JP5725636B1 - グラフェン組成物及びグラフェン成形物 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献3には、グラフェンをマスターバッチ(中間組成物)の形で用いることが示されている。さらに、特許文献4〜6には、炭素繊維やカーボンナノチューブ(CNT)をマスターバッチの形で用いることが示されている。
化合物、グラフェン、分散剤を含むグラフェン組成物であって、
前記グラフェンは、0.01〜5重量%であり、長辺が1μm未満の第1フレークと、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークとを有し、前記第1フレークの個数が当該グラフェンのフレーク全体の5%以上であるとともに、前記第1フレーク及び前記第2フレークの合計個数が当該グラフェンのフレーク全体の90%以上であり、厚みが1.3nmより大きくかつ100nm以下である第3フレークの個数が、当該グラフェンのフレーク全体の60%より多く、
前記化合物は、平均分子量が1万〜100万の有機化合物であることを特徴としている。
この特徴によれば、配合するグラフェンが0.01〜5重量%、かつ長辺が1μm未満の第1フレークと、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークとの小さなフレークであり、グラフェンを配合する量が少なくても、グラフェン組成物の性状を、所望する性状を奏するようにできる。また、グラフェンを配合する量が少ないから、化合物自体が本来有する特徴に影響を与えることが少ないと考えられる。
ここで、グラフェン組成物の性状とは、引張強さ、弾性率等の機械的な特性などを含む。特に、化合物にグラフェンを添加したことにより、グラフェン組成物の引張強さ、弾性率等の機械的な特性が強化されることで、グラフェン組成物が所望する性状を奏するようにできる。また、化合物自体の特徴とは、例えば化合物が樹脂の場合には、樹脂本来の成形しやすさや、軽量などの化合物自体が有する有利な特性をいう。また、グラフェンの配合割合である重量%はグラフェン組成物全体の重量に対する割合である。
この特徴によれば、第1フレークはその長辺が有機化合物の分子の最小単位の塊の外径よりも短いものが多く、かつ第2フレークはその長辺が有機化合物の分子の最小単位の塊の外径よりも長いものが多く、グラフェン組成物の性状を良好に付与することができる。また、化合物は、平均分子量が、好ましくは2万〜30万の有機化合物であるとよい。
また、この特徴によれば、厚みが1.3nmより大きいすなわち4層以上のグラフェンが多いから1層、2層、3層のグラフェンに比較し生産が容易であり、量産に適する。
ここで、第3フレークは、厚みについて特定しているため、第1フレークや第2フレークに該当する場合に、第3フレークにより特定する大きさを有している場合もある。例えば、長辺が1μm未満の第1フレークで、厚みが10nmで第3フレークとなる場合もある。
前記グラフェンは、前記第1フレークの個数が、前記第2フレークの個数より多いことを特徴としている。
この特徴によれば、長辺が1μm未満のより小さな第1フレークの個数を多くすることで、グラフェンの分散性に優れるとともに、グラフェンを配合する量が少なくても、グラフェン組成物の性状を、所望する性状を奏するようにできる。
前記グラフェンが、0.1重量%未満であることを特徴としている。
この特徴によれば、配合するグラフェンの量が少量であり、化合物自体の性状を損なう可能性が少ない。例えば、このグラフェン組成物で最終製品に成形した場合、グラフェンが0.1重量%未満の含有率となり、従来と同様の化合物自体の特徴を備えつつ、グラフェンによる強度などのグラフェン組成物の性状を、所望する性状を奏するようにできる。
前記分散剤は、非イオン界面活性剤を使用することを特徴としている。
この特徴によれば、非イオン界面活性剤を使用することでグラフェンの分散性に優れる。
前記分散剤は、グリセリン脂肪酸エステル構造を有する物を使用することを特徴としている。
この特徴によれば、グリセリン脂肪酸エステル構造を有する物を使用することでグラフェンの剥離性・分散性に優れる。
化合物、グラフェン、分散剤を含むグラフェン組成物であって、
前記グラフェンは、0.01〜5重量%であり、長辺が1μm未満の第1フレークを有し、
前記分散剤は、非イオン界面活性剤を使用することを特徴としている。
この特徴によれば、非イオン界面活性剤を使用するためフレークの分散性に優れたグラフェン組成物が得られる。
化合物、グラフェン、分散剤を含むグラフェン組成物であって、
前記グラフェンは、0.01〜5重量%であり、長辺が1μm未満の第1フレークを有し、
前記分散剤は、グリセリン脂肪酸エステルを使用することを特徴としている。
この特徴によれば、グリセリン脂肪酸エステルを使用するためフレークの分散性に優れたグラフェン組成物が得られる。
上述したグラフェン組成物を用いて最終製品に成形して成ることを特徴としている。
この特徴によれば、強度に優れる成形物を提供することができる。
ここで、グラフェン組成物は、当該グラフェン組成物を中間組成物としてベースとなる組成物に希釈して成形するものであってもよく、当該グラフェン組成物を直接成形するものであってもよい。
化合物として、合成樹脂、鉱油、有機溶媒を例示する。
<合成樹脂>
合成樹脂のうち熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ABS樹脂(ABS)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリアミド/ナイロン(PA)、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、環状ポリオレフィン(COP)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)、ポリサルフォン(PSF)、ポリアミドイミド(PAI)、熱可塑性ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)が挙げられる。また、合成樹脂のうち熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂(EP)、フェノール樹脂(PF)、メラミン樹脂(MF)、ポリウレタン(PUR)、不飽和ポリエステル樹脂(UP)が挙げられる。
これらの合成樹脂を用いる主要な用途は、例えば、ポリエチレン(PE)はシャンプーボトル、薬品ボトル、ゴミ袋・レジ袋、耐薬品ボトルなど、ポリプロピレン(PP)は家電などの筐体、車のバンパー、キャリアバックなど、ポリスチレン(PS)は発泡スチロール、食品トレー、CDケースなど、ポリ塩化ビニル(PVC)は水道管、雨樋、ホース、点滴バックなど、ABS樹脂(ABS)は、スーツケース、ヘルメットなど、アクリル樹脂(PMMA)は水族館の水槽、ディスプレイ、計器の窓など、ポリエチレンテレフタレート(PET)はペットボトル、食品トレーの蓋、化粧品容器など、ナイロン(PA)は歯車、軸受、漁網など、ポリカーボネート(PC)はキャビネット、レンズ、各種容器などが挙げられる。
また、合成樹脂は、繊維状のものでもよく、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリオレフィン、ポリウレタン、レーヨンなどの繊維が挙げられる。
また、合成樹脂はエラストマーでもよい。エラストマーのうち熱硬化性エラストマーとして、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、ポリイソブチレンゴム/ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンゴム(EPM/EPDM)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、アクリルゴム(ACM)、エピクロルヒドリンゴム(CO/ECO)など、熱硬化性樹脂系エラストマーとして、一部のウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(Q)、フッ素ゴム(FKM)など、熱可塑性エラストマーとしてスチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、アミド系のエラストマーが挙げられる。なお、本発明の化合物に含まれる天然ゴム(NR)は便宜上、エラストマーにまとめて説明する。
これらのエラストマーを用いる主要な用途は、天然ゴム(NR)及びイソプレンゴム(IR)は大型自動車のタイヤ、ホース、ベルト、空気バネなど、ニトリルゴム(NBR)はOリング、オイルシール、ガスケット、耐油ホースなど、スチレンゴム(SBR)はタイヤ、靴、防振ゴムなど、クロロプレンゴム(CR)は電線被覆、自動車部品、ベルトコンベア、窓枠など、シリコーンゴム(Q)はパッキン、防振、医療関連、食品関連などが挙げられる。
鉱油としては、潤滑油、グリース、またゴム用配合油として、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、芳香族系鉱油などが挙げられる。
有機溶媒としては、無極性のもととして、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、クロロホルム、酢酸エチルなど、極性非プロトン性のもとして、アセトン、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N-メチルピロリドン(NMP)、アセトニトリルなど、極性プロトン性のもとして、酢酸、エタノール、メタノール、水、1-ブタノール、2-プロパノール、ギ酸などが挙げられる。
グラフェンは、強度、導電性、伝熱性、透明性、電極防食性、気体・液体に対するガスバリア性などに優れ、フレキシブルであるため、様々な化合物に混入させることができる。
本発明のグラフェンは、鱗片状であって、厚さよりも長辺の長さが大きいフレークの形状を呈している。この場合グラフェンのフレークは、特に、長辺の長さが厚さの長さより5倍以上あることが望ましい。ここで、図1を参照し、フレーク形状のグラフェンについて説明する。図1においては、後述する製造方法により製造したフレーク形状のグラフェンを示している。図1において、グラフェンの長辺とは、劈開面を上方から観測したときの最長部分をいう。また、短辺とは、長辺に直交する方向における最長部分をいう。グラフェンの厚さ(劈開面に対して垂直方向の長さ)は一番薄い部分を基準とする。
グラフェンの製造方法は特に問わないが、黒鉛から剥離したものが生産性の観点から好ましい。代表的な方法として次のものを採用することができる。雰囲気中の圧力を減圧させる処理、加熱する処理、超音波により振動を与える処理、大気圧中でプラズマを付与する処理、真空中でプラズマを付与する処理、マイクロ波を付与する処理、噴流を衝突させる処理、噴流によるキャビテーション処理などが挙げられる。これらの処理のうち少なくとも2つの処理を施すことが、生産性の観点と、薄いものが得られるという観点から望ましい。また製造は湿式、乾式のいずれであっても良い。なお、湿式の場合は原料の黒鉛に対し後述する分散剤を混入させても良い。なお、酸やアルカリなどの化学処理によりグラフェンを酸化、還元させた酸化グラフェンや還元グラフェンを用いることも可能ではあるが、この場合には、酸化によりグラフェンの性状が壊れている可能性があるため、使用しないことが望ましい。また、グラフェンを製造する際に、黒鉛に後述する非イオン系の分散剤を加えて剥離すると、長辺が短いフレークが得られることがわかった。
分散剤は化合物に合った性質のものを選択するとよい。例えば、分散剤としては、陰イオン(アニオン)界面活性剤、陽イオン(カチオン)界面活性剤、両性イオン界面活性剤、非イオン(ノニオン)界面活性剤が挙げられる。特にグラフェンに対しては、陰イオン界面活性剤と非イオン界面活性剤が好ましい。より好ましくは、非イオン界面活性剤である。非イオン界面活性剤は、オキシエチレン基や水酸基、グルコシドなどの糖鎖など、イオンには解離せず、水との水素結合によって親水性を呈する界面活性剤であるため、イオン性界面活性剤ほどの親水性の強さは無いが、非極性溶媒中での使用が可能であるメリットがある。そして、その親水基鎖長を変化させることで、その性質を親油性から親水性まで自由に変化させることができるからである。陰イオン界面活性剤としては、X酸塩(X酸は例えばコール酸、デオキシコール酸)、例えばSDC:デオキシコール酸ナトリウム、リン酸エステルなどが好ましい。また、非イオン界面活性剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪アルコールエトキシレート、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アルキルグリコシドなどが好ましい。
化合物とグラフェンとを加えて混練することにより、グラフェン組成物を得ることができる。
化合物が合成樹脂の場合、配合及び混練は、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機、ニーダー、プラネタリーミキサーなどが使用できる。また、分散性を良くするために、リボンブレンダー、ドラムタンブラー、バタフライミキサー、ポニーミキサーなどで予備分散を行うとよい。
グラフェンは、第2フレークの個数がグラフェンのフレーク全体の10%以上60%未満、好ましくは20%程度であるとよい。第1フレークと第2フレークとを混在することにより、化合物に分散されやすくなる作用(この作用は後述する。)が生じるとともに、グラフェンによる性状を付与できるからである。
また、厚みが1.3nmより大きくかつ100nm以下である第3フレークの個数が、当該グラフェンのフレーク全体の60%、好ましくは70%より多いものである。例えば、0.3nmのフレークが20%未満、1.3nm未満のフレークが40%未満、1.3nmより大きくかつ100nm以下の第3フレークが60%を超えるものである。ここで、厚さが100nm以上のフレークはゼロ個であることが望ましい。粒度の選別を少なくする観点から、少しであれば100nmより大きいフレークを採用することを妨げるものではない。また、0.3nm(1層)のフレークを20%未満とすることで、それ以外の厚みをより多く含むようにしてもよい。
図2(a)に示すように、長辺が1μm未満のフレーク1(第1フレーク)は、毛玉状ポリマー4の隙間に入り込み、毛玉状ポリマー4の内側包含されるため、グラフェンを配合したことによる強度などの性状を向上させる作用が高いと考えられる。また、図2(b)に示すように、長辺が1μm以上5μm未満のフレーク2(第2フレーク)は、毛玉状ポリマー4の外形に近いので、フレーク2が複数の毛玉状ポリマー4を連結して、毛玉状ポリマー4同士の結合力を強化すると考えられる。図2(c)に示すように、長辺が5μm以上のフレーク3は毛玉状ポリマー4の外形よりも大きく、毛玉状ポリマー4を連結する作用は少ないと考えられる。フレーク1及びフレーク2によるこれらの作用を得るためには長辺の長さが厚みの長さより5倍以上であることが好ましいと考えられる。この場合、厚みが1.3nmより大きくかつ100nm以下であるフレークの個数が、当該グラフェンのフレーク全体の60%より多いことが望ましい。
なお、グラフェン組成物は中間組成物として用いることもできる。すなわち、上述したグラフェン組成物を中間組成物として、ベースとなる組成物に配合、希釈して最終製品となる、グラフェン組成物を得ることができる。ベースとなる組成物の化合物とグラフェン中間組成物の化合物とは、同じ組成であっても異なる組成であってもよい。当然であるが、グラフェン中間組成物を用いることなく、上述した化合物と、グラフェンと、分散剤と直接混合して、各種製品を製造するようにしてもよい。なお、グラフェン中間組成物を用いると、グラフェンを分散させやすく、かつ、扱いが容易である。
フィルムの引っ張り強度及び伸びを、島津製作所社製の卓上型精密万能試験機(AUTOGRAPH AGS-J)を用いて試験速度500mm/minで計測し、評価した。
フィルムの突刺し強度を島津製作所社製の卓上型精密万能試験機(AUTOGRAPH AGS-J)を用いて試験速度50mm/minの条件で計測し、評価した。
エポキシ及びポリスチレンについては、ASTM D638に準拠して、引っ張り強さ、ヤング率を計測し、評価した。
グラフェンは、黒鉛(1kg)(日本黒鉛工業製 鱗片状黒鉛)を気体噴流で衝突板に衝突させる処理を10回繰り返した後、水(3.95kg)に前記処理を施したグラフェン(1kg)と分散剤として非イオン界面活性剤(50g)を加え超音波により10時間振動を与えてグラフェンをさらに剥離し、グラフェン20重量%の分散液の状態とした。この場合、グラフェンの製造方法は、前述したような様々な製造方法により製造することができるが、少なくとも長辺が1μm未満の第1フレークと、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークとの合計個数が当該グラフェンのフレーク全体の90%以上含まれるぐらいの剥離処理を行えばよい。その際にろ過して第2フレークより大きいものを取り除いても良い。
[グラフェンの粒度分布]
図4に、実施例1におけるグラフェンの粒度分布(グラフェン分散液におけるフレークの長辺の長さの分布)を示す。図4を参酌すると、グラフェンの粒度分布は、約40nm〜120nmの範囲で約80nmをピークとする山と、約1.1μm〜1.2μmの範囲で約1.15μmをピークとする山との2つの山を有する分布になっている。
また、フレーク全体個数における割合は、長辺が1μm未満の第1フレークが80%、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークが20%である。
[グラフェンの厚み]
グラフェンの厚みは、走査型電子顕微鏡により個数を観察したところ、0.3nmのフレークが数%、0.6nm以上1.3nm未満のフレークが約30%、1.3nmより大きくかつ100nm以下のフレークが60%を超える個数が観察された。また、フレークの一番薄い厚みの長さに対して劈開面の長辺の長さが約50倍〜3000倍の範囲のものが70%以上を占めて構成されていた。フレークの一番薄い厚みの長さに対して劈開面の長辺の長さは、30〜10000倍のものが70%以上を占めて構成されていた。
[成形物]
(1)直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE:日本ユニカー社製NUCG−5225)97.9重量%に対して、グラフェン2重量%及び非イオン界面活性剤0.1重量%になるように、グラフェン分散液を配合攪拌し、二軸混練押出機(ベルストルフ社製2軸混練押出機HK25D)によりマスターバッチ(グラフェン中間組成物)を作成した。なお、非イオン界面活性剤は、グラフェンの製造時に加えたものであり、マスターバッチの作成時に新たに加えたものではない。
(2)次いでグラフェンが0.1重量%、0.04重量%となるように、マスターバッチを低密度ポリエチレン(LDPE:日本ユニカー社製NUC−8323)に希釈混合した。
(3)次いでインフレーション成形により厚さ30μmのフィルムを作成した。
[評価]
表1に示すように、グラフェンを添加しないブランクのフィルムの引張強さは27.4MPaであった。これに対し、グラフェンを0.04重量%、0.1重量%となるように配合したフィルムの引張強さはそれぞれ30.7MPa、35.1MPaであった。それぞれ、ブランクのものに対して、12%、28%向上している。
また、伸び、突刺し強度もブランクのものに対してそれぞれその特性が向上している。
図5を参酌し、グラフェンの粒度分布は、約400nm〜900nmの範囲で約550nmをピークとする山と、約700nm〜7μmの範囲で約2.5μmをピークとする山との2つの山を有する分布である。
また、フレーク全体個数における割合は、長辺が1μm未満の第1フレークが5%、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークが93%、5μm以上の他のフレークが2%であった。
[評価]
表2に示すように、グラフェンを添加しないブランクのフィルムの引張強さは27.3MPaであった。これに対し、グラフェンを0.04重量%、0.1重量%となるように配合したフィルムの引張強さはそれぞれ28.7MPa、30.5MPaであった。それぞれ、ブランクのものに対して、5%、12%向上している。
また、伸び、突刺し強度もブランクのものに対してそれぞれその特性が向上している。
図6を参酌し、グラフェンの粒度分布は、約400nm〜2μmの範囲で約950nmをピークとする山を有する分布である。
また、フレーク全体個数における割合は、長辺が1μm未満の第1フレークが40%、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークが60%であった。
[評価]
表3に示すように、グラフェンを添加しないブランクのフィルムの引張強さは27.6MPaであった。これに対し、グラフェンを0.04重量%、0.1重量%となるように配合したフィルムの引張強さはそれぞれ30.0MPa、33.1MPaであった。それぞれ、ブランクのものに対して、9%、20%向上している。
また、伸び、突刺し強度もブランクのものに対してそれぞれその特性が向上している。
エポキシ(Miller Stephenson Chemical社製EP0N828)に、グラフェンが0.1重量%、0.04重量%となるようにグラフェンを配合し、型に流し込み、常温で3日間硬化させることにより、試験片(ASTM D638)を得た。
[評価]
表4に示すように、グラフェンを添加しないブランクの試験片の引張強さは55.2MPaであった。これに対し、グラフェンを0.04重量%、0.1重量%となるように配合した試験片の引張強さはそれぞれ63.7MPa、74.8MPaであった。それぞれ、ブランクのものに対して、15%、36%向上している。
また、弾性率(ヤング率)もブランクのものに対してそれぞれその特性が向上している。
汎用ポリスチレン(GPPS:東洋スチレン社製G100C)に、グラフェンが0.1重量%、0.04重量%となるように配合し射出成形し、試験片(ASTM D638)を得た。
[評価]
表5に示すように、グラフェンを添加しないブランクの試験片の引張強さは37.8MPaであった。これに対し、グラフェンを0.04重量%、0.1重量%となるように配合した試験片の引張強さはそれぞれ41.9MPa、47.3MPaであった。それぞれ、ブランクのものに対して、11%、25%向上している。
また、弾性率(ヤング率)もブランクのものに対してそれぞれその特性が向上している。
図7を参酌し、グラフェンの粒度分布は、約40nm〜120nmの範囲で約80nmをピークとする山を有する分布である。なお、走査型電子顕微鏡の観察により、1μm以上5μm未満の第2フレークがわずか(1%未満)に観察された。これは実施例1で使用したグラフェン分散液を製造した後、フィルタにより第2フレークを取り除いたものである。
[評価]
表6に示すように、グラフェンを添加しないブランクのフィルムの引張強さは27.4MPaであった。これに対し、グラフェンを0.04重量%、0.1重量%となるように配合したフィルムの引張強さはそれぞれ31.2MPa、35.4MPaであった。それぞれ、ブランクのものに対して、14%、29%向上している。
なお、グラフェンが0.1重量%のものは、実施例1と同程度(向上の差が1%)であった。このことから、0.1重量%の割合では、第2フレークを並存させることに有意性がある。
また、伸び、突刺し強度もブランクのものに対してそれぞれその特性が向上している。なお、突刺し強度は実施例1と同様であり、第1フレークと第2フレークの割合による有意な差異は認められなかった。
図8は、試験片5の下方からLED光源により光を照射し、上方から観察したところ、LED光源からの光は遮蔽されていた。この場合、グラフェンの分散性がより高く、化合物に対して適度に分散しているために、LED光源からの光が分散されているグラフェンにより遮断されたと考えられる。
図9は、試験片5の下方からLED光源により光を照射し、上方から観察したところ、LED光源からの光は一部が透過されていた。実施例8においては、実施例7に対して、分散剤が異なることから、グラフェンの分散性が低くなり、LED光源からの光は一部が透過されたと考えられる。
実施例7、8を総合的に観察すると、実施例7の試験片は光が遮蔽される(図8)のに対し、実施例8の試験片は一部の光が透過している(図9)。これは、グラフェンは1層当たり可視光を2.3%遮断する(言い換えると97.7%透過する)ことが知られているが、厚み4mmの試験片にグラフェンが0.1重量%入っていることから、厚み方向に4μm分のグラフェン12000層があると仮定する。実際に方向がそろうことは無いと考えるため、1000層程度であると考えるが、グラフェンが1000層では0.977の1000乗で透過する可視光は7.8×10−11%であるため光を透過しないことがわかる。つまり、実施例8の試験片は、実施例7の試験片に比べ、グラフェンの凝集し、グラフェンが分散していないことに起因すると考えられる。このことから、実施例1の成形物は実施例2の成形物よりも引張り強度が高いと推測できる。また、実施例7、8は、分散剤を除いて同様の条件であるから、分散剤として非イオン界面活性剤を用いると、粒度分布が小さいものが得られ、グラフェンの分散性に優れることが判明した。
また、実施例1〜実施例3を総合的に観測すると、第1フレークの個数が、第2フレークの個数より多い方が、より引張強度が大きくなる。この場合、第2フレークをフィルタにより取り除くことで、第1フレークの個数を、第2フレークの個数より多くすることができる。
また、厚みについても、実施例1においては、第1フレーク及び第2フレークの厚みが、0.3nm(1層)のフレークが数%、0.6nm以上1.3nm未満のフレークが約30%、1.3nmより大きくかつ100nm未満のフレークが60%を超える個数が観察されたことより、1.3nmより大きく100nm未満のフレークが60%より多くすることが望ましい。
また、分散剤として、非イオン界面活性剤を用いると、粒度分布が小さいものが得られ、グラフェンの分散性に優れる。
例えば、長辺が1μm未満の第1フレークと、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークとの配合割合は、第1フレーク及び第2フレークの合計個数が当該グラフェンのフレーク全体の90%以上であれば、上記実施例以外の割合としてもよいことはいうまでもない。
2 :長辺が1μm以上5μm未満のフレーク
3 :長辺が5μm以上のフレーク
4 :毛玉状ポリマー
5 :試験片
6 :LED光源
Claims (6)
- 化合物、グラフェン、分散剤を含むグラフェン組成物であって、
前記グラフェンは、0.01〜5重量%であり、長辺が1μm未満の第1フレークと、長辺が1μm以上5μm未満の第2フレークとを有し、前記第1フレークの個数が当該グラフェンのフレーク全体の5%以上であるとともに、前記第1フレーク及び前記第2フレークの合計個数が当該グラフェンのフレーク全体の90%以上であり、厚みが1.3nmより大きくかつ100nm以下である第3フレークの個数が、当該グラフェンのフレーク全体の60%より多く、
前記化合物は、平均分子量が1万〜100万の有機化合物である
ことを特徴とするグラフェン組成物。 - 前記分散剤は、非イオン界面活性剤を使用することを特徴とする請求項1に記載のグラフェン組成物。
- 前記分散剤は、グリセリン脂肪酸エステル構造を有する物を使用することを特徴とする請求項1に記載のグラフェン組成物。
- 前記グラフェンは、前記第1フレークの個数が、前記第2フレークの個数より多いことを特徴とする請求項1に記載のグラフェン組成物。
- 前記グラフェンが、0.1重量%未満であることを特徴とする請求項1に記載のグラフェン組成物。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載のグラフェン組成物を、用いて成形して成るグラフェン成形物。
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JP6911368B2 (ja) * | 2017-02-15 | 2021-07-28 | 日本製鉄株式会社 | 鉄鋼材料中の微粒子の分析方法 |
TW201839064A (zh) * | 2017-02-28 | 2018-11-01 | 日商積水化學工業股份有限公司 | 阻氣材及熱硬化性樹脂組合物 |
CN110577214B (zh) * | 2018-06-08 | 2022-08-02 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 液相自动分散石墨烯固体及其制备方法和应用 |
US12037245B2 (en) * | 2018-10-31 | 2024-07-16 | Toray Industries, Inc. | Graphene dispersion liquid, method for producing same, and electrode for secondary battery |
JPWO2022163027A1 (ja) * | 2021-01-26 | 2022-08-04 | ||
WO2022241426A1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Akron Polymer Solutions, Inc. | Graphene as additive for rubber compounds and products |
US20240136550A1 (en) * | 2022-05-24 | 2024-04-25 | Akron Polymer Solutions, Inc. | Hydrogen Fuel Cell Hoses and Related Parts |
US12031027B2 (en) | 2022-06-06 | 2024-07-09 | Akron Polymer Solutions, Inc. | Conveyor belt cover compound |
CN115368757B (zh) * | 2022-09-01 | 2023-07-28 | 安徽嘉阳新材料科技有限公司 | 高强高阻隔高热稳定性改性石墨烯粉体的制备工艺 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005182002A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Canon Inc | 電子写真導電性部材および電子写真装置 |
JP2006313308A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-11-16 | Canon Inc | 電子写真エンドレスベルト、電子写真装置および電子写真エンドレスベルトの製造方法 |
WO2011074125A1 (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-23 | 国立大学法人 北海道大学 | 酸化グラフェンシート及びこれを還元して得られるグラフェン含有物質を含有する物品、並びに、その製造方法 |
JP2013086993A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Toshiba Corp | ナノグラフェン及びその製造方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2847902B1 (fr) | 2002-11-29 | 2007-02-16 | Rhodia Eng Plastics Srl | Composition a base de matrice thermoplastique |
US7320822B2 (en) | 2003-11-28 | 2008-01-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic conductive member and electrophotographic apparatus |
US20060226572A1 (en) | 2005-04-06 | 2006-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic endless belt, electrophotographic apparatus, and process for producing electrophotographic endless belt |
FR2921391B1 (fr) | 2007-09-24 | 2010-08-13 | Arkema France | Procede de preparation de materiaux composites |
US20100000441A1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-07 | Jang Bor Z | Nano graphene platelet-based conductive inks |
IT1396918B1 (it) * | 2009-11-03 | 2012-12-20 | Polimeri Europa Spa | Procedimento per la preparazione di nanopiastrine grafeniche ad elevata disperdibilita' in matrici polimeriche a bassa polarita' e relative composizioni polimeriche |
CN103201418B (zh) * | 2010-11-22 | 2014-08-27 | 古河电气工业株式会社 | 凝聚纺丝结构体及其制造方法和使用凝集纺丝结构体的电线 |
WO2012125854A1 (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | Peerless Worldwide, Llc | Facile synthesis of graphene, graphene derivatives and abrasive nanoparticles and their various uses, including as tribologically-beneficial lubricant additives |
EP2562766A1 (de) * | 2011-08-22 | 2013-02-27 | Bayer MaterialScience AG | Kohlenstoffnanoröhren und Graphenplättchen umfassende Dispersionen |
WO2013051609A1 (ja) | 2011-10-05 | 2013-04-11 | 日立建機株式会社 | 建設機械 |
DE102012204181A1 (de) | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Evonik Degussa Gmbh | Elektrisch leitfähigen Kohlenstoff enthaltende Polyamidzusammensetzung |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005182002A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Canon Inc | 電子写真導電性部材および電子写真装置 |
JP2006313308A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-11-16 | Canon Inc | 電子写真エンドレスベルト、電子写真装置および電子写真エンドレスベルトの製造方法 |
WO2011074125A1 (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-23 | 国立大学法人 北海道大学 | 酸化グラフェンシート及びこれを還元して得られるグラフェン含有物質を含有する物品、並びに、その製造方法 |
JP2013086993A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Toshiba Corp | ナノグラフェン及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
L. GUARDIA ET AL.: "High-throughput production of pristine graphene in an aqueous dispersion assisted by non-ionic surfa", CARBON, vol. 49, no. 5, JPN6014031351, April 2011 (2011-04-01), GB, pages 1653 - 1662, XP028138711, ISSN: 0003029119, DOI: 10.1016/j.carbon.2010.12.049 * |
MUSTAFA LOTYA ET AL.: "Liquid Phase Production of Graphene by Exfoliation of Graphite in Surfactant/Water Solutions", J. AM. CHEM. SOC., vol. 131, no. 10, JPN6014031347, 19 February 2009 (2009-02-19), US, pages 3611 - 3620, XP055062091, ISSN: 0003029117, DOI: 10.1021/ja807449u * |
YAN-JUN WAN ET AL.: "Improved dispersion and interface in the graphene/epoxy composites via a facile surfactant-assisted", COMPOS. SCI. TECHNOL., vol. 82, JPN6014031348, 18 June 2013 (2013-06-18), GB, pages 60 - 68, ISSN: 0003029118 * |
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