JP5663237B2 - Carbon material composite particles and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、ポリマー粒子の表面に炭素材料が複合化された炭素材料複合化粒子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a carbon material composite particle in which a carbon material is composited on the surface of a polymer particle and a method for producing the same.

従来、粒子表面上にカーボンナノチューブを複合化したカーボンナノチューブ複合粒子が開発されてきた。これらの複合粒子は、その応用例は多数に及ぶが、例えば、複合化させて成形固化させたり(特許文献1)、リチウムイオン電池の負極活物質などとして応用されてきた。カーボンナノチューブ複合粒子の製造方法として、一又は複数種の粉体粒子とカーボンナノチューブを混合した状態で圧縮力とせん断力を付与して、粒子表面にカーボンナノチューブを固定又は複合化する方法が提案されている(特許文献2)。   Conventionally, carbon nanotube composite particles in which carbon nanotubes are combined on the particle surface have been developed. These composite particles have many application examples. For example, they have been formed into a composite and solidified (Patent Document 1) or applied as a negative electrode active material for a lithium ion battery. As a method for producing carbon nanotube composite particles, a method of fixing or combining carbon nanotubes on the particle surface by applying compressive force and shear force in a state where one or more kinds of powder particles and carbon nanotubes are mixed has been proposed. (Patent Document 2).

国際公開WO2009/054309号International Publication WO 2009/054309 特開2005−014201号公報JP-A-2005-014201

前記複合化粒子の製造方法であっても、炭素材料自体が凝集性を有するため、混合中に炭素材料が塊状となってしまい、得られる複合化粒子に付着している炭素材料の量にバラツキが発生し、均一性が不十分であった。そこで、本発明は、炭素材料が粒子表面に付着している炭素材料複合化粒子の製造方法において、炭素材料がより均一に複合化された複合化ポリマー粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。   Even in the method for producing the composite particles, since the carbon material itself is cohesive, the carbon material is agglomerated during mixing, and the amount of the carbon material adhering to the composite particles obtained varies. Occurred and the uniformity was insufficient. Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite polymer particle in which a carbon material is composited more uniformly in a method for producing a carbon material composite particle in which a carbon material is adhered to the particle surface, and a method for producing the composite polymer particle. And

本発明(1)は、流動させる物体を収納する円筒状の筐体と、前記筐体内の下部に設置された攪拌手段とを有し、前記攪拌手段が、回転させることにより筐体内に収納される物体に上昇流を発生させるための上昇流攪拌羽根と、回転させることにより筐体内に収納される物体をせん断するためのせん断攪拌羽根とを少なくとも有する攪拌装置を用いて、
炭素材料と溶媒とを含有する分散液と、ポリマー粒子と、を前記攪拌装置の筐体内に導入し前記攪拌手段により攪拌してペースト状物を調製する混合工程と、
調製した前記ペースト状物を攪拌しながら前記溶媒を蒸発させて乾燥させる攪拌乾燥工程と、
を有することを特徴とする、炭素材料複合化粒子の製造方法である。
The present invention (1) includes a cylindrical casing that stores an object to be fluidized, and stirring means installed in a lower portion of the casing, and the stirring means is stored in the casing by rotating. Using an agitating device having at least an ascending agitating blade for generating an ascending flow in an object and a shearing agitating blade for shearing an object housed in the casing by rotating,
A mixing step in which a dispersion containing a carbon material and a solvent, and polymer particles are introduced into a casing of the stirring device and stirred by the stirring means to prepare a paste-like material;
A stirring and drying step of evaporating and drying the solvent while stirring the prepared paste-like material;
It is a manufacturing method of the carbon material composite grain | particle characterized by having.

本発明(2)は、前記炭素材料がカーボンナノチューブであることを特徴とする、前記発明(1)の製造方法である。   The present invention (2) is the production method of the invention (1), wherein the carbon material is a carbon nanotube.

本発明(3)は、前記攪拌乾燥工程において、前記攪拌手段の上昇流攪拌羽根及びせん断攪拌羽根を回転させることにより発生する摩擦熱によって前記溶媒を蒸発させることを特徴とする、前記発明(1)又は(2)の製造方法である。   The present invention (3) is characterized in that, in the stirring and drying step, the solvent is evaporated by frictional heat generated by rotating an upflow stirring blade and a shear stirring blade of the stirring means. ) Or (2).

本発明(4)は、前記攪拌乾燥工程において、外部から加熱することを特徴とする、前記発明(1)〜(3)のいずれか一つの製造方法である。   The present invention (4) is the manufacturing method according to any one of the inventions (1) to (3), characterized in that in the stirring and drying step, heating is performed from the outside.

本発明(5)は、前記攪拌乾燥工程において、前記筐体内を減圧にすることを特徴とする、前記発明(1)〜(4)のいずれか一つの製造方法である。   The present invention (5) is the manufacturing method according to any one of the inventions (1) to (4), wherein the inside of the casing is depressurized in the stirring and drying step.

本発明(6)は、前記混合工程において、前記粒子を前記攪拌手段により流動させながら、前記分散液を前記粒子に対して混合することを特徴とする、前記発明(1)〜(5)のいずれか一つの製造方法である。   The present invention (6) is characterized in that, in the mixing step, the dispersion is mixed with the particles while the particles are flowed by the stirring means. One of the manufacturing methods.

本発明(7)は、前記混合工程において、更に溶媒を導入することを特徴とする、前記発明(1)〜(6)のいずれか一つの製造方法である。   The present invention (7) is the production method of any one of the inventions (1) to (6), wherein a solvent is further introduced in the mixing step.

本発明(8)は、前記混合工程において、前記ペースト状物の粘度を100Pa・s以下の粘度とすることを特徴とする、前記発明(1)〜(7)のいずれか一つの製造方法である。   The present invention (8) is the production method according to any one of the inventions (1) to (7), characterized in that, in the mixing step, the viscosity of the paste-like material is 100 Pa · s or less. is there.

本発明(9)は、ポリマー粒子と、前記ポリマー粒子表面に複合化された炭素材料とを有し、
炭素材料複合化粒子中の炭素量(wt%)を測定した結果において、標準偏差/炭素量平均値の値が0.1以下であることを特徴とする、炭素材料複合化粒子である。
The present invention (9) has polymer particles and a carbon material compounded on the surface of the polymer particles,
The carbon material composite particles are characterized in that the standard deviation / carbon amount average value is 0.1 or less as a result of measuring the carbon content (wt%) in the carbon material composite particles.

本発明(10)は、前記炭素材料複合化粒子が、
流動させる物体を収納する筐体と、前記筐体内の下部に設置された攪拌手段とを有し、前記攪拌手段が、回転させることにより筐体内に収納される物体に上昇流を発生させるための上昇流攪拌羽根と、回転させることにより筐体内に収納される物体をせん断するためのせん断攪拌羽根とを少なくとも有する攪拌装置を用いて、
炭素材料と溶媒とを含有する分散液と、ポリマー粒子と、を前記攪拌装置の筐体内に導入し、前記攪拌手段により攪拌してペースト状物を調製し、前記ペースト状物を攪拌しながら前記溶媒を蒸発させて乾燥させることにより得られることを特徴とする、前記発明(9)の炭素材料複合化粒子である。
In the present invention (10), the carbon material composite particles are:
A housing for storing an object to be flowed; and stirring means installed at a lower portion of the housing, the stirring means for generating an upward flow in the object stored in the housing by rotating the stirring means. Using an agitator having at least an upflow agitating blade and a shear agitating blade for shearing an object housed in the casing by rotating,
A dispersion containing a carbon material and a solvent, and polymer particles are introduced into the casing of the stirring device, and are stirred by the stirring means to prepare a paste-like material, while stirring the paste-like material, The carbon material composite particles according to the invention (9), which are obtained by evaporating a solvent and drying.

本発明(11)は、前記炭素材料がカーボンナノチューブであることを特徴とする、前記発明(9)又は(10)の炭素材料複合化粒子である。   The present invention (11) is the carbon material composite particle according to the invention (9) or (10), wherein the carbon material is a carbon nanotube.

ここで、本明細書において用いる各種用語について説明する。「炭素材料複合化粒子」とは、炭素材料(例えばカーボンナノチューブ)により表面が被覆されている粒子や、炭素材料が表面に付着している粒子や、粒子によって表面が被覆された炭素材料を含む、炭素材料と粒子とが構成に含まれる粒子状材料を意味する。   Here, various terms used in this specification will be described. “Carbon material composite particles” include particles whose surfaces are coated with carbon materials (for example, carbon nanotubes), particles whose carbon materials are attached to the surfaces, and carbon materials whose surfaces are coated with particles. In addition, it means a particulate material in which a carbon material and particles are included in the configuration.

本発明によれば、炭素材料の分散液を用いることにより凝集しやすい炭素材料を分散状態として、ポリマー粒子と混合してペースト状物を調製する工程を経ることにより、炭素材料とポリマー粒子とが均一に混合される。更に、攪拌しながら溶媒を蒸発させて乾燥させることによって、ポリマー粒子と炭素材料とが均一に複合化した炭素材料複合化粒子を得ることができる。また、使用する攪拌層装置が、上昇流攪拌羽根及びせん断攪拌羽根を有することにより、これらの攪拌羽根の組合せによって、炭素材料がより均一に複合化したポリマー粒子を得ることができる。   According to the present invention, the carbon material and the polymer particles are mixed with the polymer particles by preparing a paste by mixing the carbon material that is easily aggregated by using the carbon material dispersion, and mixing with the polymer particles. Mix evenly. Furthermore, carbon material composite particles in which polymer particles and carbon material are uniformly combined can be obtained by evaporating and drying the solvent while stirring. Moreover, when the stirring layer apparatus to be used has an upflow stirring blade and a shear stirring blade, the combination of these stirring blades makes it possible to obtain polymer particles in which the carbon material is more uniformly combined.

図1は、本発明に係る製造方法において使用する攪拌装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a stirring device used in the production method according to the present invention. 図2は、上昇流攪拌羽根の一例を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an upflow stirring blade. 図3は、せん断攪拌羽根の一例を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a shear stirring blade.

以下、本発明に係る製造方法おいて使用する装置、材料について説明し、更に各工程について詳細に説明する。   Hereinafter, the apparatus and materials used in the manufacturing method according to the present invention will be described, and each process will be described in detail.

まずは、本発明に係る製造方法において使用する攪拌装置について説明する。図1は、本発明に係る製造方法において使用する攪拌装置の概略構成図である。攪拌装置100は、流動させる物体を収納する円筒状の筐体110と、前記筐体内の下部に設置された攪拌手段120とを有する。筐体110は、その筐体の周辺を加熱する加熱手段111を有する。加熱手段としては、スチーム等の加熱流体が流動するジャケットや、筐体を電気的に加熱するヒータであってもよい。また、前記加熱手段の外部は保温材112により覆われていてもよい。   First, the stirring device used in the production method according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a stirring device used in the production method according to the present invention. The stirring device 100 includes a cylindrical casing 110 that stores an object to be fluidized, and stirring means 120 installed at a lower portion in the casing. The case 110 includes a heating unit 111 that heats the periphery of the case. The heating means may be a jacket in which a heating fluid such as steam flows or a heater that electrically heats the housing. The outside of the heating means may be covered with a heat insulating material 112.

本発明に係る攪拌装置には、筐体内を減圧下に配するための減圧手段130を有していることが好適である。減圧手段としては特に限定されないが、例えば、真空ポンプが挙げられる。減圧手段は、配管131を介して筐体110に接続されている。   The stirring device according to the present invention preferably has a decompression means 130 for arranging the inside of the housing under a reduced pressure. Although it does not specifically limit as a pressure reduction means, For example, a vacuum pump is mentioned. The decompression unit is connected to the housing 110 via the pipe 131.

本発明において使用する前記攪拌手段は、回転させることにより筐体内に収納される物体に上昇流を発生させるための上昇流攪拌羽根(下羽根)123と、回転させることにより筐体内に収納される物体をせん断するためのせん断攪拌羽根(上羽根)121とを少なくとも有する。攪拌手段を構成する羽根は、例示として2つ用いた場合を示したが、これに限定されず、三以上の羽根を有していてもよい。   The agitating means used in the present invention is housed in the casing by rotating with an upflow agitating blade (lower blade) 123 for generating an upward flow in the object housed in the casing by rotating. And at least a shear stirring blade (upper blade) 121 for shearing the object. Although the case where two blades constituting the stirring unit are used as an example is shown, the present invention is not limited to this and may have three or more blades.

これらの上昇流攪拌羽根123及びせん断攪拌羽根121は回転軸125に接続されおり、当該軸125はモーターなどの回転手段127に接続されており、当該回転手段を回転させることにより、前記羽根が回転し筐体内部に配された物体Mを攪拌する。   The upflow stirring blade 123 and the shear stirring blade 121 are connected to a rotating shaft 125, and the shaft 125 is connected to a rotating means 127 such as a motor, and the blade rotates by rotating the rotating means. Then, the object M arranged in the housing is agitated.

上昇流攪拌羽根の形状は、特に限定されないが、例えば、回転軸を嵌合する回転軸中心部と、当該回転軸中心部から延伸した羽根部を有し、当該羽根部の末端が上向きに湾曲された構造を有する。当該羽根部の末端が上向きに湾曲されていることによって、前記筐体内に上昇流を発生させて、物体を筐体内で回転させる。また、上昇流攪拌羽根は、筐体の最底面に設置されることが好ましい。このように最底面に設置されることによって、筐体の下部に溜まった物体をかきあげて、上昇流を発生させるのでより均一に、炭素材料と粒子とが複合化する。   The shape of the upflow agitating blade is not particularly limited. For example, it has a rotating shaft center portion that fits the rotating shaft and a blade portion that extends from the rotating shaft center portion, and the end of the blade portion curves upward. Has a structured. Since the end of the blade portion is curved upward, an upward flow is generated in the casing, and the object is rotated in the casing. Moreover, it is preferable that an upflow stirring blade is installed in the bottom face of a housing | casing. By being installed on the bottom surface in this way, the object accumulated in the lower part of the casing is scraped up and an upward flow is generated, so that the carbon material and the particles are more uniformly combined.

図2は、上昇流攪拌羽根の一例を示す概略構成図である。尚、上昇流攪拌羽根は、この態様に限定されず、具体的な一例として示す。上昇流攪拌羽根1230は、回転軸125に接続可能な回転軸接続部1231と、当該回転軸接続部の周囲に設けられた二つの攪拌羽根1233とを有する。攪拌羽根1233の一側面には、上昇流を発生させるためのエッジ部1235が形成されている。また、攪拌羽根の末端は、上向きに湾曲されている湾曲部1237を有することが好適である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an upflow stirring blade. In addition, an upflow stirring blade is not limited to this aspect, It shows as a specific example. The upflow agitating blade 1230 has a rotating shaft connecting portion 1231 that can be connected to the rotating shaft 125 and two stirring blades 1233 provided around the rotating shaft connecting portion. An edge portion 1235 for generating an upward flow is formed on one side of the stirring blade 1233. Moreover, it is suitable for the terminal of the stirring blade to have a curved portion 1237 that is curved upward.

せん断攪拌羽根の形状は、筐体内部で攪拌することにより、ペースト状物など流動する物体とのせん断力が付加できれば特に限定されない。せん断攪拌羽根は、上昇流攪拌羽根の上部に設置されていることが好適である。このように上部に設置することにより上昇流攪拌羽根により発生した上昇流が、物体M上部に到達すると流れの方向を転換させて、再び底部へと流れを変化させる。このように底部へと流れを変化させた位置にせん断攪拌羽根が配されることによって、より均一に物体がせん断されて、均一に混合される。   The shape of the shear stirring blade is not particularly limited as long as a shearing force with a flowing object such as a paste can be applied by stirring inside the casing. The shear stirring blade is preferably installed on the upper part of the upflow stirring blade. When the upward flow generated by the upward flow stirring blades reaches the upper portion of the object M by changing the flow direction to the bottom, the flow is changed to the bottom again. By arranging the shear stirring blade at the position where the flow is changed to the bottom in this way, the object is sheared more uniformly and mixed uniformly.

図3は、せん断攪拌羽根の概略構成図である。尚、せん断攪拌羽根は、この態様に限定されないが、具体的な一例として示す。せん断攪拌羽根1210は、回転軸125に接続可能な回転軸接続部1211と、輪状支持体1213と、前記輪状支持体と回転軸接続部とを結合するための複数の接合支持体1215と、前記輪状支持体の外周に設けられた羽根1217とを有する。羽根1217の回転方向後部には、起流板1219が設けられていてもよい。ここでは羽根が4枚設けられている態様を示したが、この数には限定されず、例えば2枚であってもよいし、6枚であってもよい。尚、輪状支持体1213は、回転軸接続部1211に対して上方に配されるように構成することが好適である。このような配置にすることによってせん断しやすくなる。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a shear stirring blade. In addition, although a shear stirring blade is not limited to this aspect, it shows as a specific example. The shear stirring blade 1210 includes a rotating shaft connecting portion 1211 that can be connected to the rotating shaft 125, a ring-shaped support 1213, a plurality of joint supports 1215 for connecting the ring-shaped support and the rotating shaft connecting portion, And a blade 1217 provided on the outer periphery of the annular support. A wake plate 1219 may be provided at the rear of the blade 1217 in the rotational direction. Here, an embodiment in which four blades are provided is shown, but the number is not limited to this number. For example, two or six blades may be used. In addition, it is preferable that the ring-shaped support body 1213 is configured to be disposed above the rotation shaft connecting portion 1211. Such an arrangement facilitates shearing.

当該攪拌装置内に流動させる物体Mを導入して、前記攪拌手段により攪拌することにより、上昇流攪拌羽根の回転によって上昇流Uが発生し物体全体を流動させてミキサー内で混合することができる。更に、攪拌手段を回転させることによって、流動している物体Mにせん断力を加えることができるため、当該せん断力により物体が好適に混合される。このように、上昇流及びせん断作用を組み合わせることにより、粒子と炭素材料分散液とが好適に混合されるため、得られる炭素材料複合化粒子が特に顕著に均一になる。   By introducing the object M to be flowed into the stirring device and stirring by the stirring means, the upward flow U is generated by the rotation of the upward flow stirring blade, and the entire body can be flowed and mixed in the mixer. . Furthermore, since the shearing force can be applied to the flowing object M by rotating the stirring means, the object is suitably mixed by the shearing force. In this way, by combining the upward flow and the shearing action, the particles and the carbon material dispersion are suitably mixed, so that the obtained carbon material composite particles are particularly remarkably uniform.

ポリマー粒子
本発明において使用されるポリマー粒子の平均粒径は、特に限定されないが、例えば、0.1μm〜10mm程度が好適である。
Polymer Particles The average particle diameter of the polymer particles used in the present invention is not particularly limited, but for example, about 0.1 μm to 10 mm is preferable.

ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、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)、ポリブチレンナフタレート(PBN)等のポリエステル系樹脂、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、天然ゴム、スチレン/ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム等のゴム系材料、アクリルニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂(ABS樹脂)、ポリアクリル酸、ポリアルキルアクリレート等のアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、四フッ化エチレン/六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、エチレン/四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、エチレン/クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)等のフッ素系樹脂が挙げられる。   Examples of the polymer include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate (PTT), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene naphthalate (PBN), and the like. Polyester resins, nylon resins such as nylon 11, nylon 12, nylon 6 and nylon 66, polyimide resins, urethane resins, natural rubber, styrene / butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber and other rubber materials, acrylonitrile / Acrylic resins such as butadiene / styrene resin (ABS resin), polyacrylic acid, polyalkyl acrylate, polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PC) FE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), ethylene tetrafluoride / hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), fluororesin such as ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE).

分散液
本発明において使用される分散液は、炭素材料と溶媒とを含有する。任意で分散剤が含有されていることが好適である。
Dispersion The dispersion used in the present invention contains a carbon material and a solvent. It is preferred that a dispersant is optionally contained.

本発明における炭素材料とは、無機系の炭素材料を意味し、より具体的には、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、ナノカーボンなどが挙げられる。これらの炭素材料の中でもナノカーボンが好適であり、ナノカーボンの中でもカーボンナノチューブが好適である。ここでいう「ナノカーボン」とは、1000nm以下の直径を有する炭素材料を意味し、例えば、カーボンナノチューブ(単層・二層・多層タイプ、カップスタック型)、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン又はフラーレンを挙げることができる。カーボンナノチューブとしては、シングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)であっても、マルチウォールカーボンナノチューブ(MWCNT)であってもよい。カーボンナノチューブの長さは、0.1〜100μmが好適であり、0.1〜50μmがより好適であり、0.1〜20μmが更に好適である。カーボンナノチューブの直径は、5〜200nmが好適であり、8〜160nmがより好適であり、9〜120nmが更に好適である。尚、当該チューブの長さ、直径は、AFM(原子間力顕微鏡)を用いて、所定範囲内に存在する100個以上の構造体について測定し、90%以上の個数が入る範囲とする。   The carbon material in the present invention means an inorganic carbon material, and more specifically, carbon black, graphite, carbon fiber, nanocarbon and the like can be mentioned. Among these carbon materials, nanocarbon is preferable, and among the nanocarbons, carbon nanotubes are preferable. “Nanocarbon” as used herein means a carbon material having a diameter of 1000 nm or less. For example, carbon nanotubes (single-layer / double-layer / multi-layer type, cup-stack type), carbon nanofiber, carbon nanohorn or fullerene are used. Can be mentioned. The carbon nanotube may be a single wall carbon nanotube (SWCNT) or a multi-wall carbon nanotube (MWCNT). The length of the carbon nanotube is preferably from 0.1 to 100 μm, more preferably from 0.1 to 50 μm, and further preferably from 0.1 to 20 μm. The diameter of the carbon nanotube is preferably 5 to 200 nm, more preferably 8 to 160 nm, and still more preferably 9 to 120 nm. In addition, the length and diameter of the tube are measured with respect to 100 or more structures existing within a predetermined range using an AFM (atomic force microscope), and set to a range in which 90% or more are included.

また、カーボンナノチューブの合成法も特に限定されず、いかなる合成方法、例えば、電気放電法(C.Journet et al., Nature 388, 756(1997)及びD.S. Bethune et al., Nature 363, 605(1993))、レーザー蒸着法(R.E.Smally et al., Science 273, 483(1996))、気相合成法(R.Andrews et al., Chem. Phys. Lett.,303,468, 1999)、熱化学気相蒸着法(W.Z.Li et al., Science, 274, 1701(1996)、Shinohara et al., Jpn.J.Appl.Phys. 37, 1257(1998))、プラズマ化学気相蒸着法(Z.F.Ren et al., Science. 282,1105(1998))等により製造されたものでもよい。尚、合成に際し金属触媒が用いられた粗生成物に関しては、酸で処理して金属触媒を除去することが好適である。酸処理に関しては、例えば、特開2001−26410記載のように、酸水溶液としては硝酸溶液又は塩酸溶液を用い、例えば、硝酸溶液は50倍の水に希釈された溶液を、塩酸溶液も50倍の水に希釈された溶液を使用する手法を挙げることができる。そして、このように酸処理した後、洗浄し、フィルタリングし、カーボンナノチューブ水溶液とする。   Also, the carbon nanotube synthesis method is not particularly limited, and any synthesis method such as an electric discharge method (C. Journet et al., Nature 388, 756 (1997) and DS Bethune et al., Nature 363, 605 (1993) )), Laser deposition (RESmally et al., Science 273, 483 (1996)), gas phase synthesis (R. Andrews et al., Chem. Phys. Lett., 303,468, 1999), thermochemical vapor phase Vapor deposition (WZLi et al., Science, 274, 1701 (1996), Shinohara et al., Jpn. J. Appl. Phys. 37, 1257 (1998)), plasma enhanced chemical vapor deposition (ZFRen et al. , Science. 282, 1105 (1998)) or the like. In addition, about the crude product in which the metal catalyst was used in the synthesis | combination, it is suitable to process with an acid and to remove a metal catalyst. Regarding acid treatment, for example, as disclosed in JP-A-2001-26410, a nitric acid solution or a hydrochloric acid solution is used as an aqueous acid solution. For example, a nitric acid solution is diluted 50 times with water, and a hydrochloric acid solution is also 50 times. A method using a solution diluted in water can be mentioned. And after acid-treating in this way, it wash | cleans and filters and it is set as carbon nanotube aqueous solution.

分散剤としては、特に限定されないが、例えば、リン脂質系界面活性剤、両性イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤等の界面活性剤、シクロデキストリン類といった包摂化合物を形成するホスト化合物、その他核酸やたんぱく質等の天然由来の高分子化合物等が挙げられる。「リン脂質系界面活性剤」とは、リン酸基を官能基とする陰イオン性界面活性剤・両性イオン界面活性剤であり、リン脂質(グリセロリン脂質、スフィンゴリン脂質の両方を含む)及び改質リン脂質(例えば、水素添加リン脂質、リゾリン脂質、酵素変換リン脂質、リゾホスファチジルグリセロール、他の物質との複合体)のいずれでもよい。このようなリン脂質は、生物を構成する細胞の種々の膜系、例えば原形質膜、核膜、小胞体膜、ミトコンドリア膜、ゴルジ体膜、リソソーム膜、葉緑体膜、細菌細胞膜に存在し、好適には、リポソームの調製に用いられるリン脂質が好適である。具体的には、例えば、ホスファチジルコリン{例えば、ジステアロイルホスファチジルコリン(DSPC)、ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)、ジパルミトリルホスファチジルコリン(DPPC)}、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルグリセロール、ジホスファチジルグリセロール、リゾホスファチジルコリン、スフィンゴミエリンを挙げることができる。特に好適な界面活性剤は、両性イオン界面活性剤である。両性イオン界面活性剤としては、四級アンモニウム塩基/スルホン酸基(−SOH)タイプ、四級アンモニウム塩基/リン酸酸基タイプ(水に可溶)、四級アンモニウム塩基/リン酸酸基タイプ(水に不溶)、四級アンモニウム塩基/カルボキシル基タイプの両性イオン界面活性剤が挙げられる。尚、前記の酸基は塩であってもよい。特に、前記の両性イオン界面活性剤が一分子中に+と−の両電荷を有することが好適であり、前記の酸基の酸解離定数(pKa)が、5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましく、3以下であることが更に好ましい。具体的には、3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアミノ]−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホン酸(CHAPSO)、3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアミノ]−プロパンスルホン酸(CHAPS)、N,N−ビス(3−D−グルコナミドプロピル)−コラミド、n−オクタデシル−N,N’−ジメチル−3−アミノ−1−プロパンスルホン酸、n−デシル−N,N’−ジメチル−3−アミノ−1−プロパンスルホン酸、n−ドデシル−N,N’−ジメチル−3−アミノ−1−プロパンスルホン酸、n−テトラデシル−N,N’−ジメチル−3−アミノ−1−プロパンスルホン酸{Zwittergent(商標)−3−14}、n−ヘキサデシル−N,N’−ジメチル−3−アミノ−1−プロパンスルホン酸、n−オクタデシル−N,N’−ジメチル−3−アミノ−1−プロパンスルホン酸等のアンモニウムスルホベタイン類、n−オクチルホスホコリン、n−ノニルホスホコリン、n−デシルホスホコリン、n−ドデシルホスホコリン、n−テトラデシルホスホコリン、n−ヘキサデシルホスホコリン等のホスホコリン類、ジラウロイルホスファチジルコリン、ジミリストイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ジステアロイルホスファチジルコリン、ジオレオイルホスファチジルコリン、ジリノレオイルホスファチジルコリン等のホスファチジルコリン類が挙げられる。尚、溶媒としては特に限定されないが、取扱や分散の容易から、特に水が好ましい。 The dispersant is not particularly limited. For example, phospholipid surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants and other surfactants, Examples include host compounds that form inclusion compounds such as dextrins, and other naturally-occurring polymer compounds such as nucleic acids and proteins. “Phospholipid surfactants” are anionic and zwitterionic surfactants that have phosphate groups as functional groups, including phospholipids (including both glycerophospholipids and sphingophospholipids) Any of phospholipids (for example, hydrogenated phospholipids, lysophospholipids, enzyme-converted phospholipids, lysophosphatidylglycerol, and complexes with other substances) may be used. Such phospholipids are present in various membrane systems of the cells that make up organisms, such as the plasma membrane, nuclear membrane, endoplasmic reticulum membrane, mitochondrial membrane, Golgi membrane, lysosomal membrane, chloroplast membrane, and bacterial cell membrane. Preferably, phospholipids used for preparing liposomes are suitable. Specifically, for example, phosphatidylcholine {for example, distearoylphosphatidylcholine (DSPC), dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC), dipalmitrylphosphatidylcholine (DPPC)}, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, phosphatidylserine, phosphatidylglycerol, diphosphatidylglycerol Lysophosphatidylcholine and sphingomyelin. Particularly preferred surfactants are zwitterionic surfactants. Zwitterionic surfactants include quaternary ammonium base / sulfonic acid group (—SO 3 H) type, quaternary ammonium base / phosphate group (soluble in water), quaternary ammonium base / phosphate group. Examples include amphoteric surfactants of the type (insoluble in water) and quaternary ammonium base / carboxyl group type. The acid group may be a salt. In particular, the zwitterionic surfactant preferably has both + and-charges in one molecule, and the acid dissociation constant (pKa) of the acid group is preferably 5 or less. More preferably, it is more preferably 3 or less. Specifically, 3-[(3-colamidopropyl) dimethylamino] -2-hydroxy-1-propanesulfonic acid (CHAPSO), 3-[(3-colamidopropyl) dimethylamino] -propanesulfonic acid ( CHAPS), N, N-bis (3-D-gluconamidopropyl) -colamide, n-octadecyl-N, N′-dimethyl-3-amino-1-propanesulfonic acid, n-decyl-N, N ′ -Dimethyl-3-amino-1-propanesulfonic acid, n-dodecyl-N, N'-dimethyl-3-amino-1-propanesulfonic acid, n-tetradecyl-N, N'-dimethyl-3-amino-1 -Propanesulfonic acid {Zwittergent (TM) -3-14}, n-hexadecyl-N, N'-dimethyl-3-amino-1-propanesulfonic acid, n-octadecyl-N Ammonium sulfobetaines such as N'-dimethyl-3-amino-1-propanesulfonic acid, n-octylphosphocholine, n-nonylphosphocholine, n-decylphosphocholine, n-dodecylphosphocholine, n-tetradecylphosphocholine Phosphocholines such as choline and n-hexadecylphosphocholine, phosphatidylcholines such as dilauroylphosphatidylcholine, dimyristoylphosphatidylcholine, dipalmitoylphosphatidylcholine, distearoylphosphatidylcholine, dioleoylphosphatidylcholine, and dilinoleoylphosphatidylcholine. The solvent is not particularly limited, but water is particularly preferable because of easy handling and dispersion.

本発明において溶媒は、特に限定されないが、例えば水系溶媒や、有機溶媒が挙げられる。   In the present invention, the solvent is not particularly limited, and examples thereof include an aqueous solvent and an organic solvent.

本発明において用いられる水系溶媒とは、水又は水と親水性溶媒(例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、2−ブタノン(MEK)等のケトン類、ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルピロリドン(NMP)等のアミド類、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類、が挙げられる。)との混合液を意味する。   The aqueous solvent used in the present invention is water or water and a hydrophilic solvent (for example, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and 2-butanone (MEK), dimethylformamide (DMF), and N-methyl. And amides such as pyrrolidone (NMP) and ethers such as tetrahydrofuran (THF)).

有機溶媒は、特に限定されないが、例えば、芳香族炭化水素類であるトルエン、ベンゼン、キシレン、スチレン、エチルベンゼン、塩化芳香族炭化水素類であるクロルベンゼン、オルト−ジクロルベンゼン、塩化脂肪族炭化水素類である塩化メチレン、クロロホルム(トリクロルメタン)、四塩化炭素(テトラクロルメタン)、1,2−ジクロルエタン、1,1,1−トリクロルエタン、1,1,2,2−テトラクロルエタン、1,2−ジクロルエチレン、トリクロルエチレン、トラクロルエチレン(パークロルエチレン)、アルコール類であるメタノール(メチルアルコール)、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール(イソアミルアルコール)、ブチルアルコール、シクロヘキサノール、エステル類である酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル(酢酸アミル)、酢酸イソペンチル(酢酸イソアミル)、エーテル類であるエチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ケトン類であるアセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホン、グリコールエーテル(セロソルブ)類であるエチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(セロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(セロソルブアセテート)、脂環式炭化水素類並びにその誘導体であるシクロヘキサン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、脂肪族炭化水素類であるノルマルヘキサン、脂肪族又は芳香族炭化水素の混合物であるガソリン、ベンジン、ゴム揮発油、大豆揮発油、ミネラルスピリット、クリーニングソルベント、コールタールナフサ(沸点範囲120〜160℃、120〜180℃、140〜200℃)、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、ミネラルスピリット、脂環族炭化水素(テレビン油)、混合炭化水素(HAWS、ソルベット100、ソルベット150)、グリコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カービトール、ブチルカービトール、メトキシブタノール)及びエステルエーテル類(酢酸セロソルブ、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸カービトール、酢酸メトキシブチル)、シリコーンオイル類(ポリジメチルシロキサン、部分オクチル置換ポリジメチルシロキサン、部分フェニル置換ポリジメチルシロキサン)、ハロゲン化炭化水素(クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、ブロモベンゼン、ジクロロメタン、トリクロロメタン)、フッ素化物類、その他であるクレゾール、二硫化炭素、N,N−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。またこれらを2種以上混合してもよい。これらの溶剤の中でも、分散性と除去・回収の容易性から、メチルエチルケトン、トルエンが好適である。   The organic solvent is not particularly limited. For example, aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene, xylene, styrene, ethylbenzene, chloroaromatic hydrocarbons such as chlorobenzene, ortho-dichlorobenzene, and chlorinated aliphatic hydrocarbons. Methylene chloride, chloroform (trichloromethane), carbon tetrachloride (tetrachloromethane), 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, 1, 2-dichloroethylene, trichloroethylene, trachlorethylene (perchlorethylene), alcohols such as methanol (methyl alcohol), isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol (isoamyl alcohol), Butyl alcohol, Clohexanol, esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate (amyl acetate), isopentyl acetate (isoamyl acetate), ethyl ethers such as 1,4- Dioxane, tetrahydrofuran, dioxane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, isophone, glycol ethers (cellosolve) such as ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (cellosolve) ), Ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether acetate (cellosolve acetate), fat Hydrocarbons and their derivatives cyclohexane, cyclohexanone, methylcyclohexanone, cyclohexanol, methylcyclohexanol, aliphatic hydrocarbons normal hexane, mixtures of aliphatic or aromatic hydrocarbons, gasoline, benzine, rubber volatilization Oil, soybean volatile oil, mineral spirit, cleaning solvent, coal tar naphtha (boiling range 120-160 ° C, 120-180 ° C, 140-200 ° C), petroleum ether, petroleum naphtha, petroleum benzine, mineral spirit, alicyclic carbonization Hydrogen (turpentine oil), mixed hydrocarbons (HAWS, sorbet 100, sorbet 150), glycols (ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol) , Diethylene glycol monoethyl ether, polypropylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol monoallyl ether, polypropylene glycol monoallyl ether, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, carbitol, butyl carbitol, methoxybutanol) and ester ethers (cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, acetic acid) Carbitol, methoxybutyl acetate), silicone oils (polydimethylsiloxane, partially octyl-substituted polydimethylsiloxane, partially phenyl-substituted polydimethylsiloxane), halogenated hydrocarbons (chlorobenzene, dichlorobenzene, chloroform, bromobenzene, dichloromethane, trichloromethane) , Fluorides, other cresols, carbon disulfide, N, N Dimethylformamide and the like. Two or more of these may be mixed. Among these solvents, methyl ethyl ketone and toluene are preferred from the viewpoint of dispersibility and ease of removal / recovery.

尚、本発明に係る分散液中に含まれる炭素材料の濃度は、0.2〜50wt%が好適であり、0.5〜20wt%がより好適であり、1〜10wt%が更に好適である。また、分散剤の炭素材料に対する重量比は、0.01〜100が好適であり、0.05〜20がより好適であり、0.1〜10が更に好適である。   The concentration of the carbon material contained in the dispersion according to the present invention is preferably 0.2 to 50 wt%, more preferably 0.5 to 20 wt%, and further preferably 1 to 10 wt%. . Moreover, 0.01-100 are suitable for the weight ratio with respect to the carbon material of a dispersing agent, 0.05-20 are more suitable, and 0.1-10 are still more suitable.

本発明に係る製造方法を前記の攪拌装置を用いた例をとり説明する。本発明に係る製造方法は、攪拌装置を用いて、炭素材料分散液と、ポリマー粒子とを混合してペースト状物を調製する混合工程と、前記ペースト状物を攪拌しながら溶媒を蒸発させて乾燥させる攪拌乾燥工程とを経て、炭素材料複合化粒子を製造する方法である。また、任意で、炭素材料以外の添加剤を追加する工程を有していてもよい。   The production method according to the present invention will be described by taking an example using the above stirring device. The production method according to the present invention includes a mixing step of preparing a paste-like material by mixing a carbon material dispersion and polymer particles using a stirring device, and evaporating the solvent while stirring the paste-like material. This is a method for producing carbon material composite particles through a drying and drying step. Moreover, you may have the process of adding additives other than a carbon material arbitrarily.

混合工程
混合工程において、先述の攪拌装置を用いて、炭素材料分散液とポリマー粒子とを混合してペースト状物を調製する。当該工程において炭素材料分散液を使用することによって、カーボンナノチューブの場合を例にとり説明すれば、粉状のカーボンナノチューブを用いた場合と比較して、カーボンナノチューブの凝集が少なく、更に混合の工程で一旦ペースト状物とすることによって、更にカーボンナノチューブの凝集が起こり難い条件に配することが可能であるため、結果的にカーボンナノチューブが均一に複合化した粒子を得ることが可能となる。
In the mixing step, the paste material is prepared by mixing the carbon material dispersion and the polymer particles using the agitator described above. By using a carbon material dispersion in the process, the case of carbon nanotubes will be described as an example. Compared to the case of using powdered carbon nanotubes, the carbon nanotubes are less aggregated, and further in the mixing process. Once the paste is made into a paste, it can be placed under conditions that make it difficult for the carbon nanotubes to aggregate. As a result, it is possible to obtain particles in which the carbon nanotubes are uniformly complexed.

ここで、炭素材料分散液と、ポリマー粒子とを混合する際に、はじめにポリマー粒子を攪拌装置の筐体内に入れて攪拌手段により攪拌する。粒子を攪拌しながら炭素材料分散液を当該筐体内にゆっくりと入れることにより、粉体がダマになりにくくなり、均一なペースト状物を得ることができる。また、炭素材料分散液を加えても十分な流動性を有しない場合には、更に溶媒を添加して当該ペースト状物に流動性をもたせてもよい。   Here, when the carbon material dispersion and the polymer particles are mixed, the polymer particles are first put in the casing of the stirring device and stirred by the stirring means. By slowly putting the carbon material dispersion into the casing while stirring the particles, the powder is less likely to become lumpy and a uniform paste can be obtained. In addition, when the carbon material dispersion liquid is not added and the fluidity is not sufficient, a solvent may be further added to impart fluidity to the paste.

ここで、混合工程において調製するペースト状物の粘度は、100Pa・s以下であることが好適であり、50Pa・s以下であることがより好適であり、10Pa・s以下であることが更に好適である。下限は限定されず、粘性測定が困難な程度の液体状であってもよいが、例えば、0.01Pa・sである。但し、液体状になるまで溶媒を加えてしまうと、後述する乾燥工程において溶媒を蒸発させるために多くの時間とエネルギーを費やすこととなってしまうので、作業効率の観点からは好ましくない。   Here, the viscosity of the paste-like material prepared in the mixing step is preferably 100 Pa · s or less, more preferably 50 Pa · s or less, and further preferably 10 Pa · s or less. It is. The lower limit is not limited, and may be a liquid that is difficult to measure viscosity, but is, for example, 0.01 Pa · s. However, if the solvent is added until it becomes liquid, it takes a lot of time and energy to evaporate the solvent in the drying step described later, which is not preferable from the viewpoint of work efficiency.

攪拌乾燥工程
攪拌乾燥工程において、混合工程において調製したペースト状物を攪拌しながら、ペースト状物に含まれる溶媒を蒸発させて乾燥させる。このように攪拌乾燥工程を有することにより、攪拌しながら溶媒を揮発させることによって、炭素材料とポリマー粒子とを均一に複合化することが可能となる。この際、攪拌装置の攪拌羽根を高速で回転させることにより発生する摩擦熱によって溶媒を揮発させることも可能である。このように揮発させることによって製造の際に使用するエネルギーを最小限に抑えることができると共に、羽根の回転によりせん断力を受けながら溶媒が蒸発するため、炭素材料が凝集し難くなり、結果的に均一な複合化粒子を得ることができる。当該攪拌乾燥工程において、例えば、攪拌装置の加熱手段等によって外部から加熱してもよい。加熱することによって、より迅速に溶媒を蒸発させることができるため好適である。
Stirring and drying step In the stirring and drying step, the solvent contained in the pasty material is evaporated and dried while stirring the pasty material prepared in the mixing step. By having the stirring and drying step in this manner, the carbon material and the polymer particles can be uniformly combined by volatilizing the solvent while stirring. At this time, it is also possible to volatilize the solvent by frictional heat generated by rotating the stirring blade of the stirring device at a high speed. By volatilizing in this way, the energy used in the production can be minimized, and the solvent evaporates while receiving shearing force due to the rotation of the blades, making it difficult for the carbon material to coagulate. Uniform composite particles can be obtained. In the stirring and drying step, for example, heating may be performed from the outside by a heating unit of a stirring device or the like. It is preferable because the solvent can be evaporated more rapidly by heating.

本工程において、筐体内を減圧にすることが好適である。減圧は、例えば、攪拌装置の減圧手段によって行なうことができる。このように、減圧にすることによって、溶媒の沸点が低くなるため、混合物の温度を低く保つことができるので、粒子が熱に弱い材料であったとしても、粒子の性質をほとんど変化させることなく処理することができる。   In this step, it is preferable to reduce the pressure in the housing. The decompression can be performed by, for example, decompression means of a stirring device. In this way, since the boiling point of the solvent is lowered by reducing the pressure, the temperature of the mixture can be kept low, so even if the particles are heat-sensitive materials, the properties of the particles are hardly changed. Can be processed.

当該工程によりペースト状物から溶媒が蒸発すると、炭素材料複合化粒子を得ることができる。ここで得られる炭素材料複合化粒子は、当該製造方法により製造されるため、炭素材料が均一に粒子と複合化している。本発明において得られる複合化粒子は、炭素材料によりポリマー粒子が被覆されている態様が好適である。   When the solvent evaporates from the paste-like material in this step, carbon material composite particles can be obtained. Since the carbon material composite particles obtained here are manufactured by the manufacturing method, the carbon material is uniformly composited with the particles. The composite particles obtained in the present invention preferably have a mode in which polymer particles are coated with a carbon material.

本発明に係るポリマー粒子は、熱分析(TG)法を用いてカーボンナノチューブに由来する炭素量(wt%)を測定する。当該数値(標準偏差/炭素量平均値)の算出及び好適範囲は上記と同様である。   The polymer particles according to the present invention measure the amount of carbon (wt%) derived from carbon nanotubes using a thermal analysis (TG) method. The calculation and preferred range of the numerical value (standard deviation / carbon amount average value) are the same as described above.

本発明に係る製造方法により得られる炭素材料複合化粒子は、例えば、混練等のプロセスを経て、押出・プレス等の加工を行ったのち、各種成形品として強化材料、導電性材料等に使用することができる。   The carbon material composite particles obtained by the production method according to the present invention are used for reinforcing materials, conductive materials and the like as various molded articles after being processed by extrusion and pressing through a process such as kneading, for example. be able to.

(実施例1)
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)2400gと、カーボンナノチューブ(CNT:昭和電工製VGCF−S、10wt%)と3−(N,N−ジメチルテトラデシルアンモニオ)プロパンスルホネート(Fluka社製分散剤)1.44wt%を含む分散液960gと、水2081gを、円筒状の筐体とその中に設けられた上昇流攪拌羽根とせん断攪拌羽根とが備えられたヘンシェルミキサーFM20BX(日本コークス工業製)に投入し、600rpmで30秒攪拌した。その際のペーストの粘度は8.3Pa・sであった(測定機器:東機産業製TVC−5型粘度計、ロータ:4号、回転数20rpm、測定温度:常温25℃)。スチームを筐体表面を覆うジャケット内に導入して加熱すると同時に、60mmHgまで減圧を行った。更に攪拌しながら水を蒸発させて水が除去された後、CNTが複合化されたPTFEを取り出した。熱分析(TG)法(SIIナノテクノロジー社、EXSTAR TG/DTA7200にて測定)を用いて、同一サンプル内でサンプリングする箇所を変えて3回、カーボンナノチューブ複合化材料のカーボンナノチューブに由来する炭素量(wt%)を測定した(表2)。
Example 1
2400 g of polytetrafluoroethylene (PTFE), carbon nanotubes (CNT: VGCF-S, 10 wt% manufactured by Showa Denko) and 3- (N, N-dimethyltetradecylammonio) propane sulfonate (dispersant manufactured by Fluka) 960 g of a dispersion containing 44 wt% and 2081 g of water were put into a Henschel mixer FM20BX (manufactured by Nihon Coke Industries) equipped with a cylindrical casing and upflow stirring blades and shear stirring blades provided therein. , And stirred at 600 rpm for 30 seconds. The viscosity of the paste at that time was 8.3 Pa · s (measuring instrument: TVC-5 type viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., rotor: No. 4, rotation speed 20 rpm, measurement temperature: normal temperature 25 ° C.). Steam was introduced into a jacket covering the housing surface and heated, and at the same time, the pressure was reduced to 60 mmHg. Further, the water was removed by evaporation while stirring, and then PTFE combined with CNT was taken out. Using the thermal analysis (TG) method (measured by SII Nanotechnology Inc., EXSTAR TG / DTA7200), the amount of carbon derived from the carbon nanotubes of the carbon nanotube composite material three times while changing the sampling location in the same sample (Wt%) was measured (Table 2).

(比較例1)
ヘンシェルミキサーを用いず、通常のスクリュー状攪拌翼を用いて実施例と同様に行った。混合物を加熱乾燥し、PTFE複合体を得た。
(Comparative Example 1)
It carried out similarly to the Example using the normal screw-shaped stirring blade, without using a Henschel mixer. The mixture was dried by heating to obtain a PTFE composite.

(均一性評価試験)
均一性評価試験においては、試料500g中における、5mm以上の凝集塊の個数で判断した。凝集塊数が0個のものを○、5個未満のものを△、5個以上のものを×とした。
(Uniformity evaluation test)
In the uniformity evaluation test, determination was made based on the number of aggregates of 5 mm or more in 500 g of the sample. The case where the number of aggregates was 0 was evaluated as ○, the case where it was less than 5 as Δ, and the case where it was 5 or more as ×.

Figure 0005663237
Figure 0005663237

Figure 0005663237
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本発明に係る炭素材料複合化ポリマー粒子によれば、ポリマー複合体等に応用することが可能である。   The carbon material composite polymer particles according to the present invention can be applied to polymer composites and the like.

100:攪拌装置
110:筐体
111:加熱手段加熱手段
112:保温材
120:攪拌手段
121:せん断攪拌羽根
123:上昇流攪拌羽根
125:回転軸
127:回転手段
130:減圧手段
131:配管
1210:せん断攪拌羽根
1211:回転軸接続部
1213:輪状支持体
1215:接合支持体
1217:羽根
1219:起流板
1230:上昇流攪拌羽根
1231:回転軸接続部
1233:攪拌羽根
1235:エッジ部
1237:湾曲部
M:物体
U:上昇流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Agitation apparatus 110: Housing | casing 111: Heating means Heating means 112: Insulation material 120: Agitation means 121: Shear stirring blade 123: Upflow stirring blade 125: Rotating shaft 127: Rotating means 130: Decompression means 131: Piping 1210: Shear stirring blade 1211: Rotating shaft connecting portion 1213: Ring-shaped support 1215: Bonding support 1217: Blade 1219: Current plate 1230: Upflow stirring blade 1231: Rotating shaft connecting portion 1233: Stirring blade 1235: Edge portion 1237: Curve Part M: Object U: Upflow

Claims (8)

流動させる物体を収納する円筒状の筐体と、前記筐体内の下部に設置された攪拌手段とを有し、前記攪拌手段が、回転させることにより筐体内に収納される物体に上昇流を発生させるための上昇流攪拌羽根と、回転させることにより筐体内に収納される物体をせん断するためのせん断攪拌羽根とを少なくとも有する攪拌装置を用いて、
炭素材料と溶媒とを含有する分散液と、ポリマー粒子と、を前記攪拌装置の筐体内に導入し前記攪拌手段により攪拌してペースト状物を調製する混合工程と、
調製した前記ペースト状物を攪拌しながら前記溶媒を蒸発させて乾燥させる攪拌乾燥工程と、
を有することを特徴とする、炭素材料複合化粒子の製造方法。
It has a cylindrical casing for storing the object to be flowed and a stirring means installed at the lower part of the casing, and the stirring means generates an upward flow in the object stored in the casing by rotating. Using an agitating device having at least an upflow agitating blade for rotating and a shear agitating blade for shearing an object housed in the casing by rotating,
A mixing step in which a dispersion containing a carbon material and a solvent, and polymer particles are introduced into a casing of the stirring device and stirred by the stirring means to prepare a paste-like material;
A stirring and drying step of evaporating and drying the solvent while stirring the prepared paste-like material;
A method for producing carbon material composite particles, comprising:
前記炭素材料がカーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項1記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the carbon material is a carbon nanotube. 前記攪拌乾燥工程において、前記攪拌手段の上昇流攪拌羽根及びせん断攪拌羽根を回転させることにより発生する摩擦熱によって前記溶媒を蒸発させることを特徴とする、請求項1又は2記載の製造方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein, in the stirring and drying step, the solvent is evaporated by frictional heat generated by rotating an upflow stirring blade and a shear stirring blade of the stirring means. 前記攪拌乾燥工程において、外部から加熱することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the stirring and drying step, heating is performed from the outside. 前記攪拌乾燥工程において、前記筐体内を減圧にすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the inside of the housing is depressurized in the stirring and drying step. 前記混合工程において、前記粒子を前記攪拌手段により流動させながら、前記分散液を前記粒子に対して混合することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein in the mixing step, the dispersion is mixed with the particles while the particles are flowed by the stirring means. 前記混合工程において、更に溶媒を導入することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項記載の製造方法。   In the said mixing process, a solvent is introduce | transduced further, The manufacturing method as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記混合工程において、前記ペースト状物の粘度を100Pa・s以下の粘度とすることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項記載の製造方法。   In the said mixing process, the viscosity of the said paste-form thing is made into the viscosity of 100 Pa.s or less, The manufacturing method as described in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.
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