JP2009155593A - カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物 - Google Patents

カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物 Download PDF

Info

Publication number
JP2009155593A
JP2009155593A JP2007338510A JP2007338510A JP2009155593A JP 2009155593 A JP2009155593 A JP 2009155593A JP 2007338510 A JP2007338510 A JP 2007338510A JP 2007338510 A JP2007338510 A JP 2007338510A JP 2009155593 A JP2009155593 A JP 2009155593A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
carbon nanotube
meth
resin
containing composition
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
Application number
JP2007338510A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5134945B2 (ja
Inventor
Yukiya Wakizaka
幸也 脇阪
Takashi Saito
隆司 齋藤
Tomoo Sano
智雄 佐野
Manabu Kaneko
学 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP2007338510A priority Critical patent/JP5134945B2/ja
Publication of JP2009155593A publication Critical patent/JP2009155593A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5134945B2 publication Critical patent/JP5134945B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

【課題】カーボンナノチューブ自体の特性を損なうことなく、カーボンナノチューブを組成物中に分散化または可溶化でき、長期保存においてカーボンナノチューブが分離、凝集せず、成膜性、成形性に優れ、簡便な方法でフィルム化またはシート化できるカーボンナノチューブ含有組成物、および導電性等に優れる硬化物を提供する。
【解決手段】カーボンナノチューブ(a)と;シアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との混合物(d1)、および/またはシアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との反応物(d2)とを含有する組成物を用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は、カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物に関する。
近年さまざまな産業分野において、ナノメートルサイズの物質、いわゆるナノ物質を取り扱うナノテクノロジーが注目されている。ナノ物質を他の複数の材料とナノメートルレベルで複合化させることによって、従来にない新しい優れた機能を持った材料の開発が行われている。複合体中に高度に分散させたナノ物質は、バルク状態のナノ物質とは異なる性質を示し、有用であるため、複合体中に分散させる技術は不可欠である。しかしながら、通常、ナノ物質はその表面状態が不安定であるため、複合化の際に凝集し、ナノ物質特有の機能を十分に発揮できない。
例えば、ナノ物質の中でもカーボンナノチューブは、1991年に発見されて以来、その物性評価、機能解明が行われており、その応用に関する研究開発も盛んに実施されている。しかしながら、絡まった状態で製造されているカーボンナノチューブは、樹脂や溶液と複合化する際にさらに凝集し、本来の特性を十分に発揮できない。
このため、カーボンナノチューブを物理的に処理したり、化学的に修飾したりして、溶媒や樹脂に均一に分散または溶解する試みがなされている。
例えば、単層カーボンナノチューブを強酸中で超音波処理することにより単層カーボンナノチューブを短く切断して分散する方法が提案されている(非特許文献1)。しかしながら、強酸中で処理を実施するため、操作が煩雑となり、工業的には適した方法ではなく、その分散化の効果も十分ではない。
このように切断された単層カーボンナノチューブは、その両末端が開いており、カルボン酸基等の含酸素官能基で終端されていることに着目し、カルボン酸基を酸塩化物にした後、アミン化合物と反応させ長鎖アルキル基を導入し、溶媒に可溶化することが提案されている(非特許文献2)。しかしながら、該方法では単層カーボンナノチューブに共有結合によって長鎖アルキル基を導入しているため、カーボンナノチューブのグラフェンシート構造に損傷を与える、カーボンナノチューブ自体の特性に影響を与える等の問題がある。
他の試みとしては、ピレン分子が強い相互作用によってカーボンナノチューブ表面上に吸着することを利用して、ピレン分子にアンモニウムイオンを有する置換基を導入し、これを単層カーボンナノチューブとともに水中で超音波処理し、単層カーボンナノチューブに非共有結合的に吸着させることにより水溶性の単層カーボンナノチューブを製造する方法が報告されている(非特許文献3)。該方法によれば、非共有結合型の化学修飾のためグラフェンシートの損傷等は抑制されるが、非導電性のピレン分子が存在するため、カーボンナノチューブの導電性を低下させる。
汎用の界面活性剤やポリマー系分散剤を用いて、カーボンナノチューブ自体の特性を損なうことなく、カーボンナノチューブを水、有機溶媒等の各種溶媒に分散化または可溶化して分散液を得る方法が提案されている(特許文献1、2)。該文献には、分散系においてはカーボンナノチューブが安定に分散しているとの記載があるが、該分散液から形成される塗膜や硬化物中でのカーボンナノチューブの分散状態や導電性材料等への応用に関しては記載されていない。また、該分散液を熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に配合することにより、カーボンナノチューブ含有組成物が得られるものの、界面活性剤やポリマー系分散剤が混入することにより、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の強度、導電性等の物性を低下させてしまう。
また、カーボンナノチューブ、導電性ポリマー、溶媒からなるカーボンナノチューブ含有組成物、およびそれから製造される複合体が提案されている(特許文献3)。該組成物および複合体は、導電性ポリマーを共存させることでカーボンナノチューブ自体の特性を損なうことなく、カーボンナノチューブを水、有機溶媒、含水有機溶媒等の溶媒に分散化または可溶化し、長期保存安定性に優れる。導電性ポリマーが共存したカーボンナノチューブ含有組成物は、導電性、成膜性、成形性に優れ、簡便な方法で基材に塗工でき、基材を被覆できるが、導電性ポリマー由来の着色によって、無色透明が要求される材料への応用は難しい。また、通常、導電性ポリマーは、各種溶媒への溶解性が低いために、使用できる溶媒が限定されてしまう。また、該複合体は、導電性ポリマーを含むため、強度等の物性も不十分である。
また、ナノ物質、(メタ)アクリル系重合体、溶媒からなるナノ物質含有組成物、およびそれから製造される複合体が提案されている(特許文献4)。該組成物および複合体は、(メタ)アクリル系重合体を共存させることでナノ物質自体の特性を損なうことなく、カーボンナノチューブを水、有機溶媒、含水有機溶媒等の溶媒に分散化または可溶化し、長期保存安定性に優れる。(メタ)アクリル系重合体が共存したナノ物質含有組成物は、成膜性、成形性に優れ、簡便な方法で基材に塗工でき、基材を被覆できるが、分散性を上げるためにはアミン化合物の併用が必要となり、使用できる溶媒が限定されてしまう。さらに、(メタ)アクリル系重合体がスルホン酸基等を有するため、該(メタ)アクリル系重合体を重合性単量体中に添加して塗膜(硬化膜)を形成した場合、塗膜の耐水性が低下する。また、該(メタ)アクリル系重合体と、重合性単量体からなる膜成分との架橋点がないため、塗膜の耐擦傷性も不十分である。
一方、熱硬化性樹脂を用いた強度材料としては、多官能性マレイミドおよび多官能性シアン酸エステルもしくはそのオリゴマーの混合物、または多官能性マレイミドと多官能性シアン酸エステルもしくはそのオリゴマーとの予備反応物と、エポキシ化合物と、ポリエステル化合物とからなる樹脂組成物を、補強材に含浸させた複合材料用中間材が提案されている(特許文献5、6)。しかしながら、近年の高導電性や高機械強度の要求を十分に満足しておらず、また、これらの材料にカーボンナノチューブを含有させたカーボンナノチューブ含有組成物は知られていない。
国際公開第2002/016257号パンフレット 特開2005−035810号公報 国際公開第2004/039893号パンフレット 国際公開第2006/028200号パンフレット 特公平03−019256号公報 特公平03−019257号公報 R.E.Smalley等、Science、1998年、第280巻、p.1253 J.Chen等、Science、1998年、第282巻、p.95 Nakajima等、Chem.Lett.、2002年、p.638
本発明は、カーボンナノチューブ自体の特性を損なうことなく、カーボンナノチューブを組成物中に分散化または可溶化でき、長期保存においてカーボンナノチューブが分離、凝集せず、成膜性、成形性に優れ、簡便な方法でフィルム化またはシート化できるカーボンナノチューブ含有組成物、および導電性等に優れる硬化物を提供する。
本発明者は、上記課題に鑑み、鋭意研究をした結果、シアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)、マレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)、シアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との混合物(d1)、またはシアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との反応物(d2)が、カーボンナノチューブ(a)を分散化または可溶化できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、カーボンナノチューブ(a)と;シアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との混合物(d1)、および/またはシアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との反応物(d2)とを含有することを特徴とする。
また、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、カーボンナノチューブ(a)と、シアン酸エステル化合物またはそのオリゴマー(b)とを含有することを特徴とする。
また、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、カーボンナノチューブ(a)と、マレイミド化合物またはそのオリゴマー(c)とを含有することを特徴とする。
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、さらに、溶媒(e)を含有することが好ましい。
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、さらに、重合性単量体(f)および/または高分子化合物(g)を含有することが好ましい。
本発明の硬化物は、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物を熱硬化させたものであることを特徴とする。
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、カーボンナノチューブ自体の特性を損なうことなく、カーボンナノチューブを組成物中に分散化または可溶化でき、長期保存においてカーボンナノチューブが分離、凝集せず、成膜性、成形性に優れ、簡便な方法でフィルム化またはシート化できる。
また、本発明の硬化物は、導電性等に優れる。
<カーボンナノチューブ(a)>
カーボンナノチューブ(a)(以下、成分(a)と記す)は、例えば、厚さ数原子層のグラファイト状炭素原子面を丸めた円筒、または前記円筒が複数個入れ子構造になったものであり、外径がnmオーダーの極めて微小な物質である。
成分(a)としては、通常のカーボンナノチューブ、すなわち、単層カーボンナノチューブ、何層かが同心円状に重なった多層カーボンナノチューブ、これらがコイル状になったコイル状カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブの片側が閉じた形をしたカーボンナノホーン、底の空いたコップを積み重ねたような形状であるカップスタック型カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブの類縁体であるフラーレン、カーボンナノファイバー等が挙げられる。
成分(a)の製造方法としては、二酸化炭素の接触水素還元、アーク放電法、レーザー蒸発法、化学気相成長法(CVD法)、気相成長法、一酸化炭素を高温高圧化で鉄触媒と共に反応させて気相で成長させるHiPco法等が挙げられる。
該製造方法によって得られた成分(a)としては、各種機能を十分に発現できる点から、単層カーボンナノチューブまたは多層カーボンナノチューブが好ましい。
成分(a)としては、各種機能を十分に発現できる点から、種々の精製法(洗浄法、遠心分離法、ろ過法、酸化法、クロマトグラフ法等)によって、より高純度化されたカーボンナノチューブが好ましい。
成分(a)は、ボールミル、振動ミル、サンドミル、ロールミル等のボール型混練装置等を用いて粉砕されていてもよく、化学的、物理的処理によって短く切断されていてもよい。
<シアン酸エステル化合物またはそのオリゴマー(b)>
シアン酸エステル化合物またはそのオリゴマー(b)(以下、成分(b)と記す)は、下記式(1)に示すシアネート基を有する化合物またはそのオリゴマーである。
Figure 2009155593
シアン酸エステル化合物としては、1分子内に1個のシアネート基を有するシアン酸エステル化合物(b−1)(以下、成分(b−1)と記す)、および1分子内に2個以上のシアネート基を有するシアン酸エステル化合物(b−2)(以下、成分(b−2)と記す)が挙げられ、成分(b−2)が好ましい。
成分(b−1)としては、シアネートベンゼン、シアネートナフタレン、4−シアネートビフェニル、(4−シアネートフェニル)フェニルメタン、2−(4−シアネートフェニル)−2−フェニルプロパン等が挙げられる。
成分(b−2)としては、1,3−または1,4−ジシアネートベンゼン、1,3,5−トリシアネートベンゼン、1,3−、1,4−、1,6−、1,8−、2,6−または2,7−ジシアネートナフタレン、1,3,6−トリシアネートナフタレン、4,4−ジシアネートビフェニル、ビス(4−シアネートフェニル)メタン、ビス(3,5−ジメチル−4−シアネートフェニル)メタン、2,2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−シアネートフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−シアネートフェニル)プロパン、ビス(4−シアネートフェニル)エーテル、ビス(4−シアネートフェニル)チオエーテル、ビス(4−シアネートフェニル)スルホン、トリス(4−シアネートフェニル)ホスファイト、トリス(4−シアネートフェニル)ホスフェート、オリゴマー(ノボラック、水酸基含有熱可塑性樹脂(ヒドロキシポリフェニレンエーテル、ヒドロキシポリスチレン、ヒドロキシポリカーボネート等))等とハロゲン化シアンとの反応により得られるシアン酸エステル化合物、フェノールをジシクロペンタジエンで結合した多官能フェノールとハロゲン化シアンとを反応させて得られるシアン酸エステル化合物(特公表61−501094号公報)、特公昭41−1928号公報、特公昭43−18468号公報、特公昭44−4791号公報、特公昭45−11712号公報、特公昭46−41112号公報、特公昭47−26853号公報、特開昭51−63149号公報等に記載のシアン酸エステル化合物等が挙げられる。
シアン酸エステル化合物のオリゴマーとしては、シアン酸エステル化合物のシアネート基の三量化によって形成されるトリアジン環を有するオリゴマー(b−3)(以下、成分(b−3)と記す)、シアン酸エステル化合物とジアミンとの反応によって得られるプレポリマー(b−4)(以下、成分(b−4)と記す)等が挙げられる。
成分(b−3)は、成分(b−2)を、触媒(酸(鉱酸、ルイス酸等)、塩基(ナトリウムアルコラート、第三級アミン類等)、塩(炭酸ナトリウム等)の存在下に重合させることにより得られる(特開2006−22309号公報)。成分(b−3)には、未反応の成分(b−2)も含まれ、シアン酸エステル化合物とオリゴマーとの混合物の形態をしており、成分(b−3)は本発明の用途に好適である。
成分(b−4)の合成に用いるジアミンとしては、耐熱性の点から、芳香族ジアミンが好ましい。なお、硬化物に可撓性等の機能を付与したい場合、脂肪族ジアミンを単独でまたは芳香族ジアミンと組み合わせて用いてもよい。
ジアミンとしては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル等が挙げられる。
成分(b)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
<マレイミド化合物またはそのオリゴマー(c)>
マレイミド化合物またはそのオリゴマー(c)(以下、成分(c)と記す)は、下記式(2)に示すマレイミド基を有する化合物またはそのオリゴマーである。
Figure 2009155593
マレイミド化合物としては、1分子内に1個のマレイミド基を有するマレイミド化合物(c−1)(以下、成分(c−1)と記す)、および1分子内に2個以上のマレイミド基を有するマレイミド化合物(c−2)(以下、成分(c−2)と記す)が挙げられ、成分(c−2)が好ましい。
成分(c−1)としては、メチルマレイミド、エチルマレイミド、フェニルマレイミド、o−メチルフェニルマレイミド、m−メチルフェニルマレイミド、p−メチルフェニルマレイミド、o−クロロフェニルマレイミド、p−ヒドロキシフェニルマレイミド、p−カルボキシフェニルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、6,7−メチレンジオキシ−4−メチル−3−マレイミドクマリン、N−(1−ピレニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリクロロフェニル)マレイミド、N−(4−アミノフェニル)マレイミド、N−(4−ニトロフェニル)マレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−スクシンイミジル 3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル 3−マレイミドプロピオナート、N−スクシンイミジル 4−マレイミドブチラート、N−スクシンイミジル 6−マレイミドヘキサノアート、N−[4−(2−ベンゾイミダゾリル)フェニル]マレイミド等が挙げられる。
成分(c−2)としては、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン、2,2−ビス{4−(4−マレイミドフェノキシ)−フェニル}プロパン、ビス(3,5−ジメチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジエチル−4−マレイミドフェニル)メタン、2,2’−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ポリフェニルメタンマレイミド、m−フェニレンビスマレイミド、p−フェニレンビスマレイミド、3,3’−ジメチル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、4−メチル−1,3−フェニレンビスマレイミド、4,4’−ジフェニルエーテルビスマレイミド、4,4’−ジフェニルスルフォンビスマレイミド、1,3−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,6’−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサン、1,2−ビスマレイミドエタン、1,6−ビスマレイミドヘキサン、ポリテトラメチレンオキサイド−ビス(4−マレイミドベンゾエート)等が挙げられる。
マレイミド化合物のオリゴマーとしては、ビスマレイミド化合物が重合して得られるプレポリマー(c−3)、マレイミド化合物とジアミンとの反応によって得られるプレポリマー(c−4)等が挙げられる。
ジアミンとしては、上述の成分(b−4)の合成に用いるジアミンが挙げられる。
成分(c)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
<混合物(d1)、反応物(d2)>
混合物(d1)(以下、成分(d1)と記す)とは、成分(b)と成分(c)との混合物であり、下記反応物(d2)(例えばビスマレイミドトリアジン樹脂)に含まれる未反応の原料も包含される。
反応物(d2)(以下、成分(d2)と記す)とは、触媒の存在下または非存在下に、成分(b)のシアネート基と成分(c)のマレイミド基とが反応したものであり、成分(b)のシアネート基の一部と成分(c)のマレイミド基の一部とが反応し、未反応のシアネート基およびマレイミド基が存在している予備反応物(プレポリマー)も包含される。
成分(b−2)と成分(c−2)との反応物は、ビスマレイミドトリアジン樹脂と呼ばれる熱硬化性樹脂である。よって、ビスマレイミドトリアジン樹脂、およびそのプレポリマーも、成分(d2)に包含される。
<溶媒(e)>
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、さらに、溶媒(e)(以下、成分(e)と記す)を含有することが好ましい。
成分(e)としては、成分(b)、成分(c)、成分(d1)、または成分(d2)を溶解し、成分(a)を分散または溶解できるものが好ましい。
成分(e)としては、水、下記有機溶媒、該有機溶媒に水を混合した含水有機溶媒等が挙げられる。
アルコール類:メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、シクロペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール等、
ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
エステル類:酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等、
エーテル類:テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン等、
ハロゲン化物:ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、二塩化エチレン等、
アミド類:N−メチルピロドリン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等、
スルホキシド類:ジメチルスルホキシド等、
芳香族類ベンゼン、トルエン、キシレン等。
成分(e)としては、成分(b)、成分(c)、成分(d1)、または成分(d2)の溶解性、成分(a)の分散性、およびカーボンナノチューブ含有組成物からの成分(e)の除去のしやすさの点から、ケトン類が好ましい。
成分(e)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<重合性単量体(f)>
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物が重合性単量体(f)(以下、成分(f)と記す)を含有することにより、硬化物の基材への密着性、強度がさらに向上する。
成分(f)としては、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物に溶解または分散するものが好ましく、2つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有し、かつ成分(a)が溶解または分散できる多官能(メタ)アクリレートがより好ましく、成分(b)および成分(c)を溶解または分散できる多官能(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
多官能(メタ)アクリレートとしては、下記の化合物が挙げられる。
ジ(メタ)アクリレート類:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエトキシレーテッドシクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリプロポキシレーテッドシクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエトキシレーテッドビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリプロポキシレーテッドビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエトキシレーテッド水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリプロポキシレーテッド水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノキシフルオレンエタノールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのε−カプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのγ−ブチロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタンジオールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリレート、ビス(2−アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス(2−アクリロイルオキシプロピル)ヒドロキシプロピルイソシアヌレート、ビス(2−アクリロイルオキシブチル)ヒドロキシブチルイソシアヌレート、ビス(2−メタクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス(2−メタクリロイルオキシプロピル)ヒドロキシプロピルイソシアヌレート、ビス(2−メタクリロイルオキシブチル)ヒドロキシブチルイソシアヌレート等。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレート類:トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリスエトキシレーテッドトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシレーテッドペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシレーテッドペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、炭素数2〜5の脂肪族炭化水素変性トリメチロールプロパントリアクリレート、炭素数2〜5の脂肪族炭化水素変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、炭素数2〜5の脂肪族炭化水素変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシブチル)イソシアヌレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシプロピル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシブチル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート等。
多価アルコール(エチレングリコール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等)と、(メタ)アクリル酸またはその誘導体との反応で得られるポリエステル(メタ)アクリレート類。
ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA等)とエピクロルヒドリンとの縮合反応で得られるビスフェノール型エポキシ樹脂に、(メタ)アクリル酸またはその誘導体を反応させたエポキシ(メタ)アクリレート類。
分子中に少なくとも3個のエポキシ基を含有する化合物に、(メタ)アクリル酸を反応させて得たエポキシポリ(メタ)アクリレート類。
有機ジイソシアネート化合物の1種単独または2種以上の混合物に、分子中に1個または2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基、および1個のヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルの1種単独または2種以上の混合物を反応させたウレタン(メタ)アクリレート類。
アルコール類(アルカンジオール、ポリエーテルジオール、ポリブタジエンジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、アミドジオール、スピログリコール化合物等の1種または2種以上の混合物)の水酸基に有機ジイソシアネート化合物を付加し、得られたウレタンプレポリマーのイソシアネート基に、分子中に1個の(メタ)アクリロイルオキシ基、および1個のヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルを反応させたウレタン(メタ)アクリレート類等。
多官能(メタ)アクリレートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、多官能(メタ)アクリレートと他のビニルモノマーとを併用してもよい。
他のビニルモノマーとしては、単官能(メタ)アクリレート類(メチル(メタ)アクリレート、ブチルメタクリレート等)、ビニルエステルモノマー類(酢酸ビニル、酪酸ビニル、アジピン酸ジビニル等)、ビニルエーテル類(エチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等)、アクリルアミド類(アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−tert−ブチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド等)、N−ビニルアミド類(N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルカプロラクタム等)、スルホン酸基含有ビニルモノマー類(スチレンスルホン酸、スルホエチル(メタ)アクリレート、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、これらの塩等)等が挙げられる。
成分(f)を用いる際には、重合開始剤を併用することが好ましい。
重合開始剤としては、カーボンナノチューブ含有組成物の構成成分や用途に応じて、光重合開始剤または熱重合開始剤を用いることができる。
光重合開始剤は、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物に、活性エネルギー線による重合促進効果を付与する成分である。
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェン、メチルオルトベンゾイルベンゾエイト、4−フェニルベンゾフェノン、tert−ブチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2−メチル−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、メチルベンゾイルホルメート、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−4−モルホリノブチロフェノン、2−(ジメチルアミノ)−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン等が挙げられる。
光重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、光重合開始剤と光増感剤とを併用してもよい。
光増感剤としては、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸アミル、4−ジメチルアミノアセトフェノン等が挙げられる。
熱重合開始剤としては、アゾ化合物、有機過酸化物等が挙げられる。
アゾ化合物としては、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシブチル)]−プロピオンアミド}等が挙げられる。
有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等が挙げられる。
熱重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、重合開始剤は、成分(a)、成分(b)、成分(c)、成分(d1)、成分(d2)、成分(e)、成分(f)等を含有するカーボンナノチューブ含有組成物に当初から混合しておくこともできるし、また、使用前に混合することもできる。混合時期は使用目的、状況に応じて適宜選択できる。
<高分子化合物(g)>
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物が高分子化合物(g)(以下、成分(g)と記す)を含有することにより、硬化物の基材への密着性、強度がさらに向上する。
成分(g)としては、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物に溶解または分散できるものが好ましく、具体的には、ポリビニルアルコール類(ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等)、ポリアクリルアミド類(ポリアクリルアミド、ポリ(N−tert−ブチルアクリルアミド)、ポリアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸等)、ポリビニルピロリドン類、ポリスチレンスルホン酸およびそのソーダ塩類、セルロース、アルキド樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド樹脂、マレイン酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、スチレン樹脂、アクリル/スチレン共重合樹脂、酢酸ビニル/アクリル共重合樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン/マレイン酸共重合樹脂、フッ素樹脂、これらの共重合体等が挙げられる。
成分(g)は、2種以上を任意の割合で混合したものであってもよい。
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物の硬化物を導電性材料として用いる場合の成分(g)としては、溶媒への溶解性、組成物の安定性、導電性の点から、アルキド樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド樹脂、マレイン酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレン樹脂、アクリル/スチレン共重合樹脂、酢酸ビニル/アクリル共重合樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン/マレイン酸共重合樹脂が好ましく、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル/スチレン共重合樹脂、酢酸ビニル/アクリル共重合樹脂、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
<カーボンナノチューブ含有組成物>
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物としては、下記の組成物が挙げられる。
(I)成分(a)と、成分(d1)および/または成分(d2)とを含有する組成物。
(II)成分(a)と成分(b)とを含有する組成物。
(III)成分(a)と成分(c)とを含有する組成物。
成分(a)の割合は、成分(b)、成分(c)、成分(d1)および成分(d2)の合計100質量部に対して、0.0001〜50質量部が好ましく、0.001〜35質量部がより好ましい。成分(a)の割合が該範囲内であれば、分散性が良好となる。
成分(d1)を用いる場合、成分(d1)に含まれる成分(c)の割合は、成分(d1)に含まれる成分(b)100質量部に対して、0.1〜200質量部が好ましく、5〜100質量部がより好ましい。
成分(d2)を用いる場合、成分(d2)に含まれる成分(c)に由来する構成単位の割合は、成分(d2)に含まれる成分(b)に由来する構成単位100質量部に対して、0.1〜200質量部が好ましく、5〜100質量部がより好ましい。
成分(d1)および成分(d2)を用いる場合、成分(d1)に含まれる成分(c)および成分(d2)に含まれる成分(c)に由来する構成単位の合計は、成分(d1)に含まれる成分(b)および成分(d2)に含まれる成分(b)に由来する構成単位の合計100質量部に対して、0.1〜200質量部が好ましく、5〜100質量部がより好ましい。
成分(e)の割合は、成分(b)、成分(c)、成分(d1)および成分(d2)の合計100質量部に対して、5〜10000質量部が好ましく、10〜2000質量部がより好ましい。成分(e)の割合が該範囲内であれば、樹脂成分(成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および/または成分(d2))を溶解して液状化し、成分(a)を分散化または可溶化できる。
<他の成分>
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、そのままでも加熱により硬化するが、硬化を促進する目的で、公知の硬化触媒や硬化促進剤を配合してもよい。
硬化触媒や硬化促進剤としては、下記の化合物が挙げられる。
有機過酸化物:過酸化ベンゾイル、ラウロイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ−tert−ブチル−ジ−パーフタレート、ジクミルパーオキサイド等、
アゾ化合物:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等、
イミダゾール類:2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−メチルイミダゾール、1−グアナミノエチル−2−メチルイミダゾール等、該イミダゾール類のカルボン酸もしくはその酸無水類の付加体等、
第3級アミン類:N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチルトルイジン、2−N−エチルアニリノエタノール、トリ−n−ブチルアミン、ピリジン、キノリン、N−メチルモルホリン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、テトラメチルブタンジアミン、N−メチルピペリジン等、
フェノール類:フェノール、キシレノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール等、
有機金属塩:ナフテン酸鉛、ステアリン酸鉛、ナフテン酸亜鉛、オクチル酸亜鉛、オレイン酸錫、ジブチル錫マレート、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸コバルト、アセチルアセトン鉄等、該有機金属塩を水酸基含有化合物(フェノール、ビスフェノール等)に溶解したもの、
無機金属塩:塩化錫、塩化亜鉛、塩化アルミニウム等、
有機錫化合物:ジオクチル錫オキサイド、その他のアルキル錫、アルキル錫オキサイド等、
酸無水物:無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ラウリル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水トリメリット酸、ヘキサヒドロ無水ピロメリット酸等。
硬化触媒や硬化促進剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化触媒や硬化促進剤の配合量は、硬化触媒および硬化促進剤を除くカーボンナノチューブ含有組成物100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、0.01〜2質量部がより好ましい。
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物には、必要に応じて、カーボンナノチューブ以外の無機フィラー、導電性高分子、アミン化合物、アンモニウム化合物、可塑剤、分散剤、塗面調整剤、流動性調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、保存安定剤、接着助剤、増粘剤等の公知の各種物質を添加してもよい。
<カーボンナノチューブ含有組成物の調製方法>
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、成分(a)と;成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および/または成分(d2)と;必要に応じて、成分(e)、成分(f)、成分(g)、および/または他の成分とを混合することによって調製できる。調製の際には、成分(e)を用いることが好ましい。
混合の際には、撹拌装置または混練装置(超音波発振機、ホモジナイザー、スパイラルミキサー、プラネタリーミキサー、ディスパーサー、ハイブリットミキサー等)を用いることが好ましい。
混合の際には、成分(a)と、成分(a)以外の他の成分とを混合した後、これに超音波照射処理を施すことが好ましく、超音波照射処理とホモジナイザー処理とを併用した超音波ホモジナイザー処理を施すことが特に好ましい。
超音波照射処理の条件(超音波の強度、と処理時間)は、成分(a)を、成分(a)以外の他の成分に均一に分散または溶解させる条件であればよい。
超音波発振機における定格出力は、超音波発振機の単位底面積当たり0.1〜100ワット/cmが好ましく、0.3〜60ワット/cmがより好ましい。発振周波数は、10〜200kHzが好ましく、20〜100kHzがより好ましい。
超音波照射処理時間は、1分〜48時間が好ましく、5分〜48時間がより好ましい。
超音波照射処理を行う際のカーボンナノチューブ含有組成物の温度は、80℃以下が好ましく、50℃以下がより好ましく、30℃以下が特に好ましい。成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および/または成分(d2)と、成分(f)、熱重合開始剤、熱硬化型の高分子化合物(g)、硬化触媒、および/または硬化促進剤とを混合する際は、調製中の重合防止の点から、30℃以下が特に好ましい。
超音波照射処理の後、混練装置(ボールミル、振動ミル、サンドミル、ロールミル等)を用いて、さらに分散または溶解を徹底化することが好ましい。
混合の際には、すべての成分を一括添加してもよく、成分(a)を、成分(a)以外の他の成分の一部に分散させた高濃度のカーボンナノチューブ含有組成物を調製した後、残りの成分で所定の濃度に希釈してよい。
成分(e)を用いる場合、すべての成分を混合した後、成分(e)を除去してもよく、一部の成分を混合した後、成分(e)を除去し、ついで残りの成分を混合してもよい。
<硬化物>
本発明の硬化物は、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物を熱硬化させたものである。
本発明の硬化物は、例えば、下記の方法で製造される。
(i)基材にカーボンナノチューブ含有組成物を塗工し、ゲル化または予備硬化してフィルム化した後、未硬化または未完全硬化のフィルムを任意の形に成形し、熱を加えて完全硬化させる方法。
(ii)鋳型または基材の間にカーボンナノチューブ含有組成物を注入し、ゲル化または予備硬化してシート化した後、未硬化または未完全硬化のシートを任意の形に成形し、熱を加えて完全硬化させる方法。
(iii)基材にカーボンナノチューブ含有組成物を塗工し、熱を加えて完全硬化させ、フィルム化する方法。
(iv)鋳型または基材の間にカーボンナノチューブ含有組成物を注入し、熱を加えて完全硬化させ、シート化する方法(キャスト重合法)。
(v)鋳型の内面に、カーボンナノチューブ含有組成物を塗工する、またはカーボンナノチューブ含有組成物のフィルムを貼り付けし、硬化させて硬化膜を形成した後、鋳型に重合性原料または溶融樹脂を流し込み、固化させて基材を形成し、基材とともに硬化膜を鋳型から剥離する方法。
(vi)鋳型と基材との間にカーボンナノチューブ含有組成物を流し込む、またはカーボンナノチューブ含有組成物のフィルムを挟み込み、硬化させて硬化膜を形成した後、基材とともに硬化膜を鋳型から剥離する方法。
塗工法としては、塗布法、噴霧法(スプレーコート法等)、浸漬法(ディップ法)等が挙げられる。
塗布法に用いる塗布手段としては、グラビアコーター、ロールコーター、カーテンフローコーター、スピンコーター、バーコーター、リバースコーター、キスコーター、ファンテンコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スクリーンコーター等が挙げられる。
スプレーコート法に用いるスプレーとしては、エアスプレー、エアレススプレー等が挙げられる。
基材としては、合成樹脂のフィルム、シート、発泡体、多孔質膜、エラストマー、各種成形体;木材、紙材、セラミックス、繊維、不織布、炭素繊維、炭素繊維紙、ガラス板、ステンレス板、シリコンウエハー等が挙げられる。
合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアラミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルニトリル、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリエーテルイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタンが挙げられる。合成樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
キャスト重合法としては、例えば、カーボンナノチューブ含有組成物をガラス板からなる注型重合用のガラス型の内面に充填し、熱を加えて、重合させる方法が挙げられる。
ガラス型は、例えば、2枚のガラス板の間に、ガスケットを挟み込み、これらをクランプ等で固定することにより、組み立てられる。
ガスケットの材料としては、軟質ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体等が挙げられる。
カーボンナノチューブ含有組成物が成分(e)を含有する場合、成分(e)を含んだままフィルム化またはシート化した後、成分(e)を除去してもよく、フィルム化またはシート化する前にエバポレーター等を用いて成分(e)を除去してもよい。
成分(e)を含んだままフィルム化した後、成分(e)を除去する場合、カーボンナノチューブ含有組成物を基材の表面に塗工した後、常温で放置してもよく、カーボンナノチューブ含有組成物を基材の表面に塗工した後、該組成物が硬化しない温度で加熱してもよい。
フィルム化またはシート化する前にエバポレーター等を用いて成分(e)を除去した場合、樹脂成分(成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および/または成分(d2))に応じた温度を加えて樹脂成分を溶融化させ、フィルム化またはシート化してもよい。
なお、未硬化または未完全硬化のフィルムまたはシートは、成分(a)と;成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および/または成分(d2)とを含有するものであり、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物の範疇に含まれる。
硬化条件(温度、時間、圧力等)は、カーボンナノチューブ含有組成物の構成成分や比率、硬化触媒や硬化促進剤の有無等に応じて適宜選択する。
ゲル化または予備硬化の場合、硬化温度は、硬化触媒や硬化促進剤を選択することで、100℃以下を適用できる。
完全硬化の場合、硬化温度は、通常、100〜300℃である。
硬化時間は、カーボンナノチューブ含有組成物の構成成分や比率、硬化触媒や硬化促進剤の有無等によって適宜選択する。
圧力は、通常、0.01〜50MPaの範囲で適宜選択する。
以上説明した本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、成分(a)自体の特性を損なうことなく、成分(a)を、成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および/または成分(d2)、さらには成分(e)中に、分散化または溶解化でき、長期保存においても成分(a)が分離凝集しない。この理由は下記のように考えられる。
成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および成分(d2)は、成分(a)に吸着またはらせん状にラッピングできる成分である。そのため、成分(a)が、成分(b)、成分(c)、成分(d1)、および/または成分(d2)とともに組成物中に分散化または溶解化している。
また、本発明のカーボンナノチューブ含有組成物にあっては、成分(a)が組成物中に分散化または溶解化しているため、成膜性、成形に優れており、簡便な方法でフィルム化またはシート化できる。そして、そのフィルムまたはシートを熱硬化、またはカーボンナノチューブ含有組成物を直接熱硬化することにより、導電性の他に、透明性、耐水性、耐候性、機械強度、熱伝導性、耐擦傷性および硬度に優れた硬化物を得ることができる。
また、本発明の硬化物にあっては、成分(a)が高度に分散または溶解した状態を保持したままであるため、外部刺激による成分(a)の脱離等がなく、長期的に優れた分散性を維持できる。本発明の硬化物は、導電性の他に、透明性、耐水性、耐候性、機械強度、熱伝導性、耐擦傷性および硬度に優れる。
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
カーボンナノチューブとしては、CNT社(韓国)製、多層カーボンナノチューブ(以下、MWNTと記す)、またはCNI社(米国)製、単層カーボンナノチューブ(以下、SWNTと記す)を用いた。
超音波ホモジナイザー処理は、SONIC社製 vibra cellを用い、定格出力:30ワット/cm、発振周波数:20kHzの条件で実施した
(実施例1)
カーボンナノチューブ含有組成物1および硬化物1:
MWNTの0.5質量部、ビスマレイミドトリアジン樹脂のプレポリマー(三菱ガス化学社製、BT2170)の30質量部、メチルエチルケトンの70質量部を室温にて混合して、容器の外側から氷冷しながら、超音波ホモジナイザー処理を1時間施した。この溶液に、ビスマレイミドトリアジン樹脂のプレポリマー(三菱ガス化学社製、BT2160)の60質量部を混合して、80℃に加熱しながらロータリーエバポレーターでメチルエチルケトンを留去した後、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、JER828)の10質量部、ジクミルパーオキサイドの0.1部を混合してカーボンナノチューブ含有組成物1を得た。
カーボンナノチューブ含有組成物1を、ガスケットを付けた2枚のガラス板に挟み、オーブン中、180℃で2時間加熱した後、ガラス板より取り出すことにより、硬化物1を得た。
(実施例2)
カーボンナノチューブ含有組成物2および硬化物2:
実施例1のMWNTの0.5質量部を、SWNTの0.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ含有組成物2および硬化物2を得た。
(比較例1)
カーボンナノチューブ含有組成物3および硬化物3:
MWNTの0.5質量部、アクリル樹脂(三菱レイヨン社製、BR−85)の40質量部、メチルメタクリレートの55質量部を室温にて混合して、容器の外側から氷冷しながら、超音波ホモジナイザー処理を1時間施した。この溶液に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの5質量部、と2,2’−アゾビスイソブチロニトリルの0.3質量部を混合してカーボンナノチューブ含有組成物3を得た。
カーボンナノチューブ含有組成物3を、ガスケットを付けた2枚のガラス板に挟み、オーブン中、90℃で2時間加熱した後、ガラス板より取り出すことにより、硬化物3を得た。
(分散性)
組成物を、スライドガラス上に滴下し、その上にカバーガラスを乗せて、液滴を薄膜化した。該サンプルを顕微鏡で5倍に拡大して観察し、カーボンナノチューブの分散性を調べた。均一に分散しているものを○、均一に分散していないものを×とした。結果を表1に示す。
(表面抵抗値)
硬化物の表面抵抗値を、三菱化学社製、ロレスターGP MCP−T600および三菱化学社製、ハイレスターUP MCP−HT450を用いて測定した。結果を表1に示す。
Figure 2009155593
実施例1、2で得られたカーボンナノチューブ含有組成物1、2は、カーボンナノチューブの分散性が良好であったが、比較例1で得られたカーボンナノチューブ含有組成物3は、カーボンナノチューブの分散性が不十分であった。
実施例1、2で得られた硬化物1、2は、表面抵抗値が低く、良好な導電性を示したが、比較例1で得られた硬化物3は、表面抵抗値が高く、導電性は不良であった。
本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、塗布、スプレー、キャスト、ディップ等の簡便な塗工手法を用いることにより、各種帯電防止剤、電気化学部品(コンデンサー、電気二重層キャパシタ、電池、燃料電池等)の部材(高分子電解質膜、電極層、触媒層、ガス拡散層、ガス拡散電極層、セパレーター等)、繊維強化プラスチックのマトリクス樹脂、プリント配線板等の部材(銅張積層板等)、EMIシールド、化学センサー、表示素子、非線形材料、防食剤、接着剤、繊維、紡糸用材料、帯電防止塗料、防食塗料、電着塗料、メッキプライマー、静電塗装用導電性プライマー、電気防食、電池の蓄電能力向上等に利用できる。
また、本発明の硬化物は、工業用包装材料(半導体用、電器電子部品用等)、半導体製造のクリーンルーム等で用いる透明導電性樹脂板、電子写真記録材料(オーバーヘッドプロジェクタ用フィルム、スライドフィルム等)等の帯電防止フィルム、透明導電性フィルム、磁気記録媒体(オーディオテープ、ビデオテープ、コンピュータ用テープ、フロッピィディスク等)の帯電防止、電子デバイスのLSI配線、フィールド・エミッション・ディスプレイ(FED)の電子銃(源)および電極、水素貯蔵剤、入力および表示デバイス(透明タッチパネル、フラットパネルディスプレイ(エレクトロルミネッセンスディスプレイ、液晶ディスプレイ等))の表面(保護板、筐体、前面板等)の帯電防止および透明電極、透明電極フィルム、有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する材料(発光材料、バッファ材料、電子輸送材料、正孔輸送材料および蛍光材料)、熱転写シート、転写シート、熱転写受像シート、受像シート、スポーツ用品(ゴルフシャフト、テニスラケット等)、航空機材料(翼、胴体等)、自動車用部材等として利用される。

Claims (6)

  1. カーボンナノチューブ(a)と、
    シアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との混合物(d1)、および/またはシアン酸エステル化合物もしくはそのオリゴマー(b)とマレイミド化合物もしくはそのオリゴマー(c)との反応物(d2)と
    を含有する、カーボンナノチューブ含有組成物。
  2. カーボンナノチューブ(a)と、
    シアン酸エステル化合物またはそのオリゴマー(b)と
    を含有する、カーボンナノチューブ含有組成物。
  3. カーボンナノチューブ(a)と、
    マレイミド化合物またはそのオリゴマー(c)と
    を含有する、カーボンナノチューブ含有組成物。
  4. さらに、溶媒(e)を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のカーボンナノチューブ含有組成物。
  5. さらに、重合性単量体(f)および/または高分子化合物(g)を含有する、請求項1〜4のいずれかに記載のカーボンナノチューブ含有組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれか記載のカーボンナノチューブ含有組成物を熱硬化させた硬化物。
JP2007338510A 2007-12-28 2007-12-28 カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物 Active JP5134945B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007338510A JP5134945B2 (ja) 2007-12-28 2007-12-28 カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007338510A JP5134945B2 (ja) 2007-12-28 2007-12-28 カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009155593A true JP2009155593A (ja) 2009-07-16
JP5134945B2 JP5134945B2 (ja) 2013-01-30

Family

ID=40959935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007338510A Active JP5134945B2 (ja) 2007-12-28 2007-12-28 カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5134945B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011215568A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Vision Development Co Ltd ダイヤモンドを含有する光散乱膜、及びそれを形成する方法
CN102344683A (zh) * 2011-08-12 2012-02-08 苏州大学 一种阻燃氰酸酯树脂及其制备方法
WO2017110096A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 日本ゼオン株式会社 電磁波吸収材料及び電磁波吸収体
US10320026B2 (en) * 2014-10-21 2019-06-11 Nec Corporation Electrode for secondary battery and secondary battery using same
JP2020187240A (ja) * 2019-05-13 2020-11-19 株式会社ニコン・エシロール 眼鏡レンズ、組成物
CN114685785A (zh) * 2022-03-08 2022-07-01 青岛大学 锚固铕碳纳米管掺杂氰酸酯树脂发光材料及其制备方法
CN115850886A (zh) * 2022-11-30 2023-03-28 上海熹贾精密技术有限公司 一种高性能氟橡胶混炼胶及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56128504A (en) * 1980-02-21 1981-10-08 Mitsubishi Gas Chemical Co Conductive composition
WO2006037949A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Imperial Chemical Industries Plc Dispersions, films, coatings and composites

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56128504A (en) * 1980-02-21 1981-10-08 Mitsubishi Gas Chemical Co Conductive composition
WO2006037949A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Imperial Chemical Industries Plc Dispersions, films, coatings and composites

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011215568A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Vision Development Co Ltd ダイヤモンドを含有する光散乱膜、及びそれを形成する方法
CN102344683A (zh) * 2011-08-12 2012-02-08 苏州大学 一种阻燃氰酸酯树脂及其制备方法
US10320026B2 (en) * 2014-10-21 2019-06-11 Nec Corporation Electrode for secondary battery and secondary battery using same
WO2017110096A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 日本ゼオン株式会社 電磁波吸収材料及び電磁波吸収体
US11235560B2 (en) 2015-12-25 2022-02-01 Zeon Corporation Electromagnetic wave absorption material and electromagnetic wave absorber
JP2020187240A (ja) * 2019-05-13 2020-11-19 株式会社ニコン・エシロール 眼鏡レンズ、組成物
CN114685785A (zh) * 2022-03-08 2022-07-01 青岛大学 锚固铕碳纳米管掺杂氰酸酯树脂发光材料及其制备方法
CN115850886A (zh) * 2022-11-30 2023-03-28 上海熹贾精密技术有限公司 一种高性能氟橡胶混炼胶及其应用
CN115850886B (zh) * 2022-11-30 2023-08-22 上海熹贾精密技术有限公司 一种高性能氟橡胶混炼胶及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
JP5134945B2 (ja) 2013-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5134945B2 (ja) カーボンナノチューブ含有組成物および硬化物
US7972536B2 (en) Electrically conductive, optically transparent polymer/carbon nanotube composites
TWI405801B (zh) 具有電磁波干擾遮蔽效應之多壁碳奈米管/高分子奈米複合材之製備方法
Sattar et al. Advances in thermoplastic polyurethane composites reinforced with carbon nanotubes and carbon nanofibers: A review
Jin et al. A review of the preparation and properties of carbon nanotubes-reinforced polymer compositess
JP4908136B2 (ja) カーボンナノチューブ含有組成物、複合体、およびそれらの製造方法
KR101389656B1 (ko) 카본 나노튜브 함유 조성물, 복합체, 및 그것들의 제조방법
Chen et al. Synthesis of poly (L‐lactide)‐functionalized multiwalled carbon nanotubes by ring‐opening polymerization
Mallakpour et al. The production of functionalized multiwall carbon nanotube/amino acid-based poly (amide–imide) composites containing a pendant dopamine moiety
JP4947759B2 (ja) カーボンナノチューブ含有硬化性組成物、及びその硬化塗膜を有する複合体
Hegde et al. SWCNT induced crystallization in an amorphous all-aromatic poly (ether imide)
AU2015266813A1 (en) Laminates comprising oligomer-grafted nanofillers and advanced composite materials
US10676595B2 (en) Methods for combining thermoplastic polymer with carbon nanomaterial
JP2008214587A (ja) カーボンナノチューブ含有組成物とそれから得られる複合体
KR101805949B1 (ko) 폴리올레핀계 수지 조성물 및 그의 제조 방법
JP2008056765A (ja) カーボンナノチューブ含有構造体及びその製造方法
Ma et al. Reactive copolymer functionalized graphene sheet for enhanced mechanical and thermal properties of epoxy composites
Sato et al. A reinforced, high-κ ternary polymer nanocomposite dielectrics of PVDF, barium titanate nanoparticles, and TEMPO-oxidized cellulose nanofibers
Liu et al. Modification of MWNTs by the combination of Li-TFSI and MAPP: Novel strategy to high performance PP/MWNTs nanocomposites
Na et al. Effects of organoclay on colorless and transparent polyimide nanocomposites: Thermomechanical properties, morphology, and optical transparency
JP5016912B2 (ja) カーボンナノチューブ含有組成物、その製造方法、並びにそれから得られる塗膜、硬化膜または複合体
JP2009155374A (ja) 硬化性組成物、複合体、転写シート及びそれらの製造方法
Fu et al. PPTA-oligomer functionalized multiwalled carbon nanotubes synthesized by “one-pot” method for reinforcement of polyvinyl chloride
Gaur et al. Study of structural morphology, thermal degradation and surface charge decay in PU+ PSF+ CNTs polymer hybrid nanocomposite
Park et al. Surface modification of carbon nanotubes for high-performance polymer composites

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101207

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111101

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120612

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120712

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: 20121030

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121112

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151116

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5134945

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151116

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151116

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250