JP4863106B2 - カーボンナノチューブ分散用溶液およびカーボンナノチューブ分散液 - Google Patents
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Description
本発明は、カーボンナノチューブ（以下CNTと略す）の分散用溶液に関する。
CNTは、炭素を原料とした直径０.５〜５０nm、長さμmオーダーの筒状物質である。これまで、グラファイトやフラーレンなどの炭素を原料とした材料が知られているが、それらよりも比重が低く、強度が高く、通電性に優れている為、CNTを使用したフラットパネルディスプレイ、電子デバイス、走査型顕微鏡、複合材料など多くの用途開発が進められている。
CNTの高強度、高弾性率、高導電率であるという特性から、ポリマー中にフィラーとして混練させるという方法が行われている。CNTの特性を発現させる為には、CNTを高濃度でポリマー中に分散させることが必要になってくる。通常、CNTをポリマー中に分散させるには、CNTを直接ポリマーに添加した後に混練するか、又はCNTを有機溶媒などに分散させ、これをポリマーに混練した後に、有機溶媒を除去するなどの方法が用いられている。しかしながら、CNTは、単独では、ポリマーや有機溶媒に分散しにくいという欠点を有している為、いずれの方法でもCNTを高濃度で安定的、且つ均一にポリマーに分散させるのは困難となっている。これは、CNTの凝集力により、束状になってしまうのが大きな理由である。それゆえ、CNTの有用な特性にもかかわらず、各分野への用途に対する大きな障壁となっている。その為、これまでCNTを安定的に均一に分散させる方法がいろいろ試されている。
重縮合系の芳香族系界面活性剤を使用して、CNTを水に分散させる方法は試みられている。しかしながら、溶媒が水である為、CNT含有水溶液をポリマーに混練した場合、ポリマーの物性に悪影響を与えるので、適用できない（特許文献１参照）。
特開２００５−２６３６０８号公報
また、CNTの表面を酸で酸化し、生成したカルボキシル基とアルコールを反応させ、アルキルエステル化する方法が提案されている。（特許文献２参照）
しかしながら、この方法はCNTを表面修飾する工程である為、煩雑であり、またCNT本来の特性を損なうおそれがあり、好ましくない。
特開２００５−１３３０６２号公報
しかしながら、この方法はCNTを表面修飾する工程である為、煩雑であり、またCNT本来の特性を損なうおそれがあり、好ましくない。
また、ドデシル硫酸ナトリウムや、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの陰イオン性界面活性剤を使用して、CNTを分散させる方法が提案されている。（特許文献３,４参照）
しかしながら、この場合、いずれも金属塩である為に、電子材料分野への用途は困難となってしまう等、CNTの分散剤が使用できる分野が限られてしまう。
特開２００３−２３８１２６号公報
特開２００５−９５８０６号公報
しかしながら、この場合、いずれも金属塩である為に、電子材料分野への用途は困難となってしまう等、CNTの分散剤が使用できる分野が限られてしまう。
また、アミド系極性溶媒であるＮ−メチルピロリドン及びポリビニルピロリドンを用いて、単層カーボンナノチューブを分散させる方法、及び芳香族ポリアミドをＮ−メチルピロリドンに添加し、CNTを分散させる方法が提案されている（特許文献５,６,７参照）。しかしながら、この方法は、溶媒がアミド系有機溶媒である為、沸点がかなり高く留去をするのが困難である。またCNTの添加量が溶媒に対し、０.０５%以下での使用に限定されており、CNTの特性が発現するには不十分である。
特開２００５−２９０２９２号公報
特開２００５−７５６６１号公報
特開２００５−２１９９８６号公報
CNTを有機溶媒に分散させて分散液を得ることができれば、この有機分散液をポリマーに混練させ、そのまま使用することが考えられるし、有機溶媒を除去することによりCNT含有樹脂として使用することが可能になる。このようなCNT含有樹脂は、電子部品などの用途において応用が見込まれる。
しかし、従来技術においては、CNTを適当な有機溶媒に好適に分散する技術が提供されておらず、こうした樹脂用途への適用が困難であった。
本発明の課題は、CNTを適切な有機溶媒へ凝集なしに均一に効率良く分散することである。
すなわち、本発明は以下に示すものである。
（１） （Ａ） 下記式(１)、(２)及び(３)より選択される一種以上の非イオン性界面活性剤、および
（式(１)中、Ｒ１は炭素数４〜３０のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数で４〜７０）
Ｒ２−Ｏ−（ＡＯ）n−Ｈ ・・・・・ (２)
（式(２)中、Ｒ２は炭素数４〜３０のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数で４〜７０）
Ｒ３−(Ｃ＝Ｏ)−Ｏ−（ＡＯ）p−Ｈ ・・・・・・ (３)
（式(３)中、Ｒ３ＣＯは炭素数４〜３０のアシル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、pはオキシアルキレン基の平均付加モル数で４〜７０）
（Ｂ） 下記式(４)、(５)、(６)、炭素数３〜１０の脂肪族アルコールおよび炭素数２〜１０の脂肪族ポリオールより選択される一種以上の有機溶媒を主成分とした溶媒、
ＨＯ−（ＡＯ）q−Ｈ ・・・・・・ (４)
（式(４)中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、qはオキシアルキレン基の平均付加モル数で２〜１５）
Ｒ４−Ｏ−（ＡＯ）r−Ｈ ・・・・・・ (５)
（式(５)中、Ｒ４は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、rはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３）
Ｒ５−Ｏ−（ＡＯ）s−(Ｃ＝Ｏ)−ＣＨ３ ・・・・・・ （６）
（式(６)中、Ｒ５は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、sはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３）
を含むことを特徴とする、カーボンナノチューブ分散用溶液。
（１） （Ａ） 下記式(１)、(２)及び(３)より選択される一種以上の非イオン性界面活性剤、および
Ｒ２−Ｏ−（ＡＯ）n−Ｈ ・・・・・ (２)
（式(２)中、Ｒ２は炭素数４〜３０のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数で４〜７０）
Ｒ３−(Ｃ＝Ｏ)−Ｏ−（ＡＯ）p−Ｈ ・・・・・・ (３)
（式(３)中、Ｒ３ＣＯは炭素数４〜３０のアシル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、pはオキシアルキレン基の平均付加モル数で４〜７０）
（Ｂ） 下記式(４)、(５)、(６)、炭素数３〜１０の脂肪族アルコールおよび炭素数２〜１０の脂肪族ポリオールより選択される一種以上の有機溶媒を主成分とした溶媒、
ＨＯ−（ＡＯ）q−Ｈ ・・・・・・ (４)
（式(４)中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、qはオキシアルキレン基の平均付加モル数で２〜１５）
Ｒ４−Ｏ−（ＡＯ）r−Ｈ ・・・・・・ (５)
（式(５)中、Ｒ４は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、rはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３）
Ｒ５−Ｏ−（ＡＯ）s−(Ｃ＝Ｏ)−ＣＨ３ ・・・・・・ （６）
（式(６)中、Ｒ５は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、sはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３）
を含むことを特徴とする、カーボンナノチューブ分散用溶液。
（２） 前記非イオン性界面活性剤の量が、前記溶媒１００重量部に対し、０.００１〜２００重量部である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ分散用溶液。
（３） 前記カーボンナノチューブ分散用溶液および（Ｃ）カーボンナノチューブを含有することを特徴とする、カーボンナノチューブ分散液。
本発明に従って、所定の界面活性剤及び有機溶媒の組み合わせを選択することによって、CNTを凝集させることなく、均一に分散したCNT分散液を得ることに成功した。これにより、CNTを有機溶媒に分散して、有機溶媒の使用に適合した分野、例えばカーボンナノチューブ含有樹脂の製造に利用できるので、これまで利用困難であった各種分野への適用が可能となり、産業上の寄与は大きい。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
請求項に記載した式(１)の化合物、(２)の化合物及び(３)の化合物より選ばれる１種以上の非イオン性界面活性剤を、請求項に記載した式(４)の化合物、(５)の化合物、(６)の化合物、炭素数３〜１８の脂肪族アルコール、炭素数２〜５０の脂肪族ポリオールより選択される１種以上の有機溶媒を主成分とする溶媒に溶解させ、得られた溶液にCNTを所定量入れた後に、ホモジナイズ、超音波照射、及び超遠心操作を行うことにより、CNT分散溶液を容易に得ることができる。
請求項に記載した式(１)の化合物、(２)の化合物及び(３)の化合物より選ばれる１種以上の非イオン性界面活性剤を、請求項に記載した式(４)の化合物、(５)の化合物、(６)の化合物、炭素数３〜１８の脂肪族アルコール、炭素数２〜５０の脂肪族ポリオールより選択される１種以上の有機溶媒を主成分とする溶媒に溶解させ、得られた溶液にCNTを所定量入れた後に、ホモジナイズ、超音波照射、及び超遠心操作を行うことにより、CNT分散溶液を容易に得ることができる。
式（１）〜（６）において、炭素数２〜４のオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基、又はオキシテトラメチレン基が挙げられ、好ましくはオキシエチレン基、オキシプロピレン基である。これらのオキシアルキレン基は１種または２種以上用いることができ、２種以上用いる場合には、ランダム状又はブロック状に付加することができる。
式(１)に示された非イオン性界面活性剤は、Ｒ１で示されるアルキル基またはアルケニル基を有するフェニル基を持つ。Ｒ１で示されるアルキル基としては、n−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基、ミリストレイル基、パルミトレイル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基、エイコサニル基、ドコシル基、オクタコサニル基などが挙げられる。
Ｒ１で示されるアルキル基またはアルケニル基の炭素数が４〜３０であり、好ましくは６〜２０、さらに好ましくは８〜１２である。炭素数３以下では分散性に劣り、３１以上では入手が困難で且つ取り扱いが難しい。オキシアルキレン基の平均付加モル数は４〜７０であり、好ましくは１０〜４０であり、さらにより好ましくは１５〜３５である。
式(２)に示された非イオン性界面活性剤は、Ｒ2で示されるアルキル基またはアルケニル基を持つ。Ｒ2で示されるアルキル基としては、n−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基、ミリストレイル基、パルミトレイル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基、エイコサニル基、ドコシル基、オクタコサニル基などが挙げられる。
式(２)では、Ｒ２で示されるアルキル基又はアルケニル基の炭素数が４〜３０である。好ましくは８〜２０であり、さらに好ましくは１２〜１８である。炭素数３以下ではCNTの分散性に乏しく、３１以上では、取り扱いが難しく、また入手することが困難である。オキシアルキレン基の平均付加モル数は４〜７０であり、１０〜４０が好ましく、さらに１５〜３０がより好ましい。
式(３)に示された非イオン性界面活性剤は、Ｒ３ＣＯで示される炭素数４〜３０のアシル基を持つ。Ｒ３ＣＯで示されるアシル基としては、例えば、以下の脂肪酸由来のアシル基が挙げられる。脂肪酸としては、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコサン酸、オクタコサン酸、２−エチルヘキサン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸などが挙げられる。
式(３)に示された非イオン性界面活性剤としては、Ｒ３ＣＯで示されるアシル基の炭素数が４〜３０であり、好ましくは８〜２０であり、さらに好ましくは１２〜１８である。炭素数３以下では、CNTの分散性に乏しく、３１以上では取り扱いが難しく、また入手することが困難である。オキシアルキレン基の平均付加モル数は、４〜７０であり、５〜４０が好ましく、さらに８〜３０がより好ましい。
１種又は複数選ばれた界面活性剤を、１種又は２種以上選ばれた有機溶媒を主成分とする溶媒に溶解させ、得られた溶液にCNTを所定量入れた後に、超音波照射、及び超遠心操作を行うことにより、CNT分散液を容易に得ることができる。使用される界面活性剤の含有量は、使用するCNTの配合量により設定することができるが、通常、溶媒１００重量部に対し、好ましくは０.０１〜２００重量部、より好ましくは、０.１〜５０重量部である。０.０１重量部以下では、CNTに吸着する界面活性剤量が充分ではなく、CNTの凝集が起こりやすい。また、２００重量部以上では、界面活性剤は一般に溶媒より高粘度な為、攪拌、超音波照射によるCNTの分散に不具合が生じる傾向がある。
分散に使用するCNTの量は、特に限定されるものではないが、溶媒と式（１）〜（３）で表される非イオン性界面活性剤の合計量１００重量部に対し、好ましくは０.００１〜５重量部、より好ましくは０.０１〜０.５重量部である。５重量部以上では、CNTが分散しきれず、一部のCNTが分散液の底に凝集した形で残存してしまうおそれがある。また、０.００１重量部以下では、CNT分散液を使用した用途での特性がほとんど発現しない。
分散に用いる溶媒として、式(４)〜式（６）に示された溶媒を用いる。ｑはオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、２〜１５であり、好ましくは２〜１０であり、さらに好ましくは２〜８である。式（４）で示される溶媒としては、具体的には、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどが挙げられる。好ましくは、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリプロピレングリコールであり、さらに好ましくは、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールである。
式(５)に示される化合物としては、Ｒ４は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基であり、好ましくは１〜４である。炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、n−ヘキシル基などが挙げられる。AOは炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、rはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３、好ましくは１〜２である。
式(６)に示された化合物としては、Ｒ５は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基であり、好ましくは炭素数１〜４である。炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、n−ヘキシル基などが挙げられる。ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、sはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３、好ましくは１〜２である。
炭素数３〜１８の脂肪族アルコールでは、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、２−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、ペンタノール、ネオペンチルアルコール、ヘプタノール、ヘキサノール、ノナノール、オクタノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、アリルアルコール、シクロヘキサノールが挙げられる。好ましくは、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、２−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、ｎ−ヘキサノールであり、さらに好ましくは、n−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサノールである。
炭素数２〜１０の脂肪族ポリオールでは、エチレングリコール、プロピレングリコール、１,３−プロパンジオール、１,４−ブタンジオール、１,２―ブタンジオール、１,３−ブタンジオール、１,５−ペンタンジオール、１,６−ヘキサンジオール、２−メチル−２,４−ペンタンジオール、２−エチル−１,３−ヘキサン−ジオール、グリセリン、ヘキサントリオールなどが挙げられる。
好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、１,３−プロパンジオール、１,４−ブタンジオール、１,２―ブタンジオール、１,３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールであり、さらに好ましくはエチレングリコール、１，６−ヘキサンジオールである。各々の溶媒は、単独又は複数の混合物であってもよい。
本発明の分散溶液は、（Ａ） 式（１）〜（３）の一種以上の非イオン性界面活性剤および（Ｂ）溶媒を含み、（Ｂ）溶媒の主成分は、式（４）〜（６）の各化合物、炭素数３〜１０の脂肪族アルコールおよび炭素数２〜１０の脂肪族ポリオールからなる群より選ばれた一種以上の有機溶媒である。ここで、本発明の分散溶液を構成する（Ｂ）溶媒は、上記した一種以上の有機溶媒のみからなっていてよく、あるいは他の溶媒を含有していてよい。（Ｂ）溶媒が他の溶媒を含有している場合、上記した一種以上の有機溶媒は、（Ｂ）溶媒の主成分となっている必要があり、８０重量％以上を占めていることが好ましく、９０重量％以上を占めていることが更に好ましい。（Ｂ）溶媒に、上記した一種以上の有機溶媒以外の他の溶媒が含有されている場合には、他の溶媒は、水であってよく、またメタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等も例示できる。
CNTは、化学気相成長法（CVD法）、レーザー蒸発法、アーク放電法等によって製造されるが、本発明で使用されるCNTはいずれの方法で得られたものでも良い。また、これらの方法で製造されたCNTには、１枚のグラフェンシートが丸まってできた単層カーボンナノチューブ（以下、SWNTと略す）及び複数のグラフェンシートが同心円状に積層した、多層カーボンナノチューブ（以下、MWNTと略す）があり、本発明では、いずれのCNTも単独又は複数使用しても良い。好ましくは、使用する用途に応じてCNTの種類を選択した方が良い。
CNTは市販品を用いることができる。その種類、製造法、純度、直径、長さ等の異なるものが提供されている。CNTはそのまま使用しても良いが、不純物として、触媒として使用した金属が含まれている場合は、用途に応じて精製工程を行っても良い。
本発明のCNT分散溶液の調製方法は、特に限定されるものではないが、通常、以下の工程で行われる。
まず、溶媒１００重量部に対し、界面活性剤を０.００１〜２００重量部添加し、必要に応じて、加熱、攪拌により分散溶液を調製する。
次に、分散溶液１００重量部に対し、CNTを０.００１〜５重量部添加する。CNTを分散させる方法として、攪拌、ホモジナイズ、超音波照射等が挙げられるが、効率良く、均一な分散液を得るためには超音波照射が好ましい。通常、超音波照射の方法としては超音波照射器を用いて行う。まず、CNTを混合した溶液に照射器のチップを入れ、出力２０〜３００Wで１０分〜数時間超音波照射を行う。超音波照射の際には、照射による発熱により、溶液の温度が上昇し、分散が抑制されるおそれがある為、所定の冷却方法を用いながら、液温が０〜５０℃の範囲内で行うのが好ましい。
次に、分散溶液１００重量部に対し、CNTを０.００１〜５重量部添加する。CNTを分散させる方法として、攪拌、ホモジナイズ、超音波照射等が挙げられるが、効率良く、均一な分散液を得るためには超音波照射が好ましい。通常、超音波照射の方法としては超音波照射器を用いて行う。まず、CNTを混合した溶液に照射器のチップを入れ、出力２０〜３００Wで１０分〜数時間超音波照射を行う。超音波照射の際には、照射による発熱により、溶液の温度が上昇し、分散が抑制されるおそれがある為、所定の冷却方法を用いながら、液温が０〜５０℃の範囲内で行うのが好ましい。
超音波照射によって得られたCNT分散溶液は、そのまま使用してもよいが、分散しきれずに凝集したCNTが残存する場合、それを取り除く為、通常、遠心操作により除去することができる。遠心の条件としては、特に限定されないが、回転数５０００〜１０００００rpm、遠心時間１０分〜数時間行うと良い。
遠心操作終了後、分散しきれずに凝集したCNTが、遠沈管の底に付着する。それを除去する為、通常、デカンテーション等の方法により、分散溶液と、遠沈管の底に残った未分散CNTを分けることができる。こうして得られた分散液は、凝集がなく、均一に分散されたものであり、通常５〜３０℃の冷暗所に保管する方が良い。
以下、実施例、比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
エチレングリコール１００重量部に対し、ポリオキシエチレン（２０モル）ステアリルエーテル（商品名：ノニオンS−２２０、日本油脂（株）製）５重量部を添加して、攪拌し、溶液を調製した。溶液１００重量部に対し、CNT〔MWNT：CNI Grade
(ESD type) Carbon Nanotechnologies,Inc.社製〕を０.１重量部添加し、攪拌し、CNT混合液を調製した。次に、この混合液を超音波照射器（Ultrasonic
Generator Model US−１５０ （株）日本精機製作所製）を用いて、１００Wの出力で、１時間超音波照射を行った。超音波照射による混合液の発熱を抑える為、適宜氷水などで冷却することにより、液温を４０℃以下に保持した。超音波照射後、得られたCNT分散液は、均一に黒濁していた。このCNT分散液を、遠心分離器（himac CF １５D２ 日立工機（株）製）を用いて、１００００rpm（１４６００g）、１時間遠心を行った。遠心終了後、得られた分散液の上層部をデカンテーションで静かに採取した。採取したCNT分散液の外観を観察した。上層液は、均一に黒濁していた。
（実施例１）
エチレングリコール１００重量部に対し、ポリオキシエチレン（２０モル）ステアリルエーテル（商品名：ノニオンS−２２０、日本油脂（株）製）５重量部を添加して、攪拌し、溶液を調製した。溶液１００重量部に対し、CNT〔MWNT：CNI Grade
(ESD type) Carbon Nanotechnologies,Inc.社製〕を０.１重量部添加し、攪拌し、CNT混合液を調製した。次に、この混合液を超音波照射器（Ultrasonic
Generator Model US−１５０ （株）日本精機製作所製）を用いて、１００Wの出力で、１時間超音波照射を行った。超音波照射による混合液の発熱を抑える為、適宜氷水などで冷却することにより、液温を４０℃以下に保持した。超音波照射後、得られたCNT分散液は、均一に黒濁していた。このCNT分散液を、遠心分離器（himac CF １５D２ 日立工機（株）製）を用いて、１００００rpm（１４６００g）、１時間遠心を行った。遠心終了後、得られた分散液の上層部をデカンテーションで静かに採取した。採取したCNT分散液の外観を観察した。上層液は、均一に黒濁していた。
（実施例２）
ポリエチレングリコール（PEG♯３００、分子量約３００、日本油脂（株）製）１００重量部に対し界面活性剤として、ポリオキシエチレン（３０モル）オレイルエーテル（商品名：ノニオンE−２３０、日本油脂（株）製）５重量部を用い、実施例１と同様の操作を行った。この結果、超音波照射後の分散溶液、及び遠心分離後の上層液は均一に黒濁していた。
ポリエチレングリコール（PEG♯３００、分子量約３００、日本油脂（株）製）１００重量部に対し界面活性剤として、ポリオキシエチレン（３０モル）オレイルエーテル（商品名：ノニオンE−２３０、日本油脂（株）製）５重量部を用い、実施例１と同様の操作を行った。この結果、超音波照射後の分散溶液、及び遠心分離後の上層液は均一に黒濁していた。
（実施例３〜１４）
界面活性剤として、表に示したものを使用して、実験例１と同様の操作を行った。超音波照射後のCNT分散液及び遠心分離後の上層液の外観を表に示した。
界面活性剤として、表に示したものを使用して、実験例１と同様の操作を行った。超音波照射後のCNT分散液及び遠心分離後の上層液の外観を表に示した。
（比較例１）
界面活性剤を添加せずに、実施例１と同様の操作を行った。超音波照射後の分散液を数分静置したところ、CNTが容器の底に沈降していった。この溶液を遠心分離した後の上層液は、透明であった。
界面活性剤を添加せずに、実施例１と同様の操作を行った。超音波照射後の分散液を数分静置したところ、CNTが容器の底に沈降していった。この溶液を遠心分離した後の上層液は、透明であった。
（比較例２）
シクロヘキサン１００重量部に対し、ポリオキシエチレン（２０モル）ステアリルエーテル（商品名：ノニオンS−２２０、日本油脂（株）製）５重量部を添加、攪拌し、溶液を調製した。そして、実施例１と同様の操作を行った。超音波照射後の分散溶液をしばらく静置したところ、CNTが沈降していった。この溶液を遠心分離した後の上層液は、透明であった。
シクロヘキサン１００重量部に対し、ポリオキシエチレン（２０モル）ステアリルエーテル（商品名：ノニオンS−２２０、日本油脂（株）製）５重量部を添加、攪拌し、溶液を調製した。そして、実施例１と同様の操作を行った。超音波照射後の分散溶液をしばらく静置したところ、CNTが沈降していった。この溶液を遠心分離した後の上層液は、透明であった。
（比較例３）
アセトニトリル１００重量部に対し、ポリオキシエチレン（３０モル）オレイルエーテル（商品名：ノニオンE−２３０、日本油脂（株）製）５重量部を添加、攪拌し、溶液を調製した。そして、実施例１と同様の操作を行った。超音波照射後の分散溶液は均一に黒濁していたが、この溶液を遠心分離したところ、CNTが容器の底に沈降し、上層液は透明になった。
アセトニトリル１００重量部に対し、ポリオキシエチレン（３０モル）オレイルエーテル（商品名：ノニオンE−２３０、日本油脂（株）製）５重量部を添加、攪拌し、溶液を調製した。そして、実施例１と同様の操作を行った。超音波照射後の分散溶液は均一に黒濁していたが、この溶液を遠心分離したところ、CNTが容器の底に沈降し、上層液は透明になった。
（比較例４〜１２）
界面活性剤及び有機溶媒として、表に示したものを使用して、実験例１と同様の操作を行った。超音波照射後のCNT分散液及び遠心分離後の上層液の外観を表２に示した。
界面活性剤及び有機溶媒として、表に示したものを使用して、実験例１と同様の操作を行った。超音波照射後のCNT分散液及び遠心分離後の上層液の外観を表２に示した。
「AO付加モル数」・・・・・付加しているEO及びPOなどのアルキレンオキサイド(AO)の種類と、界面活性剤１分子当たりの平均付加モル数
「黒濁」・・・・・分散溶液が黒く濁った状態（CNTが均一に分散）
「沈降」・・・・・CNTが溶液の下層に沈んだ状態になっている様子
「透明」・・・・・遠心後の分散溶液の上層が、透き通った状態（CNTがほとんど肉眼で確認出来ない状態）
「分散性評価」・・・・・「◎」：分散性が非常に良好 「○」：分散性が良好
「×」：分散性が悪い
「黒濁」・・・・・分散溶液が黒く濁った状態（CNTが均一に分散）
「沈降」・・・・・CNTが溶液の下層に沈んだ状態になっている様子
「透明」・・・・・遠心後の分散溶液の上層が、透き通った状態（CNTがほとんど肉眼で確認出来ない状態）
「分散性評価」・・・・・「◎」：分散性が非常に良好 「○」：分散性が良好
「×」：分散性が悪い
このように、本発明による有機溶媒と界面活性剤の組み合わせを採用することによって、カーボンナノチューブを均一に凝集なしに分散できることを確認した。
Claims (3)
- （Ａ） 下記式(１)の化合物、式(２)の化合物及び式(３)の化合物からなる群より選ばれた一種以上の非イオン性界面活性剤、および
Ｒ２−Ｏ−（ＡＯ）n−Ｈ ・・・・・ (２)
（式(２)中、Ｒ２は炭素数４〜３０のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎはオキシアルキレン基の平均付加モル数で４〜７０）
Ｒ３−(Ｃ＝Ｏ)−Ｏ−（ＡＯ）p−Ｈ ・・・・・・ (３)
（式(３)中、Ｒ３ＣＯは炭素数４〜３０のアシル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、pはオキシアルキレン基の平均付加モル数で４〜７０）
（Ｂ） 下記式(４)の化合物、(５)の化合物、(６)の化合物、炭素数３〜１０の脂肪族アルコールおよび炭素数２〜１０の脂肪族ポリオールからなる群より選ばれた一種以上の有機溶媒を主成分とした溶媒
ＨＯ−（ＡＯ）q−Ｈ ・・・・・・ (４)
（式(４)中、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、qはオキシアルキレン基の平均付加モル数で２〜１５）
Ｒ４−Ｏ−（ＡＯ）r−Ｈ ・・・・・・ (５)
（式(５)中、Ｒ４は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、rはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３）
Ｒ５−Ｏ−（ＡＯ）s−(Ｃ＝Ｏ)−ＣＨ３ ・・・・・・ （６）
（式(６)中、Ｒ５は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、sはオキシアルキレン基の平均付加モル数で１〜３）
を含むことを特徴とする、カーボンナノチューブ分散用溶液。 - 前記非イオン性界面活性剤の量が、前記溶媒１００重量部に対し、０.００１〜２００重量部である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ分散用溶液。
- 請求項１または２記載のカーボンナノチューブ分散用溶液および（Ｃ）カーボンナノチューブを含有することを特徴とする、カーボンナノチューブ分散液。
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