JP5909778B2 - 分散体 - Google Patents
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Description
本発明の分散体に用いる、膨潤率が5以上のカーボンナノチューブ集合体(以下、単にカーボンナノチューブ集合体と称する)について説明する。
膨潤率=超音波分散処理後の高さ÷分散処理前の高さ ・・・・式(1)
次に、本発明の分散体に用いる分散剤(A)、(B)について説明する。
本発明で言う分散媒とは、アミン価を5mgKOH/g以上有する分散剤および/または酸価を5mgKOH/g以上有する分散剤を溶解し、かつカーボンナノチューブ集合体を分散できる分散媒であれば、特に種類は問わない。具体的には、次の(i)〜(xi)を例示することができる。
(i)アルコール、特にメタノール、エタノール、ブタノール、エチルヘキサノール、デカノール、イソトリデシルアルコール、ベンジルアルコール、プロパルジルアルコール、オレイルアルコール、リノレイルアルコール、オキソ−加工アルコール、ネオペンチルアルコール、シクロヘキサノール、脂肪アルコールのような直鎖、分枝又は環式の一価又は多価アルコール、及び、グリコールのようなジオール及びポリオール;
(ii)2−メトキシエタノール、モノフェニルヂグリコール、フェニルエタノール、エチレングリコール、及びポリプロピレングリコールのようなエーテルアルコール;
(iii)トルエン、キシレンのような炭化水素、脂肪族及び/若しくは脂環式ベンジン画分、クロロホルム及びトリクロロエタンのような塩素化炭化水素;
(iv)エーテル、特にジオキサン、テトラヒドロフラン、及びポリアルキレングリコールジアルキルエーテルのような環式及び非環式エーテル;
(v)カルボン酸エステル、特にエチルアセテート及びブチルアセテートのようなモノカルボン酸エステル、及びC2〜C4時カルボン酸のジアルキルエステルにようなのジカルボン酸又はポリカルボン酸エステル(「二塩基エステル」);
(vi)エーテルエステル、特にエチルグリコールアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのようなアルキルグリコールエステル;
(vii)ブチロラクトンのようなラクトン;
(viii)可塑剤、特にフタレート;
(ix)メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン及びアセトンのようなアルデヒド及びケトン;
(x)ジメチルホルムアミドのような酸アミド;
(xi)N−メチルピロリドン;及び上述した分散媒体の混合物
この中で、樹脂の溶解性や取扱い性などの観点より、メチルエチルケトンのようなケトン類や酢酸エチルのようなカルボン酸エステルが好ましい。
分散媒に、炭素材料を分散させる工程としては、特に限定はなく、公知の方法が用いられる。具体的には、例えば、ビーズミル分散法等のメディア分散法;超音波分散法、ロールミル分散法等のメディアレス分散法等が挙げられる。このうち、分散安定性等の点から、好ましくはロールミル分散法又はビーズミル分散法であり、特に好ましくはビーズミル分散法である。
・PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・MEK:メチルエチルケトン
酢酸コバルト・四水和物200部、酢酸マグネシウム・四水和物172部、七モリブデン酸六アンモニウム・四水和物3.5部をビーカーに量り取り、精製水を1488部加えて、完全に溶解するまで攪拌した。耐熱性容器に移し替え、電気オーブンを用いて、雰囲気温度150±5℃の温度で60分乾燥させ水分を蒸発させた後、乳鉢で粉砕して平均粒径(D50)20μmの触媒(C)前駆体を得た。得られた触媒(C)前駆体300部を耐熱容器に量り取り、マッフル炉にて、空気中450℃±5℃雰囲気下で60分焼成した後、乳鉢で粉砕して平均粒径(D50)2μmの触媒(C)を得た。
減圧が可能で、外部ヒーターで加熱可能な横型反応管の中央部に、製造例1で得られた触媒(C)1.0g を散布した石英ガラス製耐熱皿を設置した。横型反応管中の空気を真空ポンプにて1×103Paまで減圧後、アルゴンガスを8×104Paまで注入し、再度真空ポンプにて1×103Paまで減圧する、を2回繰り返して、横型反応管中の酸素濃度を0.1体積%以下とした。1×103Paに保ちながら外部ヒーターにて加熱し、横型反応管の中心部が850℃まで加熱した。合成温度850±5℃に保ち、ブタン/プロパン混合ガスを注入し、3×104Pa〜6×104Paに反応管内の圧力を維持しながら3時間反応させてカーボンナノチューブ集合体を製造した。合成終了後、反応管内のガスをアルゴンガスで置換し、200℃以下の温度で取り出し、カーボンナノチューブ集合体を得た。得られたカーボンナノチューブ集合体は、40メッシュの金網で粉砕ろ過して、製造例2のカーボンナノチューブ集合体(D−1)の粉体を得た。
ある程度まで加圧可能で、外部ヒーターで加熱可能な、内容積が10リットルの横型反応管の中央部に、製造例1で得られた触媒(C)1.0g を散布した石英ガラス製耐熱皿を設置した。アルゴンガスを注入しながら排気をして、反応管内の空気をアルゴンガスで置換し、横型反応管中の酸素濃度を0.1体積%以下とした。外部ヒーターにて加熱し、横型反応管の中心部が750℃まで加熱した。合成温度750±5℃に保ち、ブタン/プロパン混合ガスを毎分1リットルの速度で注入し、3時間分反応させてカーボンナノチューブ集合体を製造した。合成終了後、反応管内のガスをアルゴンガスで置換し、200℃以下の温度で取り出し、カーボンナノチューブ集合体を得た。得られたカーボンナノチューブ集合体は、40メッシュの金網で粉砕ろ過して、製造例3のカーボンナノチューブ集合体(D−2)の粉体を得た。
ある程度まで加圧可能で、反応器の外側に設けられたヒーターで加熱可能な、内容積が80リットルの縦型反応器の内部にシリコン基板を設置し、該シリコン基板上に、製造例1で得られた触媒(C)10gを散布した。反応器内にアルゴンガスを注入しながら排気をして、反応器内の空気をアルゴンガスで置換し、酸素濃度を0.1体積%以下とした。反応器の外側ヒーターで加熱し、反応器内部温度を650℃まで加熱した。合成温度650±5℃に保ち、ブタン/プロパン混合ガスを毎分5リットルの速度で注入し、3時間反応させてカーボンナノチューブ集合体を製造した。合成終了後、反応器内のガスをアルゴンガスで置換し、200℃以下の温度で取り出し、カーボンナノチューブ集合体を得た。得られたカーボンナノチューブ集合体は、40メッシュの金網で粉砕ろ過して、製造例4のカーボンナノチューブ集合体(D−3)の紛体を得た。
市販のCNano Technology Limited製カーボンナノチューブFloTube9000−Mを用いて、40メッシュの金網で粉砕ろ過して、製造例5のカーボンナノチューブ集合体(D−4)の粉末を得た。
市販の分散剤であるDISPERBYK−2000、DISPERBYK−167、BYK−9077、DISPERBYK−2096、DISPERBYK−111,DISPERBYK−109(以上ビックケミー・ジャパン株式会社)、TEGO Dispers710、TEGO Dispers610、TEGO Dispers630(以上エポニックデグサ・ジャパン株式会社)、アジスパーPN−411(以上味の素ファインテクノ株式会社)を、表2〜3で示した配合比でプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAc)で希釈し、固形分40%の分散剤溶液E−1〜3、E−5〜10を得た。なお、分散剤溶液E−4については、希釈前の固形分が35%であり、希釈しないで用いた。
70ccガラス瓶に、製造例6にて製造した分散剤(A)溶液E−1を1.88部、カーボンナノチューブ集合体D−1を0.75部、分散媒(メチルエチルケトン)27.37部を配合し、2mmφジルコニアビーズ部を加えスキャンデックスで3時間分散し、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
表4に示した分散剤(A)溶液の種類および配合量、カーボンナノチューブ集合体の種類、分散媒の配合量に変更した以外は実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
70ccガラス瓶に、製造例6にて製造した分散剤(B)溶液E−6を1.88部、カーボンナノチューブ集合体D−1を0.75部、分散媒(メチルエチルケトン)27.37部を配合し、2mmφジルコニアビーズ部を加えスキャンデックスで3時間分散し、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
表5に示した分散剤(B)溶液の種類およびカーボンナノチューブ集合体の種類に変更した以外は実施例7と同様にして、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
70ccガラス瓶に、製造例6にて製造した分散剤(A)溶液E−2を0.94部、分散剤(B)溶液E−7を0.94部、カーボンナノチューブ集合体D−1を0.75部、分散媒(メチルエチルケトン)27.3部を配合し、2mmφジルコニアビーズ部を加えスキャンデックスで3時間分散し、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
表6に示した分散剤(A)溶液の種類および分散剤(B)溶液の種類、カーボンナノチューブ集合体の種類に変更した以外は実施例12と同様にして、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
表7に示した分散剤(A)溶液の種類および配合量、カーボンナノチューブ集合体の種類、分散媒の配合量に変更した以外は実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
表8に示した分散剤(B)溶液の種類およびカーボンナノチューブ集合体の種類に変更した以外は実施例7と同様にして、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
表9に示した分散剤(A)溶液の種類および分散剤(B)溶液の種類、カーボンナノチューブ集合体の種類に変更した以外は実施例12と同様にして、カーボンナノチューブ集合体の分散体を調製した。
本発明のカーボンナノチューブ分散組成物の分散状態の評価は、溶剤中で分散したカーボンナノチューブ分散組成物の分散状態(沈殿の有無、粘度、経時安定性)で行った。
・初期粘度:カーボンナノチューブ分散組成物を、分散後室温で1日静置後、 25℃に調整し、E型粘度計RE−80(東機産業社製)にて測定した。
・沈殿の有無:目視で沈殿の有無を確認し、全く沈殿の無いものを○、僅かに 沈殿が見られるものを△、沈殿の多いものを×とした。
・経時安定性:カーボンナノチューブ分散組成物を、40℃1ヶ月経時保存し た後、上記と同様にして、沈殿の有無、経時粘度を測定した。経時粘度につ いては、初期粘度からの変化が10%以内を◎、10〜30%以内を○、3 0〜100%以内を△、それ以上の変化または増粘して粘度が測定不能にな った場合を×とした。
Claims (3)
- カーボンナノチューブ集合体と、アミン価を有する分散剤(A)および/または酸価を有する分散剤(B)とを、分散媒に分散させてなる分散体であって、カーボンナノチューブ集合体の膨潤率が5以上であり、アミン価を有する分散剤(A)の固形分のアミン価が5〜100mgKOH/gであり、酸価を有する分散剤(B)の固形分が5〜120mgKOH/gであることを特徴とする分散体。
- 分散媒が、アルコール類、炭化水素類、環式及び非環式エーテル類、モノカルボン酸エステル・ジ又はポリカルボン酸エステル等のカルボン酸エステル類、エーテルエステル類、ラクトン類、アルデヒド及びケトン類、酸アミド類、アミン類、および、ラクタム類から選ばれる1種または2種以上の有機溶媒を混合した分散媒であることを特徴とする、請求項1記載の分散体。
- 膨潤率が5以上であるカーボンナノチューブ集合体のアミン吸着量が5〜500μmol/g、且つ酸吸着量が1〜100μmol/gであることを特徴とする、請求項1または2記載の分散体。
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