JP2016519191A5 - - Google Patents
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Claims (23)
- グラフェン強化ポリマーマトリクス複合体を形成する方法であって、
（ａ）１以上の溶融熱可塑性ポリマーを含む溶融熱可塑性ポリマー相中にグラファイトマイクロ粒子を分散し、グラファイト−溶融熱可塑性ポリマー相を形成すること（ここで、前記グラファイトマイクロ粒子中、少なくとも５０％のグラファイトは、ｃ軸方向に沿った厚さが１．０〜１０００ミクロンの範囲の多層グラファイト結晶で構成される）；および
（ｂ）前記溶融熱可塑性ポリマー相のせん断応力が前記グラファイトマイクロ粒子の層間せん断強度（ＩＳＳ）を超えるように、前記グラファイト−溶融熱可塑性ポリマー相にせん断ひずみ操作を連続して供給して、前記グラファイトマイクロ粒子が少なくとも部分的に剥離し、前記溶融熱可塑性ポリマー相中、ｃ軸方向に沿って１０ｎｍ未満の厚みの単層もしくは多層、またはこれらの両方のグラフェンナノ粒子の分布を形成するまで、前記溶融熱可塑性ポリマー相がそれぞれの操作とともに連続的に前記グラファイトマイクロ粒子を剥離し、
前記剥離された単層または多層グラフェンシートの裂け目が底面を横切って生じて、前記単層または多層グラフェンシートの裂けたエッジ上に前記１以上の溶融熱可塑性ポリマー（ここで、熱可塑性ポリマー鎖は、前記単層または多層グラフェンシートと直接的に共有結合し、分子間架橋される）と反応して複合体を与える反応性フリーラジカルグラフェン炭素結合部位を生成するまで、さらに、前記せん断ひずみ操作を継続すること；を含む、グラフェン強化ポリマーマトリクス複合体を形成する方法。 - 前記１以上の溶融熱可塑性ポリマーの少なくとも１つは、芳香族ポリマーである、請求項１に記載の方法。
- 前記芳香族ポリマーは、フェニル基を含み、前記フェニル基は主鎖が、または置換基として置換されていてもよい、請求項２に記載の方法。
- 前記置換されていてもよいフェニル基は、置換されていてもよいフェニレン基としてポリマー主鎖内に含まれる、請求項３に記載の方法。
- 前記置換されていてもよいフェニル基は、ポリマー上の置換基である、請求項３に記載の方法。
- 前記１以上の溶融熱可塑性ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンンスルフィド（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、芳香族熱可塑性ポリエステル、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（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリオキシ−メチレンプラスチック（ＰＯＭ／アセタール）、ポリアリ−ルエーテルケトン、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、アクリルおよびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
- （ａ）請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合体を、架橋ポリマー粒子にすること；および
（ｂ）他の非架橋の溶融ホスト熱可塑性マトリクスポリマー中に前記ポリマー粒子を分散すること、
を含む、高強度グラフェン強化ポリマーマトリクス複合体を形成する方法。 - 前記溶融熱可塑性ポリマー相は、２以上の溶融熱可塑性ポリマーを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
- 前記グラファイトマイクロ粒子は、グラファイト含有鉱物をミリメートルサイズの寸法にまで粗砕および粉砕して、続いてマイクロサイズの粒子混合物までミルすることによって製造される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
- 前記グラファイトマイクロ粒子は、浮遊法によって前記マイクロサイズの粒子混合物から抽出される、請求項９に記載の方法。
- 前記１以上の溶融熱可塑性ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である、請求項２または６に記載の方法。
- 前記グラファイトは、膨張グラファイトである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
- 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法により製造されたグラフェン強化ポリマーマトリクス複合体。
- 前記１以上の溶融熱可塑性ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトンである、請求項１３に記載のグラフェン強化ポリマーマトリクス複合体。
- 請求項７に記載の方法により製造された高強度グラフェン強化ポリマーマトリクス複合体。
- 前記ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトンである、請求項１５に記載の高強度グラフェン強化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シートの引き裂かれたエッジ上の反応性フリーラジカルグラフェン炭素結合部位と直接的に共有結合し、分子間架橋される熱可塑性ポリマー鎖を含む、熱可塑性ポリマー複合体。
- 前記熱可塑性ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンンスルフィド（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、芳香族熱可塑性ポリエステル、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（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリオキシ−メチレンプラスチック（ＰＯＭ／アセタール）、ポリアリ−ルエーテルケトン、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、アクリルおよびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１７に記載の熱可塑性ポリマー複合体。
- 請求項１７に記載の複合体から形成されたグラフェン架橋ポリマー粒子。
- ホスト熱可塑性ポリマーおよびその中に分散された請求項１９に記載のグラフェン架橋ポリマー粒子を含む、ポリマー組成物。
- 前記ホスト熱可塑性ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンンスルフィド（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、芳香族熱可塑性ポリエステル、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（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリオキシ−メチレンプラスチック（ＰＯＭ／アセタール）、ポリアリ−ルエーテルケトン、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、アクリルおよびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項２０に記載のポリマー組成物。
- 請求項１７もしくは１８に記載の熱可塑性ポリマー複合体または請求項２０もしくは２１に記載のポリマー組成物から形成された自動車、航空機または航空宇宙の部品。
- エンジン部品である、請求項２２に記載の部品。
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