JP2015071757A

JP2015071757A - グラフェンフルオロポリマー分散物を製造する方法

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Publication number: JP2015071757A
Application number: JP2014191002A
Authority: JP
Inventors: チー・ツァン; Zhang Qi; ユー・チ; Chi Yu; サンドラ・ジェイ・ガードナー; J Gardner Sandra; ナン−シン・フー; Shin Hu Nung
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: US9394421B2; JP6448272B2; US20150093511A1

Abstract

【課題】長時間安定でコーティング可能なグラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物を製造する方法の提供。
【解決手段】グラフェン粒子、フルオロシランカップリング剤および第１の溶媒を混合し、グラフェン粒子を約０．１〜約０．８重量％含む第１の分散物を製造し、第１の溶媒を除去することによって第１の分散物を濃縮して、グラフェン粒子を約２．０〜約１０．０重量％含む濃縮した分散物を製造し、次いで、濃縮した分散物と、第２の溶媒、界面活性剤及びフルオロポリマー粒子を含む固形物含有量が約３０〜約５０重量％のフルオロポリマー粒子分散物とを混合し、第２の分散物を作製し、第３の溶媒中のポリマーバインダーを第２の分散物と混合し、作製するコーティング分散物。
【選択図】なし

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、「グラフェンおよびフルオロポリマーコンポジット（ＧｒａｐｈｅｎｅａｎｄＦｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅ）」という名称の同一出願人による同時係属中の出願番号１４／０４４４４６（書類番号２０１２１６４９−ＵＳ−ＮＰ）に関する。

本開示は、グラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物を製造する方法に関する。

フルオロポリマーは、多種多様な用途で使用される。例としては、混入防止作用、粘着防止作用および自浄作用をもつ表面のための疎水性コーティング；消費者向けおよび工業用の耐化学薬品性および／または熱に安定なプラスチックまたは弾性成分；潤滑性および／または保護コーティング；ゼログラフィー構成要素、例えば、フューザーのための外側剥離コーティング、およびさまざまな他の用途が挙げられる。フルオロポリマー材料（フルオロプラスチック、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）を含む）は、多くは、分散した粒子の形態で塗布される。

近年、顕著に注目を集めている別のナノ粒子材料は、グラフェンである。グラフェンは、ｓｐ２結合した炭素原子が六角形格子状に配置された二次元シートとして記述されることが多い。固有の構造特徴に起因して、グラフェンは、優れた熱伝導性および電気伝導性を有し、高い機械強度を有する。グラフェンをフルオロプラスチックに組み込むと、得られるコンポジット材料の熱伝導性および／または電気伝導性および機械堅牢性を高めることができる。複数のグラフェン層を含む個々のグラフェンシートおよびグラフェン平板は、両方とも、コンポジット用途のためのフィラーとして大きな可能性を示す。

しかし、均一な十分に分散したグラフェン／フルオロプラスチック分散物を製造することには課題がある。さらに、分散物をコーティングする性能は、使用するコーティングプロセスによって変わる。相分離およびグラフェンの凝集は、グラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物と関係があることが多い。

製造時に使用するために、長時間安定でコーティング可能なグラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物を製造する方法を有することが望ましいだろう。

コーティング分散物を製造するための方法を提供する。この方法は、グラフェン粒子、フルオロシランカップリング剤および第１の溶媒を混合し、第１の分散物を製造することを含み、ここで、グラフェン粒子は、第１の分散物の約０．１〜約０．８重量％である。この方法は、第１の溶媒を除去することによって第１の分散物を濃縮し、第２の分散物を製造することを含み、ここで、グラフェン粒子は、濃縮した分散物の約２．０〜約１０．０重量％である。濃縮した分散物と、第２の溶媒、界面活性剤およびフルオロポリマー粒子を含み、固形物含有量が約３０重量％〜約５０重量％のフルオロポリマー分散物とを混合し、第２の分散物を作製する。第３の溶媒中のポリマーバインダーを第２の分散物と混合し、コーティング分散物を作製する。コーティング分散物は、粘度が約１０センチポイズ〜約２００センチポイズである。

本明細書に、表面層を製造する方法を開示する。この方法は、グラフェン粒子、フルオロシランカップリング剤および第１の溶媒を混合し、第１の分散物を製造することを含む。グラフェン粒子は、第１の分散物の約０．１〜約０．８重量％である。第１の溶媒およびフルオロシランカップリング剤を除去することによって、第１の分散物を濃縮し、グラフェン粒子を約２．０〜約１０．０重量％含む濃縮した分散物を製造する。濃縮した分散物と、第２の溶媒、界面活性剤およびＰＦＡ粒子を含むＰＦＡ分散物とを混合し、第２の分散物を作製する。ＰＦＡ分散物は、固形物含有量が約３０重量％〜約５０重量％である。第３の溶媒中のポリマーバインダーを第２の分散物に加え、コーティング分散物を作製する。コーティング分散物は、粘度が約１０センチポイズ〜約２００センチポイズである。基材が与えられ、コーティング分散物でコーティングされる。コーティング分散物を硬化させ、表面層を作製する。

コーティング分散物を製造するための方法を提供する。この方法は、グラフェン粒子、フルオロシランカップリング剤および第１の溶媒を混合し、第１の分散物を製造することを含み、ここで、グラフェン粒子は、第１の分散物の約０．１〜約０．８重量％である。この方法は、第１の溶媒を除去することによって第１の分散物を濃縮し、第２の分散物を製造することを含み、ここで、グラフェン粒子は、濃縮した分散物の約２．０〜約１０．０重量％である。濃縮した分散物と、第２の溶媒、界面活性剤およびフルオロポリマー粒子を含み、固形物含有量が約３０重量％〜約５０重量％のフルオロポリマー粒子分散物とを混合し、第２の分散物を作製する。第３の溶媒中のポリ（アルキレンカーボネート）と、第２の分散物とを混合し、コーティング分散物を作製する。コーティング分散物は、粘度が約１０センチポイズ〜約２００センチポイズである。

図１は、本教示のプロセスのフローチャートである。

グラフェン粒子から誘導される固有の特性の組み合わせを完全に理解するために、均一なグラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物を製造するプロセスを開発することが必要である。特に、フルオロプラスチック粒子にグラフェン粒子を分散させることは困難である。グラフェン粒子およびフルオロポリマー粒子を分散物の状態で合わせるとき、グラフェン粒子が集塊し、フルオロポリマー粒子から分離する傾向があるため、混合物は相分離する。このような分散物から作られるコンポジットコーティングは、グラフェン粒子の集塊物から作られる空隙を含んでいた。

本開示の一実施形態は、コーティング分散物を製造するためのプロセスに関する。このプロセスは、溶媒中のグラフェン粒子と、フルオロシランカップリング剤とを混合することを含む。分散物を濃縮する。濃縮した分散物を、フルオロポリマー粒子、溶媒および界面活性剤を含有するフルオロポリマー分散物と混合し、第２の分散物を作製する。ポリマー粒子バインダー分散物を第２の分散物に加え、コーティング分散物を作製する。コーティング分散物は、コーティング、いくつかの実施形態では、フローコーティングプロセスによるコーティングに適しており、空隙のないコーティングを製造することができる。

グラフェン粒子およびフルオロポリマー粒子の分散物を効果的に製造するために、プロセスのフローチャートを図１に与える。適切な溶媒（例えば、シクロヘキサノン（ＣＨＮ））中、フルオロシランカップリング剤と混合することによって、グラフェン粒子を分散させる（図１、１００）。分散物中のグラフェン粒子の固形物含有量は、約０．１重量％〜約０．９重量％である。いくつかの実施形態では、分散物中のグラフェン粒子の重量％は、約０．２重量％〜約０．８重量％、または約０．２５重量％〜約０．７５重量％である。超音波処理機を用い、グラフェン粒子を溶媒に分散させる。良好な分散品質のためには、長い超音波処理時間が必要である。典型的には、十分に混合するには約１時間〜約１００時間の超音波処理が必要である。典型的には、出力は、約５０％〜約９０％の範囲であった。グラフェン粒子およびフルオロシランカップリング剤を混合することによって、グラフェン粒子分散物を作製する。他の望ましい成分（例えば、溶媒または分散剤）が、グラフェン粒子分散物に含まれていてもよい。

分散物を濃縮し（図１、１１０）、液体（ほとんどは、フルオロシランカップリング剤の溶媒の一部）を除去する。洗浄し、遠心分離処理することによって、濃縮工程を行う。回転速度約３５００ｒｐｍで、分散物を約２０分〜約６０分間遠心分離処理する。上側の液体層をデカンテーションし、洗浄のために同じ量の溶媒を加えた。分散物を音波処理し、粒子を再分散させる。遠心分離工程および洗浄工程を複数回繰り返し、過剰な界面活性剤を除去する。次の工程プロセスのためのグラフェン粒子分散物の最終的な収集が省かれる。濃縮したグラフェン粒子分散物の固形物含有量は、約１．０重量％〜約１０重量％である。いくつかの実施形態では、濃縮した分散物中のグラフェン粒子の重量％は、約２．０重量％〜約１０．０重量％、または約２．５重量％〜約９．０重量％である。グラフェン粒子の重量濃度が非常に高い状態で、自由に流動するグラフェン粒子分散物を与えることが有益である。

次いで、濃縮したグラフェン粒子分散物を、混合によってフルオロポリマー粒子分散物と合わせる（図１、１２０）。音波処理によって、粒子塊を破壊して離すための最大エネルギーを与え、音波処理は、層状グラフェン平板／粒子を剥離する最も有効な方法である。グラフェン粒子を分散させる他の様式は、ボールミルによる粉砕を含む。本開示では、グラフェン粒子の均一な分布が重要である。フルオロポリマー分散物は、フルオロポリマー分散物の重量を基準として、固形物含有量が約３０重量％〜約５０重量％である。いくつかの実施形態では、フルオロポリマー粒子分散物の重量％は、約３２重量％〜約４８．０重量％、または約３５重量％〜約４５重量％である。固形物含有量は、異なるコーティング技術によるコーティングの厚みを決定づける。本明細書に開示する固形物含有量は、約２０ミクロン〜５０ミクロンのコーティング厚を与える。フルオロポリマー分散物は、界面活性剤を含む。コーティング分散物のための界面活性剤の重量％は、フルオロポリマー全体の０．１〜５重量％である。いくつかの実施形態では、界面活性剤の重量％は、約０．５重量％〜約３．０重量％、または約１重量％〜約２重量％である。

次いで、ポリマーバインダーを加え、グラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物と混合する（図１、１３０）。次いで、得られた分散物は、コーティングし、硬化させる準備ができている。約２０重量％のポリマーバインダーの状態で、ポリマーバインダーを溶媒に溶解する。コーティングの前に、ポリマーバインダー溶液をグラフェン／フルオロポリマー分散物に加える。ポリマーバインダーの重量％は、フルオロポリマーの重量を基準として、約１．０重量％〜約１０．０重量％、または約２重量％〜約９．０重量％、または約４重量％〜約７重量％である。

（グラフェン粒子）
任意の適切な種類のグラフェン粒子を本開示の分散物に使用することができる。一実施形態では、グラフェン粒子としては、グラフェン、グラフェン平板およびこれらの混合物を挙げることができる。グラフェン粒子は、粒径が約５ｎｍ〜約１００ｎｍ、またはいくつかの実施形態では、約６ｎｍ〜約９０ｎｍ、または約６ｎｍ〜約７０ｎｍである。グラフェン平板は、グラフェンシートの短い積み重ねを含む固有のナノ粒子である。グラフェン平板は、平均厚みが、例えば、約６ｎｍ〜約８ｎｍであってもよい。一実施形態では、グラフェン平板は、単位表面積あたり、比較的大きくてもよく、例えば、約１２０〜１５０ｍ^２／ｇであってもよい。このようなグラフェンを含む粒子は、当該技術分野でよく知られている。

（フルオロシランカップリング剤）
上述のように、ナノサイズのグラフェン材料の性質およびフルオロポリマー粒子との一般的な不相溶性に起因して、フルオロポリマー粒子（例えば、ＰＦＡ）に十分に分散したグラフェン粒子を含む均一なコンポジット材料を製造することは課題がある。音波処理によって、十分に分散した分散物を作製するためのグラフェン粒子（図１、１００）を、その後、フルオロポリマー／グラフェン分散物をコーティングするために処理する。

本開示に適したフルオロシランカップリング剤は、Ｃ_３〜Ｃ_１６フルオロカーボン鎖置換基、例えば、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロオクチル）トリクロロシラン）、ペンタフルオロフェニルプロピルトリアルコキシシラン、例えば、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシランまたはペンタフルオロフェニルプロピルトリエトキシシラン、ペルフルオロアルキルエチルトリエトキシシラン、ペルフルオロドデシル−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−トリエトキシシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロオクチル）トリアルコキシシラン、例えば、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシランおよび（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリメトキシルシランおよびｐ−トリフルオロメチルテトラフルオロフェニルトリエトキシシランを含む化合物を含む。

一実施形態では、フルオロシランカップリング剤は、フルオロアルキル置換トリクロロシランである。一実施形態では、フルオロアルキル置換基は、フッ素で置換された少なくとも５個以上の炭素原子を含む。例としては、６個以上の炭素原子、例えば、６〜１０個または１２個の炭素原子を含み、炭素−水素結合の代わりに炭素−フッ素結合を含むフルオロアルキル鎖が挙げられる。一実施形態では、フルオロアルキル置換基は、直鎖炭素鎖である。所望な場合、フルオロアルキル基は、フッ素で置換されていないいくつかの炭素原子を含んでいてもよい。フッ素結合を有する６個の炭素を含む直鎖フルオロアルキル基を含むトリクロロシランの一例は、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロオクチル）トリクロロシランである。安定なグラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物を与えることができる任意の他のフルオロシランカップリング剤を使用することもできる。

（溶媒）
本発明の実施形態で有用な適切な有機溶媒の例としては、ケトン、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびＮ−メチル−２−ピロリドン；アミド、例えば、ジメチルホルムアミド；スルホキシド、例えば、ジメチルスルホキシド；アルコール、エーテル、エステル、炭化水素、塩素化炭化水素および上述のいずれかの混合物が挙げられる。当業者は、グラフェン粒子およびフルオロポリマー粒子を分散させるのに適切な溶媒を決定することができるだろう。

分散物（例えば、グラフェン粒子分散物、フルオロポリマー粒子分散物およびポリマー粒子バインダー分散物）に使用される溶媒が、互いに相溶性ではないこともあり得る。その場合には、剥離し、および／またはフルオロシランカップリング剤で処理した後であるが、不相溶性の化合物と混合する前に、溶媒をグラフェン粒子から分離してもよい。または、第１の溶媒が相溶性である場合、最終組成物の一部として留まっていてもよい。

（フルオロポリマー粒子）
フルオロシラン処理したグラフェン粒子分散物を、フルオロポリマー粒子を含む第２の分散物と混合する。任意の適切な方法によってフルオロポリマー粒子分散物を作成することができる。一実施形態では、フルオロポリマー粒子と第２の溶媒を合わせることによって、フルオロポリマー粒子分散物を作成する。第２の溶媒は、フルオロポリマー粒子の分散物を作製するための任意の適切な溶媒、例えば、上に列挙した任意の溶媒を含み、グラフェン粒子分散物で使用する溶媒と同じであってもよく、または異なっていてもよい。

フルオロポリマー分散物で使用するのに適したフルオロポリマー粒子としては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテルおよびこれらの混合物からなる群から選択されるモノマー繰り返し単位を含むフルオロプラスチックが挙げられる。フルオロプラスチックの例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）；およびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマー、およびこれらの混合物が挙げられる。フルオロプラスチック粒子は、化学安定性および熱安定性を与え、表面エネルギーが低い。フルオロプラスチック粒子は、融点が約２８０℃〜約４００℃または約２９０℃〜約３９０℃または約３００℃〜約３８０℃である。

いくつかの実施形態では、フルオロポリマー分散物で使用するのに適したフルオロポリマー粒子としては、（１）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのうち、２つのコポリマー群、例えば、ＶＩＴＯＮＡ（登録商標）として商業的に知られているもの、（２）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのターポリマー群、例えば、ＶＩＴＯＮＢ（登録商標）として商業的に知られているもの；および（３）フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよびキュアサイトモノマーのテトラポリマー、例えば、ＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）またはＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）として商業的に知られているものを含むフルオロエラストマー粒子が挙げられる。これらのフルオロエラストマー粒子は、種々の名称、例えば、ＶＩＴＯＮＥ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ６０Ｃ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ４３０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ９１０（登録商標）およびＶＩＴＯＮＥＴＰ（登録商標）とともに、上に列挙した名称で商業的に知られている。ＶＩＴＯＮ（登録商標）という名称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．の商標である。キュアサイトモノマーは、４−ブロモペルフルオロブテン−１、１，１−ジヒドロ−４−ブロモペルフルオロブテン−１、３−ブロモペルフルオロプロペン−１、１，１−ジヒドロ−３−ブロモペルフルオロプロペン−１、または任意の他の適切な既知のキュアサイトモノマー、例えば、ＤｕＰｏｎｔから市販されているものであってもよい。他の市販のフルオロポリマーとしては、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７０（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７４（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７７（登録商標）およびＦＬＵＯＲＥＬＬＶＳ７６（登録商標）が挙げられ、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）は、３ＭＣｏｍｐａｎｙの登録商標である。さらなる市販材料としては、ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）ＡＦＬＡＳ^ｔｍおよびポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレンフッ化ビニリデン）ＦＬＵＯＲＥＬＩＩ（登録商標）（ＬＩＩ９００）（両方とも、３ＭＣｏｍｐａｎｙから入手可能である）、およびＡｕｓｉｍｏｎｔから入手可能な、ＦＯＲ−６０ＫＩＲ（登録商標）、ＦＯＲ−ＬＨＦ（登録商標）、ＮＭ（登録商標）ＦＯＲ−ＴＨＦ（登録商標）、ＦＯＲ−ＴＦＳ（登録商標）、ＴＨ（登録商標）、ＮＨ（登録商標）、Ｐ７５７（登録商標）、ＴＮＳ（登録商標）、Ｔ４３９（登録商標）、ＰＬ９５８（登録商標）、ＢＲ９１５１（登録商標）およびＴＮ５０５（登録商標）として特定されるＴｅｃｎｏｆｌｏｎ類が挙げられる。フルオロエラストマー粒子を約８０℃〜約２５０℃の温度で硬化させる。

（ポリマーバインダー粒子）
コーティング分散物は、ポリマーバインダー溶液を含む。コーティング特性に悪い影響を与えない任意の適切なポリマーバインダー粒子を使用してもよい。適切なポリマーバインダー粒子の例としては、ポリ（アルキレンカーボネート）、例えば、ポリ（プロピレンカーボネート）、ポリ（エチレンカーボネート）、ポリ（ブチレンカーボネート）、ポリ（シクロヘキセンカーボネート）；ポリ（アクリル酸）、アクリル系コポリマー、メタクリル系コポリマー、ポリ（メタクリル酸）およびこれらの混合物が挙げられる。列挙したそれぞれのポリマーバインダー粒子の例は、当該技術分野でよく知られている。ポリマーバインダー粒子は、任意の適切な量で、例えば、コーティング分散物中のフルオロポリマーの合計重量を基準として約１重量％〜約１０重量％の量で存在していてもよい。

ポリマーバインダー溶液をグラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物と合わせ、コーティング分散物を安定化する。ポリマーバインダー粒子は、グラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物を安定化し、コーティングプロセス中に顕著な相分離を起こすことなく、基材にグラフェン／フルオロポリマーコンポジットを均一に堆積させることができる。

一実施形態では、ポリマーバインダーは、犠牲バインダーであり、ポリマーバインダーの一部またはすべてがコーティング硬化中に分解することを意味する。選択される分解温度は、特に、使用する特定のバインダー材料およびコンポジット粒子に使用する材料の融点によって変わるだろう。例えば、グラフェン粒子／ＰＦＡ粒子分散物中のＰＦＡは、約２６０℃以上の温度で溶融する。従って、ＰＦＡ粒子を溶融し、流動させるのに十分であり、同時に、バインダーを熱分解する高温を使用してもよいが、ＰＦＡ材料を顕著に分解させ、またはその下にある基材を損傷するのに十分に高い温度は避ける。ＰＦＡ粒子／グラフェン粒子分散物とともに使用するポリ（プロピレンカーボネート）バインダーに適した温度の例は、約２６０℃以上、例えば、約３００℃〜約３６０℃、または約３３０℃〜約３５０℃の範囲であってもよい。

（コーティング分散物）
コーティング分散物は、分散剤の合計重量を基準とした固形物含有量の百分率が約２０重量％〜約８０重量％である。一実施形態では、コーティング分散物中の固形物含有量は、約２５重量％〜約７０重量％または約２５重量％〜約６０重量％である。

コーティング分散物は、粘度が約１０センチポイズ〜約２００センチポイズ、またはいくつかの実施形態では、約１５センチポイズ〜約１８０センチポイズまたは約２０センチポイズ〜約１５０センチポイズである。既知の液体コーティングプロセスによってコーティング分散物をコーティングすることができるような粘度が必要である。１０センチポイズより低いか、または２００センチポイズより高い粘度では、既知の液体コーティング方法によってコーティングすることができないか、または不均一なコーティングが生成する。

一実施形態では、本開示のコーティング分散物は、１つ以上のさらなる導電性フィラーまたは非導電性フィラーを含んでいてもよい。適切なフィラーの例としては、金属粒子、金属酸化物粒子、炭素ナノ粒子およびカーボンナノチューブが挙げられる。使用されるフィラーの量は、製造される生成物の望ましい特性によって変わるだろう。場合により、分散剤または溶媒を含め、本開示のコーティング組成物に任意の他の望ましい成分を使用してもよい。

任意の適切な液体コーティング方法、例えば、フローコーティング、浸漬コーティング、スピンオンコーティングおよびスプレーコーティングによって、コーティング分散物を基材に堆積させてもよい。コーティングを加熱し、コーティング材料を乾燥および／または硬化させてもよい。一例では、コンポジットコーティングは、簡便には、フローコーティングの後、フルオロポリマーの融点より高い温度（例えば、＞３００℃）で焼くことによって作られてきた。得られる均一なグラフェン粒子／フルオロポリマー粒子分散物は、電気伝導性、熱伝導性および／または機械的に高堅牢性であってもよい。

約２５５℃〜約３６０℃または約２８０℃〜約３４０℃の温度でコーティング分散物を硬化させるか、または溶融する。

コーティング分散物は、フューザー部材の剥離層の中で使用するのに適している。

まず、グラフェン粒子の保持量が約０．５重量％の状態で、フルオロシランカップリング剤（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロオクチル）トリクロロシラン）を含むシクロヘキサノン（ＣＨＮ）中、音波処理によって、グラフェン粉末を分散させた。次いで、分散物を遠心分離処理し、過剰な溶媒およびフルオロシランを除去した後、洗浄し、遠心分離処理した。これにより、約３重量％のグラフェン粒子分散物を製造した。ＰＦＡ粒子分散物を作製し、３重量％のグラフェン粒子分散物に加え、１重量％のグラフェン粒子と２％のグラフェン粒子を含むグラフェン粒子／ＰＦＡ粒子分散物を作製した。フルオロシランカップリング剤分散物を、フルオロシランカップリング剤で処理しなかったグラフェン粒子／ＰＦＡ粒子分散物と比較した。フルオロシランカップリング剤を含まない分散物は、相分離を示した。

グラフェン粒子分散物を作製した。０．６ｇ（０．５重量％）のグラフェン粒子（ＳＴＲＥＭＣｈｅｍｉｃａｌｓＩｎｃ．から入手可能）を、０．６ｇのトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロオクチル）トリクロロシラン（ＧｅｌｅｓｔＩｎｃ．から入手可能）を含む１２０ｇのシクロヘキサノン（ＣＨＮ）溶媒に分散させた。分散物を２時間音波処理した。３，５００ｒｐｍで２０分間遠心分離処理することによって、グラフェン粒子が３重量％になるまでグラフェン粒子分散物を濃縮した。

フルオロポリマー粒子分散物を作製した。９ｇのペルフルオロアルコキシポリマー樹脂粉末（Ｄｕｐｏｎｔから入手可能）を、０．３６ｇのＧＦ４００を含む８ｇのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）および３ｇのＣＨＮに分散させた。３０分間音波処理することによって、分散物を混合した。フルオロシランで処理した６．２ｇの濃縮したグラフェン分散物をＰＦＡ／ＭＥＫ／ＣＨＮ分散物に加えた。３０分間音波処理することによって、合わせた分散物を混合した。３．８ｇのポリ（プロピレンカーボネート粒子（Ｅｍｐｏｗｅｒから入手可能）の２０重量％のＣＨＮ溶液をコンポジット分散物に加え、コーティング分散物を作製した。コーティング分散物をロールミルで粉砕した。

Claims

コーティング分散物を製造する方法であって、
グラフェン粒子、フルオロシランカップリング剤および第１の溶媒を混合し、グラフェン粒子を約０．１〜約０．８重量％含む第１の分散物を製造することと；
第１の溶媒を除去することによって第１の分散物を濃縮し、グラフェン粒子を約２．０〜約１０．０重量％含む濃縮した分散物を製造することと；
濃縮した分散物と、第２の溶媒、界面活性剤およびフルオロポリマー粒子を含み、固形物含有量が約３０重量％〜約５０重量％のフルオロポリマー粒子分散物とを混合し、第２の分散物を作製することと；
第３の溶媒中のポリマーバインダーを第２の分散物に加え、粘度が約１０センチポイズ〜約２００センチポイズのコーティング分散物を作製することとを含む、コーティング分散物を製造する方法。
第１の溶媒が、ケトン、アミド、スルホキシド、アルコール、エーテル、エステル、炭化水素および塩素化炭化水素からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
第２の溶媒が、ケトン、アミド、スルホキシド、アルコール、エーテル、エステル、炭化水素および塩素化炭化水素からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
第３の溶媒が、ケトン、アミド、スルホキシド、アルコール、エーテル、エステル、炭化水素および塩素化炭化水素からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
界面活性剤が、ポリ（フルオロアクリレート）−グラフト−ポリ（メタクリル酸メチル）、側鎖グリコール基を含むフッ素化アクリレートコポリマー、側鎖ペルフルオロアルキルスルホネート基を含むフッ素化アクリレートコポリマーおよび側鎖トリフルオロエトキシ基を含むポリエーテルコポリマーからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
フルオロシランカップリング剤が、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロオクチル）トリクロロシラン）、ペンタフルオロフェニルプロピルトリアルコキシシラン、ペルフルオロアルキルエチルトリエトキシシラン、ペルフルオロドデシル−１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−トリエトキシシランおよび（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラ−ヒドロオクチル）トリアルコキシシランからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
ポリマーバインダーが、ポリ（アルキレンカーボネート）、ポリ（アクリル酸）、アクリル系コポリマー、メタクリル系コポリマーおよびポリ（メタクリル酸）からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
表面層を製造する方法であって、
グラフェン粒子、フルオロシランカップリング剤および第１の溶媒を混合し、グラフェン粒子を約０．１〜約０．８重量％含む第１の分散物を製造することと；
第１の溶媒およびフルオロシランカップリング剤を除去することによって第１の分散物を濃縮し、グラフェン粒子を約２．０〜約１０．０重量％含む濃縮した分散物を製造することと；
濃縮した分散物と、第２の溶媒、界面活性剤およびＰＦＡ粒子を含み、固形物含有量が約３０重量％〜約５０重量％のＰＦＡ分散物とを混合し、第２の分散物を作製することと；
第３の溶媒中のポリマーバインダーを第２の分散物に加え、粘度が約１０センチポイズ〜約２００センチポイズのコーティング分散物を作製することと；
基材を与えることと；
基材にコーティング分散物をコーティングすることと；
コーティング分散物を硬化させることとを含む、表面層を製造する方法。
コーティング分散物は、固形物含有量が約２５重量％〜約６０重量％である、請求項８に記載の方法。
コーティング分散物を製造する方法であって、
グラフェン粒子、フルオロシランカップリング剤および第１の溶媒を混合し、グラフェン粒子を約０．１〜約０．８重量％含む第１の分散物を製造することと；
第１の溶媒を除去することによって第１の分散物を濃縮し、グラフェン粒子を約２．０〜約１０．０重量％含む濃縮した分散物を製造することと；
濃縮した分散物と、第２の溶媒、界面活性剤およびフルオロポリマー粒子を含み、固形物含有量が約３０重量％〜約５０重量％のフルオロポリマー粒子分散物とを混合し、第２の分散物を作製することと；
第３の溶媒中のポリ（アルキレンカーボネート）を第２の分散物に加え、粘度が約１０センチポイズ〜約２００センチポイズのコーティング分散物を作製することとを含む、コーティング分散物を製造する方法。