JP2013229521A - グラフェン積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材表面にグラフェンを形成する工程、グラフェン上に処理層を形成する工程、処理層上に樹脂層を形成する工程、及び、基材からグラフェンを剥離する工程を含むグラフェン積層体の製造方法。
【選択図】なし
Description
(A)グラフェン、
(B)ラジカル反応性の不飽和結合を有する化合物、及び、ラジカル開始剤を含有する硬化性組成物から形成された処理層、及び、
(C)樹脂層
を含むグラフェン積層体に関する。
該工程で使用する基材としては、従来グラフェン積層体の製造に用いられてきた材料を用いることができる。具体的には、銅、ニッケル、金、鉄、ステンレス鋼(SUS)などの金属箔や、炭化ケイ素(SiC)などの基板を挙げることができる。中でも、入手性の観点から、銅箔、ニッケル箔又はSiCを用いることが好ましい。
グラフェンと樹脂層との間に処理層を形成することにより、グラフェンと樹脂層を強固に接着することができる。
酸無水物としては、無水マレイン酸、無水ハイミック酸、2,3−ジメチルマレイン酸無水物等が挙げられる。
フタルイミド化合物としては、フタルイミド、N−アリルフタルイミド、N−ビニルフタルイミド等が挙げられる。
マレイミド化合物としては、マレイミド、N−メチルマレイミド等が挙げられる。
アクリル系化合物としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等が挙げられる。
メタクリル系化合物としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等が挙げられる。
これらの化合物の中でも、無水マレイン酸が入手性、反応性の観点から好ましい。
これらの化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂層を形成する樹脂は特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、処理層を形成するラジカル反応性化合物が無水マレイン酸である場合は、処理層との接着性の観点からエポキシ樹脂が好ましい。
樹脂層上に、必要に応じてさらに基板を積層してもよい。その場合は、上述のように樹脂組成物上に基板を貼り合わせた後樹脂組成物を硬化させて接着させる方法、樹脂層を形成した後基板を接着する方法等により基板を積層することができる。
これらの中でも、グラフェン積層体の光透過性の観点から、ガラス、石英及びポリマーが好ましい。
グラフェンと基材を剥離する方法は特に限定されず、例えば、機械的剥離、電気剥離、超音波剥離法、熱剥離法等を挙げることができる。剥離強度は、基材がグラフェンから離れる程度であればよい。
グラフェン積層体は、(A)グラフェン、(B)ラジカル反応性の不飽和結合を有する化合物、及び、ラジカル開始剤を含有する硬化性組成物から形成された処理層、及び、(C)樹脂層を含む。上述のように、基材、グラフェン、処理層、樹脂層、及び、必要に応じてさらに基板を順次積層させた後、基材からグラフェンを剥離することにより製造される。
本発明に係るグラフェン積層体は、電気伝導性を有するため、タッチパネル、太陽電池、有機FET、有機EL等に好適に使用することができる。
エポキシ樹脂:「クリスタルレジン」、日新レジン株式会社製
PETフィルム:O−100(厚さ100μm)、帝人株式会社製(ウシオ電気株式会社製UVランプによりUV−オゾン処理したもの)
国際公開第2011/115197A9号パンフレットの実施例1に記載の条件で、表面プラズマCVD法により、銅箔グラフェン(グラフェン層数10層以下、サイズ25mm×50mm)を作製した。グラフェン層数はラマンスペクトル、及び、光線透過率の測定結果から同定した。グラフェン層数は、グラフェン一層当たり光線透過率が2.3%損失するものとして算出した。
無水マレイン酸1.0g(10.2mmol)とアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.10g(0.96mmol)をメチルエチルケトン(10mL)に溶解させ、硬化性組成物を作製した。合成例1で作製した銅箔グラフェンをこの硬化性組成物に浸潤させた後、80℃で1時間反応させ、グラフェン上に処理層を形成した。この処理層上にエポキシ樹脂1mLをバーコーターで塗布し、UV−オゾン処理したPETフィルムを貼りあわせた。得られた積層フィルムを50℃、0.5MPaで3時間処理後、50℃、常圧で終夜反応させ、エポキシ樹脂を硬化させた。銅箔からグラフェン積層体をT型剥離強度試験機(EZ−TEST−S、株式会社島津製作所製)を用いて60mm/minの速度で引きはがし、グラフェン積層体を得た。得られた積層体、及び、エポキシ樹脂層の厚さは、それぞれ、111μm及び11μmであった。
無水マレイン酸0.5g(5.1mmol)とAIBN0.05g(0.48mmol)を用いた点以外は実施例1と同様の手法でグラフェン積層体を作製した。得られた積層体、及び、エポキシ樹脂層の厚さは、それぞれ、121μmおよび20μmであった。測定結果を表1に示した。
無水マレイン酸0.25g(0.25mmol)とAIBN0.025g(0.24mmol)を用いた点以外は実施例1と同様の手法でグラフェン積層体を作製した。得られた積層体、及び、エポキシ樹脂層の厚さは、それぞれ、138μmおよび35μmであった。測定結果を表1に示した。
無水マレイン酸0.13g(0.13mmol)とAIBN0.013g(0.12mmol)を用いた点以外は実施例1と同様の手法でグラフェン積層体を作製した。得られた積層体、及び、エポキシ樹脂層の厚さは、それぞれ、113μmおよび10μmであった。測定結果を表1に示した。
合成例1で作製した銅箔グラフェンのグラフェン上にエポキシ樹脂1mLをバーコーターで塗布し、UV−オゾン処理したPETフィルムを貼りあわせた。得られた積層フィルムを50℃、0.5MPaで3時間処理後、50℃、常圧で終夜反応させ、硬化させた。銅箔からグラフェン−エポキシ−PETの積層体をT型剥離強度試験機(EZ−TEST−S、株式会社島津製作所製)を用いて60mm/minの速度で引きはがし、積層体を得た。得られた積層体のエポキシ樹脂層の厚さは、141μmであった。
Claims (12)
- 基材表面にグラフェンを形成する工程、
グラフェン上に処理層を形成する工程、
処理層上に樹脂層を形成する工程、及び、
基材からグラフェンを剥離する工程を含むグラフェン積層体の製造方法。 - さらに、樹脂層を形成した後に、樹脂層上に基板を接着する工程
を含む請求項1に記載のグラフェン積層体の製造方法。 - グラフェンが2〜50層からなることを特徴とする、請求項1又は2に記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 処理層が、ラジカル反応性の不飽和結合を有する化合物、及び、ラジカル開始剤を含有する硬化性組成物から形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 前記ラジカル反応性の不飽和結合を有する化合物が、酸無水物、フタルイミド化合物、マレイミド化合物、アクリル系化合物、及び、メタクリル系化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項4に記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 前記ラジカル開始剤が、アゾ系化合物、有機過酸化物、ハロゲン化物、トリエチルボラン、ジエチル亜鉛、過酸化水素と鉄(II)塩の混合物、及び、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムの混合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であること特徴とする請求項4又は5に記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 前記ラジカル反応性の不飽和結合を有する化合物が無水マレイン酸であることを特徴とする請求項5又は6に記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 前記樹脂層がエポキシ樹脂層であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 前記基材が銅箔、ニッケル箔又は炭化ケイ素(SiC)であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 前記基板がポリマー、ガラス、石英、シリコン、セラミック、繊維、紙、及び、金属からなる群から選ばれることを特徴とする、請求項2〜9のいずれかに記載のグラフェン積層体の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法により得られるグラフェン積層体。
- (A)グラフェン、
(B)ラジカル反応性の不飽和結合を有する化合物、及び、ラジカル開始剤を含有する硬化性組成物から形成された処理層、及び、
(C)樹脂層
を含むグラフェン積層体。
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