JP2018083722A - Method of manufacturing flaky carbon - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method making it possible to obtain flaky carbon in a state in which the flaky carbon can be stably dispersed, by using an inexpensive material and a simple process.SOLUTION: A method of manufacturing flaky carbon includes: placing a composition containing a carbonaceous material having a layer structure and a compound having fluorene skeleton between a turntable to be rotated and a board placed approximately parallel to the turntable; and applying shear to the carbonaceous material having the layer structure in the composition while making control so that a shortest distance between the turntable and the board is 200 μm or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、薄片状カーボンの製造方法に関する。特に、導電材料、伝熱材料、トランジスタ、キャパシタ等の蓄電デバイス、センサー、圧電材料、抗菌材料、ろ過材料、樹脂添加剤、光学材料等に使用するための薄片状カーボン、薄片状カーボン組成物、又は薄片状カーボン分散体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing flaky carbon. In particular, flaky carbon, flaky carbon composition for use in conductive materials, heat transfer materials, power storage devices such as transistors and capacitors, sensors, piezoelectric materials, antibacterial materials, filtration materials, resin additives, optical materials, Alternatively, the present invention relates to a method for producing a flaky carbon dispersion.

グラフェンシートは、炭素原子がハニカム格子状に並んだ2次元単層シートで、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ等の構成単位でもある。このグラフェンシートが厚み10nm以下程度に積層された薄片状カーボン(本発明において、グラフェンシートも含む概念である)は、その特異な諸物性(例えば、単層グラフェンシートの場合にはヤング率1.0TPa、キャリア移動度200000cm2V-1s-1、電気伝導性30Ω□-1、熱伝導率5000Wm-1K-1等)を有していることから、導電材料、伝熱材料、トランジスタ、キャパシタ等の蓄電デバイス、センサー、圧電材料、抗菌材料、ろ過材料、樹脂添加剤、光学材料等に使用される新たな材料として注目を浴びている。 A graphene sheet is a two-dimensional single-layer sheet in which carbon atoms are arranged in a honeycomb lattice shape, and is also a structural unit such as graphite, fullerene, and carbon nanotube. The flaky carbon in which the graphene sheet is laminated to a thickness of about 10 nm or less (in the present invention, the concept including the graphene sheet) has its unique properties (for example, a Young's modulus of 1.0 TPa in the case of a single-layer graphene sheet) Carrier mobility 200000cm 2 V -1 s -1 , electrical conductivity 30Ω □ -1 , thermal conductivity 5000Wm -1 K -1 etc.), conductive material, heat transfer material, transistor, capacitor Has attracted attention as a new material used for electricity storage devices, sensors, piezoelectric materials, antibacterial materials, filtration materials, resin additives, optical materials and the like.

薄片状カーボンの製造方法としては、
(1)テープ等を用いた機械的剥離法
(2)金属箔上へのCVDによる形成
(3)SiC基板の加熱
(4)黒鉛の酸化による層間剥離及び得られる酸化グラフェンの還元
等が知られている。
As a method for producing flaky carbon,
(1) Mechanical exfoliation method using tape, etc. (2) Formation on metal foil by CVD (3) Heating of SiC substrate (4) Delamination by oxidation of graphite and reduction of graphene oxide obtained ing.

これらのうち、(1)〜(3)の方法は量産性に問題があるとともに、基板上又はテープに付着した状態で薄片状カーボンが得られるために単離が困難である。特に、厚みの小さい薄片状カーボンの場合には、これらの基板又はテープから剥離して薄片状カーボンを単離することはほぼ不可能である。また、仮に単離することができたとしても、これらの方法により得られる薄片状カーボンは極めて凝集しやすく、分散した状態で単離することは非常に困難である。また、凝集した薄片状カーボンを剥離することも非常に困難である。   Among these, the methods (1) to (3) have problems in mass productivity and are difficult to isolate because flaky carbon is obtained on a substrate or attached to a tape. In particular, in the case of flaky carbon having a small thickness, it is almost impossible to isolate the flaky carbon by peeling off from these substrates or tapes. Moreover, even if it can be isolated, the flaky carbon obtained by these methods is very easily aggregated, and it is very difficult to isolate it in a dispersed state. It is also very difficult to peel off the agglomerated flaky carbon.

一方、(4)の方法は、黒鉛を酸化して生成した酸化黒鉛を超音波処理等により層間剥離して酸化グラフェンを得た後に、これを還元してグラフェンに戻す処理である。この方法を採用した場合、酸化グラフェンを液中で還元すると凝集を起こして成膜できなくなってしまう。また、凝集したグラフェンを1枚単位で剥離することは困難である。還元後の凝集を防ぐために、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのような界面活性剤を共存させることも検討されている(非特許文献1)。しかしながら、強烈な酸化及び還元を行うため、グラフェン構造を維持したまま薄片状カーボンを得ることは非常に困難であるとともに、安全性にも問題が生ずる。さらに、この方法を採用したとしても、薄片状カーボンは沈殿しており、液中での分散安定化は達成されていない。   On the other hand, the method (4) is a process in which graphite oxide produced by oxidizing graphite is delaminated by ultrasonic treatment or the like to obtain graphene oxide, which is then reduced to graphene. When this method is employed, if graphene oxide is reduced in the liquid, aggregation occurs and film formation cannot be performed. In addition, it is difficult to peel off the aggregated graphene one by one. In order to prevent agglomeration after reduction, the coexistence of a surfactant such as sodium dodecylbenzenesulfonate has been studied (Non-patent Document 1). However, since intense oxidation and reduction are performed, it is very difficult to obtain flaky carbon while maintaining the graphene structure, and there is also a problem in safety. Furthermore, even if this method is adopted, flaky carbon is precipitated, and dispersion stabilization in the liquid has not been achieved.

このように、薄片状カーボンは、優れた物性を有しているにもかかわらず、分散状態で単離することが非常に困難であり、その方法が求められている。   Thus, although flaky carbon has excellent physical properties, it is very difficult to isolate it in a dispersed state, and a method for this is required.

Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2893-2902Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2893-2902

本発明は、安価な材料及び簡易なプロセスを用いて、薄片状カーボンを安定分散させることが可能な状態で得ることができる方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method that can be obtained in a state in which flaky carbon can be stably dispersed using an inexpensive material and a simple process.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む組成物中の層状構造を有する炭素質材料に対して所定の方法でせん断を加えることにより、安価な材料及び簡易なプロセスを用いているにもかかわらず、薄片状カーボンを安定分散させることが可能な状態で得ることができることを見出した。本発明者らは、当該知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下の構成を包含する。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have determined that a carbonaceous material having a layered structure and a carbonaceous material having a layered structure in a composition containing a compound having a fluorene skeleton are predetermined. It has been found that by applying shear by the method, the flaky carbon can be obtained in a state where it can be stably dispersed despite using an inexpensive material and a simple process. The inventors of the present invention have further studied based on the findings and have completed the present invention. That is, this invention includes the following structures.

項1.薄片状カーボンの製造方法であって、
回転する回転盤と、前記回転盤と略平行に設置された盤との間に、
層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む組成物を設置し、
前記回転盤と前記盤との最短距離が200μm以下となるように調整しながら、前記組成物中の層状構造を有する炭素質材料に対してせん断を加える工程
を備える、製造方法。
Item 1. A method for producing flaky carbon,
Between a rotating rotating disk and a disk installed substantially parallel to the rotating disk,
A composition comprising a carbonaceous material having a layered structure and a compound having a fluorene skeleton;
A manufacturing method comprising a step of applying shear to a carbonaceous material having a layered structure in the composition while adjusting the shortest distance between the rotating disk and the disk to be 200 μm or less.

項2.前記せん断を加える工程が、前記回転盤を回転させる工程である、項1に記載の製造方法。   Item 2. Item 2. The manufacturing method according to Item 1, wherein the step of applying shear is a step of rotating the rotating disk.

項3.前記組成物が、さらに、溶媒を含有する、項1又は2に記載の製造方法。   Item 3. Item 3. The method according to Item 1 or 2, wherein the composition further contains a solvent.

項4.前記溶媒が水を含有し、且つ、該水の含有量が、前記溶媒中の60重量%以上である、項3に記載の製造方法。   Item 4. Item 4. The production method according to Item 3, wherein the solvent contains water, and the content of the water is 60% by weight or more in the solvent.

項5.前記フルオレン骨格を有する化合物がフルオレン骨格を有する水溶性化合物である、項1〜4のいずれかに記載の製造方法。   Item 5. Item 5. The production method according to any one of Items 1 to 4, wherein the compound having a fluorene skeleton is a water-soluble compound having a fluorene skeleton.

項6.前記フルオレン骨格を有する化合物が、フルオレン骨格を有する化合物の有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、又はアルキレンオキシド付加物である、項1〜5のいずれかに記載の製造方法。   Item 6. Item 6. The production method according to any one of Items 1 to 5, wherein the compound having a fluorene skeleton is an organic ammonium salt, an alkali metal salt, an ammonium salt, or an alkylene oxide adduct of the compound having a fluorene skeleton.

項7.前記フルオレン骨格を有する化合物が、一般式(1):   Item 7. The compound having a fluorene skeleton is represented by the general formula (1):

[式中、Z1及びZ2は同一又は異なって、芳香族炭化水素環を示す。R1a及びR1bは同一又は異なって、炭化水素基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又は置換されていてもよいアミノ基を示す。R2a及びR2bは同一又は異なって、アルキレン基を示す。R3a及びR3bは同一又は異なって、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又は置換されていてもよいアミノ基を示す。m1及びm2は同一又は異なって、0以上の整数を示す。p1及びp2は同一又は異なって、1以上の整数を示す。h1及びh2は同一又は異なって、0〜4の整数を示す。j1及びj2は同一又は異なって、0〜4の整数を示す。]
で表されるフルオレン化合物の有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、又はアルキレンオキシド付加物である、項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
[Wherein, Z 1 and Z 2 are the same or different and each represents an aromatic hydrocarbon ring. R 1a and R 1b are the same or different and each represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or an optionally substituted amino group. R 2a and R 2b are the same or different and each represents an alkylene group. R 3a and R 3b are the same or different and are hydrocarbon group, alkoxy group, cycloalkoxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, acyl group, alkoxycarbonyl group, halogen atom, nitro group, cyano group or substituted. May represent a good amino group. m1 and m2 are the same or different and represent an integer of 0 or more. p1 and p2 are the same or different and represent an integer of 1 or more. h1 and h2 are the same or different and represent an integer of 0 to 4. j1 and j2 are the same or different and represent an integer of 0 to 4. ]
Item 7. The production method according to any one of Items 1 to 6, which is an organic ammonium salt, alkali metal salt, ammonium salt, or alkylene oxide adduct of a fluorene compound represented by the formula:

項8.前記一般式(1)において、Z1及びZ2は同一又は異なって、ベンゼン環又はナフタレン環である、項7に記載の製造方法。 Item 8. Item 8. The production method according to Item 7, wherein in the general formula (1), Z 1 and Z 2 are the same or different and are a benzene ring or a naphthalene ring.

項9.前記一般式(1)において、m1及びm2がいずれも0である、項7又は8に記載の製造方法。   Item 9. Item 9. The production method according to Item 7 or 8, wherein m1 and m2 are both 0 in the general formula (1).

項10.前記フルオレン骨格を有する化合物が、前記一般式(1)で表される化合物の有機アンモニウム塩及び/又はアルカリ金属塩である、項7〜9のいずれかに記載の製造方法。   Item 10. Item 10. The production method according to any one of Items 7 to 9, wherein the compound having a fluorene skeleton is an organic ammonium salt and / or an alkali metal salt of the compound represented by the general formula (1).

項11.前記せん断を加える工程が、前記回転盤と前記盤との最短距離が50μm以下となるように調整しながら行う、項1〜10のいずれかに記載の製造方法。   Item 11. Item 11. The manufacturing method according to any one of Items 1 to 10, wherein the step of applying shear is performed while adjusting the shortest distance between the rotating disk and the disk to be 50 μm or less.

項12.前記回転盤に垂直な軸と、前記盤に垂直な軸が平行である、項1〜11のいずれかに記載の製造方法。   Item 12. Item 12. The manufacturing method according to any one of Items 1 to 11, wherein an axis perpendicular to the rotating disc and an axis perpendicular to the disc are parallel.

項13.前記組成物中の層状構造を有する炭素質材料の含有量が20重量%以下である、項1〜12のいずれかに記載の製造方法。   Item 13. Item 13. The method according to any one of Items 1 to 12, wherein the content of the carbonaceous material having a layered structure in the composition is 20% by weight or less.

項14.前記せん断を加える工程の後に、溶媒を乾燥させる工程を備える、項3〜13のいずれかに記載の製造方法。   Item 14. Item 14. The method according to any one of Items 3 to 13, further comprising a step of drying the solvent after the step of applying the shear.

項15.項1〜14のいずれかに記載の製造方法により得られた薄片状カーボンを水又は有機溶媒で洗浄してフルオレン骨格を有する化合物を除去する工程を備える、薄片状カーボンの製造方法。   Item 15. Item 15. A method for producing flaky carbon, comprising a step of removing the compound having a fluorene skeleton by washing the flaky carbon obtained by the production method according to any one of Items 1 to 14 with water or an organic solvent.

本発明によれば、安価な材料及び簡易なプロセスを用いて、薄片状カーボンを安定分散させることが可能な状態で得ることができる。   According to the present invention, flaky carbon can be obtained in a state where it can be stably dispersed using an inexpensive material and a simple process.

また、本発明によれば、薄片状カーボンは、薄片状カーボン単体、薄片状カーボン組成物、及び薄片状カーボン分散体のいずれの態様の薄片状カーボン含有材料であっても、凝集を抑制しつつ得ることができる。つまり、用途に応じて、使用する形態を適宜設定することができるため、汎用性が高い。特に、薄片状カーボンの単離が容易であり、他材料に薄片状カーボンを均一混合することも可能であるため、薄片状カーボンを含むナノコンポジット等への応用も期待される。   Further, according to the present invention, the flaky carbon is a flaky carbon-containing material of any aspect of the flaky carbon alone, the flaky carbon composition, and the flaky carbon dispersion, while suppressing aggregation. Can be obtained. That is, the versatility is high because the form to be used can be appropriately set according to the application. In particular, since the flaky carbon can be easily isolated and the flaky carbon can be uniformly mixed with other materials, application to a nanocomposite containing the flaky carbon is also expected.

実施例2で得られた薄片状カーボンの走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of flaky carbon obtained in Example 2. FIG. 実施例4で得られた薄片状カーボンの走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of flaky carbon obtained in Example 4. FIG.

1.薄片状カーボン分散体の製造方法
本発明の薄片状カーボンの製造方法においては、回転する回転盤と、前記回転盤と略平行に設置された盤との間に、層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む組成物を設置し、前記回転盤と前記盤との最短距離が200μm以下となるように調整しながら、前記組成物中の層状構造を有する炭素質材料に対してせん断を加える。
1. Method for producing flaky carbon dispersion In the method for producing flaky carbon of the present invention, a carbonaceous material having a layered structure between a rotating rotating disk and a disk installed substantially parallel to the rotating disk, and A composition containing a compound having a fluorene skeleton was installed, and the carbonaceous material having a layered structure in the composition was sheared while adjusting the shortest distance between the rotating disk and the disk to be 200 μm or less. Add

このせん断方法によれば、力のかかる方向が層状構造を有する炭素質材料の面方向と平行であり、且つ、狭い空間で処理するため、従来の高速攪拌、超音波処理、高圧処理等による製造方法と比較して、破壊が少なく、大きめのサイズの薄片状カーボン(例えば、大きさが1μm以上の薄片状カーボン)を得ることができ、剥離の効率がよく短時間(少ないパス回数)で処理を行うことができるとともに、剥離し損ねた厚みのある塊が残りにくい。   According to this shearing method, the direction in which the force is applied is parallel to the plane direction of the carbonaceous material having a layered structure, and the processing is performed in a narrow space, so that manufacturing by conventional high-speed stirring, ultrasonic processing, high-pressure processing, etc. Compared with the method, there is less breakage, and it is possible to obtain flaky carbon of a larger size (for example, flaky carbon with a size of 1 μm or more), and it is easy to peel and can be processed in a short time (small number of passes) In addition, it is difficult to leave a thick lump that has failed to peel off.

層状構造を有する炭素質材料
層状構造を有する炭素質材料としては、特に制限はなく、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、土状黒鉛、酸化黒鉛等が挙げられる。酸化黒鉛とは、例えば、硫酸、硝酸、過マンガン酸カリウム、過酸化水素等の1種又は2種以上の酸化剤により酸化された黒鉛が使用され得る。例えば、ハマーズ法により酸化黒鉛を得る場合には、黒鉛を濃硫酸中に浸し、過マンガン酸カリウムを加えて黒鉛を酸化させた後、反応物を希硫酸及び/又は過酸化水素でクエンチし、その後、蒸留水で洗浄すること等により、炭素原子に酸素原子が結合し、層間に酸素原子が導入されて酸化黒鉛を得ることができる。
Carbonaceous material having a layered structure The carbonaceous material having a layered structure is not particularly limited, and examples thereof include natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, earthy graphite, and graphite oxide. As the graphite oxide, for example, graphite oxidized with one or more oxidizing agents such as sulfuric acid, nitric acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide and the like can be used. For example, when obtaining graphite oxide by the Hammers method, after immersing graphite in concentrated sulfuric acid, adding potassium permanganate to oxidize graphite, the reaction is quenched with dilute sulfuric acid and / or hydrogen peroxide, Thereafter, by washing with distilled water or the like, oxygen atoms are bonded to carbon atoms, and oxygen atoms are introduced between layers to obtain graphite oxide.

なかでも、酸素等の異種原子を含まない純度の高い薄片状カーボンを得ようとする場合には、黒鉛を原料として用いることが好ましく、天然黒鉛及び膨張黒鉛がより好ましい。なお、膨張黒鉛を使用する場合は、グラフェン構造の酸化が少ない膨張黒鉛を採用することが好ましい。また、膨張黒鉛を使用する場合は、300〜1000℃程度で10秒〜5時間程度加熱処理を加えてから用いることもできる。これにより、適度に膨張させた膨張黒鉛を使用することも可能である。   In particular, when obtaining flaky carbon having a high purity that does not contain hetero atoms such as oxygen, graphite is preferably used as a raw material, and natural graphite and expanded graphite are more preferable. In addition, when using expanded graphite, it is preferable to employ | adopt expanded graphite with little oxidation of a graphene structure. Moreover, when using expanded graphite, it can also be used after adding heat processing at about 300-1000 degreeC for about 10 second-5 hours. Thereby, it is also possible to use the expanded graphite expanded moderately.

また、製造の容易さを重視する場合には、酸化黒鉛を使用することもできる。酸化黒鉛を使用することにより、層間に溶媒分子が挿入されやすく、層方向にのみ剥離させることが容易であり、薄片化効率及び分散性が向上するため、処理時間をより短くすることが可能である。ただし、酸化黒鉛を使用する場合には、後に還元処理が必要となり、グラフェン構造、導電性及び強度をより維持する観点からは、他の材料(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、土状黒鉛)が好ましい。   In addition, graphite oxide can also be used when importance is attached to manufacturing. By using graphite oxide, it is easy to insert solvent molecules between layers, it is easy to peel only in the layer direction, and the thinning efficiency and dispersibility are improved, so the processing time can be shortened. is there. However, when graphite oxide is used, reduction treatment is necessary later, and from the viewpoint of maintaining the graphene structure, conductivity and strength, other materials (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, earthy graphite) Is preferred.

一方、分散性をより向上させるために、土状黒鉛を採用することも可能である。ただし、結晶性、純度及び構造維持の観点からは、他の材料(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、酸化黒鉛)が好ましい。   On the other hand, in order to further improve dispersibility, earth graphite can be employed. However, from the viewpoint of crystallinity, purity, and structure maintenance, other materials (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, graphite oxide) are preferable.

また、得られる薄片状カーボンの結晶性、強度、構造維持等を重視する場合には、人造黒鉛を使用することもできる。   Artificial graphite can also be used when importance is attached to the crystallinity, strength, structure maintenance, etc. of the flaky carbon obtained.

本発明において、前記組成物中の層状構造を有する炭素質材料の含有量は、特に制限されず、20重量%以下が好ましく、0.0001〜15重量%がより好ましく、0.001〜10重量%がさらに好ましい。なお、層状構造を有する炭素質材料の含有量は、薄いほうが薄片化(層間剥離)がより起こりやすいために薄片状カーボンをより効率的に得られ、処理回数をより少なくできる傾向があるとともに、粘度を適切に維持してせん断によって薄片状カーボンをさらに効率よく得ることができる。一方、層状構造を有する炭素質材料の含有量が濃いほうがより生産性に優れている。このため、薄片化の効率、粘度、生産性等のバランスの観点から、層状構造を有する炭素質材料の含有量を適宜設定することが好ましい。なお、本発明の製造方法において、炭素質材料分散体を使用する場合は、当該分散体中の層状構造を有する炭素質材料の含有量を上記範囲内とすることが好ましい。   In the present invention, the content of the carbonaceous material having a layered structure in the composition is not particularly limited, is preferably 20% by weight or less, more preferably 0.0001 to 15% by weight, and further preferably 0.001 to 10% by weight. . In addition, the content of the carbonaceous material having a layered structure tends to make flaky carbon more efficient because thinning (delamination) is more likely to occur, and there is a tendency that the number of treatments can be reduced, The flaky carbon can be obtained more efficiently by shearing while maintaining the viscosity appropriately. On the other hand, the higher the content of the carbonaceous material having a layered structure, the better the productivity. For this reason, it is preferable to appropriately set the content of the carbonaceous material having a layered structure from the viewpoint of the balance of flaking efficiency, viscosity, productivity, and the like. In the production method of the present invention, when a carbonaceous material dispersion is used, the content of the carbonaceous material having a layered structure in the dispersion is preferably within the above range.

フルオレン骨格を有する化合物
従来は、湿式法にて薄片状カーボンを作製する場合、薄片状カーボンの酸化物及び水性溶媒を含む水分散体に還元処理を施していたが、この方法ではグラフェン構造を維持することが困難であるとともに、得られる薄片状カーボンが激しく凝集してしまうため、薄片状カーボン水分散体を得ることは困難であった。また、安全性の観点でも問題があった。高圧処理を行う際には薄片状カーボン水分散体を得ることはできるものの、得られる薄片状カーボンが破壊されやすく、製造に時間がかかる傾向があるうえに、剥離し損ねた塊が残存することもあった。一方、本発明においては、フルオレン骨格を有する化合物を使用することにより、グラフェン構造を維持した薄片状カーボンが凝集することなく、均一分散した状態(薄片状カーボン分散体等)で薄片状カーボンを得ることができ、得られる薄片状カーボンも破壊されにくく、短時間で薄片状カーボンを得ることもできるうえに剥離し損ねた塊も残存しにくい。この際、フルオレン骨格を有する化合物は、薄片状カーボンを均一分散させるための分散剤としても機能し得る。
Compounds having a fluorene skeleton Conventionally, when producing flaky carbon by a wet method, the aqueous dispersion containing the flaky carbon oxide and an aqueous solvent has been subjected to a reduction treatment, but this method maintains the graphene structure. In addition, it is difficult to obtain a flaky carbon water dispersion because the obtained flaky carbon agglomerates violently. There was also a problem in terms of safety. Although a flaky carbon water dispersion can be obtained when performing high-pressure treatment, the flaky carbon obtained tends to be broken and tends to take a long time to manufacture, and a lump that has failed to peel off remains. There was also. On the other hand, in the present invention, by using a compound having a fluorene skeleton, flaky carbon is obtained in a uniformly dispersed state (flaky carbon dispersion etc.) without agglomerating flaky carbon maintaining the graphene structure. The flaky carbon obtained can be hardly destroyed, and the flaky carbon can be obtained in a short time, and the lump that has failed to be peeled off hardly remains. At this time, the compound having a fluorene skeleton can also function as a dispersant for uniformly dispersing the flaky carbon.

このようなフルオレン骨格を有する化合物としては、薄片状カーボン分散体の溶媒として後述のとおり水を主溶媒として使用するためにフルオレン骨格を有する水溶性化合物が好ましいが、例えば、一般式(1):   As such a compound having a fluorene skeleton, a water-soluble compound having a fluorene skeleton is preferable because water is used as a main solvent as a solvent for the flaky carbon dispersion as described later. For example, the general formula (1):

[式中、Z1及びZ2は同一又は異なって、芳香族炭化水素環を示す。R1a及びR1bは同一又は異なって、炭化水素基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又は置換されていてもよいアミノ基を示す。R2a及びR2bは同一又は異なって、アルキレン基を示す。R3a及びR3bは同一又は異なって、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又は置換されていてもよいアミノ基を示す。m1及びm2は同一又は異なって、0以上の整数を示す。p1及びp2は同一又は異なって、1以上の整数を示す。h1及びh2は同一又は異なって、0〜4の整数を示す。j1及びj2は同一又は異なって、0〜4の整数を示す。]
で表されるフルオレン化合物の有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、又はアルキレンオキシド付加物が好ましい。
[Wherein, Z 1 and Z 2 are the same or different and each represents an aromatic hydrocarbon ring. R 1a and R 1b are the same or different and each represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or an optionally substituted amino group. R 2a and R 2b are the same or different and each represents an alkylene group. R 3a and R 3b are the same or different and are hydrocarbon group, alkoxy group, cycloalkoxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, acyl group, alkoxycarbonyl group, halogen atom, nitro group, cyano group or substituted. May represent a good amino group. m1 and m2 are the same or different and represent an integer of 0 or more. p1 and p2 are the same or different and represent an integer of 1 or more. h1 and h2 are the same or different and represent an integer of 0 to 4. j1 and j2 are the same or different and represent an integer of 0 to 4. ]
An organic ammonium salt, an alkali metal salt, an ammonium salt, or an alkylene oxide adduct of a fluorene compound represented by the formula:

一般式(1)において、Z1及びZ2は、炭素数が6〜14の芳香族炭化水素環が好ましく、炭素数が6〜14の単環又は縮合環の芳香族炭化水素環がより好ましく、炭素数6〜10の単環又は二環の芳香族炭化水素環がさらに好ましい。具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ビフェニル環、インデン環等が挙げられ、ベンゼン環、ナフタレン環がより好ましい。このうち、フルオレン骨格を有する化合物の水溶性を重視する場合はベンゼン環が好ましく、層状構造を有する炭素質材料との親和性を重視する場合はナフタレン環が好ましい。なお、Z1及びZ2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。 In the general formula (1), Z 1 and Z 2 are preferably aromatic hydrocarbon rings having 6 to 14 carbon atoms, more preferably monocyclic or condensed aromatic hydrocarbon rings having 6 to 14 carbon atoms. Further, a monocyclic or bicyclic aromatic hydrocarbon ring having 6 to 10 carbon atoms is more preferable. Specific examples include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a biphenyl ring, an indene ring, and the like, and a benzene ring and a naphthalene ring are more preferable. Among these, when importance is attached to the water solubility of the compound having a fluorene skeleton, a benzene ring is preferable, and when importance is attached to the carbonaceous material having a layered structure, a naphthalene ring is preferable. Z 1 and Z 2 may be the same or different.

一般式(1)において、R1a及びR1bは、置換されていてもよい炭化水素基(置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基等)、置換されていてもよいアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換されていてもよいアミノ基等が好ましい。 In the general formula (1), R 1a and R 1b are an optionally substituted hydrocarbon group (an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group, an optionally substituted aryl). A group, an optionally substituted aralkyl group, etc.), an optionally substituted alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an optionally substituted amino group, and the like.

一般式(1)において、R1a及びR1bで示されるアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜8(特に1〜6)のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が好ましい。このアルキル基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、後述のシクロアルキル基、後述のアリール基、後述のアラルキル基、後述のアルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、後述のアミノ基、後述のシクロアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the alkyl group represented by R 1a and R 1b is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 8 (particularly 1 to 6) carbon atoms, specifically, A methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group and the like are preferable. This alkyl group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, a cycloalkyl group described later, an aryl group described later, an aralkyl group described later, an alkoxy group described later, a halogen atom, a nitro group, a cyano group described later, an amino group described later, a cycloalkoxy group described later, Examples include an aryloxy group described below, an aralkyloxy group described below, an acyl group described below, and an alkoxycarbonyl group described below. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R1a及びR1bで示されるシクロアルキル基としては、炭素数5〜10(好ましくは5〜8、特に5〜6)のシクロアルキル基が好ましく、具体的には、シクロペンチル基、シクロへキシル基等が好ましい。このシクロアルキル基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、後述のアリール基、後述のアラルキル基、後述のアルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、後述のアミノ基、後述のシクロアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the cycloalkyl group represented by R 1a and R 1b is preferably a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms (preferably 5 to 8, particularly 5 to 6 carbon atoms). A cyclopentyl group, a cyclohexyl group and the like are preferable. This cycloalkyl group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, a later-described aryl group, a later-described aralkyl group, a later-described alkoxy group, a later-described halogen atom, a nitro group, a cyano group, a later-described amino group, and a later-described cyclo group. Examples include an alkoxy group, an aryloxy group described later, an aralkyloxy group described later, an acyl group described later, and an alkoxycarbonyl group described later. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R1a及びR1bで示されるアリール基としては、炭素数6〜10のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、アルキルフェニル基(前記したアルキル基を有する基;o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基等のトリル基等;キシリル基等)、ナフチル基等が好ましい。このアリール基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、後述のアラルキル基、後述のアルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、後述のアミノ基、後述のシクロアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the aryl group represented by R 1a and R 1b is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, specifically, a phenyl group or an alkylphenyl group (a group having an alkyl group as described above). A tolyl group such as o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group and the like; a xylyl group and the like), a naphthyl group and the like are preferable. This aryl group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, an aralkyl group described later, an alkoxy group described later, a halogen atom, a nitro group, a cyano group described later, an amino group described later, and a cycloalkoxy described later. Group, an aryloxy group described later, an aralkyloxy group described later, an acyl group described later, an alkoxycarbonyl group described later, and the like. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R1a及びR1bで示されるアラルキル基としては、前記アリール基と前記アルキル基を有する炭素数7〜14のアラルキル基が好ましく、具体的には、ベンジル基、フェネチル基等が好ましい。このアラルキル基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基、後述のアルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、後述のアミノ基、後述のシクロアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the aralkyl group represented by R 1a and R 1b is preferably an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms having the aryl group and the alkyl group, specifically, a benzyl group or a phenethyl group. Etc. are preferred. This aralkyl group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, a later-described alkoxy group, a later-described halogen atom, a nitro group, a cyano group, a later-described amino group, and a later-described cycloalkoxy group. And an aryloxy group described later, an aralkyloxy group described later, an acyl group described later, an alkoxycarbonyl group described later, and the like. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R1a及びR1bで示されるアルコキシ基としては、炭素数1〜8(特に1〜6)のアルコキシ基が好ましく、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基等が好ましい。このアルコキシ基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基、前記アルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、後述のアミノ基、後述のシクロアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the alkoxy group represented by R 1a and R 1b is preferably an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms (particularly 1 to 6), specifically, a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group. Isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group and the like are preferable. This alkoxy group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a later-described amino group, a later-described cycloalkoxy group, Examples include an aryloxy group described below, an aralkyloxy group described below, an acyl group described below, and an alkoxycarbonyl group described below. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R1a及びR1bで示されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。 In the general formula (1), examples of the halogen atom represented by R 1a and R 1b include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

一般式(1)において、R1a及びR1bで示される置換されていてもよいアミノ基としては、非置換アミノ基の他、上述した基(水酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基等)や後述する基(シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基等)を置換基に有するものが好ましく、具体的には、置換アミノ基が好ましく、ジメチルアミノ基等のジアルキルアミノ基がより好ましい。 In the general formula (1), the optionally substituted amino group represented by R 1a and R 1b includes the above-described groups (hydroxyl group, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, aralkyl, in addition to the unsubstituted amino group) Group, alkoxy group, halogen atom, nitro group, cyano group, etc.) or a group to be described later (cycloalkoxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, acyl group, alkoxycarbonyl group, etc.) are preferred. Specifically, a substituted amino group is preferable, and a dialkylamino group such as a dimethylamino group is more preferable.

これらのなかでも、R1a及びR1bとしては、フルオレン骨格を有する化合物の水溶性、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる薄片状カーボンの分散性等の観点から、適宜設定することが好ましいが、炭化水素基、さらにはアルキル基、特には炭素数1〜6のアルキル基(特に非置換アルキル基)、さらにはメチル基等の炭素数が1〜4のアルキル基(特に非置換アルキル基)等を好適に使用し得る。 Among these, R 1a and R 1b are appropriately set from the viewpoints of water solubility of the compound having a fluorene skeleton, thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure, dispersibility of the obtained flaky carbon, and the like. It is preferable that the hydrocarbon group, further an alkyl group, particularly an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (especially an unsubstituted alkyl group), and further an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group (particularly non-oxygen). Substituted alkyl groups) and the like can be preferably used.

なお、j1が複数(2〜4の整数)である場合、複数の基R1aは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。同様に、j2が複数(2〜4の整数)である場合、複数の基R1bは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。 In addition, when j1 is plural (an integer of 2 to 4), the plural groups R 1a may be the same or different from each other. Similarly, when j2 is plural (an integer of 2 to 4), the plural groups R 1b may be the same or different from each other.

また、異なるベンゼン環に置換した基R1aと基R1bとは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。また、基R1a及びR1bの結合位置(置換位置)は、特に限定されず、例えば、フルオレン環の2位、7位等の少なくとも1つが挙げられる。 Further, the groups R 1a and R 1b substituted on different benzene rings may be the same or different from each other. Further, the bonding position (substitution position) of the groups R 1a and R 1b is not particularly limited, and examples thereof include at least one of the 2-position, the 7-position and the like of the fluorene ring.

前記一般式(1)において、基R1a及びR1bの置換数であるj1及びj2は同じでも異なっていてもよいが、通常0〜4の整数、好ましくは0〜2の整数、より好ましくは0又は1、さらに好ましくは0である。 In the general formula (1), j1 and j2 which are the number of substitutions of the groups R 1a and R 1b may be the same or different, but are usually an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, more preferably 0.

一般式(1)において、R2a及びR2bは、アルキレン基、特に炭素数2〜4のアルキレン基が好ましく、具体的には、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基等が挙げられる。また、アルキレン基R2a及びR2bの種類は係数m1及びm2の数によっても異なっていてもよい。なかでも、炭素数が2〜3のアルキレン基が好ましく、エチレン基及びトリメチレン基がより好ましく、エチレン基がさらに好ましい。 In the general formula (1), R 2a and R 2b are preferably an alkylene group, particularly an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and specific examples include an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, and a tetramethylene group. . Further, the types of the alkylene groups R 2a and R 2b may differ depending on the number of coefficients m1 and m2. Among these, an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms is preferable, an ethylene group and a trimethylene group are more preferable, and an ethylene group is further preferable.

なお、m1が複数(2以上の整数)である場合、複数の基R2aは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。同様に、m2が複数(2以上の整数)である場合、複数の基R2bは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。 When m1 is plural (an integer of 2 or more), the plural groups R 2a may be the same or different from each other. Similarly, when m2 is plural (an integer of 2 or more), the plural groups R 2b may be the same or different from each other.

また、基R2aと基R2bとは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。 Further, the group R 2a and the group R 2b may be the same or different from each other.

前記一般式(1)において、OR2a及びOR2bの繰り返し数であるm1及びm2は同じでも異なっていてもよく、0以上の整数であるが、通常0〜10の整数、好ましくは0〜7の整数、より好ましくは0〜5の整数、さらに好ましくは0〜3の整数、さらに好ましくは0又は1、さらには0である。 In the general formula (1), m1 and m2 which are the repeating numbers of OR 2a and OR 2b may be the same or different and are integers of 0 or more, but are usually an integer of 0 to 10, preferably 0 to 7 An integer of 0, more preferably an integer of 0 to 5, more preferably an integer of 0 to 3, more preferably 0 or 1, and further 0.

また、前記一般式(1)において、−O−(R2aO)m1−H基及び−O−(R2bO)m2−H基の繰り返し数であるp1及びp2は同じでも異なっていてもよく、1以上の整数であるが、通常1〜4の整数、好ましくは1〜3の整数、より好ましくは1又は2、さらに好ましくは1である。 In the general formula (1), p1 and p2 which are the repeating numbers of the —O— (R 2a O) m1 —H group and the —O— (R 2b O) m2 —H group may be the same or different. Well, it is an integer of 1 or more, but it is usually an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2, and still more preferably 1.

なお、前記一般式(1)において、−O−(R2aO)m1−H基及び−O−(R2bO)m2−H基の置換位置は、特に限定されず、環Z1及びZ2の適当な置換位置に置換していればよい。例えば、−O−(R2aO)m1−H基及び−O−(R2bO)m2−H基は、環Z1及びZ2がベンゼン環である場合、ベンゼン環の2〜6位に置換していればよく、4位に置換しているのが好ましい。また、−O−(R2aO)m1−H基及び−O−(R2bO)m2−H基は、環Z1及びZ2が縮合多環式炭化水素環である場合、縮合多環式炭化水素環において、フルオレンの9位に結合した炭化水素環とは別の炭化水素環(例えば、ナフタレン環の5位、6位等)に少なくとも置換している場合が多い。 In the general formula (1), the substitution positions of the —O— (R 2a O) m1 —H group and the —O— (R 2b O) m2 —H group are not particularly limited, and the rings Z 1 and Z Substitution at the appropriate substitution position of 2 is sufficient. For example, -O- (R 2a O) m1 -H group and -O- (R 2b O) m2 -H group, when Ring Z 1 and Z 2 is a benzene ring, a 2-6 position of the benzene ring It may be substituted, and is preferably substituted at the 4-position. The —O— (R 2a O) m1 —H group and the —O— (R 2b O) m2 —H group may be a condensed polycyclic ring when the rings Z 1 and Z 2 are condensed polycyclic hydrocarbon rings. In the formula hydrocarbon ring, it is often substituted at least with a hydrocarbon ring different from the hydrocarbon ring bonded to the 9-position of fluorene (for example, the 5-position, 6-position, etc. of the naphthalene ring).

一般式(1)において、R3a及びR3bは、置換されていてもよい炭化水素基(置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいシクロアルキル基等、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基等)、置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいシクロアルコキシ基、置換されていてもよいアリールオキシ基、置換されていてもよいアラルキルオキシ基、置換されていてもよいアシル基、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換されていてもよいアミノ基等が好ましい。 In the general formula (1), R 3a and R 3b may be substituted with an optionally substituted hydrocarbon group (an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group, etc.). Aryl group, optionally substituted aralkyl group, etc.), optionally substituted alkoxy group, optionally substituted cycloalkoxy group, optionally substituted aryloxy group, optionally substituted aralkyl. An oxy group, an optionally substituted acyl group, an optionally substituted alkoxycarbonyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an optionally substituted amino group, and the like are preferable.

一般式(1)において、R3a及びR3bで示される置換されていてもよい炭化水素基(置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいシクロアルキル基等、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基等)、置換されていてもよいアルコキシ基、ハロゲン原子、及び置換されていてもよいアミノ基としては、前記例示の基を採用できる。 In the general formula (1), an optionally substituted hydrocarbon group represented by R 3a and R 3b (an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group, etc.) As the aryl group, the aralkyl group which may be substituted, the alkoxy group which may be substituted, the halogen atom, and the amino group which may be substituted, the groups exemplified above may be employed.

一般式(1)において、R3a及びR3bで示されるシクロアルコキシ基としては、炭素数5〜10のシクロアルコキシ基が好ましく、具体的には、シクロへキシルオキシ基等が好ましい。このシクロアルコキシ基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基、前記アルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、前記アミノ基、前記シクロアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the cycloalkoxy group represented by R 3a and R 3b is preferably a C 5-10 cycloalkoxy group, specifically a cyclohexyloxy group or the like. This cycloalkoxy group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, the amino group, the cycloalkoxy group, which will be described later, Examples include an aryloxy group, an aralkyloxy group described later, an acyl group described later, an alkoxycarbonyl group described later, and the like. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R3a及びR3bで示されるアリールオキシ基としては、前記アリール基を有する炭素数6〜10のアリールオキシ基が好ましく、具体的には、フェノキシ基等が好ましい。このアリールオキシ基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基、前記アルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、前記アミノ基、前記シクロアルコキシ基、前記アリールオキシ基、後述のアラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the aryloxy group represented by R 3a and R 3b is preferably an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms having the aryl group, specifically a phenoxy group or the like. This aryloxy group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, the amino group, the cycloalkoxy group, and the aryl described later. Examples thereof include an oxy group, an aralkyloxy group described later, an acyl group described later, and an alkoxycarbonyl group described later. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R3a及びR3bで示されるアラルキルオキシ基としては、前記アリール基と前記アルキルオキシ基を有する炭素数7〜14のアラルキルオキシ基が好ましく、具体的には、ベンジルオキシ基等が好ましい。このアラルキルオキシ基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基、前記アルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、前記アミノ基、前記シクロアルコキシ基、前記アリールオキシ基、前記アラルキルオキシ基、後述のアシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the aralkyloxy group represented by R 3a and R 3b is preferably a C 7-14 aralkyloxy group having the aryl group and the alkyloxy group, specifically, benzyloxy Groups and the like are preferred. This aralkyloxy group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, the amino group, the cycloalkoxy group, and the aryl described later. Examples thereof include an oxy group, the aralkyloxy group, an acyl group described later, and an alkoxycarbonyl group described later. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R3a及びR3bで示されるアシル基としては、炭素数1〜6のアシル基が好ましく、具体的には、アセチル基等が好ましい。このアシル基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基、前記アルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、前記アミノ基、前記シクロアルコキシ基、前記アリールオキシ基、前記アラルキルオキシ基、前記アシル基、後述のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the acyl group represented by R 3a and R 3b is preferably an acyl group having 1 to 6 carbon atoms, and specifically an acetyl group or the like is preferable. This acyl group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, the amino group, the cycloalkoxy group, and the aryl described later. Examples thereof include an oxy group, the aralkyloxy group, the acyl group, and an alkoxycarbonyl group described later. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

一般式(1)において、R3a及びR3bで示されるアルコキシカルボニル基としては、炭素数1〜4のアルコキシカルボニル基が好ましく、具体的には、メトキシカルボニル基等が好ましい。このアルコキシカルボニル基は置換基を有することもできる。置換基としては、水酸基、前記アルキル基、前記シクロアルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基、前記アルコキシ基、後述のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、前記アミノ基、前記シクロアルコキシ基、前記アリールオキシ基、前記アラルキルオキシ基、前記アシル基、前記アルコキシカルボニル基等が挙げられる。置換基を有する場合の置換基の数は、特に制限はなく、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 In the general formula (1), the alkoxycarbonyl group represented by R 3a and R 3b is preferably an alkoxycarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms, specifically a methoxycarbonyl group or the like. This alkoxycarbonyl group can also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, the alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, the aralkyl group, the alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, the amino group, the cycloalkoxy group, and the aryl described later. Examples thereof include an oxy group, the aralkyloxy group, the acyl group, and the alkoxycarbonyl group. There is no restriction | limiting in particular in the number of a substituent in the case of having a substituent, 1-6 pieces are preferable and 1-3 are more preferable.

これらのなかでも、R3a及びR3bとしては、フルオレン骨格を有する化合物の水溶性、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる薄片状カーボンの分散性等の観点から適宜設定することが好ましいが、炭化水素基、さらにはアルキル基、アリール基等、特には炭素数1〜6のアルキル基(特に非置換アルキル基)、炭素数6〜10のアリール基(特に非置換アリール基)等、さらにはメチル基等の炭素数が1〜4のアルキル基(特に非置換アルキル基)、フェニル基等の炭素数6〜8のアリール基(特に非置換アリール基)等を好適に使用し得る。 Among these, R 3a and R 3b are appropriately set from the viewpoints of water solubility of the compound having a fluorene skeleton, thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure, dispersibility of the obtained flaky carbon, and the like. Are preferred, but a hydrocarbon group, further an alkyl group, an aryl group, etc., particularly an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (particularly an unsubstituted alkyl group), an aryl group having 6 to 10 carbon atoms (particularly an unsubstituted aryl group) Further, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (particularly an unsubstituted alkyl group) such as a methyl group, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms such as a phenyl group (particularly an unsubstituted aryl group), etc. are preferably used. obtain.

なお、h1が複数(2以上の整数)である場合、複数の基R3aは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。同様に、h2が複数(2以上の整数)である場合、複数の基R3bは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。 When h1 is plural (an integer of 2 or more), the plural groups R 3a may be the same or different from each other. Similarly, when h2 is plural (an integer of 2 or more), the plural groups R 3b may be the same or different from each other.

また、基R3aと基R3bとは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。 Further, the group R 3a and the group R 3b may be the same or different from each other.

前記一般式(1)において、基R3a及びR3bの置換数であるh1及びh2は同じでも異なっていてもよいが、通常0〜4の整数、好ましくは0〜2の整数、より好ましくは0又は1、さらに好ましくは0である。 In the general formula (1), h1 and h2 which are the number of substitutions of the groups R 3a and R 3b may be the same or different, but are usually an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, more preferably 0.

なお、前記一般式(1)において、基R3a及びR3bの置換位置は、特に限定されず、環Z1及びZ2の適当な置換位置に置換していればよい。例えば、基R3a及びR3bは、環Z1及びZ2がベンゼン環である場合、ベンゼン環の2〜6位に置換していればよく、3位又は5位に置換しているのが好ましい。また、基R3a及びR3bは、環Z1及びZ2が縮合多環式炭化水素環である場合、縮合多環式炭化水素環において、フルオレンの9位に結合した炭化水素環とは別の炭化水素環(例えば、ナフタレン環の5位、7位、8位等)に少なくとも置換している場合が多い。 In the general formula (1), the substitution positions of the groups R 3a and R 3b are not particularly limited as long as they are substituted at appropriate substitution positions on the rings Z 1 and Z 2 . For example, when the rings Z 1 and Z 2 are benzene rings, the groups R 3a and R 3b may be substituted at the 2-6 positions of the benzene ring, and are substituted at the 3-position or 5-position. preferable. The groups R 3a and R 3b are different from the hydrocarbon ring bonded to the 9-position of fluorene in the condensed polycyclic hydrocarbon ring when the rings Z 1 and Z 2 are condensed polycyclic hydrocarbon rings. In many cases (for example, the 5-position, 7-position, 8-position, etc. of the naphthalene ring).

上記一般式(1)で示されるフルオレン化合物は、そのままでは水に対して難溶性である。本発明において、薄片状グラフェンは、水を主溶媒とする分散体として得やすいことから、本発明では、フルオレン骨格を有する化合物として、一般式(1)で示される化合物の有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、塩酸塩又はアルキレンオキシド付加物を使用する。   The fluorene compound represented by the general formula (1) is hardly soluble in water as it is. In the present invention, since flaky graphene is easily obtained as a dispersion containing water as a main solvent, in the present invention, as a compound having a fluorene skeleton, an organic ammonium salt or an alkali metal of a compound represented by the general formula (1) Salts, ammonium salts, hydrochlorides or alkylene oxide adducts are used.

上記有機アンモニウム塩としては、第四級アンモニウム塩が好適に使用され、例えば、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等のテチラアルキルアンモニウム塩が好ましい。   As said organic ammonium salt, a quaternary ammonium salt is used suitably, For example, tetraalkylammonium salts, such as a tetramethylammonium salt and a tetraethylammonium salt, are preferable.

上記アルカリ金属塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等が挙げられる。   Examples of the alkali metal salt include sodium salt, potassium salt, lithium salt and the like.

上記アルキレンオキシド付加物としては、例えば、エチレンオキシド付加物等が挙げられる。   As said alkylene oxide adduct, an ethylene oxide adduct etc. are mentioned, for example.

これらのなかでも、本発明で使用されるフルオレン骨格を有する化合物としては、フルオレン骨格を有する化合物の水溶性、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる薄片状カーボンの分散性等の観点から、有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩等が好ましく、有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩等がより好ましく、テトラアルキルアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等がさらに好ましい。   Among these, as the compound having a fluorene skeleton used in the present invention, water solubility of the compound having a fluorene skeleton, thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure, dispersibility of the obtained flaky carbon, etc. From the viewpoint, organic ammonium salts, alkali metal salts, ammonium salts, and the like are preferable, organic ammonium salts, alkali metal salts, and the like are more preferable, and tetraalkyl ammonium salts, sodium salts, potassium salts, and the like are more preferable.

なお、上記一般式(1)で表される化合物において、−O−(R2aO)m1−H基及び−O−(R2bO)m2−H基のうち1つのみが上記塩を形成していてもよいし、全てが塩を形成していてもよい。なかでも、フルオレン骨格を有する化合物の水溶性、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる薄片状カーボンの分散性等の観点から、全てが塩を形成していることが好ましい。 In the compound represented by the general formula (1), only one of the —O— (R 2a O) m1 —H group and the —O— (R 2b O) m2 —H group forms the salt. Or all of them may form a salt. Among these, it is preferable that all of them form a salt from the viewpoints of water solubility of the compound having a fluorene skeleton, thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure, dispersibility of the obtained flaky carbon, and the like.

つまり、好適なフルオレン骨格を有する化合物には、一般式(2):   In other words, the compound having a suitable fluorene skeleton includes the general formula (2):

[式中、Z1、Z2、R1a、R1b、R2a、R2b、R3a、R3b、m1、m2、p1、p2、h1、h2、j1及びj2は前記に同じである。X1及びX2は同一又は異なって、有機アンモニウムカチオン、アルカリ金属カチオン、又はアンモニウムカチオンを示す。]
で表される化合物を使用し得る。なお、一般式(2)において、有機アンモニウムカチオン、アルカリ金属カチオン、及びアンモニウムカチオンは、それぞれ有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、及びアンモニウム塩を形成し得るカチオンである。
[Wherein, Z 1 , Z 2 , R 1a , R 1b , R 2a , R 2b , R 3a , R 3b , m1, m2, p1, p2, h1, h2, j1 and j2 are the same as above. X 1 and X 2 are the same or different and each represents an organic ammonium cation, an alkali metal cation, or an ammonium cation. ]
Can be used. In the general formula (2), an organic ammonium cation, an alkali metal cation, and an ammonium cation are cations that can form an organic ammonium salt, an alkali metal salt, and an ammonium salt, respectively.

代表的なフルオレン骨格を有する化合物には、m1及びm2が0である化合物、すなわち、9,9-ビス(ヒドロキシアリール)フルオレン類の塩として、9,9-ビス(ヒドロキシアリール)フルオレン有機アンモニウム塩、9,9-ビス(ヒドロキシアリール)フルオレンアルカリ金属塩、9,9-ビス(ヒドロキシアリール)フルオレンアンモニウム塩、9,9-ビス(ヒドロキシアリール)フルオレンアルキレンオキシド付加物等が含まれ得る。   Typical compounds having a fluorene skeleton include compounds in which m1 and m2 are 0, that is, 9,9-bis (hydroxyaryl) fluorene organic ammonium salt as a salt of 9,9-bis (hydroxyaryl) fluorenes 9,9-bis (hydroxyaryl) fluorene alkali metal salts, 9,9-bis (hydroxyaryl) fluorene ammonium salts, 9,9-bis (hydroxyaryl) fluorene alkylene oxide adducts, and the like.

これらの化合物を構成する9,9-ビス(ヒドロキシアリール)フルオレン類には、前記一般式(1)において、Z1及びZ2がベンゼン環であり、p1及びp2が1である9,9-ビスフェノールフルオレン類;Z1及びZ2がナフタレン環であり、p1及びp2が1である9,9-ビスナフトールフルオレン類;Z1及びZ2がベンゼン環であり、p1及びp2が2以上である9,9-ビス(ポリヒドロキシフェニル)フルオレン類等が含まれる。 The 9,9-bis (hydroxyaryl) fluorenes constituting these compounds include 9,9-- wherein Z 1 and Z 2 are benzene rings and p1 and p2 are 1 in the general formula (1). Bisphenolfluorenes; 9,9-bisnaphtholfluorenes in which Z 1 and Z 2 are naphthalene rings and p1 and p2 are 1, Z 1 and Z 2 are benzene rings, and p1 and p2 are 2 or more 9,9-bis (polyhydroxyphenyl) fluorenes and the like are included.

具体的には、9,9-ビスフェノールフルオレン類は、R3a及びR3bが炭化水素基であり、h1及びh2が0又は1である化合物が好適に使用される。9,9-ビスフェノールフルオレン類としては、例えば、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン等の9,9-ビスフェノールフルオレン;9,9-ビス(4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-エチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(3-ヒドロキシ-6-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2-ヒドロキシ-4-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-tert-ブチルフェニル)フルオレン等の9,9-ビス(アルキルヒドロキシフェニル)フルオレン(例えば、9,9-ビス(C1-6アルキルヒドロキシフェニル)フルオレン等);9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-2,6-ジメチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)フルオレン等の9,9-ビス(ジアルキルヒドロキシフェニル)フルオレン(例えば、9,9-ビス(ジC1-6アルキルヒドロキシフェニル)フルオレン等);9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-シクロヘキシルフェニル)フルオレン等の9,9-ビス(シクロアルキルヒドロキシフェニル)フルオレン(例えば、9,9-ビス(C5-10シクロアルキルヒドロキシフェニル)フルオレン等);9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-フェニルフェニル)フルオレン等の9,9-ビス(アリールヒドロキシフェニル)フルオレン(例えば、9,9-ビス(C6-10アリールヒドロキシフェニル)フルオレン等)等が挙げられる。 Specifically, 9,9-bisphenolfluorenes are preferably compounds in which R 3a and R 3b are hydrocarbon groups and h1 and h2 are 0 or 1. Examples of the 9,9-bisphenol fluorenes include 9,9-bisphenol fluorenes such as 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene; 9,9-bis (4-hydroxy-2-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-ethylphenyl) fluorene, 9,9-bis (3-hydroxy-6-methylphenyl) fluorene 9,9-bis (alkylhydroxyphenyl) fluorene such as 9,9-bis (2-hydroxy-4-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) fluorene ( For example, 9,9-bis (C 1-6 alkylhydroxyphenyl) fluorene, etc.); 9,9-bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-2 , 6-Dimethylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl) fluorene Such emissions of 9,9-bis (dialkyl hydroxyphenyl) fluorene (e.g., 9,9-bis (di-C 1-6 alkyl-hydroxyphenyl) fluorene, etc.); 9,9-bis (4-hydroxy-3-phenyl ) 9,9-bis (cycloalkylhydroxyphenyl) fluorene such as fluorene (eg, 9,9-bis (C 5-10 cycloalkylhydroxyphenyl) fluorene); 9,9-bis (4-hydroxy-3- And 9,9-bis (arylhydroxyphenyl) fluorene (eg, 9,9-bis (C 6-10 arylhydroxyphenyl) fluorene) such as phenylphenyl) fluorene.

また、前記9,9-ビスナフトールフルオレン類には、前記例示の9,9-ビスフェノールフルオレン類のフェニル基がナフチル基である9,9-ビスナフトールフルオレン類(例えば9,9-ビス[6-(2-ヒドロキシナフチル)]フルオレン、9,9-ビス[1-(5-ヒドロキシナフチル)]フルオレン等の9,9-ビスナフトールフルオレン等)等が含まれる。   Further, the 9,9-bisnaphtholfluorenes include 9,9-bisnaphtholfluorenes (for example, 9,9-bisnaphtholfluorenes in which the phenyl group of the exemplified 9,9-bisphenolfluorenes is a naphthyl group, for example, 9,9-bis [6- (2-hydroxynaphthyl)] fluorene, 9,9-bis [1- (5-hydroxynaphthyl)] fluorene and other 9,9-bisnaphtholfluorene) and the like.

さらに、前記9,9-ビス(ポリヒドロキシフェニル)フルオレン類には、前記9,9-ビス(ヒドロキシフェニル)フルオレン類(9,9-ビス(モノヒドロキシフェニル)フルオレン類)に対応するフルオレン類、例えば、9,9-ビス(ジヒドロキシフェニル)フルオレン(9,9-ビス(3,4-ジヒドロキシフェニル)フルオレン(ビスカテコールフルオレン)等);9,9-ビス(3,4-ジヒドロキシ-5-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(3,4-ジヒドロキシ-6-メチルフェニル)フルオレン等の9,9-ビス(アルキル-ジヒドロキシフェニル)フルオレン(例えば、9,9-ビス(C1-4アルキル-ジヒドロキシフェニル)フルオレン等)等の9,9-ビス(ジ又はトリヒドロキシフェニル)フルオレン類が含まれる。 Further, the 9,9-bis (polyhydroxyphenyl) fluorenes include fluorenes corresponding to the 9,9-bis (hydroxyphenyl) fluorenes (9,9-bis (monohydroxyphenyl) fluorenes), For example, 9,9-bis (dihydroxyphenyl) fluorene (9,9-bis (3,4-dihydroxyphenyl) fluorene (biscatechol fluorene) etc.); 9,9-bis (3,4-dihydroxy-5-methyl) 9,9-bis (alkyl-dihydroxyphenyl) fluorene (eg, 9,9-bis (C 1-4 alkyl) such as phenyl) fluorene, 9,9-bis (3,4-dihydroxy-6-methylphenyl) fluorene 9,9-bis (di- or trihydroxyphenyl) fluorenes such as -dihydroxyphenyl) fluorene and the like.

なお、前記9,9-ビス(ヒドロキシアリール)フルオレン類には、例えば、前記フルオレン類(すなわち、9,9-ビスフェノールフルオレン類、9,9-ビスナフトールフルオレン類、9,9-ビス(ジヒドロキシフェニル)フルオレン類等)において、m1及びm2が1以上である化合物、例えば、9,9-ビス(4-ヒドロキシエトキシフェニル)フルオレン(ビスフェノキシエタノールフルオレン;BPEF)等の9,9-ビス[4-(ヒドロキシC2-3アルコキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシエトキシ-3-メチルフェニル)フルオレン(ビスクレゾールエタノールフルオレン;BCEF)等の9,9-ビス(アルキルヒドロキシC2-3アルコキシフェニル)フルオレン等も含まれる。 The 9,9-bis (hydroxyaryl) fluorenes include, for example, the fluorenes (that is, 9,9-bisphenolfluorenes, 9,9-bisnaphtholfluorenes, 9,9-bis (dihydroxyphenyl). ) Fluorenes, etc.), a compound in which m1 and m2 are 1 or more, for example, 9,9-bis [4- (9,9-bis (4-hydroxyethoxyphenyl) fluorene (bisphenoxyethanol fluorene; BPEF), etc. 9,9-bis (alkylhydroxy C 2-3 ) such as hydroxy C 2-3 alkoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis (4-hydroxyethoxy-3-methylphenyl) fluorene (biscresol ethanolfluorene; BCEF) Alkoxyphenyl) fluorene and the like are also included.

つまり、本発明で使用されるフルオレン骨格を有する化合物としては、上記説明したフルオレン類の有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、及びアルキレンオキシド付加物のいずれもが含まれる。なかでも、フルオレン骨格を有する化合物の水溶性、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる薄片状カーボンの分散性等の観点から、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン・2有機アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン・2アルカリ金属塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン・2アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン・2アルキレンオキシド付加物、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン・2有機アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン・2アルカリ金属塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン・2アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン・2アルキレンオキシド付加物、9,9-ビス(4-ヒドロキシナフチル)フルオレン・2有機アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシナフチル)フルオレン・2アルカリ金属塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシナフチル)フルオレン・2アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシナフチル)フルオレン・2アルキレンオキシド付加物等が好ましく、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン・2有機アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン・2アルカリ金属塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン・2有機アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン・2アルカリ金属塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシナフチル)フルオレン・2有機アンモニウム塩、9,9-ビス(4-ヒドロキシナフチル)フルオレン・2アルカリ金属塩等がより好ましい。   That is, the compound having a fluorene skeleton used in the present invention includes any of the above-described organic ammonium salts, alkali metal salts, ammonium salts, and alkylene oxide adducts of fluorenes. Among these, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, from the viewpoint of water solubility of the compound having a fluorene skeleton, thinning efficiency of the carbonaceous material having a layered structure, dispersibility of the obtained flaky carbon, etc. 2 Organic ammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene dialkali metal salt, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene diammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) ) Fluorene-2 alkylene oxide adduct, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene-2 organic ammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene-2 alkali Metal salt, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene · 2 ammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene · 2 alkylene oxide adduct, 9,9 -Bis (4-hydroxynaphthyl ) Fluorene-2 organic ammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxynaphthyl) fluorene-2 alkali metal salt, 9,9-bis (4-hydroxynaphthyl) fluorene-2 ammonium salt, 9,9-bis (4 -Hydroxynaphthyl) fluorene / 2 alkylene oxide adducts, etc. are preferred, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene / 2 organic ammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene / 2 alkali metal salt 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene-2 organic ammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene-2 alkali metal salt, 9,9-bis (4-Hydroxynaphthyl) fluorene · 2 organic ammonium salt, 9,9-bis (4-hydroxynaphthyl) fluorene · 2 alkali metal salt and the like are more preferable.

本発明において、前記組成物中におけるフルオレン骨格を有する化合物の含有量は、特に制限されないが、0.0001〜50重量%が好ましく、0.001〜30重量%がより好ましく、0.01〜10重量%がさらに好ましい。一方、本発明において、処理前に投入するフルオレン骨格を有する化合物の含有量は、層状構造を有する炭素質材料100重量部に対して、10〜100000重量部が好ましく、20〜50000重量部がより好ましい。なお、フルオレン骨格を有する化合物の含有量は、薄いほうが相対的に層状構造を有する炭素質材料の含有量が大きくなり導電性が向上しやすいとともに、安価に処理しやすい。一方、フルオレン骨格を有する化合物の含有量が濃いほうが薄片化(層間剥離)がより起こりやすいために薄片状カーボンをより効率的に得られる傾向がある。このため、導電性、コスト、薄片化の効率等のバランスの観点から、フルオレン骨格を有する化合物の含有量を適宜設定することが好ましい。なお、本発明の製造方法において、炭素質材料分散体を使用する場合は、当該分散体中のフルオレン骨格を有する化合物の含有量を上記範囲内とすることが好ましい。   In the present invention, the content of the compound having a fluorene skeleton in the composition is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 50% by weight, more preferably 0.001 to 30% by weight, and still more preferably 0.01 to 10% by weight. On the other hand, in the present invention, the content of the compound having a fluorene skeleton to be charged before the treatment is preferably 10 to 100,000 parts by weight, more preferably 20 to 50000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carbonaceous material having a layered structure. preferable. In addition, as for the content of the compound having a fluorene skeleton, the content of the carbonaceous material having a layered structure is relatively larger as the content is thinner, so that the conductivity is easily improved and the treatment is inexpensive. On the other hand, the thicker the content of the compound having a fluorene skeleton, the easier the flaking (delamination) occurs, and therefore the flaky carbon tends to be obtained more efficiently. For this reason, it is preferable to appropriately set the content of the compound having a fluorene skeleton from the viewpoint of the balance of conductivity, cost, thinning efficiency, and the like. In the production method of the present invention, when a carbonaceous material dispersion is used, the content of the compound having a fluorene skeleton in the dispersion is preferably within the above range.

溶媒
本発明においては、上記のとおり、層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む組成物に対して特定のせん断処理を行うが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる薄片状カーボンの汎用性等の観点から、層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む炭素質材料分散体を使用することが好ましい。
Solvent In the present invention, as described above, a specific shearing treatment is performed on a composition containing a carbonaceous material having a layered structure and a compound having a fluorene skeleton, but the flaking efficiency of the carbonaceous material having a layered structure is reduced. From the viewpoint of versatility of the obtained flaky carbon, it is preferable to use a carbonaceous material dispersion containing a carbonaceous material having a layered structure and a compound having a fluorene skeleton.

この炭素質材料分散体としては、分散液として形成してもよいし、基板上に塗膜として形成してもよい。   The carbonaceous material dispersion may be formed as a dispersion or may be formed as a coating on the substrate.

この際、分散体(分散液又は塗膜)を作製するために使用される溶媒としては、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率等の観点から、水を主溶媒として用いることが好ましい。   At this time, as a solvent used for preparing a dispersion (dispersion or coating film), it is preferable to use water as a main solvent from the viewpoint of the exfoliation efficiency of a carbonaceous material having a layered structure.

使用する溶媒中の水の含有量は、特に制限されず、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、フルオレン骨格を有する化合物の溶解度等の観点から、60重量%以上(60〜100重量%)が好ましく、70〜100重量%がより好ましい。   The content of water in the solvent to be used is not particularly limited, and is 60% by weight or more (60 to 100% by weight) from the viewpoint of exfoliation efficiency of a carbonaceous material having a layered structure, solubility of a compound having a fluorene skeleton, and the like. ) Is preferable, and 70 to 100% by weight is more preferable.

なお、本発明において、溶媒としては、水のみを使用してもよく、有機溶媒は必ずしも使用しなくてもよいが、フルオレン骨格を有する有機化合物の水への溶解性をより向上させるために、メタノール、エタノール、2-プロパノール、tert-ブチルアルコール等のアルコール;エチレングリコール等のグリコール;グリセリン;2-メトキシエタノール等の有機溶媒を使用してもよい。   In the present invention, as the solvent, only water may be used, and the organic solvent is not necessarily used, but in order to further improve the solubility of the organic compound having a fluorene skeleton in water, Alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, tert-butyl alcohol; glycols such as ethylene glycol; glycerin; organic solvents such as 2-methoxyethanol may be used.

使用する溶媒中の有機溶媒の含有量は、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、フルオレン骨格を有する化合物の溶解度等の観点から、40重量%以下(0〜40重量%)が好ましく、0〜30重量%がより好ましい。   The content of the organic solvent in the solvent to be used is preferably 40% by weight or less (0 to 40% by weight) from the viewpoint of the exfoliation efficiency of the carbonaceous material having a layered structure, the solubility of the compound having a fluorene skeleton, and the like. 0 to 30% by weight is more preferable.

本発明において、溶媒を使用した炭素質材料分散体を用いて特定のせん断処理を行う場合、炭素質材料分散体中の溶媒の総量は、特に制限されず、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、フルオレン骨格を有する化合物の溶解度等の観点から、40〜99.9998重量%が好ましく、63〜99.998重量%がより好ましく、85〜99.98重量%がさらに好ましい。   In the present invention, when a specific shearing treatment is performed using a carbonaceous material dispersion using a solvent, the total amount of the solvent in the carbonaceous material dispersion is not particularly limited, and the flakes of the carbonaceous material having a layered structure From the viewpoint of the conversion efficiency, the solubility of the compound having a fluorene skeleton, etc., 40 to 99.9998% by weight is preferable, 63 to 99.998% by weight is more preferable, and 85 to 99.98% by weight is more preferable.

本発明において、溶媒を使用した炭素質材料分散体を用いて特定のせん断処理を行う場合、炭素質材料分散体は、フルオレン骨格を有する化合物分散体に層状構造を有する炭素質材料を投入してもよいし、層状構造を有する炭素質材料分散体にフルオレン骨格を有する化合物を投入してもよい。また、溶媒中に、層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を同時に投入してもよい。   In the present invention, when a specific shearing treatment is performed using a carbonaceous material dispersion using a solvent, the carbonaceous material dispersion is obtained by adding a carbonaceous material having a layered structure to a compound dispersion having a fluorene skeleton. Alternatively, a compound having a fluorene skeleton may be added to the carbonaceous material dispersion having a layered structure. In addition, a carbonaceous material having a layered structure and a compound having a fluorene skeleton may be simultaneously added to the solvent.

他の成分
本発明において、層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む組成物(例えば、炭素質材料分散体等)には、他の成分を含ませてもよい。これにより、最終的に得られる薄片状カーボン分散体や薄片状カーボン組成物中にも、これら他の成分を含ませることができる。このような他の成分としては、カーボンファイバー(特に繊維径500nm以下のカーボンナノファイバー)、活性炭、カーボンブラック(アセチレンブラック、オイルファーネスブラック等;特に導電性が高く、比表面積が大きいケッチェンブラック)、ガラス状カーボン、カーボンマイクロコイル、フラーレン、バイオマス系炭素材料(バガス、ソルガム、木くず、おがくず、竹、木皮、稲ワラ、籾殻、コーヒーかす、茶殻、おからかす、米糠、パルプくず等を原料としたもの;リグニンから製造したカーボンファイバー等)を、本発明の効果を損なわない範囲で使用してもよい。
Other Components In the present invention, the composition containing a carbonaceous material having a layered structure and a compound having a fluorene skeleton (for example, a carbonaceous material dispersion) may contain other components. Thereby, these other components can be contained also in the flaky carbon dispersion and flaky carbon composition finally obtained. Examples of such other components include carbon fibers (particularly carbon nanofibers having a fiber diameter of 500 nm or less), activated carbon, carbon black (acetylene black, oil furnace black, etc .; ketjen black having particularly high conductivity and a large specific surface area). , Glassy carbon, carbon microcoil, fullerene, biomass-based carbon materials (bagasse, sorghum, wood waste, sawdust, bamboo, bark, rice straw, rice husk, coffee grounds, tea shells, okarasu, rice straw, pulp waste, etc. Or carbon fibers produced from lignin) may be used as long as the effects of the present invention are not impaired.

せん断処理
本発明では、上記のとおり、回転する回転盤と、前記回転盤と略平行に設置された盤との間に、層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む組成物(前記炭素材料分散体等)を設置し、前記回転盤と前記盤との最短距離が200μm以下となるように調整しながら、前記組成物中の層状構造を有する炭素質材料に対してせん断を加える。
Shearing treatment In the present invention, as described above, a composition comprising a carbonaceous material having a layered structure and a compound having a fluorene skeleton between a rotating rotating disk and a disk installed substantially parallel to the rotating disk ( The carbon material dispersion etc. is installed, and shear is applied to the carbonaceous material having a layered structure in the composition while adjusting the shortest distance between the rotating disk and the disk to be 200 μm or less. .

せん断処理を施すことにより、層状構造を有する炭素質材料の微粒化が起こるために、条件によってはグラフェン構造を維持できない可能性もあるが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を効率よく行うことができ、処理時間を低減することができる。このようなせん断処理を施す際の前記回転盤と前記盤とは略平行に設置されているが、厳密に平行でなくてもよい。具体的には、前記回転盤に垂直な軸と、前記盤に垂直な軸とのなす角が10°以下が好ましく、5°以下がより好ましい。なお、前記回転盤に垂直な軸と、前記盤に垂直な軸とが厳密に平行であることが最も好ましい。このようなせん断処理を施す際の前記回転盤と前記盤との最短距離は、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができるものであれば特に制限はなく、200μm以下、好ましくは1〜50μm、より好ましくは2〜30μmである。なお、前記回転盤と前記盤とは略平行に設置されているが、前記回転盤と前記盤との距離は場所によって異なることもある。この場合、前記回転盤と前記盤との最短距離は、前記回転盤と前記盤との間の距離のうち、最も短い箇所の距離を意味する。また、必ずしもあらかじめ前記回転盤と前記盤とを空ける必要はなく、前記回転盤と前記盤との間に処理する材料を挟んでもよく、また、前記回転盤と前記盤とを接触させておき、層状構造を有する炭素質材料が挟まることにより前記回転盤と前記盤との間が広がる状態になってもよい。このようなせん断処理は、盤状のものを回転させる機構があればよく、石臼、振動式ミキサー、スピンコーター、グラインダー等を用いて行い得る。   Since the carbonaceous material having a layered structure is atomized by applying the shearing process, the graphene structure may not be maintained depending on conditions, but the carbonaceous material having the layered structure is efficiently thinned. And processing time can be reduced. The rotating disk and the disk at the time of performing such a shearing process are installed substantially parallel to each other, but may not be strictly parallel. Specifically, the angle formed by the axis perpendicular to the rotating disk and the axis perpendicular to the disk is preferably 10 ° or less, and more preferably 5 ° or less. It is most preferable that the axis perpendicular to the rotating disk and the axis perpendicular to the disk are strictly parallel. The shortest distance between the rotating disk and the disk when performing such a shearing treatment is not particularly limited as long as the thinning of the carbonaceous material having a layered structure can be sufficiently performed, 200 μm or less, Preferably it is 1-50 micrometers, More preferably, it is 2-30 micrometers. In addition, although the said turntable and the said board are installed substantially parallel, the distance of the said turntable and the said board may change with places. In this case, the shortest distance between the rotating disk and the disk means the shortest distance among the distances between the rotating disk and the disk. In addition, it is not always necessary to vacate the rotating disk and the disk in advance, a material to be processed may be sandwiched between the rotating disk and the disk, and the rotating disk and the disk are in contact with each other, A space between the rotating disk and the disk may be widened by sandwiching a carbonaceous material having a layered structure. Such a shearing process may be performed by using a stone mortar, a vibration mixer, a spin coater, a grinder, or the like as long as it has a mechanism for rotating a disk-shaped object.

この際使用できる前記回転盤と前記盤の大きさは特に制限はなく、5〜500mmが好ましく、10〜200mmがより好ましい。また、せん断処理を行う際の回転盤の回転数は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる範囲とすることが好ましく、例えば、1000〜10000ppmが好ましく、2000〜5000ppmがより好ましい。   The size of the rotating disk and the disk that can be used at this time is not particularly limited, is preferably 5 to 500 mm, and more preferably 10 to 200 mm. Further, the number of rotations of the rotating disk at the time of performing the shearing treatment is not particularly limited, and is preferably in a range in which the carbonaceous material having a layered structure can be sufficiently thinned, for example, 1000 to 10,000 ppm is preferable. 2000 to 5000 ppm is more preferable.

このようなせん断処理をすることにより、盤と層状構造を有する炭素質材料、層状構造を有する炭素質材料と層状構造を有する炭素質材料を接触させて層状構造を有する炭素質材料に対して層状構造を有する炭素質材料のグラフェン層と平行方向にせん断をかけることができる。   By carrying out such a shearing treatment, the carbonaceous material having a lamellar structure is brought into contact with the carbonaceous material having a lamellar structure by contacting the carbonaceous material having a lamellar structure with the carbonaceous material having a lamellar structure. Shear can be applied in a direction parallel to the graphene layer of the carbonaceous material having a structure.

せん断処理における前記回転盤と前記盤との間の最短距離を小さくし、回転盤の回転速度を早くすることにより、条件をより強くすることが可能であり、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより効率よく行うことができ、処理時間をより低減することができる。このせん断操作は、1回以上、好ましくは3回以上行い得る。   By reducing the shortest distance between the rotating disk and the rotating disk in the shearing process and increasing the rotating speed of the rotating disk, the conditions can be made stronger, and the flakes of the carbonaceous material having a layered structure Can be performed more efficiently, and the processing time can be further reduced. This shearing operation can be performed one or more times, preferably three or more times.

せん断処理を行う温度は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる温度とすればよく、0℃以上、さらに0〜100℃、特に20〜95℃とし得る。なお、せん断処理を行う温度は、フルオレン骨格を有する化合物の溶解度が高い条件がよく、温度が高いほうが溶解度が増す場合は高温のほうが好ましく,曇点を有するフルオレン骨格を有する化合物を使用する場合は曇点以下の温度に保持することが好ましい。   The temperature at which the shearing treatment is performed is not particularly limited, and may be a temperature at which thinning of the carbonaceous material having a layered structure can be sufficiently performed, and is set to 0 ° C. or more, further 0 to 100 ° C., particularly 20 to 95 ° C. obtain. In addition, the temperature at which the shearing treatment is performed is good under conditions where the solubility of the compound having a fluorene skeleton is high, and the higher the temperature, the higher the solubility, the higher the temperature is preferable, and when using a compound having a fluorene skeleton having a cloud point It is preferable to keep the temperature below the cloud point.

上記のせん断処理を行う前に、層状構造を有する炭素質材料とフルオレン骨格を有する化合物とをよく接触させるため、撹拌装置、超音波分散装置等を用いて組成物を作製する前にあらかじめ撹拌し、層状構造を有する炭素質材料表面にフルオレン骨格を有する化合物をなじませておいてもよい。   Before carrying out the above-mentioned shearing treatment, in order to bring the carbonaceous material having a layered structure into contact with the compound having a fluorene skeleton, it is necessary to stir in advance before preparing the composition using an agitator, an ultrasonic dispersion device or the like. Further, a compound having a fluorene skeleton may be familiarized with the surface of the carbonaceous material having a layered structure.

なお、本発明において、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、上記せん断処理を施した分散体中には、薄片状カーボンの酸化物として存在している。このため、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、後処理として還元処理を施すことが好ましい。還元処理としては、化学還元、電気化学還元等、種々の方法が採用できるが、化学還元が好ましい。なかでも、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等のような還元剤による化学還元が好ましい。還元剤量は、薄片状カーボンの酸化物100重量部に対して、1〜1000重量部が好ましく、10〜500重量部がより好ましく、50〜300重量部がさらに好ましい。また、還元時に加熱を行うとより還元しやすくなる。加熱温度は、40〜200℃が好ましく、50〜150℃がより好ましく、60〜120℃がさらに好ましい。還元時間は10分〜64時間が好ましく、30分〜48時間がより好ましく、1〜24時間がさらに好ましい。ただし、グラフェン構造が過度に破壊されない程度とすることが好ましい。   In the present invention, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, it is present as an oxide of flaky carbon in the dispersion subjected to the shearing treatment. For this reason, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, it is preferable to perform a reduction treatment as a post-treatment. As the reduction treatment, various methods such as chemical reduction and electrochemical reduction can be adopted, but chemical reduction is preferable. Of these, chemical reduction with a reducing agent such as hydrazine and sodium borohydride is preferred. The amount of the reducing agent is preferably 1 to 1000 parts by weight, more preferably 10 to 500 parts by weight, and still more preferably 50 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the flaky carbon oxide. Moreover, when it heats at the time of reduction | restoration, it will become easier to reduce | restore. The heating temperature is preferably 40 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C, and further preferably 60 to 120 ° C. The reduction time is preferably 10 minutes to 64 hours, more preferably 30 minutes to 48 hours, and even more preferably 1 to 24 hours. However, it is preferable that the graphene structure is not excessively destroyed.

2.薄片状カーボン分散体
上記した本発明の製造方法によれば、所望の薄片状カーボンが得られる。特に、本発明の製造方法によれば、所望の薄片状カーボンが分散した状態で存在する薄片状カーボン分散体が得られる。
2. Flaky carbon dispersion According to the production method of the present invention described above, desired flaky carbon can be obtained. In particular, according to the production method of the present invention, a flaky carbon dispersion in which desired flaky carbon is dispersed can be obtained.

このようにして得られる薄片状カーボンは、薄いほうが諸物性に優れるが、厚みが10nm以下、特に0.3〜5nmの薄片状カーボンが得られ得る。厚みが非常に大きい薄片状カーボンが得られることもあるが、多数の薄片状カーボンの厚みは上記範囲内である。   The flaky carbon obtained in this manner is excellent in various physical properties as it is thin, but flaky carbon having a thickness of 10 nm or less, particularly 0.3 to 5 nm can be obtained. Although flaky carbon having a very large thickness may be obtained, the thickness of many flaky carbon is within the above range.

このようにして得られる薄片状カーボンは、薄いほうが諸物性に優れるが、10層以下(つまり1〜10層)のグラフェンが積層した層状構造を有する薄片状カーボンが得られ得る。積層数が非常に大きい薄片状カーボンが得られることもあるが、多数の薄片状カーボンの積層数は上記範囲内である。このような薄片状カーボンは、多くの凸角と凹角をもつ平面形状をしているため、その大きさは一概には規定できない。本明細書では、一枚の薄片状カーボンにおいて最も離れている凸角間の距離をその薄片状カーボンの大きさとする。   The flaky carbon obtained in this way is excellent in various physical properties as it is thin, but flaky carbon having a layered structure in which ten or fewer layers (that is, 1 to 10 layers) of graphene are laminated can be obtained. Although flaky carbon having a very large number of layers may be obtained, the number of flaky carbon layers is within the above range. Since such flaky carbon has a planar shape with many convex angles and concave angles, its size cannot be defined unconditionally. In the present specification, the distance between the convex angles that are farthest in one piece of flaky carbon is defined as the size of the flaky carbon.

このような薄片状カーボンとしては、大きさが20nm以上、好ましくは100nm以上、より好ましくは200nm以上のものが得られ得る。このような大きさの薄片状カーボンは、十分な導電性が得られ得る。なお、薄片状カーボンの大きさは、大きい方が電気的物性等の諸物性が優れていることが知られており好ましいため、大きさの上限は限定されない。また、薄片状カーボンの大きさは、顕微鏡(レーザー顕微鏡等)観察により測定するものとする。   As such flaky carbon, carbon having a size of 20 nm or more, preferably 100 nm or more, more preferably 200 nm or more can be obtained. Such a flaky carbon can provide sufficient conductivity. In addition, since it is known that the larger flaky carbon is better in various physical properties such as electrical properties, the upper limit of the size is not limited. The size of the flaky carbon is measured by observation with a microscope (such as a laser microscope).

本発明の製造方法によれば、薄片状カーボンは、薄片状カーボン分散体として得られ得る。本発明の製造方法では、フルオレン骨格を有する化合物を含んでいるため、薄片状カーボン分散体においても、フルオレン骨格を有する化合物が含まれている。この化合物は、薄片状カーボン表面に吸着して溶媒中で薄片状カーボンを高濃度に孤立分散させることも可能であるため、薄片状カーボン分散体においては分散剤としても機能する。また、前記化合物は市販品を用いることができ、コスト及び分散性の両方で従来品より優位性がある。さらに、この化合物は、薄片状カーボン表面に残存しても十分な導電性を維持することができ、また、この化合物を薄片状カーボンから容易に除去することができるという優位性もある。   According to the production method of the present invention, the flaky carbon can be obtained as a flaky carbon dispersion. In the production method of the present invention, since a compound having a fluorene skeleton is included, the flaky carbon dispersion also includes a compound having a fluorene skeleton. Since this compound can be adsorbed on the surface of the flaky carbon and disperse the flaky carbon in a high concentration in a solvent, it also functions as a dispersant in the flaky carbon dispersion. Moreover, the said compound can use a commercial item, and has an advantage over the conventional product in both cost and dispersibility. Furthermore, even if this compound remains on the surface of the flaky carbon, it can maintain sufficient conductivity, and there is an advantage that this compound can be easily removed from the flaky carbon.

また、従来の酸化処理及び還元処理を行う方法においては、還元処理の際にプラスチック基板が加水分解されること、還元処理を施すと薄片状カーボンが凝集するため分散体として存在し得ないこと等から、プラスチック基板上に薄片状カーボン分散体を形成することは不可能であったが、本発明においては、上記化合物を含ませつつ特定の処理を行うことで、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のプラスチック基板が加水分解を受けることなく、薄片状カーボン分散体を基板上に形成することも可能である。また、上記のとおり、この薄片状カーボン分散体から薄片状カーボンの分離及び精製が容易であり、他材料に薄片状カーボンを均一混合することも可能であるため、薄片状カーボンを含むナノコンポジット等へ適用できる。さらに、薄片状カーボン分散体の乾燥物である薄片状カーボン組成物は、フルオレン骨格を有する化合物を含んでいても、導電性等の優れた諸物性を有するうえに、残存するフルオレン骨格を有する化合物を容易に除去できるため、導電材料、伝熱材料、トランジスタ、キャパシタ等の蓄電デバイス、センサー、圧電材料、抗菌材料、ろ過材料、樹脂添加剤、光学材料等のさまざまな用途に適用することができる。   In addition, in the conventional method of performing oxidation treatment and reduction treatment, the plastic substrate is hydrolyzed during the reduction treatment, and flaky carbon aggregates when subjected to the reduction treatment, so that it cannot exist as a dispersion. From the above, it was impossible to form a flaky carbon dispersion on a plastic substrate, but in the present invention, by performing a specific treatment while containing the above compound, a plastic such as polyethylene terephthalate (PET) is used. It is also possible to form a flaky carbon dispersion on a substrate without the substrate undergoing hydrolysis. Further, as described above, the separation and purification of the flaky carbon from the flaky carbon dispersion is easy, and the flaky carbon can be uniformly mixed with other materials. Applicable to. Further, the flaky carbon composition which is a dried product of the flaky carbon dispersion has a compound having a fluorene skeleton in addition to having excellent physical properties such as conductivity even if it contains a compound having a fluorene skeleton. Can be easily removed, so it can be applied to various applications such as conductive materials, heat transfer materials, power storage devices such as transistors and capacitors, sensors, piezoelectric materials, antibacterial materials, filtration materials, resin additives, optical materials, etc. .

3.薄片状カーボン組成物及び薄片状カーボン
本発明において、薄片状カーボン組成物は、上記薄片状カーボン分散体の乾燥物であり、薄片状カーボンとフルオレン骨格を有する化合物とを含んでいる。このような薄片状カーボン組成物の形状としては、特に制限はなく、塗膜、シート、塊状体等を挙げることができる。
3. Flaky carbon composition and flaky carbon In the present invention, the flaky carbon composition is a dried product of the flaky carbon dispersion, and contains a flaky carbon and a compound having a fluorene skeleton. There is no restriction | limiting in particular as a shape of such a flaky carbon composition, A coating film, a sheet | seat, a lump, etc. can be mentioned.

乾燥物を得るためには、薄片状カーボン分散体の乾燥の他、基板上に薄片状カーボン分散体をスピンコートや塗布後に乾燥する方法、通常の固液分離により薄片状カーボン組成物を回収する方法等により実施することができる。この分離を行う方法としては、例えば、通常の固液分離に使用されている方法、例えば、濾紙、ガラスフィルター等を用いて濾過する方法;遠心分離後に濾過する方法;減圧濾過器を使用する方法を例示できる。次に、乾燥方法としては、特に限定されず、例えば、温風乾燥機等を用いて50〜200℃程度で1〜24時間程度乾燥させる方法を例示できる。   In order to obtain a dried product, in addition to drying the flaky carbon dispersion, a method of drying the flaky carbon dispersion on a substrate after spin coating or coating, the flaky carbon composition is recovered by ordinary solid-liquid separation. It can be implemented by a method or the like. As a method of performing this separation, for example, a method used for usual solid-liquid separation, for example, a method of filtering using a filter paper, a glass filter or the like; a method of filtering after centrifugation; a method of using a vacuum filter Can be illustrated. Next, it does not specifically limit as a drying method, For example, the method of drying for about 1 to 24 hours at about 50-200 degreeC using a warm air dryer etc. can be illustrated.

このようにして得られる薄片状カーボン組成物は、十分な導電性を有するだけではなく、優れたガスバリア性も有する。得られる薄片状カーボン組成物の組成は特に制限はないが、例えば、フルオレン骨格を有する化合物の含有量を、薄片状カーボン100重量部に対して1重量部以上、好ましくは10〜10000重量部、より好ましくは100〜1000重量部とし得る。   The flaky carbon composition thus obtained has not only sufficient conductivity but also excellent gas barrier properties. The composition of the obtained flaky carbon composition is not particularly limited. For example, the content of the compound having a fluorene skeleton is 1 part by weight or more, preferably 10 to 10,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the flaky carbon. More preferably, it may be 100 to 1000 parts by weight.

本発明において、薄片状カーボン組成物は、薄片状カーボン表面にフルオレン骨格を有する化合物が残存していても十分な電気伝導性等の諸物性を有し得るが、必要に応じて、当該化合物を除去することができる。具体的には、フルオレン骨格を有する化合物は、薄片状カーボン組成物を水、有機溶媒等で洗浄することにより除去することができる。洗浄処理は水及び有機溶媒以外にも、希酸又は希アルカリで洗浄することによっても除去できる。なお、フルオレン骨格を有する化合物が有機アンモニウム塩の場合は、150〜400℃、好ましくは200〜350℃の熱処理により有機アンモニウム塩が分解されるため、熱処理によってもフルオレン骨格を有する化合物を除去することができる。   In the present invention, the flaky carbon composition may have various physical properties such as electrical conductivity even if a compound having a fluorene skeleton remains on the flaky carbon surface. Can be removed. Specifically, the compound having a fluorene skeleton can be removed by washing the flaky carbon composition with water, an organic solvent or the like. The washing treatment can be removed by washing with a dilute acid or dilute alkali in addition to water and an organic solvent. In addition, when the compound having a fluorene skeleton is an organic ammonium salt, the organic ammonium salt is decomposed by heat treatment at 150 to 400 ° C., preferably 200 to 350 ° C. Therefore, the compound having a fluorene skeleton should also be removed by heat treatment. Can do.

従来の分散剤は、いわゆる洗剤に使われる界面活性剤のタイプが多く、これらは分散剤分子と薄片状カーボンとの疎水性相互作用を利用して吸着していると考えられ、また分子量が比較的大きいため、その吸着力も大きいと考えられる。他方、本発明で用いるフルオレン骨格を有する化合物は薄片状カーボンとπ−π相互作用を利用して吸着しているため、水性媒体中でしか吸着を維持できず、また分子量が小さいため従来品と比べて吸着力も弱い。よって、本発明で用いるフルオレン骨格を有する化合物は従来品よりも薄片状カーボン組成物から除去し易いという利点がある。   Conventional dispersants are many types of surfactants used in so-called detergents. These are thought to be adsorbed by utilizing the hydrophobic interaction between dispersant molecules and flaky carbon, and the molecular weights are compared. Therefore, it is thought that its adsorption power is also large. On the other hand, since the compound having a fluorene skeleton used in the present invention is adsorbed by utilizing π-π interaction with flaky carbon, it can only be adsorbed in an aqueous medium and has a low molecular weight. Compared with weak adsorption power. Therefore, the compound having a fluorene skeleton used in the present invention has an advantage that it is easier to remove from the flaky carbon composition than the conventional product.

フルオレン骨格を有する化合物を除去するための洗浄は、薄片状カーボン組成物と洗浄液とを接触させることにより行うことができる。洗浄液としては、フルオレン骨格を有する化合物を溶解できるものであれば、水、各種の有機溶媒等が使用できる。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)等のアルコール(特に炭素数1〜6の低級アルコール)、アセトン、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が使用できる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組合せて用いてもよい。   Cleaning for removing the compound having a fluorene skeleton can be performed by bringing the flaky carbon composition into contact with a cleaning liquid. As the cleaning liquid, water, various organic solvents, and the like can be used as long as they can dissolve a compound having a fluorene skeleton. As the organic solvent, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA) (particularly lower alcohols having 1 to 6 carbon atoms), acetone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、洗浄後に薄片状カーボン組成物から短時間で蒸発する有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、常圧における沸点が50〜250℃程度、特に60〜200℃程度のもの、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が例示できる。   Among these, an organic solvent that evaporates from the flaky carbon composition in a short time after washing is preferable. Examples of the organic solvent include those having a boiling point at normal pressure of about 50 to 250 ° C., particularly about 60 to 200 ° C., such as methanol, ethanol, acetone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and the like.

また、上記のように、フルオレン骨格を有する化合物を除去するための洗浄を、薄片状カーボン組成物と希酸又は希アルカリとを接触させ、次いで水洗することにより行ってもよい。希酸は、0.1〜5%塩酸が好ましく、希アルカリは0.1〜3%アンモニア水が好ましい。   In addition, as described above, the cleaning for removing the compound having a fluorene skeleton may be performed by contacting the flaky carbon composition with a dilute acid or dilute alkali and then washing with water. The diluted acid is preferably 0.1 to 5% hydrochloric acid, and the diluted alkali is preferably 0.1 to 3% aqueous ammonia.

洗浄操作は、洗浄液と薄片状カーボン組成物とを接触させればよい。例えば、薄片状カーボン分散体から回収された薄片状カーボン組成物を、洗浄液中に室温で静かに浸漬させるのが好ましい。浸漬時間は、薄片状カーボン組成物の形状を維持するために、30分以内が好ましく、20分以内がより好ましい。   The cleaning operation may be performed by bringing the cleaning liquid into contact with the flaky carbon composition. For example, it is preferable that the flaky carbon composition recovered from the flaky carbon dispersion is gently immersed in the cleaning liquid at room temperature. The immersion time is preferably within 30 minutes, and more preferably within 20 minutes in order to maintain the shape of the flaky carbon composition.

洗浄液の使用量は、洗浄を行うに有効な量であれば特に限定されず、広い範囲から適宜選択できるが、一般には、薄片状カーボン組成物100重量部に対して、洗浄液を100〜100000重量部程度、特に1000〜5000重量部程度使用すると良好な結果が得られる。   The amount of the cleaning liquid used is not particularly limited as long as it is an effective amount for cleaning, and can be appropriately selected from a wide range. In general, the cleaning liquid is 100 to 100000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the flaky carbon composition. Good results are obtained when about 1 part, especially about 1000 to 5000 parts by weight is used.

このようにして、薄片状カーボンを単離することができるが、この際得られる薄片状カーボンは、上記したような特徴を有するものである。   Thus, the flaky carbon can be isolated, and the flaky carbon obtained at this time has the characteristics as described above.

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.

実験例1
9,9-ビスフェノールフルオレン(9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン)10gに対して、25重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを100g加え、水を加えて合計1000gとし、透明な溶液を得た。
Example 1
100 g of 25 wt% tetramethylammonium hydroxide is added to 10 g of 9,9-bisphenolfluorene (9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene), and water is added to make a total of 1000 g to obtain a transparent solution. It was.

実験例2
9,9-ビスナフトールフルオレン(9,9-ビス[6-(2-ヒドロキシナフチル)]フルオレン)10gに対して、25重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを100g加え、水を加えて合計800gとした。さらにエタノールを200g加え、黄褐色を帯びた透明な溶液を得た。
Experimental example 2
100g of 25wt% tetramethylammonium hydroxide is added to 10g of 9,9-bisnaphtholfluorene (9,9-bis [6- (2-hydroxynaphthyl)] fluorene), and water is added to make a total of 800g . Further, 200 g of ethanol was added to obtain a transparent solution having a yellowish brown color.

実験例3
25重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド100gの代わりに、20重量%水酸化ナトリウム水溶液200gを加えること以外は実験例2と同様に、黄色を帯びた透明な溶液を得た。
Experimental Example 3
A yellowish transparent solution was obtained in the same manner as in Experimental Example 2, except that 200 g of a 20 wt% aqueous sodium hydroxide solution was added instead of 100 g of 25 wt% tetramethylammonium hydroxide.

実験例1〜3のように、フェノール性水酸基を有するフルオレン化合物において、フェノール性水酸基のプロトンを置換することにより、水を主成分とする溶液を得ることができた。   As in Experimental Examples 1 to 3, in a fluorene compound having a phenolic hydroxyl group, a solution containing water as a main component could be obtained by substituting the proton of the phenolic hydroxyl group.

実施例1
実験例2で得た溶液100gに対して、1gの天然黒鉛(日本黒鉛工業(株)製)を加え、600Wの超音波分散装置を用いて、5分間の分散処理を加えた。
Example 1
To 100 g of the solution obtained in Experimental Example 2, 1 g of natural graphite (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added, and a dispersion treatment for 5 minutes was added using a 600 W ultrasonic dispersion device.

この液を、半径75mmの平行(なす角0°)に設置したシリコンウェハー2枚の間に挟み、約3kgの荷重をかけながら振動式ミキサー上で2600rpmで5分間せん断処理をかけたところ、炭素質材料の分散液が得られた。なお、シリコンウェハー2枚の最短距離は、天然黒鉛の液の厚さそのものであり空隙はない。   This liquid was sandwiched between two silicon wafers set in parallel with a radius of 75 mm (0 ° angle), and subjected to shear treatment at 2600 rpm for 5 minutes on a vibration mixer while applying a load of about 3 kg. A dispersion of the material was obtained. The shortest distance between two silicon wafers is the thickness of the natural graphite solution, and there is no void.

この分散液にエタノールを100g加え、超音波分散を2分行った後、減圧濾過を行った。この湿潤した炭素質材料にアセトンを加え、超音波分散を行った後、その分散液を導電ガラスに塗布し、走査型電子顕微鏡(SEM)及び原子間力顕微鏡(AFM)で観察したところ、薄片状カーボンが得られていた。この薄片状カーボンは、大部分の積層数が1〜10層であり、大部分の厚みが5nm以下、フレークサイズ(大きさ)は1〜20μmであった。また同時に、エタノール洗浄によりフルオレン化合物が除去できていることも確認できた。   100 g of ethanol was added to this dispersion, and ultrasonic dispersion was performed for 2 minutes, followed by filtration under reduced pressure. Acetone was added to this wet carbonaceous material, and after ultrasonic dispersion, the dispersion was applied to conductive glass and observed with a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). A carbon was obtained. Most of the flaky carbon had 1 to 10 layers, the majority had a thickness of 5 nm or less, and the flake size (size) was 1 to 20 μm. At the same time, it was confirmed that the fluorene compound was removed by washing with ethanol.

実施例2
実験例2で得た溶液100gに対して、1gの人造黒鉛(昭和電工(株)製)を加え、600Wの超音波分散装置を用いて、5分間の分散処理を加えた。
Example 2
1 g of artificial graphite (manufactured by Showa Denko KK) was added to 100 g of the solution obtained in Experimental Example 2, and a dispersion treatment for 5 minutes was added using a 600 W ultrasonic dispersion device.

この液を、半径75mmの平行(なす角0°)に設置したシリコンウェハー2枚の間に挟み、約3kgの荷重をかけながら振動式ミキサー上で2600rpmで5分間せん断処理をかけたところ、炭素質材料の分散液が得られた。なお、シリコンウェハー2枚の最短距離は、天然黒鉛の液の厚さそのものであり空隙はない。   This liquid was sandwiched between two silicon wafers set in parallel with a radius of 75 mm (0 ° angle), and subjected to shear treatment at 2600 rpm for 5 minutes on a vibration mixer while applying a load of about 3 kg. A dispersion of the material was obtained. The shortest distance between two silicon wafers is the thickness of the natural graphite solution, and there is no void.

この分散液1gにエタノールを100g加え、超音波分散を2分行った後、減圧濾過を行った。この湿潤した炭素質材料にアセトンを加え、超音波分散を行った後、その分散液を導電ガラスに塗布し、走査型電子顕微鏡(SEM)及び原子間力顕微鏡(AFM)で観察したところ、薄片状カーボンが得られていた。この薄片状カーボンは、大部分の積層数が1〜10層であり、大部分の厚みが5nm以下、フレークサイズ(大きさ)は1〜10μmであった。また同時に、エタノール洗浄によりフルオレン化合物が除去できていることも確認できた。得られた薄片状カーボンのSEM写真を図1に示す。   100 g of ethanol was added to 1 g of this dispersion, and ultrasonic dispersion was performed for 2 minutes, followed by filtration under reduced pressure. Acetone was added to this wet carbonaceous material, and after ultrasonic dispersion, the dispersion was applied to conductive glass and observed with a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). A carbon was obtained. Most of the flaky carbon had 1 to 10 layers, the majority had a thickness of 5 nm or less, and the flake size (size) was 1 to 10 μm. At the same time, it was confirmed that the fluorene compound was removed by washing with ethanol. An SEM photograph of the obtained flaky carbon is shown in FIG.

実施例3
実験例2で得た溶液100gに対して、1gの膨張黒鉛(伊藤黒鉛工業(株)製)を加え、600Wの超音波分散装置を用いて、5分間の分散処理を加えた。
Example 3
To 100 g of the solution obtained in Experimental Example 2, 1 g of expanded graphite (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd.) was added, and a dispersion treatment for 5 minutes was added using a 600 W ultrasonic dispersion apparatus.

この液を、半径75mmの平行(なす角0°)に設置したシリコンウェハー2枚の間に挟み、約3kgの荷重をかけながら振動式ミキサー上で2600rpmで5分間せん断処理をかけたところ、炭素質材料の分散液が得られた。なお、シリコンウェハー2枚の最短距離は、天然黒鉛の液の厚さそのものであり空隙はない。   This liquid was sandwiched between two silicon wafers set in parallel with a radius of 75 mm (0 ° angle), and subjected to shear treatment at 2600 rpm for 5 minutes on a vibration mixer while applying a load of about 3 kg. A dispersion of the material was obtained. The shortest distance between two silicon wafers is the thickness of the natural graphite solution, and there is no void.

この分散液1gにエタノールを100g加え、超音波分散を2分行った後、減圧濾過を行った。この湿潤した炭素質材料にアセトンを加え、超音波分散を行った後、その分散液を導電ガラスに塗布し、走査型電子顕微鏡(SEM)及び原子間力顕微鏡(AFM)で観察したところ、薄片状カーボンが得られていた。この薄片状カーボンは、大部分の積層数が1〜10層であり、大部分の厚みが5nm以下、フレークサイズ(大きさ)は1〜20μmであった。また同時に、エタノール洗浄によりフルオレン化合物が除去できていることも確認できた。   100 g of ethanol was added to 1 g of this dispersion, and ultrasonic dispersion was performed for 2 minutes, followed by filtration under reduced pressure. Acetone was added to this wet carbonaceous material, and after ultrasonic dispersion, the dispersion was applied to conductive glass and observed with a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). A carbon was obtained. Most of the flaky carbon had 1 to 10 layers, the majority had a thickness of 5 nm or less, and the flake size (size) was 1 to 20 μm. At the same time, it was confirmed that the fluorene compound was removed by washing with ethanol.

実施例4
実験例2で得た溶液100gに対して、1gの天然黒鉛(日本黒鉛工業(株)製)を加え、マグネティックスターラーで5分間攪拌した。
Example 4
To 100 g of the solution obtained in Experimental Example 2, 1 g of natural graphite (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was added and stirred for 5 minutes with a magnetic stirrer.

この液を、2000rpmで回転する電動臼(最短距離70μm)で7回せん断処理したところ、炭素質材料の分散液が得られた。   When this liquid was sheared seven times with an electric mortar rotating at 2000 rpm (shortest distance: 70 μm), a carbonaceous material dispersion was obtained.

この分散液10gにエタノールを100g加え、超音波分散を2分行った後、減圧濾過を行った。この湿潤した炭素質材料にアセトンを加え、超音波分散を行った後、その分散液を導電ガラスに塗布し、走査型電子顕微鏡(SEM)及び原子間力顕微鏡(AFM)で観察したところ、薄片状カーボンが得られていた。この薄片状カーボンは、大部分の積層数が1〜10層であり、大部分の厚みが5nm以下、フレークサイズ(大きさ)は1〜10μmであった。また同時に、エタノール洗浄によりフルオレン化合物が除去できていることも確認できた。得られた薄片状カーボンのSEM写真を図2に示す。   100 g of ethanol was added to 10 g of this dispersion, and ultrasonic dispersion was performed for 2 minutes, followed by filtration under reduced pressure. Acetone was added to this wet carbonaceous material, and after ultrasonic dispersion, the dispersion was applied to conductive glass and observed with a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). A carbon was obtained. Most of the flaky carbon had 1 to 10 layers, the majority had a thickness of 5 nm or less, and the flake size (size) was 1 to 10 μm. At the same time, it was confirmed that the fluorene compound was removed by washing with ethanol. An SEM photograph of the obtained flaky carbon is shown in FIG.

この分散液を150℃で24時間乾燥することにより、炭素分を約50重量%含む黒色の固体が得られた。この固体をポリカーボネートに20重量%加えて280℃で混練したところ、炭素が良好に分散した黒色のペレットが得られた。   This dispersion was dried at 150 ° C. for 24 hours to obtain a black solid containing about 50% by weight of carbon. When 20% by weight of this solid was added to polycarbonate and kneaded at 280 ° C., black pellets in which carbon was well dispersed were obtained.

このように、テープによる剥離や、高コストのCVD等を使用することなく、また強い酸化剤を用いて炭素系材料の芳香環構造を崩したり、その還元工程を行ったりすることなく、極めて高度に薄片化した高純度な炭素を、簡易かつ量産化が可能な方法で作製することができた。この方法は力のかかる方向が黒鉛の面方向と平行であり、かつ狭い空間で処理されるため、従来の高速撹拌、超音波処理、高圧処理等による黒鉛を剥離する方法と比較して、大きめのサイズ(横幅方向)の薄片化カーボンを、効率よく、短時間で得ることができた。   In this way, without using tape peeling, high-cost CVD, etc., and without destroying the aromatic ring structure of the carbon-based material using a strong oxidizing agent or performing its reduction process, it is extremely advanced It was possible to produce high-purity carbon that was thinly sliced by a method that can be easily mass-produced. In this method, the direction in which the force is applied is parallel to the surface direction of the graphite, and the process is performed in a narrow space. It was possible to obtain exfoliated carbon of the size (width direction) efficiently and in a short time.

その薄片化した炭素は、分散液の状態でも得ることができ、また、それを基板やテープから剥離する等の面倒な工程を経ずに単離することもできた。   The exfoliated carbon could be obtained in the form of a dispersion, and could also be isolated without a troublesome process such as peeling it from the substrate or tape.

Claims (15)

薄片状カーボンの製造方法であって、
回転する回転盤と、前記回転盤と略平行に設置された盤との間に、
層状構造を有する炭素質材料及びフルオレン骨格を有する化合物を含む組成物を設置し、
前記回転盤と前記盤との最短距離が200μm以下となるように調整しながら、前記組成物中の炭素質材料に対してせん断を加える工程
を備える、製造方法。
A method for producing flaky carbon,
Between a rotating rotating disk and a disk installed substantially parallel to the rotating disk,
A composition comprising a carbonaceous material having a layered structure and a compound having a fluorene skeleton;
A manufacturing method comprising a step of applying shear to the carbonaceous material in the composition while adjusting the shortest distance between the rotating disk and the disk to be 200 μm or less.
前記せん断を加える工程が、前記回転盤を回転させる工程である、請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the step of applying shear is a step of rotating the rotating disk. 前記組成物が、さらに、溶媒を含有する、請求項1又は2に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the composition further contains a solvent. 前記溶媒が水を含有し、且つ、該水の含有量が、前記溶媒中の60重量%以上である、請求項3に記載の製造方法。 The production method according to claim 3, wherein the solvent contains water, and the content of the water is 60% by weight or more in the solvent. 前記フルオレン骨格を有する化合物がフルオレン骨格を有する水溶性化合物である、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the compound having a fluorene skeleton is a water-soluble compound having a fluorene skeleton. 前記フルオレン骨格を有する化合物が、フルオレン骨格を有する化合物の有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、又はアルキレンオキシド付加物である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the compound having a fluorene skeleton is an organic ammonium salt, an alkali metal salt, an ammonium salt, or an alkylene oxide adduct of the compound having a fluorene skeleton. 前記フルオレン骨格を有する化合物が、一般式(1):
[式中、Z1及びZ2は同一又は異なって、芳香族炭化水素環を示す。R1a及びR1bは同一又は異なって、炭化水素基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又は置換されていてもよいアミノ基を示す。R2a及びR2bは同一又は異なって、アルキレン基を示す。R3a及びR3bは同一又は異なって、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又は置換されていてもよいアミノ基を示す。m1及びm2は同一又は異なって、0以上の整数を示す。p1及びp2は同一又は異なって、1以上の整数を示す。h1及びh2は同一又は異なって、0〜4の整数を示す。j1及びj2は同一又は異なって、0〜4の整数を示す。]
で表されるフルオレン化合物の有機アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、又はアルキレンオキシド付加物である、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
The compound having a fluorene skeleton is represented by the general formula (1):
[Wherein, Z 1 and Z 2 are the same or different and each represents an aromatic hydrocarbon ring. R 1a and R 1b are the same or different and each represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or an optionally substituted amino group. R 2a and R 2b are the same or different and each represents an alkylene group. R 3a and R 3b are the same or different and are hydrocarbon group, alkoxy group, cycloalkoxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, acyl group, alkoxycarbonyl group, halogen atom, nitro group, cyano group or substituted. May represent a good amino group. m1 and m2 are the same or different and represent an integer of 0 or more. p1 and p2 are the same or different and represent an integer of 1 or more. h1 and h2 are the same or different and represent an integer of 0 to 4. j1 and j2 are the same or different and represent an integer of 0 to 4. ]
The production method according to any one of claims 1 to 6, which is an organic ammonium salt, an alkali metal salt, an ammonium salt, or an alkylene oxide adduct of a fluorene compound represented by the formula:
前記一般式(1)において、Z1及びZ2は同一又は異なって、ベンゼン環又はナフタレン環である、請求項7に記載の製造方法。 In the said General formula (1), Z < 1 > and Z < 2 > are the same or different, The manufacturing method of Claim 7 which is a benzene ring or a naphthalene ring. 前記一般式(1)において、m1及びm2がいずれも0である、請求項7又は8に記載の製造方法。 The production method according to claim 7 or 8, wherein m1 and m2 are both 0 in the general formula (1). 前記フルオレン骨格を有する化合物が、前記一般式(1)で表される化合物の有機アンモニウム塩及び/又はアルカリ金属塩である、請求項7〜9のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 7 to 9, wherein the compound having a fluorene skeleton is an organic ammonium salt and / or an alkali metal salt of the compound represented by the general formula (1). 前記せん断を加える工程が、前記回転盤と前記盤との最短距離が50μm以下となるように調整しながら行う、請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 10, wherein the step of applying the shear is performed while adjusting the shortest distance between the rotating disk and the disk to be 50 µm or less. 前記回転盤に垂直な軸と、前記盤に垂直な軸が平行である、請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein an axis perpendicular to the rotating disc and an axis perpendicular to the disc are parallel. 前記組成物中の層状構造を有する炭素質材料の含有量が20重量%以下である、請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method in any one of Claims 1-12 whose content of the carbonaceous material which has a layered structure in the said composition is 20 weight% or less. 前記せん断を加える工程の後に、溶媒を乾燥させる工程を備える、請求項3〜13のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method in any one of Claims 3-13 provided with the process of drying a solvent after the process of adding the said shear. 請求項1〜14のいずれかに記載の製造方法により得られた薄片状カーボンを水又は有機溶媒で洗浄してフルオレン骨格を有する化合物を除去する工程を備える、薄片状カーボンの製造方法。 A method for producing flaky carbon, comprising a step of removing a compound having a fluorene skeleton by washing the flaky carbon obtained by the production method according to claim 1 with water or an organic solvent.
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