JP5645110B2 - Composite nanofiber - Google Patents

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Description

本発明は、複合ナノ繊維に関する。なお、本発明において、「ナノ繊維」とは、ポリマー材料からなり、平均直径が1000nm程度又はそれ以下の繊維のことをいう。また、「複合ナノ繊維」とは、ポリマー材料以外の成分を含むナノ繊維をいう。   The present invention relates to composite nanofibers. In the present invention, “nanofiber” refers to a fiber made of a polymer material and having an average diameter of about 1000 nm or less. “Composite nanofiber” refers to a nanofiber containing components other than a polymer material.

従来、ポリマー材料のみからなるナノ繊維、当該ナノ繊維からなる不織布、当該ナノ繊維からなる糸及びこれらの製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の「ナノ繊維」は、ポリマー材料のみからなるナノ繊維である。また、特許文献1に記載の「ナノ繊維からなる不織布」は、上記したナノ繊維からなるものである。また、特許文献1に記載の「ナノ繊維からなる糸」は、上記したナノ繊維を撚り糸して糸としたものである。図12は、特許文献1に記載のナノ繊維、ナノ繊維からなる不織布及びナノ繊維からなる糸を製造するための製造装置を示す図である。特許文献1に記載の「ナノ繊維」及び「ナノ繊維からなる不織布」は、図12に示すように、電界紡糸装置(図12左側に図示)におけるノズルとコレクターとの間に高電圧を印加した状態で、ポリマー材料溶液からなる液体をノズルからコレクターに向けて吐出する電界紡糸法(エレクトロスピニング法ということもある。)によって製造することができる。また、特許文献1に記載の「ナノ繊維からなる糸」は、図12に示すように、電界紡糸法によって製造した「ナノ繊維からなる不織布」を撚り糸装置(図12右側に図示)内で撚り糸することにより製造することができる。   Conventionally, nanofibers composed only of polymer materials, nonwoven fabrics composed of the nanofibers, yarns composed of the nanofibers, and methods for producing these are known (for example, see Patent Document 1). The “nanofiber” described in Patent Document 1 is a nanofiber made of only a polymer material. The “nonwoven fabric made of nanofibers” described in Patent Document 1 is made of the above-described nanofibers. In addition, the “thread made of nanofiber” described in Patent Document 1 is obtained by twisting the above-described nanofiber into a thread. FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing apparatus for manufacturing nanofibers, non-woven fabrics made of nanofibers, and yarns made of nanofibers described in Patent Document 1. As shown in FIG. 12, the “nanofiber” and “nonwoven fabric made of nanofiber” described in Patent Document 1 applied a high voltage between a nozzle and a collector in an electrospinning apparatus (shown on the left side of FIG. 12). In this state, it can be produced by an electrospinning method (also referred to as an electrospinning method) in which a liquid made of a polymer material solution is discharged from a nozzle toward a collector. In addition, as shown in FIG. 12, the “yarn made of nanofibers” described in Patent Document 1 is a twisted yarn produced by electrospinning a “nonwoven fabric made of nanofibers” in a twisting device (shown on the right side of FIG. 12). Can be manufactured.

特表2007−518891号公報Special Table 2007-518891

ところで、繊維の技術分野においては、常に、従来の繊維よりも高い機械的強度(例えば引っ張り強度)を有する繊維及びこのような繊維の製造方法が求められている。これは、ナノ繊維の技術分野においても同様であり、従来のナノ繊維よりも高い機械的強度を有するナノ繊維及びこのようなナノ繊維の製造方法が求められている。また、「ナノ繊維からなる不織布」の技術分野においても同様であり、従来の「ナノ繊維からなる不織布」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる不織布」及びこのような「ナノ繊維からなる不織布」を製造可能な「ナノ繊維からなる不織布」の製造方法が求められている。さらにまた、「ナノ繊維からなる糸」の技術分野においても同様であり、従来の「ナノ繊維からなる糸」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる糸」及びこのような「ナノ繊維からなる糸」を製造可能な「ナノ繊維からなる糸」の製造方法が求められている。   Meanwhile, in the technical field of fibers, there is always a demand for fibers having higher mechanical strength (for example, tensile strength) than conventional fibers and a method for producing such fibers. This is the same in the technical field of nanofibers, and nanofibers having higher mechanical strength than conventional nanofibers and methods for producing such nanofibers are required. The same applies to the technical field of “nonwoven fabric composed of nanofibers”, and “nonwoven fabric composed of nanofibers” having higher mechanical strength than conventional “nonwoven fabric composed of nanofibers” and “ There is a need for a method for producing a “nonwoven fabric comprising nanofibers” that can produce a “nonwoven fabric”. Furthermore, the same applies to the technical field of “threads made of nanofibers”, and “threads made of nanofibers” having higher mechanical strength than conventional “threads made of nanofibers” and such “nanofibers” There is a need for a process for producing “nanofiber yarns” that can produce “yarn yarns”.

そこで、本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、従来のナノ繊維よりも高い機械的強度を有するナノ繊維を提供することを目的とする。また、上記のようなナノ繊維からなり、従来の「ナノ繊維からなる不織布」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる不織布」を提供することを目的とする。また、従来の「ナノ繊維からなる糸」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる糸」を提供することを目的とする。さらにまた、従来の「ナノ繊維」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維」を製造可能な「ナノ繊維」の製造方法、従来の「ナノ繊維からなる不織布」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる不織布」を製造可能な「ナノ繊維からなる不織布」の製造方法及び従来の「ナノ繊維からなる糸」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる糸」を製造可能な「ナノ繊維からなる糸」の製造方法を提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of an above-described subject, and it aims at providing the nanofiber which has mechanical strength higher than the conventional nanofiber. It is another object of the present invention to provide a “nonwoven fabric made of nanofibers” comprising the nanofibers as described above and having higher mechanical strength than the conventional “nonwoven fabric made of nanofibers”. Another object of the present invention is to provide a “thread made of nanofibers” having higher mechanical strength than the conventional “thread made of nanofibers”. Furthermore, the manufacturing method of “nanofiber” capable of producing “nanofiber” having higher mechanical strength than conventional “nanofiber”, and higher mechanical strength than conventional “nonwoven fabric made of nanofiber” A method for producing “nonwoven fabric made of nanofibers” capable of producing “nonwoven fabric made of nanofibers” and “yarn made of nanofibers” having higher mechanical strength than conventional “thread made of nanofibers” can be produced. It aims at providing the manufacturing method of "the thread | yarn which consists of nanofibers".

本発明の発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ナノ繊維を構成するポリマー材料中に、かご状のシルセスキオキサン(POSS)と反応させることによりPOSSが化学的に修飾された多層カーボンナノチューブ(POSS修飾MWCNT)を分散させることにより、従来のナノ繊維よりも高い機械的強度を有するナノ繊維、従来の「ナノ繊維からなる不織布」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる不織布」及び従来の「ナノ繊維からなる糸」よりも高い機械的強度を有する「ナノ繊維からなる糸」が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。なお、上記のようなナノ繊維は、ポリマー材料以外の成分(かご状のシルセスキオキサンにより化学的に修飾された多層カーボンナノチューブ)を含むものであるため、複合ナノ繊維ということにする。   The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above problems, and as a result, POSS is chemically reacted with the cage silsesquioxane (POSS) in the polymer material constituting the nanofiber. Dispersed multi-walled carbon nanotubes (POSS-modified MWCNT), nanofibers having higher mechanical strength than conventional nanofibers, higher mechanical strength than conventional “nonwoven fabric made of nanofibers” It has been found that a “nonwoven fabric made of nanofibers” and a “thread made of nanofibers” having higher mechanical strength than the conventional “thread made of nanofibers” can be obtained, and the present invention has been completed. In addition, since the nanofibers as described above include components other than the polymer material (multi-walled carbon nanotubes chemically modified with a cage silsesquioxane), they are referred to as composite nanofibers.

[1]本発明の「複合ナノ繊維」は、かご状のシルセスキオキサン(以下、POSSという。)と反応させることによりPOSSが化学的に修飾された多層カーボンナノチューブ(以下、MWCNTという。)であるPOSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなることを特徴とする。 [1] The “composite nanofiber” of the present invention is a multi-walled carbon nanotube (hereinafter referred to as MWCNT) in which POSS is chemically modified by reacting with a cage silsesquioxane (hereinafter referred to as POSS). The POSS-modified MWCNT is dispersed inside a nanofiber made of a polymer material.

本発明の複合ナノ繊維は、元来高強度のMWCNTから得られるPOSS修飾MWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなるものであるため、従来のナノ繊維よりも高い機械的強度を有する複合ナノ繊維となる。また、本発明の複合ナノ繊維は、POSSにより化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなるものであるため、通常のMWCNTの場合と比較してポリマー中での分散性が極めて高くなる。このため、本発明の複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維と比較して、POSS修飾MWCNTをナノ繊維中に均一に分散することが可能となり、また、POSS修飾MWCNTをナノ繊維中に多量に分散することも可能となる。従って、この観点からは、本発明の複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い機械的強度を有する複合ナノ繊維となる。   The composite nanofiber of the present invention is a composite nanofiber having mechanical strength higher than that of the conventional nanofiber because the POSS-modified MWCNT originally obtained from the high-strength MWCNT is dispersed inside the nanofiber. It becomes. In addition, since the composite nanofiber of the present invention is formed by dispersing POSS-modified MWCNT, which is a MWCNT chemically modified by POSS, inside the nanofiber, compared to the case of normal MWCNT, The dispersibility at is extremely high. Therefore, the composite nanofiber of the present invention can uniformly disperse the POSS-modified MWCNT in the nanofiber as compared with the composite nanofiber in which the normal MWCNT is dispersed inside the nanofiber. In addition, it becomes possible to disperse the POSS-modified MWCNT in a large amount in the nanofiber. Therefore, from this viewpoint, the composite nanofiber of the present invention is a composite nanofiber having higher mechanical strength than the composite nanofiber in which normal MWCNTs are dispersed inside the nanofiber.

また、本発明の複合ナノ繊維は、上記したように、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維と比較して、POSS修飾MWCNTをナノ繊維中に均一に分散することが可能となる。従って、この観点からは、本発明の複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い品質(均質性)を有する複合ナノ繊維となる。   Further, as described above, the composite nanofiber of the present invention can uniformly disperse the POSS-modified MWCNT in the nanofiber as compared with the composite nanofiber in which the normal MWCNT is dispersed inside the nanofiber. It becomes possible. Therefore, from this viewpoint, the composite nanofiber of the present invention is a composite nanofiber having higher quality (homogeneity) than a composite nanofiber in which normal MWCNTs are dispersed inside the nanofiber.

また、本発明の複合ナノ繊維は、上記したように、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維と比較して、POSS修飾MWCNTをナノ繊維中に多量に分散することが可能となる。従って、この観点からは、本発明の複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い導電性及び高い熱伝導性を有する複合ナノ繊維となる。なお、本発明の複合ナノ繊維は、POSS特有の立体障害によりPOSSがMWCNTを完全に覆ってしまうことがないため、グラフト重合等により通常の有機基が化学的に修飾されたMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維と比較して、MWCNTの表面のより多くの割合を露出させることが可能となる。従って、この観点からは、本発明の複合ナノ繊維は、グラフト重合等により通常の有機基が化学的に修飾されたMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い導電性及び高い熱伝導性を有する複合ナノ繊維となる。   In addition, as described above, the composite nanofiber of the present invention can disperse POSS-modified MWCNT in a large amount in the nanofiber as compared to the composite nanofiber in which normal MWCNT is dispersed inside the nanofiber. It becomes possible. Therefore, from this viewpoint, the composite nanofiber of the present invention is a composite nanofiber having higher electrical conductivity and higher thermal conductivity than the composite nanofiber in which normal MWCNTs are dispersed inside the nanofiber. In the composite nanofiber of the present invention, POSS does not completely cover MWCNT due to steric hindrance peculiar to POSS. Therefore, MWCNT in which a normal organic group is chemically modified by graft polymerization or the like is made of nanofiber. Compared to the composite nanofiber dispersed inside, a larger proportion of the surface of the MWCNT can be exposed. Therefore, from this point of view, the composite nanofiber of the present invention has higher conductivity and higher conductivity than the composite nanofiber in which MWCNT in which a normal organic group is chemically modified by graft polymerization or the like is dispersed inside the nanofiber. It becomes a composite nanofiber having high thermal conductivity.

さらにまた、本発明の複合ナノ繊維によれば、上記したように、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維と比較して、POSS修飾MWCNTをナノ繊維中に多量に分散することが可能となる。このため、POSS修飾MWCNT分散液体に対するPOSS修飾MWCNTの濃度が1重量%程度までの範囲においては、POSS修飾MWCNT分散液体の電気伝導度を高めることが可能となり、より一層円滑に電界紡糸を行うことが可能となる。従って、この観点からは、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも、より一層細い繊維径を有するとともに高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する複合ナノ繊維を構成することが可能となる。このことは後述する実施例からも裏付けられている。   Furthermore, according to the composite nanofiber of the present invention, as described above, the POSS-modified MWCNT is dispersed in a large amount in the nanofiber as compared with the composite nanofiber in which the normal MWCNT is dispersed inside the nanofiber. It becomes possible to do. For this reason, when the concentration of the POSS-modified MWCNT with respect to the POSS-modified MWCNT dispersion liquid is in the range of up to about 1% by weight, the electric conductivity of the POSS-modified MWCNT dispersion liquid can be increased, and electrospinning can be performed more smoothly. Is possible. Therefore, from this point of view, it has a finer fiber diameter and higher waterproofness, supple characteristics, large specific surface area, and higher substance carrying capacity than the composite nanofiber in which normal MWCNT is dispersed inside the nanofiber. Thus, it is possible to constitute a composite nanofiber having a high catalyst supporting ability. This is supported by the examples described later.

なお、「POSS」という名称は、英語で「かご状(多角形状)のシルセスキオキサン」を表す「Polyhedral Oligometric Silsesquioxanes」を略した名称である。   The name “POSS” is an abbreviation of “Polyhedral Oligometric Silsesquioxanes” which represents “cage-like (polygonal) silsesquioxane” in English.

[2]本発明の複合ナノ繊維においては、前記POSSが、以下の式(1)で表されるPOSSからなることが好ましい。
(但し、式(1)中、「R」はアルキル基を示し、「R’」は末端に反応性の基を有する官能基を示す。)
[2] In the composite nanofiber of the present invention, the POSS is preferably composed of POSS represented by the following formula (1).
(In the formula (1), “R” represents an alkyl group, and “R ′” represents a functional group having a reactive group at the terminal.)

本発明の複合ナノ繊維においては、上記のPOSSを好適に用いることができる。   In the composite nanofiber of this invention, said POSS can be used suitably.

なお、式(1)における「R」としては、直鎖のもの、分枝を有するもの、環状構造を有するもの等各種のアルキル基を用いることができる。また、式(1)における「R’」としても、直鎖のもの、分枝を有するもの、環状構造を有するもの等各種の官能基を用いることができる。後述する[7]においても同様である。   In addition, as "R" in Formula (1), various alkyl groups, such as a linear thing, what has a branch, and what has a cyclic structure, can be used. In addition, as “R ′” in the formula (1), various functional groups such as linear, branched, cyclic structures and the like can be used. The same applies to [7] described later.

[3]本発明の複合ナノ繊維からなる不織布は、本発明の複合ナノ繊維からなることを特徴とする。 [3] The nonwoven fabric comprising the composite nanofiber of the present invention is characterized by comprising the composite nanofiber of the present invention.

本発明の複合ナノ繊維からなる不織布は、本発明の複合ナノ繊維からなるものであるため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する「複合ナノ繊維からなる不織布」となる。   Since the nonwoven fabric composed of the composite nanofiber of the present invention is composed of the composite nanofiber of the present invention, it has high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, and flexibility. It becomes a “nonwoven fabric composed of composite nanofibers” having excellent characteristics, a large specific surface area, a high substance supporting ability, a high catalyst supporting ability and the like.

[4]本発明の複合ナノ繊維からなる糸は、本発明の複合ナノ繊維からなることを特徴とする。 [4] The yarn comprising the composite nanofiber of the present invention is characterized by comprising the composite nanofiber of the present invention.

本発明の複合ナノ繊維からなる糸は、本発明の複合ナノ繊維からなるものであるため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する「複合ナノ繊維からなる糸」となる。   Since the yarn composed of the composite nanofiber of the present invention is composed of the composite nanofiber of the present invention, it has high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, and flexibility. It becomes a “thread made of composite nanofiber” having excellent characteristics, a large specific surface area, a high substance supporting ability, a high catalyst supporting ability and the like.

[5]本発明の複合ナノ繊維の製造方法は、POSSと反応させることによりPOSSが化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNTを準備するPOSS修飾MWCNT準備工程と、ポリマー材料溶液又は溶融ポリマー材料からなる液体に、前記POSS修飾MWCNTを分散させることにより、POSS修飾MWCNT分散液体を作製するPOSS修飾MWCNT分散液体作製工程と、前記POSS修飾MWCNT分散液体から「POSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維」を作製する複合ナノ繊維作製工程とをこの順序で含むことを特徴とする。 [5] The composite nanofiber manufacturing method of the present invention includes a POSS-modified MWCNT preparation step of preparing POSS-modified MWCNT, which is a MWCNT in which POSS is chemically modified by reacting with POSS, and a polymer material solution or a molten polymer A POSS-modified MWCNT dispersion liquid producing step for producing a POSS-modified MWCNT dispersion liquid by dispersing the POSS-modified MWCNT in a liquid made of a material, and “POSS-modified MWCNT made of a polymer material from the POSS-modified MWCNT dispersion liquid” And a composite nanofiber manufacturing step of manufacturing a “composite nanofiber dispersed in the nanofiber” in this order.

本発明の複合ナノ繊維の製造方法によれば、後述する実施例からも分かるように、上記した特徴(高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能など。)を有する本発明の複合ナノ繊維を製造することができる。   According to the method for producing a composite nanofiber of the present invention, as can be seen from the examples described later, the above-described features (high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness). Composite nanofibers of the present invention having high properties, supple characteristics, large specific surface area, high substance carrying ability, high catalyst carrying ability, etc.).

なお、本明細書においては、「ポリマー材料溶液」とは、ナノ繊維の材料であるポリマー材料を溶媒に溶解させたもののことをいう。また、「溶融ポリマー材料」とは、ポリマー材料を加熱により融解させたもののことをいう。このうち、POSS修飾MWCNT分散液体作製工程に用いる「液体」としては、粘度を低くし易い「ポリマー材料溶液」を用いることがより好ましい。   In the present specification, the “polymer material solution” refers to a polymer material, which is a nanofiber material, dissolved in a solvent. The “molten polymer material” refers to a material obtained by melting a polymer material by heating. Among these, as the “liquid” used in the POSS-modified MWCNT dispersion liquid production step, it is more preferable to use a “polymer material solution” that easily reduces the viscosity.

[6]本発明の複合ナノ繊維の製造方法においては、前記複合ナノ繊維作製工程は、ノズルとコレクターとの間に高電圧を印加した状態で、前記POSS修飾MWCNT分散液体を前記ノズルから前記コレクターに向けて吐出して「POSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維」を製造する電界紡糸工程からなることが好ましい。 [6] In the method for producing a composite nanofiber of the present invention, in the composite nanofiber manufacturing step, the POSS-modified MWCNT dispersion liquid is transferred from the nozzle to the collector in a state where a high voltage is applied between the nozzle and the collector. It is preferable to comprise an electrospinning step of producing “a composite nanofiber in which POSS-modified MWCNT are dispersed inside a nanofiber made of a polymer material”.

このような方法とすることにより、後述する実施例からも分かるように、上記した特徴(高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能など。)を有する本発明の複合ナノ繊維を製造することができる。   By adopting such a method, as will be understood from the examples described later, the above-described features (high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, suppleness, and so on) The composite nanofiber of the present invention having characteristics, a large specific surface area, a high substance supporting ability, a high catalyst supporting ability, etc.) can be produced.

[7]本発明の複合ナノ繊維の製造方法においては、前記POSSが、以下の式(1)で表されるPOSSからなることが好ましい。
(但し、式(1)中、「R」はアルキル基を示し、「R’」は末端に反応性の基を有する官能基を示す。)
[7] In the method for producing a composite nanofiber of the present invention, the POSS is preferably composed of POSS represented by the following formula (1).
(In the formula (1), “R” represents an alkyl group, and “R ′” represents a functional group having a reactive group at the terminal.)

本発明の複合ナノ繊維の製造方法においては、上記のPOSSを好適に用いることができる。   In the method for producing a composite nanofiber of the present invention, the above POSS can be suitably used.

[8]本発明の複合ナノ繊維の製造方法においては、前記反応性の基は、イソシアネート基からなり、前記POSS修飾MWCNT準備工程は、MWCNTに酸処理を施すことにより、前記MWCNTの外表面に反応性の官能基を生成する酸処理工程と、前記MWCNTにおける前記反応性の官能基と、前記POSSにおける前記イソシアネート基とを反応させることにより、前記POSS修飾MWCNTを製造するPOSS修飾MWCNT製造工程とをこの順序で含むことが好ましい。 [8] In the method for producing a composite nanofiber of the present invention, the reactive group includes an isocyanate group, and the POSS-modified MWCNT preparation step is performed on the outer surface of the MWCNT by performing acid treatment on the MWCNT. An acid treatment step for generating a reactive functional group; a POSS-modified MWCNT manufacturing step for manufacturing the POSS-modified MWCNT by reacting the reactive functional group in the MWCNT with the isocyanate group in the POSS; Are preferably included in this order.

このような方法とすることにより、末端にイソシアネート基を有する官能基を有するPOSSを用いて、本発明の複合ナノ繊維を製造することができる。   By setting it as such a method, the composite nanofiber of this invention can be manufactured using POSS which has the functional group which has an isocyanate group at the terminal.

[9]本発明の複合ナノ繊維の製造方法においては、前記反応性の基は、アミノ基からなり、前記POSS修飾MWCNT準備工程は、MWCNTに酸処理を施すことにより、前記MWCNTの外表面に反応性の官能基を生成する酸処理工程と、ハロゲン化剤により、前記MWCNTにおける前記反応性の官能基の全部又は一部をハロゲン化してハロゲン化された官能基を生成するハロゲン化工程と、前記MWCNTにおける前記ハロゲン化された官能基と、前記POSSにおける前記アミノ基とを反応させることにより、前記POSS修飾MWCNTを製造するPOSS修飾MWCNT製造工程とをこの順序で含むことが好ましい。 [9] In the method for producing a composite nanofiber of the present invention, the reactive group comprises an amino group, and the POSS-modified MWCNT preparation step is performed on the outer surface of the MWCNT by subjecting the MWCNT to an acid treatment. An acid treatment step for generating a reactive functional group; and a halogenation step for generating a halogenated functional group by halogenating all or part of the reactive functional group in the MWCNT with a halogenating agent; It is preferable to include a POSS-modified MWCNT production process for producing the POSS-modified MWCNT by reacting the halogenated functional group in the MWCNT with the amino group in the POSS in this order.

このような方法とすることにより、末端にアミノ基を有する官能基を有するPOSSを用いて、本発明の複合ナノ繊維を製造することができる。   By setting it as such a method, the composite nanofiber of this invention can be manufactured using POSS which has the functional group which has an amino group at the terminal.

なお、ハロゲンとしては、塩素を好適に用いることができる。この場合においては、ハロゲン化剤として塩化チオニル(SOCl)を用いることが好ましい。 Note that chlorine can be preferably used as the halogen. In this case, it is preferable to use thionyl chloride (SOCl 2 ) as the halogenating agent.

上記[8]又は[9]に記載の複合ナノ繊維の製造方法において、反応性の官能基とは、例えば、カルボキシル基(−COOH)やヒドロキシ基(−OH)である。   In the method for producing a composite nanofiber according to [8] or [9] above, the reactive functional group is, for example, a carboxyl group (—COOH) or a hydroxy group (—OH).

上記[8]又は[9]に記載の複合ナノ繊維の製造方法において、POSS修飾MWCNT製造工程においては、反応を促進させるための触媒を用いることが好ましい。   In the method for producing a composite nanofiber according to the above [8] or [9], it is preferable to use a catalyst for promoting the reaction in the POSS-modified MWCNT production process.

本発明の複合ナノ繊維の製造方法において、反応性の基は、上記した、イソシアネート基又はアミノ基の他、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エポキシ基、ハロゲン化アルキル基、イミド基、ニトリル基、オレフィン基その他の反応性の基を用いることができる。   In the method for producing a composite nanofiber of the present invention, the reactive group is a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, a halogenated alkyl group, an imide group, a nitrile group, or an olefin group in addition to the isocyanate group or amino group described above. Other reactive groups can be used.

[10]本発明の複合ナノ繊維からなる不織布の製造方法は、本発明の複合ナノ繊維の製造方法により複合ナノ繊維を製造する工程を含むことを特徴とする。 [10] The method for producing a nonwoven fabric composed of the composite nanofiber of the present invention includes a step of producing a composite nanofiber by the method for producing a composite nanofiber of the present invention.

本発明の複合ナノ繊維からなる不織布の製造方法によれば、上記した特徴(高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、細い繊維径、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能など。)を有する本発明の複合ナノ繊維を用いて複合ナノ繊維からなる不織布を製造することとしているため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する「複合ナノ繊維からなる不織布」を製造することが可能となる。   According to the method for producing a nonwoven fabric composed of composite nanofibers of the present invention, the above-mentioned features (high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, thin fiber diameter, high waterproofness, suppleness are provided. The composite nanofibers of the present invention having high characteristics, large specific surface area, high substance supporting ability, high catalyst supporting ability, etc.). Manufactures “nonwoven fabric made of composite nanofibers” with quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, supple characteristics, large specific surface area, high substance loading ability, high catalyst loading ability, etc. It becomes possible.

[8]本発明の複合ナノ繊維からなる糸の製造方法は、本発明の複合ナノ繊維の製造方法により複合ナノ繊維を製造する工程と、前記複合ナノ繊維を撚り糸装置内で撚り糸して複合ナノ繊維からなる糸を製造する撚り糸工程とをこの順序で含むことを特徴とする。 [8] A method for producing a yarn comprising the composite nanofiber of the present invention comprises a step of producing a composite nanofiber by the method of producing a composite nanofiber of the present invention, and a composite nanofiber obtained by twisting the composite nanofiber in a twisting device. And a twist yarn process for producing a yarn made of fibers in this order.

本発明の複合ナノ繊維からなる糸の製造方法によれば、上記した特徴(高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、細い繊維径、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能など。)を有する本発明の複合ナノ繊維を用いて複合ナノ繊維からなる糸を製造することとしているため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する「複合ナノ繊維からなる糸」を製造することが可能となる。   According to the method for producing a yarn composed of the composite nanofiber of the present invention, the above-described features (high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, thin fiber diameter, high waterproofness, suppleness are provided. The composite nanofibers of the present invention having high characteristics, large specific surface area, high substance supporting ability, high catalyst supporting ability, etc.). Manufactures “yarns made of composite nanofibers” that have quality (homogeneity), high electrical conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, supple properties, large specific surface area, high substance loading capacity, high catalyst loading capacity, etc. It becomes possible.

本発明の「複合ナノ繊維」、「複合ナノ繊維からなる不織布」及び「複合ナノ繊維からなる糸」は、上記したように、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などの優れた特性を有するため、衣料分野をはじめ各種電子・機械材料分野(半導体材料、OLED材料、LED材料、ナノ化学センサー材料、MEMS材料、FED材料、燃料電池用触媒の担体などの電池材料、電磁波シールド材料、バイメタル熱電対材料など)、医療材料分野(バイオセンサの担体、バイオメディカル材料、医療用MEMS、医療用マイクロロボット、再生医療材料など。)などの分野に広く用いることができる。   As described above, the “composite nanofiber”, “nonwoven fabric composed of composite nanofiber” and “thread composed of composite nanofiber” of the present invention have high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high It has excellent properties such as thermal conductivity, high waterproofness, supple characteristics, large specific surface area, high substance loading capacity, and high catalyst loading capacity, so various electronic and mechanical materials fields such as clothing (semiconductor materials, OLED materials) , LED materials, nano chemical sensor materials, MEMS materials, FED materials, battery materials such as catalyst supports for fuel cells, electromagnetic shielding materials, bimetal thermocouple materials, etc.), medical materials (biosensor carriers, biomedical materials, It can be widely used in fields such as medical MEMS, medical microrobots, and regenerative medical materials.

なお、本発明の「複合ナノ繊維」、「複合ナノ繊維からなる不織布」及び「複合ナノ繊維からなる糸」は、上記したように、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などの優れた特性を有するものであるが、これら優れた特性のうち少なくとも1つ(例えば高い触媒担持能)を備えているものは、本発明に含まれるものである。   The “composite nanofiber”, “nonwoven fabric composed of composite nanofiber” and “thread composed of composite nanofiber” of the present invention have high mechanical strength, high quality (homogeneity), and high conductivity as described above. Have excellent characteristics such as high thermal conductivity, high waterproofness, supple characteristics, large specific surface area, high substance loading ability, and high catalyst loading capacity, but at least one of these excellent characteristics (for example, Those having a high catalyst supporting ability are included in the present invention.

実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a composite nanofiber according to Embodiment 1. 実施形態1における電界紡糸工程を説明するために示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an electrospinning process in the first embodiment. 実施形態3における撚り糸工程を説明するために示す模式図である。It is a schematic diagram shown in order to demonstrate the twisting process in Embodiment 3. 実施例における電界紡糸工程を説明するために示す模式図である。It is a schematic diagram shown in order to demonstrate the electrospinning process in an Example. 実施例におけるフーリエ変換型赤外分光法(FT−IR)による分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the analysis by the Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) in an Example. 実施例における高分解能透過型電子顕微鏡による像である。It is an image by the high-resolution transmission electron microscope in an Example. 実施例における熱重量分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the thermogravimetric analysis in an Example. 実施例におけるラマン分光法による分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the analysis by the Raman spectroscopy in an Example. 実施例における広角X線回折の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the wide angle X-ray diffraction in an Example. 実施例における走査型電子顕微鏡(SEM)による像である。It is an image by the scanning electron microscope (SEM) in an Example. 実施例における複合ナノ繊維の繊維径を説明するために示すグラフである。It is a graph shown in order to demonstrate the fiber diameter of the composite nanofiber in an Example. 従来技術におけるナノ繊維及び「ナノ繊維からなる糸」の製造装置を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing apparatus of the nanofiber in a prior art, and the thread | yarn consisting of a nanofiber.

以下、本発明のナノ繊維、ナノ繊維からなる不織布、ナノ繊維からなる糸及びこれらの製造方法を、実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the nanofiber of the present invention, the nonwoven fabric made of nanofiber, the yarn made of nanofiber, and the production method thereof will be described in more detail based on embodiments.

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法を示すフローチャートである。
図2は、実施形態1における電界紡糸工程を説明するために示す模式図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a composite nanofiber according to Embodiment 1.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the electrospinning process in the first embodiment.

実施形態1においては、複合ナノ繊維の製造方法及び複合ナノ繊維について説明する。   In the first embodiment, a method for producing a composite nanofiber and a composite nanofiber will be described.

1.原料、触媒及び溶媒
原料として用いるポリマー材料としては、ポリ乳酸(PLA)、ポリプロピレン(PP)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリウレタン(PUR)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリ乳酸グリコール酸(PLGA)、シルク、セルロース、キトサンなどを用いることができる。用途等に応じて最適なものを選択すればよい。
1. Raw materials, catalysts and solvents Polymer materials used as raw materials include polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyvinyl acetate (PVAc), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN) , Polyamide (PA), polyurethane (PUR), polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylonitrile (PAN), polyetherimide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic glycolic acid (PLGA), silk, cellulose, chitosan, etc. Can be used. What is necessary is just to select an optimal thing according to a use etc.

原料として用いるMWCNTとしては、種々のMWCNTを用いることができる。MWCNTは、市販のものを用いてもよいし、合成したものを用いてもよい。   Various MWCNTs can be used as the MWCNT used as a raw material. As the MWCNT, a commercially available product or a synthesized product may be used.

POSSとしては、以下の式(1)で表されるPOSSを用いる。
(但し、式(1)中、Rはアルキル基を示し、R’は末端に反応性の基を有する官能基を示す。)
実施形態1においては、反応性の基はイソシアネート基からなる。
なお、本発明に用いることができるPOSSは上記のPOSSに限られるものではなく、種々のPOSSを用いることができる。
As POSS, POSS represented by the following formula (1) is used.
(In the formula (1), R represents an alkyl group, and R ′ represents a functional group having a reactive group at the terminal.)
In Embodiment 1, the reactive group consists of an isocyanate group.
The POSS that can be used in the present invention is not limited to the above POSS, and various POSSs can be used.

2.器具、装置等
器具、装置等は、汎用の器具、装置等を用いることができる。
2. Instruments, devices, etc. General-purpose instruments, devices, etc. can be used for the instruments, devices, etc.

3.複合ナノ繊維の製造方法
実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法は、図1に示すように、POSS修飾MWCNT準備工程と、POSS修飾MWCNT分散液体作製工程と、複合ナノ繊維作製工程とをこの順序で含む。以下、この順番に各工程を説明する。
3. Manufacturing method of composite nanofiber The manufacturing method of the composite nanofiber according to the first embodiment includes a POSS-modified MWCNT preparation step, a POSS-modified MWCNT dispersion liquid preparation step, and a composite nanofiber preparation step, as shown in FIG. Include in order. Hereinafter, each process will be described in this order.

3−1.POSS修飾MWCNT準備工程
POSS修飾MWCNT準備工程は、POSSと反応させることによりPOSSが化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNTを準備する工程である。実施形態1におけるPOSS修飾MWCNT準備工程は、酸処理工程とPOSS修飾MWCNT製造工程とをこの順序で含む。
3-1. POSS-modified MWCNT preparation step The POSS-modified MWCNT preparation step is a step of preparing POSS-modified MWCNT which is MWCNT in which POSS is chemically modified by reacting with POSS. The POSS-modified MWCNT preparation step in Embodiment 1 includes an acid treatment step and a POSS-modified MWCNT manufacturing step in this order.

(ア)酸処理工程
酸処理工程は、MWCNTに酸処理を施すことにより、MWCNTの外表面に反応性の官能基を生成する工程である。当該酸処理工程により、MWCNTに含まれる不純物(主に製造時に用いる金属触媒の残渣)を除去することも可能である。酸処理に用いる酸としては、例えば、硫酸と硝酸との混酸(硫酸:硝酸=3:1,v/v)を用いることができる。また、必要に応じて加温や超音波処理を併用してもよい。酸処理後のMWCNTにおいては、定法により中和及び乾燥を行うことができる。
(A) Acid treatment step The acid treatment step is a step of generating a reactive functional group on the outer surface of the MWCNT by subjecting the MWCNT to an acid treatment. By the acid treatment step, impurities contained in the MWCNT (mainly metal catalyst residue used during production) can be removed. As the acid used for the acid treatment, for example, a mixed acid of sulfuric acid and nitric acid (sulfuric acid: nitric acid = 3: 1, v / v) can be used. Moreover, you may use a heating and an ultrasonic treatment together as needed. In MWCNT after acid treatment, neutralization and drying can be performed by a conventional method.

(イ)POSS修飾MWCNT製造工程
POSS修飾MWCNT製造工程は、MWCNTにおける反応性の官能基と、POSSにおけるイソシアネート基とを反応させることにより、POSS修飾MWCNTを製造する工程である。
反応性の官能基と、イソシアネート基との反応においては、必要に応じて触媒を用いてもよい。触媒としては、例えば、有機金属類(有機スズ化合物等)を用いることができる。また、必要に応じて加温や超音波処理を行ってもよい。
(A) POSS-modified MWCNT production process The POSS-modified MWCNT production process is a process for producing POSS-modified MWCNT by reacting a reactive functional group in MWCNT with an isocyanate group in POSS.
In the reaction between the reactive functional group and the isocyanate group, a catalyst may be used as necessary. As the catalyst, for example, organic metals (such as organotin compounds) can be used. Moreover, you may perform a heating and ultrasonication as needed.

なお、POSS修飾MWCNT準備工程は、「POSSと反応させることによりPOSSが化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNT」の市販品を購入する等、既に製造済みのPOSS修飾MWCNTを準備することとしてもよい。   The POSS-modified MWCNT preparation step is to prepare a POSS-modified MWCNT that has already been manufactured, such as purchasing a commercial product of “POSS-modified MWCNT, which is MWCNT chemically modified by reacting with POSS”. It is good.

3−2.POSS修飾MWCNT分散液体作製工程
POSS修飾MWCNT分散液体作製工程は、ポリマー材料溶液からなる液体に、POSS修飾MWCNTを分散させることにより、POSS修飾MWCNT分散液体を作製する工程である。
ポリマー材料溶液に用いる溶媒は、用いるポリマーの種類に応じて適宜選択することができる。例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、THFなどを用いることができる。また、複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。
なお、ポリマー材料溶液からなる液体ではなく、溶融ポリマー材料からなる液体を用いることもできる。
3-2. POSS-modified MWCNT dispersion liquid preparation step The POSS-modified MWCNT dispersion liquid preparation step is a step of preparing a POSS-modified MWCNT dispersion liquid by dispersing POSS-modified MWCNT in a liquid made of a polymer material solution.
The solvent used in the polymer material solution can be appropriately selected according to the type of polymer used. For example, dichloromethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, methyl ethyl ketone, chloroform, acetone, water, formic acid, acetic acid, cyclohexane, THF and the like can be used. A plurality of types of solvents may be mixed and used.
Note that a liquid made of a molten polymer material can be used instead of a liquid made of a polymer material solution.

3−3.複合ナノ繊維作製工程
複合ナノ繊維作製工程は、POSS修飾MWCNT分散液体から「POSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維」を作製する工程である。当該複合ナノ繊維作製工程は、ノズルとコレクターとの間に高電圧(5kV〜50kV)を印加した状態で、POSS修飾MWCNT分散液体をノズルからコレクターに向けて吐出して「POSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維」を製造する電界紡糸工程からなる。
3-3. Composite nanofiber manufacturing process The composite nanofiber manufacturing process is a process of manufacturing “a composite nanofiber in which POSS-modified MWCNT is dispersed inside nanofibers made of a polymer material” from a POSS-modified MWCNT dispersion liquid. In the composite nanofiber manufacturing process, a high voltage (5 kV to 50 kV) is applied between the nozzle and the collector, and the POSS-modified MWCNT dispersion liquid is discharged from the nozzle toward the collector. It consists of an electrospinning process for producing “composite nanofibers dispersed inside nanofibers made of materials”.

具体的には、図2のような電界紡糸装置100を用いて電界紡糸工程を行うことができる。図2に示すように、原料タンク102にPOSS修飾MWCNT分散液体10を充填した後に、バルブ104を開けノズル106に溶液を供給可能な状態とし、高圧電源110を用いてノズル106と平板状のコレクター108との間に高電圧を印加することにより複合ナノ繊維12を製造することができる。
なお、本発明における電界紡糸工程は、上記のような電界紡糸装置を用いて行われるものに限られるものではない。例えば、コレクターとして、平板状のコレクターではなく、回転ドラム状のコレクター等を用いることもできる。また、コレクターとノズルとの間に不織布等の基材を移動させながら行うこともできる。
Specifically, the electrospinning process can be performed using an electrospinning apparatus 100 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, after filling the raw material tank 102 with the POSS-modified MWCNT dispersion liquid 10, the valve 104 is opened so that the solution can be supplied to the nozzle 106, and the nozzle 106 and the flat collector are formed using the high-voltage power source 110. The composite nanofibers 12 can be manufactured by applying a high voltage between them.
In addition, the electrospinning process in the present invention is not limited to that performed using the electrospinning apparatus as described above. For example, as a collector, not a flat plate collector but a rotating drum collector or the like can be used. Moreover, it can also carry out, moving base materials, such as a nonwoven fabric, between a collector and a nozzle.

以上のような複合ナノ繊維の製造方法により、POSSと反応させることによりPOSSが化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる実施形態1に係る複合ナノ繊維を製造することができる。実施形態1に係る複合ナノ繊維においては、POSSが、以下の式(1)で表されるPOSSからなる。

(但し、式(1)中、Rはアルキル基を示し、R’は末端に反応性の基を有する官能基を示す。)
実施形態1においては、反応性の基はイソシアネート基からなる。
Embodiment 1 in which POSS-modified MWCNTs, which are MWCNTs chemically modified by POSS by reaction with POSS, are dispersed inside nanofibers made of a polymer material by the above-described composite nanofiber manufacturing method. The composite nanofiber which concerns on can be manufactured. In the composite nanofiber according to Embodiment 1, POSS is made of POSS represented by the following formula (1).

(In the formula (1), R represents an alkyl group, and R ′ represents a functional group having a reactive group at the terminal.)
In Embodiment 1, the reactive group consists of an isocyanate group.

次に、実施形態1に係る複合ナノ繊維及び複合ナノ繊維の製造方法の効果を説明する。   Next, effects of the composite nanofiber and the method for manufacturing the composite nanofiber according to Embodiment 1 will be described.

実施形態1に係る複合ナノ繊維は、元来高強度のMWCNTから得られるPOSS修飾MWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなるものであるため、従来のナノ繊維よりも高い機械的強度を有する複合ナノ繊維となる。   The composite nanofiber according to Embodiment 1 is a composite having POSS-modified MWCNT originally obtained from a high-strength MWCNT dispersed inside the nanofiber, and thus has a higher mechanical strength than the conventional nanofiber. It becomes nanofiber.

また、実施形態1に係る複合ナノ繊維は、POSSにより化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなるものであるため、通常のMWCNTの場合と比較してポリマー中での分散性が極めて高くなる。このため、本発明の複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維と比較して、POSS修飾MWCNTをナノ繊維中に均一に分散することが可能となり、また、POSS修飾MWCNTをナノ繊維中に多量に分散することも可能となる。従って、この観点からは、実施形態1に係る複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い機械的強度を有する複合ナノ繊維となる。   Moreover, since the composite nanofiber according to Embodiment 1 is formed by dispersing POSS-modified MWCNT, which is a MWCNT chemically modified with POSS, inside the nanofiber, compared to the case of normal MWCNT. Dispersibility in the polymer is extremely high. Therefore, the composite nanofiber of the present invention can uniformly disperse the POSS-modified MWCNT in the nanofiber as compared with the composite nanofiber in which the normal MWCNT is dispersed inside the nanofiber. In addition, it becomes possible to disperse the POSS-modified MWCNT in a large amount in the nanofiber. Therefore, from this viewpoint, the composite nanofiber according to Embodiment 1 is a composite nanofiber having higher mechanical strength than the composite nanofiber in which normal MWCNTs are dispersed inside the nanofiber.

また、実施形態1に係る複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い品質(均質性)を有する複合ナノ繊維となる。   In addition, the composite nanofiber according to Embodiment 1 is a composite nanofiber having higher quality (homogeneity) than a composite nanofiber in which normal MWCNTs are dispersed inside the nanofiber.

また、実施形態1に係る複合ナノ繊維は、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い導電性及び高い熱伝導性を有する複合ナノ繊維となる。   In addition, the composite nanofiber according to Embodiment 1 is a composite nanofiber having higher electrical conductivity and higher thermal conductivity than the composite nanofiber in which normal MWCNTs are dispersed inside the nanofiber.

また、実施形態1に係る複合ナノ繊維は、POSS特有の立体障害によりPOSSがMWCNTを完全に覆ってしまうことがないため、グラフト重合等により通常の有機基が化学的に修飾されたMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維と比較して、MWCNTの表面のより多くの割合を露出させることが可能となる。従って、この観点からは、実施形態1に係る複合ナノ繊維は、グラフト重合等により通常の有機基が化学的に修飾されたMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも高い導電性及び高い熱伝導性を有する複合ナノ繊維となる。   In addition, since the composite nanofiber according to Embodiment 1 does not completely cover the MWCNT due to the steric hindrance peculiar to POSS, the MWCNT in which a normal organic group is chemically modified by graft polymerization or the like is nano. Compared to the composite nanofiber dispersed inside the fiber, a larger proportion of the surface of the MWCNT can be exposed. Therefore, from this point of view, the composite nanofiber according to Embodiment 1 is higher in conductivity than the composite nanofiber in which MWCNT in which a normal organic group is chemically modified by graft polymerization or the like is dispersed inside the nanofiber. Composite nanofibers having high thermal conductivity.

また、実施形態1に係る複合ナノ繊維によれば、POSS修飾MWCNT分散液体に対するPOSS修飾MWCNTの濃度が1重量%程度までの範囲においては、POSS修飾MWCNT分散液体の電気伝導度を高めることが可能となり、より一層円滑に電界紡糸を行うことが可能となる。従って、この観点からは、通常のMWCNTがナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維よりも、より一層細い繊維径を有するとともに高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する複合ナノ繊維を構成することが可能となる。   In addition, according to the composite nanofiber according to Embodiment 1, it is possible to increase the electrical conductivity of the POSS-modified MWCNT dispersion liquid in the range where the concentration of the POSS-modified MWCNT to the POSS-modified MWCNT dispersion liquid is up to about 1% by weight. Thus, electrospinning can be performed more smoothly. Therefore, from this point of view, it has a finer fiber diameter and higher waterproofness, supple characteristics, large specific surface area, and higher substance carrying capacity than the composite nanofiber in which normal MWCNT is dispersed inside the nanofiber. Thus, it is possible to constitute a composite nanofiber having a high catalyst supporting ability.

また、実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法によれば、上記した特徴(高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能など。)を有する実施形態1に係る複合ナノ繊維を製造することができる。   In addition, according to the method for producing a composite nanofiber according to Embodiment 1, the above-described features (high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, supple characteristics, A composite nanofiber according to Embodiment 1 having a large specific surface area, a high substance supporting ability, a high catalyst supporting ability, etc.) can be produced.

また、実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法によれば、反応性の基は、イソシアネート基からなり、POSS修飾MWCNT準備工程は、酸処理工程と、POSS修飾MWCNT製造工程とをこの順序で含むため、末端にイソシアネート基を有する官能基を有するPOSSを用いて、実施形態1に係る複合ナノ繊維を製造することができる。   In addition, according to the method for producing a composite nanofiber according to Embodiment 1, the reactive group includes an isocyanate group, and the POSS-modified MWCNT preparation step includes an acid treatment step and a POSS-modified MWCNT production step in this order. Therefore, the composite nanofiber according to Embodiment 1 can be manufactured using POSS having a functional group having an isocyanate group at the terminal.

[実施形態2]
実施形態2においては、複合ナノ繊維からなる不織布の製造方法及び複合ナノ繊維からなる不織布について説明する。
[Embodiment 2]
In Embodiment 2, the manufacturing method of the nonwoven fabric which consists of composite nanofiber, and the nonwoven fabric which consists of composite nanofiber are demonstrated.

実施形態2に係る複合ナノ繊維からなる不織布の製造方法は、実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法により複合ナノ繊維を製造する工程を含む。当該工程については、実施形態1において既に記載したため、詳細は省略する。
実施形態2に係る複合ナノ繊維からなる不織布の製造方法においては、例えば、電界紡糸装置において実施形態1に係る複合ナノ繊維を製造すると同時に複合ナノ繊維からなる不織布を製造してもよいし、一度回収した実施形態1に係る複合ナノ繊維を別途圧縮するなどして複合ナノ繊維からなる不織布を製造してもよい。
上記のような方法により、実施形態1に係る複合ナノ繊維からなる「複合ナノ繊維からなる不織布」を製造することができる。
The manufacturing method of the nonwoven fabric which consists of composite nanofiber which concerns on Embodiment 2 includes the process of manufacturing composite nanofiber with the manufacturing method of composite nanofiber which concerns on Embodiment 1. FIG. Since this step has already been described in the first embodiment, the details are omitted.
In the method for manufacturing a nonwoven fabric composed of composite nanofibers according to Embodiment 2, for example, the composite nanofiber according to Embodiment 1 may be manufactured simultaneously with the electrospinning apparatus, and the nonwoven fabric composed of composite nanofibers may be manufactured once. You may manufacture the nonwoven fabric which consists of composite nanofibers by compressing separately the composite nanofiber which concerns on Embodiment 1 collect | recovered.
By the method as described above, the “nonwoven fabric composed of composite nanofibers” composed of the composite nanofibers according to Embodiment 1 can be produced.

実施形態2に係る複合ナノ繊維からなる不織布は、実施形態1に係る複合ナノ繊維からなるものであるため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能を有する「複合ナノ繊維からなる不織布」となる。   Since the nonwoven fabric composed of the composite nanofibers according to Embodiment 2 is composed of the composite nanofibers according to Embodiment 1, high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, and high It becomes a “nonwoven fabric composed of composite nanofibers” having waterproofness, supple characteristics, a large specific surface area, a high substance supporting ability, and a high catalyst supporting ability.

実施形態2に係る複合ナノ繊維からなる不織布の製造方法によれば、上記した特徴(高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、細い繊維径、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能など。)を有する実施形態1に係る複合ナノ繊維を用いて複合ナノ繊維からなる不織布を製造することとしているため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する「複合ナノ繊維からなる不織布」を製造することが可能となる。   According to the method for producing a nonwoven fabric composed of composite nanofibers according to Embodiment 2, the above-described characteristics (high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, thin fiber diameter, high waterproofness) High-mechanical machinery because the composite nanofiber according to Embodiment 1 is used to produce a nonwoven fabric composed of composite nanofibers, which has supple characteristics, large specific surface area, high substance supportability, high catalyst supportability, etc.) "Non-woven fabric made of composite nanofibers with high strength (homogeneity), high electrical conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, supple characteristics, large specific surface area, high substance supportability, high catalyst supportability, etc. Can be manufactured.

[実施形態3]
図3は、実施形態3における撚り糸工程を説明するために示す模式図である。
[Embodiment 3]
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the twisting process in the third embodiment.

実施形態3においては、複合ナノ繊維からなる糸の製造方法及び複合ナノ繊維からなる糸について説明する。   In Embodiment 3, a method for producing a yarn made of composite nanofiber and a yarn made of composite nanofiber will be described.

実施形態3に係る複合ナノ繊維からなる糸の製造方法は、実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法により複合ナノ繊維を製造する工程と、撚り糸工程とをこの順序で含む。以下、この順番で各工程を説明する。   The manufacturing method of the thread | yarn consisting of the composite nanofiber which concerns on Embodiment 3 includes the process of manufacturing a composite nanofiber with the manufacturing method of the composite nanofiber which concerns on Embodiment 1, and the twisted thread process in this order. Hereinafter, each process will be described in this order.

1.実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法により複合ナノ繊維を製造する工程
実施形態1に係る複合ナノ繊維の製造方法と同様の方法により、複合ナノ繊維を製造する。当該工程については、実施形態1において既に記載したため、詳細は省略する。
1. The process of manufacturing a composite nanofiber by the manufacturing method of the composite nanofiber which concerns on Embodiment 1 By the method similar to the manufacturing method of the composite nanofiber which concerns on Embodiment 1, a composite nanofiber is manufactured. Since this step has already been described in the first embodiment, the details are omitted.

2.撚り糸工程
撚り糸工程は、複合ナノ繊維を撚り糸装置内で撚り糸して「複合ナノ繊維からなる糸」を製造する工程である。
実施形態3に係る撚り糸工程においては、具体的には、上記複合ナノ繊維製造工程において製造した複合ナノ繊維を帯状の不織布(複合ナノ繊維からなる不織布)20とし、図3に示すように、当該不織布20を撚り糸装置200内に通過させて「複合ナノ繊維からなる糸」22とする。図3において、符号202で示すのは不織布20を最初に撚り糸とする主撚り糸装置であり、符号204,206で示すのは撚り糸をさらに撚りながら糸送りする糸送り装置である。このとき、糸送り装置204の糸送り速度よりも糸送り装置206の糸送り速度を早くすることにより、不織布20を延伸しながら撚り糸してもよい。
2. Twisted yarn process The twisted yarn process is a process for producing a “yarn made of composite nanofibers” by twisting composite nanofibers in a twisted yarn device.
In the twisting process according to the third embodiment, specifically, the composite nanofiber manufactured in the composite nanofiber manufacturing process is a strip-shaped non-woven fabric (nonwoven fabric made of composite nanofiber) 20, and as shown in FIG. The non-woven fabric 20 is passed through the twisting device 200 to obtain a “yarn made of composite nanofiber” 22. In FIG. 3, reference numeral 202 denotes a main twisting device that first uses the nonwoven fabric 20 as a twisted yarn, and reference numerals 204 and 206 denote yarn feeding devices that feed the yarn while further twisting the twisted yarn. At this time, the nonwoven fabric 20 may be twisted while the nonwoven fabric 20 is stretched by making the yarn feed speed of the yarn feed device 206 faster than the yarn feed speed of the yarn feed device 204.

撚り糸工程において用いる撚り糸装置は、上記の撚り糸装置以外にも種々の撚り糸装置を用いることができ、目的の「複合ナノ繊維からなる糸」の種類により適宜選択することができる。   In addition to the above-described twisted yarn device, various twisted yarn devices can be used as the twisted yarn device used in the twisted yarn process, and can be appropriately selected depending on the type of the target “yarn made of composite nanofiber”.

以上のような複合ナノ繊維からなる糸の製造方法により、実施形態3に係る複合ナノ繊維からなる糸を製造することができる。   By the method for producing a yarn made of composite nanofiber as described above, a yarn made of the composite nanofiber according to Embodiment 3 can be produced.

次に、実施形態3に係る複合ナノ繊維からなる糸及び複合ナノ繊維からなる糸の製造方法の効果を説明する。   Next, the effect of the method for producing the yarn comprising the composite nanofiber and the yarn comprising the composite nanofiber according to Embodiment 3 will be described.

実施形態3に係る複合ナノ繊維からなる糸は、実施形態1に係る複合ナノ繊維からなるものであるため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する「複合ナノ繊維からなる糸」となる。   Since the yarn composed of the composite nanofiber according to Embodiment 3 is composed of the composite nanofiber according to Embodiment 1, high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, and high It becomes a “thread composed of composite nanofibers” having waterproofness, supple characteristics, a large specific surface area, a high substance supporting ability, a high catalyst supporting ability, and the like.

実施形態3に係る複合ナノ繊維からなる糸の製造方法によれば、上記した特徴(高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、細い繊維径、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能など。)を有する実施形態1に係る複合ナノ繊維を用いて複合ナノ繊維からなる糸を製造することとしているため、高い機械的強度、高い品質(均質性)、高い導電性、高い熱伝導性、高い防水性、しなやかな特性、大きい比表面積、高い物質担持能、高い触媒担持能などを有する「複合ナノ繊維からなる糸」を製造することが可能となる。   According to the method for producing a yarn composed of the composite nanofiber according to Embodiment 3, the above-described characteristics (high mechanical strength, high quality (homogeneity), high conductivity, high thermal conductivity, thin fiber diameter, high waterproofness) , Having a supple characteristic, a large specific surface area, a high substance supporting ability, a high catalyst supporting ability, etc.), the composite nanofiber according to Embodiment 1 is used to manufacture a yarn composed of the composite nanofiber, and thus a high machine “Yarn made of composite nanofibers that has high mechanical strength, high quality (homogeneity), high electrical conductivity, high thermal conductivity, high waterproofness, supple characteristics, large specific surface area, high substance supportability, high catalyst supportability, etc. Can be manufactured.

以下、実施例により本発明の複合ナノ繊維及び複合ナノ繊維の製造方法をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに何ら制約されるものではない。   Hereinafter, although the Example demonstrates the composite nanofiber of this invention and the manufacturing method of composite nanofiber in more detail, this invention is not restrict | limited at all to this.

[実施例]
図4は、実施例における電界紡糸工程を説明するために示す模式図である。
図5は、実施例におけるフーリエ変換型赤外分光法(FT−IR)による分析の結果を示すグラフである。図5中、(a)で示すのは酸処理前のMWCNTにおける結果であり、(b)で示すのは酸処理後のMWCNTにおける結果であり、(c)で示すのはPOSS修飾MWCNTにおける結果である。図5中、縦軸は赤外線の透過率を表し、横軸は波数を表す。
図6は、実施例における高分解能透過型電子顕微鏡による像である。図6(a)は酸処理前のMWCNTの像であり、図6(b)は酸処理後のMWCNTの像であり、図6(c)及び図6(d)はPOSS修飾MWCNTの像である。なお、図6(c)と図6(d)とでは拡大倍率が異なり、図6(d)の方がより高い倍率で拡大した像である。
[Example]
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the electrospinning process in the example.
FIG. 5 is a graph showing the results of analysis by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) in the examples. In FIG. 5, (a) shows the result for MWCNT before acid treatment, (b) shows the result for MWCNT after acid treatment, and (c) shows the result for POSS-modified MWCNT. It is. In FIG. 5, the vertical axis represents the infrared transmittance, and the horizontal axis represents the wave number.
FIG. 6 is an image obtained by a high-resolution transmission electron microscope in the example. 6 (a) is an image of MWCNT before acid treatment, FIG. 6 (b) is an image of MWCNT after acid treatment, and FIG. 6 (c) and FIG. 6 (d) are images of POSS-modified MWCNT. is there. 6C and 6D have different magnifications, and FIG. 6D shows an image enlarged at a higher magnification.

図7は、実施例における熱重量分析の結果を示すグラフである。図7中、(a)で示すのは酸処理前のMWCNTにおける結果であり、(b)で示すのは酸処理後のMWCNTおける結果であり、(c)で示すのはPOSS修飾MWCNTの結果である。図7中、縦軸は相対重量(50℃における重量を100%としたときの重量)を示し、横軸は温度を示す。
図8は、実施例におけるラマン分光法による分析の結果を示すグラフである。図8中、(a)で示すのはPLAのみからなるナノ繊維(PLAナノ繊維)における結果であり、(b)で示すのは酸処理後のMWCNTが、PLAからなるナノ繊維の内部に分散されている複合ナノ繊維(酸処理MWCNT複合ナノ繊維)における結果における結果であり、(c)で示すのは複合ナノ繊維における結果である。図8中、縦軸はラマン散乱強度を表し、横軸は波数を表す。
FIG. 7 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis in the examples. In FIG. 7, (a) shows the result of MWCNT before acid treatment, (b) shows the result of MWCNT after acid treatment, and (c) shows the result of POSS-modified MWCNT. It is. In FIG. 7, the vertical axis represents relative weight (weight when the weight at 50 ° C. is 100%), and the horizontal axis represents temperature.
FIG. 8 is a graph showing the results of analysis by Raman spectroscopy in the examples. In FIG. 8, (a) shows the results for the nanofibers (PLA nanofibers) made only of PLA, and (b) shows the MWCNTs after acid treatment dispersed inside the nanofibers made of PLA. It is the result in the result in the composite nanofiber (acid-treated MWCNT composite nanofiber), and (c) shows the result in the composite nanofiber. In FIG. 8, the vertical axis represents the Raman scattering intensity, and the horizontal axis represents the wave number.

図9は、実施例における広角X線回折の結果を示すグラフである。図9中、(a)に示すのはPLAナノ繊維における結果であり、(b)に示すのは酸処理MWCNT複合ナノ繊維における結果であり、(c)に示すのはPOSS修飾MWCNTを0.1wt%含む複合ナノ繊維における結果であり、(d)に示すのはPOSS修飾MWCNTを0.3wt%含む複合ナノ繊維における結果であり、(e)に示すのはPOSS修飾MWCNTを0.5wt%含む複合ナノ繊維における結果である。   FIG. 9 is a graph showing the results of wide-angle X-ray diffraction in the example. In FIG. 9, (a) shows the results for PLA nanofibers, (b) shows the results for acid-treated MWCNT composite nanofibers, and (c) shows POSS-modified MWCNTs with a value of 0.00. (D) shows the result for the composite nanofiber containing 0.3 wt% of POSS-modified MWCNT, and (e) shows the result for 0.5 wt% of POSS-modified MWCNT. It is a result in the composite nanofiber containing.

図10は、実施例における走査型電子顕微鏡(SEM)による像である。図10(a)はPLAナノ繊維の像であり、図10(b)はPOSS修飾MWCNTを0.1wt%含む複合ナノ繊維の像であり、図10(c)はPOSS修飾MWCNTを0.3wt%含む複合ナノ繊維の像であり、図10(d)はPOSS修飾MWCNTを0.5wt%含む複合ナノ繊維の像である。
図11は、実施例における複合ナノ繊維の繊維径を説明するために示すグラフである。図11においては、縦軸はナノ繊維(複合ナノ繊維、酸処理MWCNT複合ナノ繊維及びPLAナノ繊維)の繊維径を示し、横軸は含有するPOSS修飾MWCNT又は酸処理後のMWCNTの量を示す。また、四角印(■)は複合ナノ繊維を表し、三角印(▲)は酸処理MWCNT複合ナノ繊維を表し、丸印(●)はPLAナノ繊維を表す。
FIG. 10 is an image obtained by a scanning electron microscope (SEM) in the example. 10A is an image of PLA nanofibers, FIG. 10B is an image of composite nanofibers containing 0.1 wt% of POSS-modified MWCNT, and FIG. 10C is 0.3 wt. Of POSS-modified MWCNT. 10 (d) is an image of a composite nanofiber containing 0.5 wt% of POSS-modified MWCNT.
FIG. 11 is a graph shown to explain the fiber diameter of the composite nanofiber in the example. In FIG. 11, the vertical axis indicates the fiber diameter of nanofibers (composite nanofibers, acid-treated MWCNT composite nanofibers, and PLA nanofibers), and the horizontal axis indicates the amount of POSS-modified MWCNT or MWCNT after acid treatment. . Square marks (■) represent composite nanofibers, triangle marks (▲) represent acid-treated MWCNT composite nanofibers, and circle marks (●) represent PLA nanofibers.

1.原料、触媒及び溶媒
ポリマー材料としては、ポリ乳酸(以下、PLAと表記する。)を用いた、PLAは、ベーリンガーインゲルハイム社のRESOMER(ベーリンガーインゲルハイム社の登録商標)L210Sを用いた。
また、MWCNTとしては、信州大学工学部電気電子工学科の遠藤グループより入手したMWCNT(純度が95%、直径が20nm〜70nm、アスペクト比(MWCNTの長さをMWCNTの直径で割った数値)が100以上のもの)を用いた。
また、POSSとして、Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligomeric silsesquioxane(以下の式(2)参照。トーメンプラスチック社より購入。)を用いた。なお、式(2)に示すように、当該POSSは、末端部にイソシアネート基を有する官能基を有する。
1. Raw material, catalyst and solvent As polymer material, polylactic acid (hereinafter referred to as PLA) was used, and PLA used was RESOMER (registered trademark of Boehringer Ingelheim) L210S manufactured by Boehringer Ingelheim.
Also, as MWCNT, MWCNT obtained from Endo Group of Department of Electrical and Electronic Engineering, Shinshu University (purity is 95%, diameter is 20 nm to 70 nm, aspect ratio (numerical value of MWCNT length divided by MWCNT diameter) is 100 or more. Used).
As POSS, Isocyanatopropyldimethylsilylcyclohexyl-polyhedral oligomeric silsesquioxane (see the following formula (2), purchased from Tomen Plastics) was used. In addition, as shown in Formula (2), the POSS has a functional group having an isocyanate group at the terminal portion.

また、MWCNTにおける反応性の官能基(ヒドロキシ基又はカルボキシル基)と、POSSにおけるイソシアネート基とを反応させるための触媒としてのジラウリン酸ジブチルスズ(以下、DBTDLと表記する。アルドリッチ社より購入。)は、純度が95%のものを用いた。
また、MWCNTにおける反応性の官能基(ヒドロキシ基又はカルボキシル基)と、POSSにおけるイソシアネート基とを反応させる際に用いる溶媒としてのテトラヒドロフラン(以下、THFと表記する。)は、事前に水素化カルシウムにより乾燥し、また、蒸留を行ったものを用いた。
また、ポリマー材料溶液を作製する際の溶媒としてのジクロロメタン(以下、MCと表記する。)及びジメチルホルムアミド(以下、DMFと表記する。)については、購入したものをそのまま用いた。
Further, dibutyltin dilaurate (hereinafter referred to as DBTDL, purchased from Aldrich) as a catalyst for reacting a reactive functional group (hydroxy group or carboxyl group) in MWCNT with an isocyanate group in POSS is used. The one with a purity of 95% was used.
Tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF) as a solvent used when the reactive functional group (hydroxy group or carboxyl group) in MWCNT and the isocyanate group in POSS are reacted is preliminarily formed by calcium hydride. The dried and distilled product was used.
As the solvent for preparing the polymer material solution, the purchased dichloromethane (hereinafter referred to as MC) and dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) were used as they were.

2.器具、装置及び分析方法
各工程は、明細書中に特に記載がない場合には、汎用の実験器具及び実験装置を用いて行った。
電界紡糸工程における高圧電源としては、チュンパEMT社のCPS−60 K022V1を用いた。
ラマン分光法による分析は、カイザーオプティカルシステムズ社のHololab5000及び波長532nmのアルゴンレーザーを用いて行った。
フーリエ変換型赤外分光法(FT−IR)による分析は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社のTHERMO NICOLET AVATAR 370を用いて行った。スペクトルは、範囲は600cm−1〜4000cm−1、分解能は4cm−1で測定した。
走査型電子顕微鏡(SEMともいう。)による観察は、キーエンス社のVE−8800を用いた。
2. Instrument, apparatus, and analysis method Unless otherwise stated in the specification, each process was performed using a general-purpose laboratory instrument and an experimental apparatus.
As a high-voltage power source in the electrospinning process, CPS-60 K022V1 manufactured by Chumpa EMT was used.
Analysis by Raman spectroscopy was performed using a Kalab Optical Systems Hollab 5000 and an argon laser with a wavelength of 532 nm.
Analysis by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was performed using THERMO NICOLET AVATAR 370 manufactured by Thermo Fisher Scientific. Spectrum range 600cm -1 ~4000cm -1, resolution was measured at 4 cm -1.
For observation with a scanning electron microscope (also referred to as SEM), VE-8800 manufactured by Keyence Corporation was used.

広角X線回折(WAXDともいう。)による分析は、リガク社のRotaflex RTP300を用いて行った。温度は室温であり、50kV、200mAで分析を行った。X線としては、ニッケルでフィルターしたCuKα線を用い、5°<2θ<50°の範囲で分析を行った。
熱重量分析は、リガク社のThermo Plus 2 TG−8120を用いて行った。当該分析は、窒素を20mL/分の割合でパージしつつ、50℃〜800℃の範囲で行った。なお、加熱は20℃/分の割合で行った。
高分解能透過型電子顕微鏡(HRTEMともいう。)は、日本電子株式会社のJEM−2010FEFを用いた。なお、当該高分解能透過型電子顕微鏡には、オメガフィルター、ガタン社のマルチスキャンカメラ及びオックスフォードインスツルメンツ社のエネルギー分散型X線分析装置を取り付けて分析を行った。加速電圧は200kVとした。
Analysis by wide-angle X-ray diffraction (also referred to as WAXD) was performed using Rotaflex RTP300 manufactured by Rigaku Corporation. The temperature was room temperature, and analysis was performed at 50 kV and 200 mA. As X-rays, CuKα rays filtered with nickel were used, and analysis was performed in the range of 5 ° <2θ <50 °.
Thermogravimetric analysis was performed using Rigaku's Thermo Plus 2 TG-8120. The analysis was performed in the range of 50 ° C. to 800 ° C. while purging nitrogen at a rate of 20 mL / min. The heating was performed at a rate of 20 ° C./min.
As a high-resolution transmission electron microscope (also referred to as HRTEM), JEM-2010FEF manufactured by JEOL Ltd. was used. The high-resolution transmission electron microscope was equipped with an omega filter, a multi-scan camera from Gatan and an energy dispersive X-ray analyzer from Oxford Instruments for analysis. The acceleration voltage was 200 kV.

3.複合ナノ繊維の製造方法
3−1.POSS修飾MWCNT準備工程
POSS修飾MWCNT準備工程は、(ア)酸処理工程と、(イ)POSS修飾MWCNT製造工程とをこの順序で含む。以下、各工程を順に説明する。
3. Production method of composite nanofiber 3-1. POSS-modified MWCNT preparation step The POSS-modified MWCNT preparation step includes (a) an acid treatment step and (b) a POSS-modified MWCNT manufacturing step in this order. Hereinafter, each process is demonstrated in order.

(ア)酸処理工程
まず、MWCNT0.25gを、硫酸75mlと硝酸25mlとの混酸(つまり、硫酸:硝酸=3:1,v/v)中で、超音波処理を行いながら55℃で9時間に渡って反応させた。反応後、pHが中性を示すようになるまでMWCNTを蒸留水で洗浄し(4回洗浄を行った。)、減圧により乾燥した。酸処理後のMWCNTの重量は0.173%であり、収率は69.2%であった。
(A) Acid treatment step First, 0.25 g of MWCNT was mixed with sonication in a mixed acid of 75 ml of sulfuric acid and 25 ml of nitric acid (that is, sulfuric acid: nitric acid = 3: 1, v / v) at 55 ° C. for 9 hours. Over a period of time. After the reaction, MWCNT were washed with distilled water until pH became neutral (washed 4 times) and dried under reduced pressure. The weight of MWCNT after acid treatment was 0.173%, and the yield was 69.2%.

(イ)POSS修飾MWCNT製造工程
まず、超音波処理(10分)により、上記酸処理工程後のMWCNT0.075gをTHF50mlに分散させ、三つ首フラスコに導入した。その後に、0.225gのPOSS、2滴のDBTDL及び1mlのTHFからなる混合物を、シリンジを用いて三つ首フラスコ内にゆっくり滴下した。反応物を80℃で5時間反応させた後に、さらに90℃で1時間反応させた。その後、過剰のTHFを加え、さらにTHFで数回洗浄してDBTDL及び未反応のPOSSを除去した。残渣を減圧下で乾燥し、式(3)に示すようなPOSS修飾MWCNTを得た。なお、式(3)は模式図であり、分析によって確かめられた構造そのものを示すものではない。
(A) POSS-modified MWCNT production process First, 0.075 g of MWCNT after the acid treatment process was dispersed in 50 ml of THF by ultrasonic treatment (10 minutes) and introduced into a three-necked flask. Thereafter, a mixture consisting of 0.225 g POSS, 2 drops of DBTDL and 1 ml of THF was slowly dropped into the three-necked flask using a syringe. The reaction product was reacted at 80 ° C. for 5 hours, and further reacted at 90 ° C. for 1 hour. Thereafter, excess THF was added and further washed with THF several times to remove DBTDL and unreacted POSS. The residue was dried under reduced pressure to obtain POSS-modified MWCNT as shown in Formula (3). In addition, Formula (3) is a schematic diagram and does not indicate the structure itself confirmed by analysis.

製造したPOSS修飾MWCNTは、MC:DMF=7:3(w/w)のMC/DMF混合溶媒からなる保存液に浸して保存した。当該保存液は、後述するMC/DMF混合溶媒と同質のものである。   The produced POSS-modified MWCNT was stored by immersing it in a storage solution composed of MC: DMF = 7: 3 (w / w) MC / DMF mixed solvent. The preservation solution is the same as the MC / DMF mixed solvent described later.

3−2.POSS修飾MWCNT分散液体作製工程
まず、所定量のPLAをMC/DMF混合溶媒(MC:DMF=7:3、w/w)に溶解させ、ポリマー材料溶液からなる液体を準備した。その後に、所定量のPOSS修飾MWCNTを保存液と共に導入してPOSS修飾MWCNTを分散させ、POSS修飾MWCNT分散液体を作製した。
PLAは、最終的なPOSS修飾MWCNT分散液体の重量に対して3wt%となるように重量を決定した。
POSS修飾MWCNTについては、最終的なPOSS修飾MWCNT分散液体の重量に対して0.1wt%、0.3wt%又は0.5wt%となるように重量を決定し、3種類のPOSS修飾MWCNT分散液体を作製した。
3-2. POSS-modified MWCNT dispersion liquid preparation process First, a predetermined amount of PLA was dissolved in a MC / DMF mixed solvent (MC: DMF = 7: 3, w / w) to prepare a liquid made of a polymer material solution. Thereafter, a predetermined amount of the POSS-modified MWCNT was introduced together with the storage solution to disperse the POSS-modified MWCNT, thereby producing a POSS-modified MWCNT dispersion liquid.
The weight of PLA was determined to be 3 wt% based on the weight of the final POSS-modified MWCNT dispersion liquid.
For the POSS-modified MWCNT, the weight is determined so that it becomes 0.1 wt%, 0.3 wt%, or 0.5 wt% with respect to the weight of the final POSS-modified MWCNT dispersion liquid. Was made.

具体的には、POSS修飾MWCNTを0.1wt%含むPOSS修飾MWCNT分散液体は、0.15gのPLA、4.5gのMC/DMF混合溶媒、0.005gのPOSS修飾MWCNT及び0.5gの保存液を用いて作製した。
また、POSS修飾MWCNTを0.3wt%含むPOSS修飾MWCNT分散液体は、0.15gのPLA、3.5gのMC/DMF混合溶媒、0.015gのPOSS修飾MWCNT及び1.5gの保存液を用いて作製した。
また、POSS修飾MWCNTを0.5wt%含むPOSS修飾MWCNT分散液体は、0.15gのPLA、2.5gのMC/DMF混合溶媒、0.025gのPOSS修飾MWCNT及び2.5gの保存液を用いて作製した。
Specifically, a POSS-modified MWCNT dispersion liquid containing 0.1 wt% POSS-modified MWCNT is 0.15 g PLA, 4.5 g MC / DMF mixed solvent, 0.005 g POSS-modified MWCNT, and 0.5 g of storage. It was produced using the liquid.
The POSS-modified MWCNT dispersion liquid containing 0.3 wt% POSS-modified MWCNT uses 0.15 g PLA, 3.5 g MC / DMF mixed solvent, 0.015 g POSS-modified MWCNT, and 1.5 g storage solution. Made.
The POSS-modified MWCNT dispersion liquid containing 0.5 wt% POSS-modified MWCNT uses 0.15 g PLA, 2.5 g MC / DMF mixed solvent, 0.025 g POSS-modified MWCNT, and 2.5 g storage solution. Made.

3−3.電界紡糸工程
当該電界紡糸工程は、図4に示すような電界紡糸装置300を用いて行った。まず、ノズル306に接続されたプラスチックシリンジ302にPOSS修飾MWCNT分散液体30を充填し、当該液体30をノズル306に供給可能な状態とした。高圧電源310の正極側に接続された銅線312をPOSS修飾MWCNT分散液体30に挿入するとともに、金属からなるコレクター308を高圧電源310の負極側に接続した。ノズル306とコレクター308との距離Lを15cmに設定し、プラスチックシリンジ302の角度を水平から10°傾けた上で、12kVの電圧を印加し、ノズル306とコレクター308との間に生じる電界により複合ナノ繊維32をコレクター308に堆積させ、複合ナノ繊維を製造した。
3-3. Electrospinning process The electrospinning process was performed using an electrospinning apparatus 300 as shown in FIG. First, the POSS-modified MWCNT dispersion liquid 30 was filled in the plastic syringe 302 connected to the nozzle 306 so that the liquid 30 could be supplied to the nozzle 306. The copper wire 312 connected to the positive electrode side of the high voltage power source 310 was inserted into the POSS-modified MWCNT dispersion liquid 30 and the collector 308 made of metal was connected to the negative electrode side of the high voltage power source 310. The distance L between the nozzle 306 and the collector 308 is set to 15 cm, the angle of the plastic syringe 302 is tilted by 10 ° from the horizontal, a voltage of 12 kV is applied, and the electric field generated between the nozzle 306 and the collector 308 is combined. Nanofibers 32 were deposited on the collector 308 to produce composite nanofibers.

4.POSS修飾MWCNT及び複合ナノ繊維の分析
4−1.POSS修飾MWCNTの分析
上記「3−1.POSS修飾MWCNT準備工程」において準備したPOSS修飾MWCNTについて、フーリエ変換型赤外分光法(FT−IR)による分析を行った。図5(c)に示すように、1700cm−1と1570cm−1とに、それぞれ弱いカルボニル(−C=O)とアミン(−NH)の吸収帯が検出された。また、1570cm−1においては、アミド結合におけるN−H結合の変角振動の吸収帯と、C−N結合の伸縮振動の吸収帯とが複合した、広く弱い吸収帯も検出された。上記の結果から、POSSがウレタン結合によりMWCNTを修飾していることが確認された。
4). Analysis of POSS-modified MWCNT and composite nanofibers 4-1. Analysis of POSS-modified MWCNT The POSS-modified MWCNT prepared in “3-1. POSS-modified MWCNT preparation step” was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). As shown in FIG. 5C, weak carbonyl (—C═O) and amine (—NH) absorption bands were detected at 1700 cm −1 and 1570 cm −1 , respectively. Further, at 1570 cm −1 , a wide and weak absorption band was also detected in which the absorption band of the N—H bond bending vibration in the amide bond and the absorption band of the C—N bond stretching vibration were combined. From the above results, it was confirmed that POSS modified MWCNT by urethane bond.

さらに、上記と同様のPOSS修飾MWCNTについて、高分解能透過型電子顕微鏡(HRTEM)による分析を行った。
酸処理前のMWCNTの表面は、図6(a)に示すように、比較的滑らかで付着物もなかった。酸処理後のMWCNTの表面は、図6(b)に示すように、荒れはあるものの付着物は見られなかった。一方、POSS修飾MWCNTの表面においては、図6(c)及び図6(d)に示すように、結合したPOSSと思われる付着物が見られた。
Further, the same POSS-modified MWCNT as described above was analyzed with a high-resolution transmission electron microscope (HRTEM).
The surface of MWCNT before acid treatment was relatively smooth and free from deposits, as shown in FIG. As shown in FIG. 6B, the surface of the MWCNT after the acid treatment was rough, but no deposits were observed. On the other hand, on the surface of the POSS-modified MWCNT, as shown in FIG. 6C and FIG.

さらに、上記と同様のPOSS修飾MWCNTについて、熱重量分析による分析を行った。
図7に示すように、酸処理後のMWCNTは、外表面にカルボキシル基等が存在するために、酸処理前のMWCNTより早く分解した。POSS修飾MWCNTは、800℃においておよそ14wt%の重量減少が発生した。これは、POSS上のアルキル基の分解によるものと考えられる。
Furthermore, the POSS-modified MWCNT similar to the above was analyzed by thermogravimetric analysis.
As shown in FIG. 7, the MWCNT after the acid treatment decomposed faster than the MWCNT before the acid treatment because of the presence of carboxyl groups and the like on the outer surface. The POSS-modified MWCNT produced a weight loss of approximately 14 wt% at 800 ° C. This is thought to be due to the decomposition of the alkyl group on POSS.

4−2.複合ナノ繊維の分析
当該複合ナノ繊維の分析においては、比較のために「酸処理後のMWCNTが、PLAからなるナノ繊維の内部に分散されている複合ナノ繊維」(酸処理MWCNT複合ナノ繊維)と、「PLAのみからなるPLAナノ繊維」(PLAナノ繊維)とについても分析を行った。
4-2. Analysis of composite nanofiber In the analysis of the composite nanofiber, for comparison, “composite nanofiber in which MWCNT after acid treatment is dispersed inside nanofiber made of PLA” (acid-treated MWCNT composite nanofiber) And “PLA nanofibers composed only of PLA” (PLA nanofibers) were also analyzed.

酸処理MWCNT複合ナノ繊維は、上記「3.複合ナノ繊維の製造方法」における「3−1.POSS修飾MWCNT準備工程」の「(ア)酸処理工程」で得られた酸処理後のMWCNTを用いて製造した。具体的には、0.15gのPLA、4.875gのMC/DMF混合溶媒、0.005gの酸処理後のMWCNT及び0.125gの保存液を用いて酸処理後のMWCNTを0.1wt%含む酸処理MWCNT分散液体を作製し、その後、上記「3−3.電界紡糸工程」と同様の工程を当該液体に適用することにより、酸処理MWCNT複合ナノ繊維を製造した。   The acid-treated MWCNT composite nanofiber is obtained by converting the acid-treated MWCNT obtained in “(a) Acid treatment step” of “3-1. POSS-modified MWCNT preparation step” in “3. Production method of composite nanofiber” above. Manufactured. Specifically, 0.15 g of PLA, 4.875 g of MC / DMF mixed solvent, 0.005 g of acid-treated MWCNT, and 0.125 g of storage solution contain 0.125% of MWCNT after acid treatment. An acid-treated MWCNT dispersion liquid was prepared, and then the same process as the “3-3. Electrospinning process” was applied to the liquid to produce an acid-treated MWCNT composite nanofiber.

また、PLAナノ繊維は、POSS修飾MWCNTを用いずに電界紡糸を行うことにより製造した。具体的には、0.15gのPLA及び5gのMC/DMF混合溶媒を用いてポリマー材料溶液を作製し、その後、上記「3−3.電界紡糸工程」と同様の工程を当該溶液に適用することにより、PLAナノ繊維を製造した。   PLA nanofibers were produced by electrospinning without using POSS-modified MWCNTs. Specifically, a polymer material solution is prepared using 0.15 g of PLA and 5 g of MC / DMF mixed solvent, and then the same process as the above “3-3. Electrospinning process” is applied to the solution. As a result, PLA nanofibers were produced.

上記「3.複合ナノ繊維の製造方法」において製造した複合ナノ繊維並びに酸処理MWCNT複合ナノ繊維及びPLAナノ繊維について、ラマン分光法による分析を行った。
図8(c)に示すように、当該複合ナノ繊維からは、POSS修飾MWCNT由来のピーク(1700cm−1(グラファイトGバンド)及び1570cm−1(グラファイトDバンド))とPLA由来のピーク(図8(a)参照。)とがそれぞれ検出された。
これにより、POSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されていることが確認できた。
Analysis by Raman spectroscopy was performed on the composite nanofibers, acid-treated MWCNT composite nanofibers and PLA nanofibers manufactured in “3. Manufacturing method of composite nanofibers”.
As shown in FIG.8 (c), from the said composite nanofiber, the peak (1700cm < -1 > (graphite G band) and 1570cm < -1 > (graphite D band)) derived from POSS modification MWCNT and the peak derived from PLA (FIG. 8). (Refer to (a)).
Thereby, it was confirmed that the POSS-modified MWCNT was dispersed inside the nanofiber made of the polymer material.

上記と同様の複合ナノ繊維並びに酸処理MWCNT複合ナノ繊維及びPLAナノ繊維について、広角X線回折(WAXD)による分析を行った。   Analysis by wide-angle X-ray diffraction (WAXD) was performed on the same composite nanofiber, acid-treated MWCNT composite nanofiber, and PLA nanofiber.

図9に示すように、POSS修飾MWCNTの量が増えるに従って、PLAに特徴的なピーク(特に2θ=16°近辺)が変化した。これはPOSS修飾MWCNTがPLAの結晶構造を乱すためであると考えられる。また、酸処理MWCNT複合ナノ繊維においては、グラファイトに特徴的なピーク(2θ=26°近辺)が強く検出された。複合ナノ繊維においては、0.3wt%以上の濃度の場合には、PLA中で結晶として存在できることが確認された(2θ=7°〜8°近辺、破線丸印参照。)。   As shown in FIG. 9, as the amount of POSS-modified MWCNT increased, the characteristic peak of PLA (particularly around 2θ = 16 °) changed. This is considered to be because the POSS-modified MWCNT disturbs the crystal structure of PLA. Further, in the acid-treated MWCNT composite nanofiber, a peak characteristic of graphite (around 2θ = 26 °) was strongly detected. It was confirmed that the composite nanofiber can exist as a crystal in PLA when the concentration is 0.3 wt% or more (see 2θ = around 7 ° to 8 °, dotted circle).

また、上記と同様の複合ナノ繊維、MWCNT複合ナノ繊維及びPLAナノ繊維について走査型電子顕微鏡(SEM)による分析を行った。
図10に示すように、実施例において製造したいずれの複合ナノ繊維においても、PLAナノ繊維と同様の外観を有することが確認できた。これは、複合ナノ繊維の均一性が高いことを示している。
また、操作型電子顕微鏡により得られた像から複合ナノ繊維、MWCNT複合ナノ繊維及びPLAナノ繊維の繊維径を測定した。その結果、図11に示すように、複合ナノ繊維に含まれるPOSS修飾MWCNTの含有量が増えるに従って、複合ナノ繊維の繊維径が少しずつ細くなることが確認できた。これは、POSS修飾MWCNTの導電性に起因すると考えられる。
Further, the same composite nanofiber, MWCNT composite nanofiber, and PLA nanofiber as those described above were analyzed by a scanning electron microscope (SEM).
As shown in FIG. 10, it was confirmed that any of the composite nanofibers produced in the examples had the same appearance as the PLA nanofibers. This indicates that the uniformity of the composite nanofiber is high.
Moreover, the fiber diameter of the composite nanofiber, the MWCNT composite nanofiber, and the PLA nanofiber was measured from an image obtained by an operation electron microscope. As a result, as shown in FIG. 11, it was confirmed that the fiber diameter of the composite nanofiber gradually decreased as the content of the POSS-modified MWCNT contained in the composite nanofiber increased. This is considered due to the conductivity of the POSS-modified MWCNT.

以上、実施例にて説明したように、本発明の「複合ナノ繊維」である「POSSと反応させることによりPOSSが化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維」が「実際に製造されていること」及び「上記のような特性を示すこと」が明らかとなった。   As described above, as described in the examples, the “composite nanofiber” of the present invention “POSS-modified MWCNT, which is a MWCNT chemically modified by reacting with POSS, is a nanofiber made of a polymer material. It was revealed that the “composite nanofibers dispersed inside” “is actually manufactured” and “shows the above properties”.

以上、本発明を上記の実施形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said embodiment and Example, this invention is not limited to said embodiment and Example. The present invention can be carried out in various modes without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are possible.

(1)上記各実施形態及び実施例においては、POSSとして、末端にイソシアネート基を有する官能基を有するPOSSを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、末端にアミノ基を有する官能基その他の官能基を有するPOSSを用いることもできる。この場合、末端にアミノ基を有する官能基を有するPOSSを用いる場合には、MWCNTに酸処理を施すことにより、MWCNTの外表面に反応性の官能基を生成する酸処理工程と、ハロゲン化剤により、MWCNTにおける反応性の官能基の全部又は一部をハロゲン化してハロゲン化された官能基を生成するハロゲン化工程と、MWCNTにおけるハロゲン化された官能基と、POSSにおける前記アミノ基とを反応させることにより、POSS修飾MWCNTを製造するPOSS修飾MWCNT製造工程とをこの順序で実施する。このような方法とすることにより、末端にアミノ基を有する官能基を有するPOSSを用いて、POSS修飾MWCNTを製造することができる。 (1) In each of the above embodiments and examples, POSS having a functional group having an isocyanate group at the terminal is used as POSS, but the present invention is not limited to this. For example, POSS having a functional group having an amino group at the terminal or other functional groups can also be used. In this case, in the case of using POSS having a functional group having an amino group at the terminal, an acid treatment step for generating a reactive functional group on the outer surface of the MWCNT by subjecting the MWCNT to an acid treatment, and a halogenating agent To generate a halogenated functional group by halogenating all or part of the reactive functional groups in MWCNT, and reacting the halogenated functional group in MWCNT with the amino group in POSS By doing so, the POSS-modified MWCNT manufacturing process for manufacturing the POSS-modified MWCNT is performed in this order. By setting it as such a method, POSS modification MWCNT can be manufactured using POSS which has a functional group which has an amino group at the terminal.

10,30…POSS修飾MWCNT分散液体、12,32…複合ナノ繊維、20…不織布、22…複合ナノ繊維からなる糸、100,300…電界紡糸装置、102…原料タンク、104…バルブ、106,306…ノズル、108,308…コレクター、110,310…高圧電源、200…撚り糸装置、202…主撚り糸装置、204,206…糸送り装置、302…プラスチックシリンジ、312…銅線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,30 ... POSS modified MWCNT dispersion liquid, 12,32 ... Composite nanofiber, 20 ... Nonwoven fabric, 22 ... Yarn made of composite nanofiber, 100, 300 ... Electrospinning apparatus, 102 ... Raw material tank, 104 ... Valve, 106, 306 ... Nozzle, 108, 308 ... Collector, 110, 310 ... High voltage power source, 200 ... Twist yarn device, 202 ... Main twist yarn device, 204, 206 ... Thread feeder, 302 ... Plastic syringe, 312 ... Copper wire

Claims (4)

POSSと反応させることによりPOSSが化学的に修飾されたMWCNTであるPOSS修飾MWCNTを準備するPOSS修飾MWCNT準備工程と、
ポリマー材料溶液又は溶融ポリマー材料からなる液体に、前記POSS修飾MWCNTを分散させることにより、POSS修飾MWCNT分散液体を作製するPOSS修飾MWCNT分散液体作製工程と、
前記POSS修飾MWCNT分散液体から「POSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維」を作製する複合ナノ繊維作製工程とをこの順序で含む複合ナノ繊維の製造方法であって、
前記POSSが、以下の式(1)で表されるPOSSからなり、
(但し、式(1)中、Rはアルキル基を示し、R’は末端にイソシアネート基を有する官能基を示す。)
前記POSS修飾MWCNT準備工程は、
MWCNTに酸処理を施すことにより、前記MWCNTの外表面に反応性の官能基を生成する酸処理工程と、
前記MWCNTにおける前記反応性の官能基と、前記POSSにおける前記イソシアネート基とを反応させることにより、前記POSS修飾MWCNTを製造するPOSS修飾MWCNT製造工程とをこの順序で含むことを特徴とする複合ナノ繊維の製造方法。
A POSS-modified MWCNT preparation step of preparing a POSS-modified MWCNT that is a MWCNT in which POSS is chemically modified by reacting with POSS;
A POSS-modified MWCNT dispersion liquid producing step for producing a POSS-modified MWCNT dispersion liquid by dispersing the POSS-modified MWCNT in a liquid comprising a polymer material solution or a molten polymer material;
A composite nanofiber production process comprising, in this order, a composite nanofiber production step of producing “a composite nanofiber in which POSS-modified MWCNT is dispersed inside a nanofiber made of a polymer material” from the POSS-modified MWCNT dispersion liquid Because
The POSS consists of POSS represented by the following formula (1):
(In the formula (1), R represents an alkyl group, and R ′ represents a functional group having an isocyanate group at the terminal.)
The POSS-modified MWCNT preparation step includes
An acid treatment step of generating a reactive functional group on the outer surface of the MWCNT by subjecting the MWCNT to an acid treatment;
A composite nanofiber comprising a POSS-modified MWCNT production process for producing the POSS-modified MWCNT by reacting the reactive functional group in the MWCNT with the isocyanate group in the POSS in this order. Manufacturing method.
前記複合ナノ繊維作製工程は、
ノズルとコレクターとの間に高電圧を印加した状態で、前記POSS修飾MWCNT分散液体を前記ノズルから前記コレクターに向けて吐出して「POSS修飾MWCNTが、ポリマー材料からなるナノ繊維の内部に分散されてなる複合ナノ繊維」を製造する電界紡糸工程からなることを特徴とする請求項に記載の複合ナノ繊維の製造方法。
The composite nanofiber manufacturing process includes:
In a state where a high voltage is applied between the nozzle and the collector, the POSS-modified MWCNT dispersion liquid is discharged from the nozzle toward the collector, and “POSS-modified MWCNT is dispersed inside the nanofiber made of the polymer material. The method for producing a composite nanofiber according to claim 1 , comprising an electrospinning process for producing a composite nanofiber ”.
請求項1又は2に記載の複合ナノ繊維の製造方法により複合ナノ繊維を製造する工程を含むことを特徴とする複合ナノ繊維からなる不織布の製造方法。 The manufacturing method of the nonwoven fabric consisting of composite nanofiber characterized by including the process of manufacturing composite nanofiber by the manufacturing method of composite nanofiber of Claim 1 or 2 . 請求項1又は2に記載の複合ナノ繊維の製造方法により複合ナノ繊維を製造する工程と、
前記複合ナノ繊維を撚り糸装置内で撚り糸して複合ナノ繊維からなる糸を製造する撚り糸工程とをこの順序で含むことを特徴とする複合ナノ繊維からなる糸の製造方法。
A step of producing a composite nanofiber by the method of producing a composite nanofiber according to claim 1 or 2 ,
A method for producing a yarn comprising composite nanofibers, comprising a twisting step of producing the yarn comprising composite nanofibers by twisting the composite nanofibers in a twisting device in this order.
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