JP2015537075A5

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Publication number: JP2015537075A5
Application number: JP2015537684A
Authority: JP
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2033-03-14

Description

本発明の目的のため、グラファイト微粒子は、グラファイトの少なくとも５０％が、格子構造のｃ軸に沿って１．０ミクロンと１０００ミクロンとの間の範囲の厚さである多層グラファイト結晶から成るグラファイトとして定義される。一般的に、７５％のグラファイトが、１００ミクロンと７５０ミクロンとの間の範囲の厚さである結晶から成る。膨張グラファイトもまた使用されてもよい。膨張グラファイトは、天然フレークグラファイトから離れよう結晶格子平面を押し付け、その後、たとえば、クロム酸、次いで濃硫酸の酸浴中においてフレークグラファイトを浸すことによって、グラファイトを膨張させることによって形成される。本発明の利用に適する膨張グラファイトは、たとえばメッソグラフ（ＭＥＳＯＧＲＡＦ）のような、２層の水平面において開かれた端部を有する膨張グラファイトが含まれる。

Claims

（ａ）グラファイト微粒子を溶融熱可塑性ポリマー相中に分散させること、ここで、前記グラファイト微粒子中のグラファイトの少なくとも５０％が、ｃ軸方向に沿って１．０ミクロンと１０００ミクロンとの間の範囲の厚さである多層グラファイト結晶から成り、
および、
（ｂ）一連のせん断応力イベントを溶融ポリマー相へ供給して、前記溶融ポリマー相中におけるせん断応力は前記グラファイト微粒子の層間せん断強度（ＩＳＳ）と同等であるか、またはより大きく、前記グラファイトが少なくとも部分的に剥離され、前記ｃ軸方向に沿って１０ｎｍ未満の厚さの単層および多層グラフェンナノ粒子の前記溶融ポリマー相中への分布を形成するまで、前記溶融ポリマー相が各イベントによって前記グラファイトを連続的に剥離すること、
を含む、グラフェン補強ポリマーマトリクス複合体の製造方法。
前記グラファイト微粒子が、軸状の溝が掘られた伸長混合要素またはらせん状の溝が掘られた伸長混合要素を有する一軸押出機を用いて、ポリマーマトリクス中へと組み込まれうる、請求項１に記載の方法。
グラファイト含有ポリマーマトリクスが、繰り返し押出しにさらされることでグラファイト材料の剥離が誘起された結果として、前記ポリマーマトリクス中にグラフェンナノ粒子の均一な分布を形成する、請求項２に記載の方法。
ポリマーが、ポリエーテル−エーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル／オキサイド、ナイロン、芳香族熱可塑性ポリエステル、芳香族ポリスルホン、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリオキシメチレンプラスチック、ポリイミド、ポリアリールエーテルケトン、ポリ塩化ビニル、アクリル、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
少なくとも９０％の前記グラファイトが剥離されて、前記ｃ軸方向に沿って１０ｎｍ未満の厚さの単層および多層グラフェンナノ粒子の前記溶融ポリマー相中への分布を形成するまで、前記一連のせん断応力イベントが供給されうる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
少なくとも５０％の前記グラファイトが剥離されて、前記ｃ軸方向に沿って１０ｎｍ未満の厚さの単層および多層グラフェンナノ粒子の前記溶融ポリマー相中への分布を形成するまで、前記一連のせん断応力イベントが供給されうる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
少なくとも７５％の前記グラファイトが剥離されて、前記ｃ軸方向に沿って１０ｎｍ未満の厚さの単層および多層グラフェンナノ粒子の前記溶融ポリマー相中への分布を形成するまで、前記一連のせん断応力イベントが供給されうる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
前記グラファイトが、膨張グラファイトである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
前記グラファイト微粒子は、前記溶融熱可塑性ポリマー相中において、前記グラファイト微粒子および溶融熱可塑性ポリマーの総重量に対して２重量％以上５０重量％以下の量で分散される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記グラファイト微粒子は、前記溶融熱可塑性ポリマー相中において、前記グラファイト微粒子および溶融熱可塑性ポリマーの総重量に対して２重量％以上３０重量％以下の量で分散される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記グラファイト微粒子は、前記溶融熱可塑性ポリマー相中において、前記グラファイト微粒子および溶融熱可塑性ポリマーの総重量に対して２重量％以上１０重量％以下の量で分散される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記グラフェン補強ポリマーマトリクス複合体は、残留グラファイト微粒子を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
単層および／または多層グラフェンナノ粒子に結合または付着する熱可塑性ポリマーと、
０．１重量％以上３０重量％以下の間のグラフェンと、を含み、
ここで、前記ナノ粒子は、ｃ軸方向に沿って１０ｎｍ未満の厚さである、
グラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。
１重量％以上１０重量％以下の間でグラフェンを含む、請求項１３に記載のグラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。
ポリマーが、ポリエーテル−エーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル／オキサイド、ナイロン、芳香族熱可塑性ポリエステル、芳香族ポリスルホン、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリオキシメチレンプラスチック、ポリイミド、ポリアリールエーテルケトン、ポリ塩化ビニル、アクリル、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１３または１４に記載のグラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。
グラファイト微粒子をさらに含む、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のグラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。
単層および／または多層グラフェンナノ粒子に結合または付着する熱可塑性ポリマーと、
５重量％以上５０重量％以下の間のグラフェンと、を含み、
ここで、前記ナノ粒子は、ｃ軸方向に沿って１０ｎｍ未満の厚さである、
グラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。
１０重量％以上３０重量％以下の間でグラフェンを含む、請求項１７に記載のグラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。
ポリマーが、ポリエーテル−エーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル／オキサイド、ナイロン、芳香族熱可塑性ポリエステル、芳香族ポリスルホン、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリオキシメチレンプラスチック、ポリイミド、ポリアリールエーテルケトン、ポリ塩化ビニル、アクリル、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１７または１８に記載のグラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。
グラファイト微粒子をさらに含む、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載のグラフェン補強ポリマーマトリクス複合体。