typical example of a lower alcohol. Similar results can be expected using other lower alcohols.
Production of the nanocarbon material composite was performed using the powder obtained in Example 1-E and Example 4-J described above. Example 2-1B, which is another example, was performed. Preparation of nanocarbon material composite using powder obtained in Example 2-2D, Example 3-E, Example 5-1-G, Example 5-2I, and Example 6-E Even if it performs, it can be expected that a nanocarbon material composite having the same electrical resistivity and well dispersed carbon nanotubes can be obtained.
以上、本発明のナノ炭素材料の分散方法、ナノ炭素材料の分散液及びナノ炭素材料複合体について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、原材料、試薬、処理条件、処理手順、測定条件、測定方法について様々な変更・改良を加えることが可能である。 The nanocarbon material dispersion method, the nanocarbon material dispersion, and the nanocarbon material composite of the present invention have been described above with specific embodiments, but the present invention is not limited thereto. . A person skilled in the art can make various changes and improvements to the raw materials, reagents, processing conditions, processing procedures, measurement conditions, and measurement methods without departing from the scope of the present invention.
本発明のナノ炭素材料の分散方法、ナノ炭素材料の分散液及びナノ炭素材料複合体は、無機化学分野、有機化学分野、金属科学分野ほか多くの産業において利用することができるものである。 The nanocarbon material dispersion method, nanocarbon material dispersion, and nanocarbon material composite of the present invention can be used in many industries including inorganic chemistry, organic chemistry, and metal science.
Claims (15)
カーボンナノチューブに対し、重量比1〜30%の平均粒径10nm〜10μmの炭素材料を混合した粉体を加えて得た溶液に対し、
超音波処理又は蛇行流路構造撹拌処理することで分散処理を行うナノ炭素材料の分散方法。 In a solvent in which an anionic surfactant or a nonionic surfactant having a weight ratio of 0.01 to 10% is added to an aqueous solution containing 10 to 100% by weight of a lower alcohol,
For a solution obtained by adding a powder in which a carbon material having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm with a weight ratio of 1 to 30% is added to a carbon nanotube,
A method for dispersing a nanocarbon material, in which dispersion treatment is performed by ultrasonic treatment or a meandering channel structure stirring treatment.
カーボンナノチューブに対し、重量比1〜30%の平均粒径10nm〜10μmの炭素材料を混合した粉体を加えて得た溶液に対し、
超音波処理又は蛇行流路構造撹拌処理をすることで分散処理を行って得られるナノ炭素材料の分散液。 In a solvent in which an anionic surfactant or a nonionic surfactant having a weight ratio of 0.01 to 10% is added to an aqueous solution containing 10 to 100% by weight of a lower alcohol,
For a solution obtained by adding a powder in which a carbon material having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm with a weight ratio of 1 to 30% is added to a carbon nanotube,
A dispersion of a nanocarbon material obtained by performing a dispersion treatment by ultrasonic treatment or a meandering channel structure stirring treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018030092A JP6928379B2 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Dispersion method of nano-carbon material, dispersion liquid of nano-carbon material and nano-carbon material composite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018030092A JP6928379B2 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Dispersion method of nano-carbon material, dispersion liquid of nano-carbon material and nano-carbon material composite |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019142755A true JP2019142755A (en) | 2019-08-29 |
JP6928379B2 JP6928379B2 (en) | 2021-09-01 |
Family
ID=67773133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018030092A Active JP6928379B2 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | Dispersion method of nano-carbon material, dispersion liquid of nano-carbon material and nano-carbon material composite |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6928379B2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016165898A (en) * | 2013-08-09 | 2016-09-15 | キヤノンファインテック株式会社 | Recorded matter |
-
2018
- 2018-02-22 JP JP2018030092A patent/JP6928379B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016165898A (en) * | 2013-08-09 | 2016-09-15 | キヤノンファインテック株式会社 | Recorded matter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6928379B2 (en) | 2021-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhou et al. | Effective control of nanodefects in multiwalled carbon nanotubes by acid treatment | |
Vaisman et al. | The role of surfactants in dispersion of carbon nanotubes | |
JP5301793B2 (en) | Fine carbon fiber aggregate for redispersion and method for producing the same | |
Wang et al. | A treatment method to give separated multi-walled carbon nanotubes with high purity, high crystallization and a large aspect ratio | |
US10049783B2 (en) | Utilizing nanoscale materials as dispersants, surfactants or stabilizing molecules, methods of making the same, and products produced therefrom | |
JP3962376B2 (en) | Composite materials containing polar polymers and single-walled carbon nanotubes | |
TW572846B (en) | Carbon nanotube, carbon nanohorn coposite and process | |
Gao et al. | Facile and large-scale synthesis and characterization of carbon nanotube/silver nanocrystal nanohybrids | |
CN107107494A (en) | 3D printer and the raw material for 3D printer | |
WO2006117924A1 (en) | Transparent electrically conductive film, and coating composition for transparent electrically conductive film | |
KR101157451B1 (en) | Effective dispersion of carbon nano material to generate electrically high performance polymer | |
JP5604609B2 (en) | Carbon nanotube dispersion and method for producing the dispersion | |
WO2010147101A1 (en) | Carbon nanotube-rich resin composition and method for producing same | |
US20200087149A1 (en) | Method for the synthesis of nanofluids | |
Sandhya et al. | Experimental study on properties of hybrid stable & surfactant-free nanofluids GNPs/CNCs (Graphene nanoplatelets/cellulose nanocrystal) in water/ethylene glycol mixture for heat transfer application | |
Nam et al. | Green, fast, and scalable production of reduced graphene oxide via Taylor vortex flow | |
Sezer | Dispersion stability of CNT and CNT/metal-based nanofluids | |
CN111491993A (en) | Method for preparing nano-structure material by intercalation of carbon nano-particles | |
Im et al. | Wet spinning of multi-walled carbon nanotube fibers | |
JP2010013312A (en) | Carbon nanotube dispersant, carbon nanotube dispersion, and method for producing the same | |
Ding et al. | Graphdiyne-based thermal fluids | |
JP6818204B2 (en) | Dispersion method of nano-carbon material, dispersion liquid of nano-carbon material and nano-carbon material composite | |
JP6928379B2 (en) | Dispersion method of nano-carbon material, dispersion liquid of nano-carbon material and nano-carbon material composite | |
KR20060094418A (en) | A method of producting carbon nano fluid using carbon black | |
Azizi et al. | Investigation of thermophysical properties of nanofluids containing poly (vinyl alcohol)-functionalized graphene |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200302 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200302 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20200603 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200730 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201127 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210329 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210512 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210702 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210730 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6928379 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |