JP6066697B2 - 炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法及び炭素質材料−ポリマー複合材料 - Google Patents
炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法及び炭素質材料−ポリマー複合材料 Download PDFInfo
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Description
本発明では、炭素質材料として、ダイヤモンドまたはカーボンナノチューブが用いられる。ダイヤモンドやカーボンナノチューブのような炭素質材料の表面はラジカルトラップ性を有する。従って、本発明の製造方法に従って解重合性モノマーからなるポリマーを高い効率でグラフトさせることができる。
本発明の製造方法では、上記ダイヤモンドまたはカーボンナノチューブと、解重合性のモノマーもしくはそのモノマーを重合してなるポリマー、もしくは分解温度付近でラジカルを形成するポリマーを混合し、混合物を得る。この解重合性のモノマーは先に述べた第1の温度域に、非開放容器内で加熱されることによって自発的にラジカルが発生し、重合が進行する。また、重合したポリマーは、ゆっくりとした解重合も進行する。このようなモノマーとしては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、α−エチルアクリル酸メチル、α−ベンジルアクリル酸メチル、α−[2,2−ビス(カルボメトキシ)エチル]アクリル酸メチル、イタコン酸ジブチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジシクロヘキシル、α−メチレン−δ−バレロラクトン、α−メチルスチレン、α−アセトキシスチレンからなるα−置換アクリル酸エステルなどのモノマーが挙げられる。
本発明においては、上記混合物として、解重合性モノマーとダイヤモンドまたはカーボンナノチューブとの混合物を用いる場合、上記モノマーの揮発しない非開放容器内で、天井温度を超えて、第2の温度領域である分解開始温度付近まで加熱する。それによって、モノマーの揮発を抑制しつつ、ラジカルを発生させ、モノマーを重合することができる。非開放容器とは上記モノマーやポリマーの分解生成物等が容器外に漏出しない容器をいうものとする。
後述する実施例及び比較例について、以下の評価方法1),2)のいずれかを用い、評価した。
ダイヤモンドまたはカーボンナノチューブの2〜10mgを精秤し、エスアイアイナノテクノロジー社製のTG/DTA6300を用いてTG/DTAを測定した。
高圧加熱反応処理されたダイヤモンドまたはカーボンナノチューブを含有するサンプル1〜10gを50倍以上量の溶媒で溶解する。超音波装置を用いて45kHz、100Wの出力で、常温で30分間分散処理を行った。
カーボンナノチューブ(CNT)原料としてHANWHA社製、品番CM250を用いた。
比較例1と同様の方法で、前処理済CNTを作成した。
比較例1と同様の方法で、前処理済CNTを作成した。
THF20mlに、エポキシ基含有メタクリレート樹脂(日油社製、商品名:マープルーフG−2050M)を2.02g溶解し、そこにダイヤモンドパウダー(住石マテリアルズ株式会社製、ナノダイヤモンドパウダー)を41.3mg加え、超音波処理を30分間行った。該分散液をフッ化エチレン樹脂シートの上にキャスティングして、80℃の乾燥オーブンで2時間乾燥処理した。該ダイヤモンド分散樹脂を、7.5mlの内容積のサンプルパイプに入れた他は、実施例1と同様の方法でサンプルパイプを用意し、それを温度340℃に設定したサンドバスに投入し180分間加熱した。
Claims (8)
- ダイヤモンドまたはカーボンナノチューブにポリマーがグラフトしている炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法であって、
ダイヤモンドまたはカーボンナノチューブと、解重合性のモノマーの重合体であるポリマー、もしくは分解温度付近でラジカルを形成するポリマーとを混合し混合物を得る工程と、
前記混合物を、非開放容器内に設置し、前記ポリマーの10重量%が分解するに至る温度を分解開始温度、前記ポリマーの90重量%が分解するに至る温度を分解完了温度としたときに、前記分解開始温度以上、前記分解完了温度以下の温度域に加熱する工程とを備え、
前記加熱工程において、前記ポリマーを前記ダイヤモンドまたは前記カーボンナノチューブにグラフトさせる、炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法。 - 前記ポリマーが官能基含有ポリマーである、請求項1に記載の炭素質材料−ポリマー複
合材料の製造方法。 - 前記加熱工程において、前記分解完了温度より高い温度域に加熱する加熱工程をさらに備える、請求項1又は2に記載の炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法。
- 前記分解開始温度以上、前記分解完了温度以下の温度域に加熱する加熱工程と、前記分解完了温度より高い温度域に加熱する加熱工程とを繰り返す、請求項3に記載の炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法。
- 前記ポリマーの分解完了温度より高い温度での分解残渣の重量をR,天井温度以上かつ前記分解開始温度以下の温度域でのポリマーの最大重量をA(吸着水や吸着ガス、含有溶剤は含まない重量),分解開始温度でのポリマーの重量をX,分解完了温度でのポリマーの重量をYとしたときに、分解開始温度は(X−R)/(A−R)=0.9である温度であり、分解完了温度は(Y−R)/(A−R)=0.1である温度である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法。
- 前記モノマーまたはポリマーとして、2種以上のモノマーまたはポリマーを用いる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法。
- 加熱処理において、超臨界状態にある二酸化炭素もしくは水を混入させることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の炭素質材料−ポリマー複合材料の製造方法。
- 前記混合物が重合開始剤を含まない、請求項1〜7のいずれか1項に記載の炭素質材料
−ポリマー複合材料の製造方法。
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