JP2004331929A - ナノカーボン配合法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリマーへの配合物質の配合の際、常に問題となるのは配合物質のポリマーへの分散である。分散の良否により成形体の特性が左右される。良好な分散を得るための従来の配合法はポリマーと配合物質に応じて経験則により混練配合条件が設定される。特に新規な配合物質であるカーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンに関してはその混練配合順序が確立されておらず、そのため分散が悪く、成形特性、成形体特性、製品特性として充分でないという課題があった。
【解決手段】すなわちカーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンをゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの単体もしくはゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの互いのブレンドポリマーに混練配合する際、それらポリマーにナノカーボン以外の補強材または／および充填材を混練配合した後、上記ナノカーボンを混練配合するという手段を用いることにより、かかる課題が効果的に解決できる。
【選択図】なし

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は主としてポリマーの配合法に関する。更に詳しくはポリマーへのカーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンの配合法に関する。
【従来の技術】
ポリマーへの配合物質の配合順序はポリマーや配合物質の特性、量などに依存し、その配合法は一定ではない。例えばゴムポリマーにロール、ニーダーなどの混練機で配合する配合物質としては、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、補強材、充填材などがある。通常配合物質のゴムポリマーへの配合順序はゴムポリマー自体の硬度、配合物質の特性、量などにより、その配合法は一定ではない。
【発明が解決しようとする課題】
ポリマーへの配合物質の配合の際、常に問題となるのは配合物質のポリマーへの分散である。分散の良否により成形体の特性が左右される。良好な分散を得るための従来の配合法はポリマーと配合物質に応じて経験則により混練配合条件が設定される。特に新規な配合物質であるカーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンに関してはその混練配合順序が確立されておらず、そのため分散が悪く、成形特性、成形体特性、製品特性として充分でないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものである。
すなわちカーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンをゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの単体もしくはゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの互いのブレンドポリマーに混練配合する際、それらポリマーにナノカーボン以外の補強材または／および充填材を混練配合した後、上記ナノカーボンを混練配合するという手段を用いることにより、かかる課題が効果的に解決できる。
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態としてはカーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンをゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの単体もしくはゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの互いのブレンドポリマーに混練配合する際、それらポリマーにナノカーボン以外の補強材または／および充填材を混練配合した後、上記ナノカーボンを混練配合することが挙げられる。ナノカーボン以外の補強材、充填材として、補強材系、充填材系の黒色カーボンまたは補強材系、充填材系の白色カーボンが挙げられる。またナノカーボンのポリマーへの混練配合に際して、ナノカーボンを除く配合物質をポリマーにすべて混練配合した後、最後にナノカーボンを混練配合することが挙げられる。更にナノカーボンのポリマーへの混練配合に際して、可塑剤の配合がある場合は、可塑剤、ナノカーボンを除く配合物質をポリマーに混練配合した後、ナノカーボンを混練配合し、最後に可塑剤を混練配合することが挙げられる。このような配合法を採用することにより、ナノカーボンを配合する前のコンパウンドの固さがナノカーボンの分散に最適な状態となり、分散が良好で、成形特性、成形体特性、製品特性に優れたナノカーボン配合成形体を得ることができる。
カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンをポリマーに配合すると、導電性、強度、耐摩擦磨耗性、耐熱性などの向上のほかコンポジットの軽量化などが期待できる。例えば導電性に着目すると、その体積固有抵抗（Ω・ｃｍ）と応用例で整理してみると、１０^１０−１０^１２で帯電防止材料となり、帯電防止シート、化粧品ボトル、ＯＡ機器紙まわり部品、掃除機、クリーンルーム内装材、包装袋などに応用でき、１０^４−１０^７で静電気除去材料となり、ＩＣトレー、ＩＣ部品箱、フィルムコンテナ、タイル、ロール、ベルト、コンベア、燃料タンクなどに応用できる。また１０^０−１０^４で抵抗体、電極材料となり、高圧ケーブル半導電層、アース棒、面状発熱体、電極材料、めっき材料などに応用できる。更に１０^−３−１０^０で電磁遮蔽材料に応用できる。
【実施例】
以下、実施例にそくして本発明を説明する。
実施例１．
ゴムポリマーとしてＨＮＢＲ１００ｇ、充填材系黒色カーボン（カーボンブラック）１３０ｇ、亜鉛華５ｇ、老化防止剤２．５ｇ、加硫剤としてパーオキサイド６ｇをあらかじめロールにて４バッチ混練配合した。ついでそれぞれのバッチにカーボンナノチューブを０，２，５，１０ｇロールにて混練配合し、プレスにて１８０℃、６分の１次加硫後、１５０℃、１時間の２次加硫を行い、特性を測定した。結果を表１に示す。

実施例２．
ゴムポリマーとしてＨＮＢＲ１００ｇ、補強材系黒色カーボン（カーボンブラック）６０ｇ、老化防止剤３ｇ、加硫剤としてパーオキサイド６ｇをあらかじめロールにて３バッチ混練配合した。ついでそれぞれのバッチにカーボンナノチューブを５，１０，２０ｇロールにて混練配合し、プレスにて１８０℃、６分の１次加硫後、１５０℃、１時間の２次加硫を行い、特性を測定した。結果を表２に示す。

【発明の効果】
以上説明したように、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンをゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの単体もしくはゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの互いのブレンドポリマーに混練配合する際、それらポリマーにナノカーボン以外の補強材または／および充填材を混練配合した後、上記ナノカーボンを混練配合するという本発明の手段を用いることによりかかる課題が効果的に解決できる。

Claims (4)

1. カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル／マイクロコイル、フラーレンなどのナノカーボンをゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの単体もしくはゴムポリマー、熱可塑性エラストマー、樹脂などの互いのブレンドポリマーに混練配合する際、それらポリマーにナノカーボン以外の補強材または／および充填材を混練配合した後、上記ナノカーボンを混練配合することを特徴とするナノカーボンのポリマーへの配合法及びこの方法により得られたナノカーボン配合成形体
2. ナノカーボン以外の補強材、充填材として、補強材系、充填材系の黒色カーボンまたは補強材系、充填材系の白色カーボンとすることを特徴とする特許請求範囲第１項記載のナノカーボンのポリマーへの配合法及びこの方法により得られたナノカーボン配合成形体
3. ナノカーボンのポリマーへの混練配合に際して、ナノカーボンを除く配合物質をポリマーにすべて混練配合した後、最後にナノカーボンを混練配合することを特徴とする特許請求範囲第１項記載のナノカーボンのポリマーへの配合法及びこの方法により得られたナノカーボン配合成形体
4. ナノカーボンのポリマーへの混練配合に際して、可塑剤の配合がある場合は、可塑剤、ナノカーボンを除く配合物質をポリマーに混練配合した後、ナノカーボンを混練配合し、最後に可塑剤を混練配合することを特徴とする特許請求範囲第１項記載のナノカーボンのポリマーへの配合法及びこの方法により得られたナノカーボン配合成形体