JP2009545639A - 気相重合によるカーボンナノチューブ/ポリマー混合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
50 gのカーボンナノチューブ (Baytubes、国際公開WO 2006050903中に記載されたように製造)および1300 mlの37%HClを、攪拌機および冷却器を備えたフラスコ中に置いた。次いで、還流下、1時間沸騰させた。冷却後、該混合物を、中性になるまでH2Oで洗浄し、そして、真空中、80℃にて終夜乾燥した。洗浄されたカーボンナノチューブの収率は、98.7%であった。
30 gのCNTおよび900 mlの70%HNO3を、攪拌機および冷却器を備えたフラスコ中に置いた。次いで、還流下、5時間沸騰させた。冷却後、該混合物を、中性になるまでH2Oで洗浄し、そして、真空中、終夜乾燥した。官能化カーボンナノチューブの収率は、23.37 g(77.9%)であった。酸性基の数は、滴定によって決定したが、これは、931 μeq/g COOH/g カーボンナノチューブであった。
45 gの実施例1からのカーボンナノチューブを、攪拌機、不活性ガス供給器、気泡計測器、蒸留ブリッジおよびガス保護下に液体を計量供給するためのユニットを備えた、不活性化した反応器中に置いた。次いで、存在する任意の痕跡量のO2またはH2Oを、アルゴンを用いて、120℃(油浴)にて1時間強くフラッシングすることによって除去した。室温に冷却後、トルエン中の30.7 gのMAOおよび116 mgの(n-Bu-cp)2ZrCl2(Bu = ブチル、cp = シクロペンタジエニル)を、予め不活性ガスで強くフラッシングした「乾燥」溶媒/化学品を密閉して添加するためのポリエチレンホース接続部を介して反応器中に供給した。カーボンナノチューブ/触媒懸濁物を、約5時間強く撹拌し、次いで、該溶媒を蒸留によって除去した。
45 gの実施例3で製造した触媒を、低速(300 rpm)アンカー攪拌機を備えた耐圧スチールオートクレーブ中に導入し、そして90℃の反応温度に加熱した。次いで、気相重合を、10 barのエチレンに調節することにより開始した。該重合は一定の圧力で行った。なぜなら、消費されたエチレンの自動添加を、備え付けの独自の制御系を介して行ったからである。325リットルのエチレン(372 gのエチレン)を計量添加した後、該重合を冷却により停止した。324 gのカーボンナノチューブ/ポリエチレン混合物を得た。これは、ポリエチレンに基づいて13.9重量%のカーボンナノチューブ含量に対応した。分散の成功は、透過電子顕微鏡法によって決定した。これを図1に示す。129.5℃の融解温度を、示差走査熱量測定法(例えばMettler Toledo DSC 822e、製造業者の使用説明書による)を用いて決定した。試料の結晶化度は、例えば、Macromol. Chem. 2001、(202)、2239-2246中に記載された方法で算出した。これは39%であった。
13重量%のカーボンナノチューブ含量を有するインサイチュで重合したカーボンナノチューブ/ポリエチレンマスターバッチを、共回転二軸押出機中でHDPE(Lupolen 4261、Basell)中に組み込んだ。HDPEおよびカーボンナノチューブ/ポリエチレンマスターバッチの両方は、粉末形態であった。8重量%のマスターバッチおよび92重量%のHDPEをそれぞれ、最終生成物中のカーボンナノチューブ濃度が1重量%になるように、比率計量器を介して該押出機の主要な取入口中に供給した。使用した押出機は、Coperion Werner & Pfleidererからの、長さ/直径の比が36のZSK 26Mcであった(図2参照)。総処理量は、250 min-1の速度にて、16 kg/hであった。該押出機中、HDPEおよびポリエチレンマスターバッチの融解、および溶融HDPE中へのカーボンナノチューブの分配および分散混合が行われた。最後から二番目のバレルにおいて、水分を曝気によって除去した。4つの押出物を孔あきダイ中で形成し、次いで、水浴中で冷却し、およびストランドペレタイザーによって顆粒化した。
Claims (13)
- オレフィンまたはジオレフィンのインサイチュ気相重合によってカーボンナノチューブ/ポリマー混合物またはカーボンナノチューブ/ゴム混合物を製造するための方法であって、カーボンナノチューブに担持された重合触媒を使用することを特徴とする、方法。
- カーボンナノチューブが物理的にまたは化学的に処理されていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- カーボンナノチューブが、50〜10,000 meq/g カーボンナノチューブの酸性基含量を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 少なくとも一つの共触媒を使用することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 触媒に比べて、共触媒の過剰、特に10〜500の共触媒/触媒のモル比、を確立することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 少なくとも一つの共触媒が、カーボンナノチューブに担持されていることを特徴とする、請求項4または5に記載の方法。
- 共触媒含量が、総重量に基づいて0.01〜15重量%であることを特徴とする、請求項4〜6のいずれかに記載の方法。
- 気相重合を、0〜300℃の範囲の温度で行うことを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の方法によって得ることができる、カーボンナノチューブ/ポリマー混合物またはカーボンナノチューブ/ゴム混合物。
- 0.1〜50重量%のカーボンナノチューブ含量を特徴とする、請求項9に記載のカーボンナノチューブ/ポリマー混合物またはカーボンナノチューブ/ゴム混合物。
- カーボンナノチューブ/ポリマー複合物の製造における、請求項9または10に記載のカーボンナノチューブ/ポリマー混合物またはカーボンナノチューブ/ゴム混合物の使用。
- ポリマー、ゴムまたは複合物中のカーボンナノチューブの分散が、均質であることを特徴とする、請求項9〜11のいずれかに記載のカーボンナノチューブ/ポリマー混合物、カーボンナノチューブ/ゴム混合物、カーボンナノチューブ/ゴム複合物またはカーボンナノチューブ/ポリマー複合物。
- 100〜180℃の融解温度および/または1〜50%、好ましくは5〜40%の結晶化度を特徴とする、請求項12に記載のカーボンナノチューブ/ポリマー混合物、カーボンナノチューブ/ゴム混合物、カーボンナノチューブ/ゴム複合物またはカーボンナノチューブ/ポリマー複合物。
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