JP6945840B2 - Electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid and electromagnetic wave shielding material - Google Patents

Electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid and electromagnetic wave shielding material Download PDF

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Description

本発明は、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液、電磁波遮蔽材料、及び電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法に関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, an electromagnetic wave shielding material, and a method for producing an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid.

電磁波が及ぼす人体へ種々の悪影響を避けるため、およびデバイスなどの安定動作のため、種々の電磁波から対象物を守る電磁波遮蔽材は多くの分野で広く用いられている。そのため、電磁波遮蔽能を有する金属を中心にさまざまな電磁波遮蔽材料が作製されている。しかし、金属を用いた電磁波遮蔽材料は薄膜化しにくいこと、フレキシブル性に劣ること、接着性に劣ること、塗布性に劣ること、耐熱性に劣ることなど様々な問題があった。これらの問題を解決する方法として、電気伝導性の高い電磁波遮蔽能の高いナノ材料であるカーボンナノチューブ(以下、CNTとも称す)をゴムや高分子に複合化する方法が提案されている。 Electromagnetic wave shielding materials that protect an object from various electromagnetic waves are widely used in many fields in order to avoid various adverse effects of electromagnetic waves on the human body and for stable operation of devices and the like. Therefore, various electromagnetic wave shielding materials have been manufactured mainly on metals having an electromagnetic wave shielding ability. However, the electromagnetic wave shielding material using metal has various problems such as being difficult to thin film, being inferior in flexibility, inferior in adhesiveness, inferior in coatability, and inferior in heat resistance. As a method for solving these problems, a method has been proposed in which carbon nanotubes (hereinafter, also referred to as CNTs), which are nanomaterials having high electrical conductivity and high electromagnetic wave shielding ability, are composited with rubber or a polymer.

たとえば、特許文献1には、「(A)強磁性物質をチューブ内空間部に内包するナノスケールカーボンチューブ及びアモルファスナノスケールカーボンチューブからなる群から選ばれる少なくとも1種、(B)樹脂及び(C)有機溶媒を含有する電磁波吸収用塗料」が記載されている。 For example, Patent Document 1 states that "at least one selected from the group consisting of (A) a nanoscale carbon tube containing a ferromagnetic substance in a space inside the tube and an amorphous nanoscale carbon tube, (B) a resin and (C). ) Paint for absorbing electromagnetic waves containing an organic solvent ”is described.

特許文献2には、「基材と、前記基材上に形成された導電膜を有する導電性フィルムにおいて、前記導電膜が、平均直径(Av)と直径の標準偏差(σ)とが特定の関係式を満たすカーボンナノチューブ、および側鎖に酸性基を有する高分子化合物を含有する酸性水分散液を用いて得られたものである導電性フィルムは、優れた導電性と透明性に加え、導電膜と基材との密着性にも優れる」こと及び「平均直径(Av)と直径の標準偏差(σ)が、関係式:0.60>3σ/Av>0.20を満たすカーボンナノチューブ(A)、および側鎖に酸性基を有する高分子化合物(B)を含有するカーボンナノチューブ含有酸性水分散液」が記載されている。 Patent Document 2 states that "in a conductive film having a substrate and a conductive film formed on the substrate, the conductive film has an average diameter (Av) and a standard deviation (σ) of the diameter. The conductive film obtained by using carbon nanotubes satisfying the relational expression and an acidic aqueous dispersion containing a polymer compound having an acidic group in the side chain is conductive in addition to excellent conductivity and transparency. Excellent adhesion between the film and the base material "and" Carbon nanotubes (A) in which the average diameter (Av) and the standard deviation (σ) of the diameter satisfy the relational expression: 0.60> 3σ / Av> 0.20. ), And a carbon nanotube-containing acidic aqueous dispersion containing a polymer compound (B) having an acidic group in the side chain ”is described.

また、特許文献3には、「カーボンナノチューブ0.5〜20重量%および導電性繊維5〜50重量%を含有する熱可塑性樹脂組成物からなる電磁波シールド材料」が記載されている。 Further, Patent Document 3 describes "an electromagnetic wave shielding material composed of a thermoplastic resin composition containing 0.5 to 20% by weight of carbon nanotubes and 5 to 50% by weight of conductive fibers".

特開2004−162052号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-162052 特開2014−152296号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-152296 特開2016−111341号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-111341

現在までに実用化、作成されている電磁波遮蔽性材料は、5.8GHzにおいて電磁波遮蔽性が10dB/10μm程度であり、実用化を考えると、99%以上の遮蔽効果(20dB/10μm以上)の材料が求められ、さらなる向上が望まれる。また、その他の特性の高い電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液が望まれる。 The electromagnetic wave shielding material that has been put into practical use and produced so far has an electromagnetic wave shielding property of about 10 dB / 10 μm at 5.8 GHz, and considering practical use, it has a shielding effect of 99% or more (20 dB / 10 μm or more). Materials are required, and further improvement is desired. Further, an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid having other high characteristics is desired.

本発明は、ゴムや高分子に複合化する以外の手法による、電磁波遮蔽性及び耐熱性に優れる電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液、電磁波遮蔽材料、及び電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法を提供する。 The present invention provides a method for producing an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating solution, an electromagnetic wave shielding material, and an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating solution, which are excellent in electromagnetic wave shielding property and heat resistance, by a method other than compounding with rubber or a polymer.

本発明の一実施形態によると、カーボンナノチューブと有機酸溶液とを含む電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液が提供される。 According to one embodiment of the present invention, an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid containing carbon nanotubes and an organic acid solution is provided.

前記有機酸の分子量が500以上1000000以下であってもよい。 The molecular weight of the organic acid may be 500 or more and 1,000,000 or less.

前記溶液の溶媒は、水又は有機物質であってもよい。 The solvent of the solution may be water or an organic substance.

前記電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液中の前記カーボンナノチューブの濃度は、該塗布液に対して1重量%以下であってもよい。 The concentration of the carbon nanotubes in the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid may be 1% by weight or less with respect to the coating liquid.

前記塗布液に対する前記有機酸の濃度は、前記塗布液に対する前記カーボンナノチューブ濃度の0.1倍以上100倍以下であってもよい。前記塗布液に対する前記有機酸の濃度は、前記塗布液に対する前記カーボンナノチューブ濃度の1倍以上50倍以下であってもよい。前記塗布液に対する前記有機酸の濃度は、前記塗布液に対する前記カーボンナノチューブ濃度の2倍以上5倍以下であってもよい。 The concentration of the organic acid with respect to the coating liquid may be 0.1 times or more and 100 times or less the concentration of the carbon nanotubes with respect to the coating liquid. The concentration of the organic acid with respect to the coating liquid may be 1 time or more and 50 times or less the concentration of the carbon nanotubes with respect to the coating liquid. The concentration of the organic acid with respect to the coating liquid may be 2 times or more and 5 times or less the concentration of the carbon nanotubes with respect to the coating liquid.

前記有機酸は、ポリアクリル酸又はパラフェニルスルホン酸であってもよい。 The organic acid may be polyacrylic acid or paraphenylsulfonic acid.

本発明の一実施形態によると、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を用いて形成される電磁波遮蔽材料が提供される。 According to one embodiment of the present invention, an electromagnetic wave shielding material formed by using an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid is provided.

本発明の一実施形態によると、解繊したカーボンナノチューブによる物理的な接触による連続なネットワーク構造を有機酸溶液中に構築させる電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法が提供される。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for producing an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid in which a continuous network structure by physical contact with deflated carbon nanotubes is constructed in an organic acid solution.

前記有機酸の分子量が500以上1000000以下であってもよい。 The molecular weight of the organic acid may be 500 or more and 1,000,000 or less.

前記溶液の溶媒は、水又は有機物質であってもよい。 The solvent of the solution may be water or an organic substance.

前記電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液中の前記カーボンナノチューブの濃度は、該塗布液に対して1重量%以下であってもよい。 The concentration of the carbon nanotubes in the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid may be 1% by weight or less with respect to the coating liquid.

前記塗布液に対する前記有機酸の濃度は、前記塗布液に対する前記カーボンナノチューブ濃度の2倍以上5倍以下であってもよい。 The concentration of the organic acid with respect to the coating liquid may be 2 times or more and 5 times or less the concentration of the carbon nanotubes with respect to the coating liquid.

前記有機酸は、特に限定されず、ポリアクリル酸又はパラフェニルスルホン酸などであってもよい。 The organic acid is not particularly limited, and may be polyacrylic acid, paraphenylsulfonic acid, or the like.

本発明の一実施形態によると、上記電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液をバーコータ、スプレーコータ、またはディップコータにより塗布する電磁波遮蔽材料の製造方法が提供される。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for producing an electromagnetic wave shielding material in which the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid is applied by a bar coater, a spray coater, or a dip coater.

本発明によれば、電磁波遮蔽性及び耐熱性に優れる電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液、電磁波遮蔽材料、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法及び電磁波遮蔽材料の製造方法を提供することが可能である。 According to the present invention, it is possible to provide an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, an electromagnetic wave shielding material, a method for producing an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, and a method for producing an electromagnetic wave shielding material, which are excellent in electromagnetic wave shielding property and heat resistance.

本発明の一実施形態に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜の模式図である。It is a schematic diagram of the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜中のカーボンナノチューブ構造体の一部を拡大した連続ネットワークを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the continuous network which expanded a part of the carbon nanotube structure in the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid which concerns on one Embodiment of this invention. 比較例に係る銀系塗料の遮蔽膜の顕微鏡写真(倍率100倍)である。なお図中でひび割れが生じた箇所に矢印を付した。It is a micrograph (magnification 100 times) of the shielding film of the silver-based paint which concerns on a comparative example. In the figure, arrows are attached to the places where cracks occur. 本発明の一実施例に係る電磁波遮蔽膜の顕微鏡写真(倍率100倍)である。It is a micrograph (magnification 100 times) of the electromagnetic wave shielding film which concerns on one Example of this invention.

以下、図面を参照して本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液、電磁波遮蔽材料、及び電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法について説明する。なお、本発明の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液、電磁波遮蔽材料、及び電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法は、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び後述する実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, a method for producing an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, an electromagnetic wave shielding material, and an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention will be described with reference to the drawings. The method for producing the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, the electromagnetic wave shielding material, and the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid of the present invention is not construed as being limited to the contents of the embodiments and examples shown below. .. In the drawings referred to in the present embodiment and the examples described later, the same parts or parts having the same functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液(以下、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液ともいう)は、水や有機溶剤などに、有機酸とカーボンナノチューブとを含有した流体(液体)である。 The electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid (hereinafter, also referred to as electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid) according to the present invention is a fluid (liquid) containing an organic acid and carbon nanotubes in water, an organic solvent, or the like.

また、本発明に係る電磁波遮蔽材料は、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を、基材に塗布し乾燥させたものである。かかる電磁波遮蔽材料において、電磁波遮蔽能をもたらすカーボンナノチューブは直径がnmオーダーの材料であるため、本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を薄く塗布して製造した電磁波遮蔽材料は薄膜化しても、単位膜厚あたりの電磁波遮蔽能が低下せず、電磁波遮蔽材料として機能する。 Further, the electromagnetic wave shielding material according to the present invention is obtained by applying an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid to a base material and drying it. In such an electromagnetic wave shielding material, the carbon nanotubes having an electromagnetic wave shielding ability are materials having a diameter on the order of nm. Therefore, even if the electromagnetic wave shielding material produced by thinly applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention is thinned. The electromagnetic wave shielding ability per unit film thickness does not decrease, and it functions as an electromagnetic wave shielding material.

本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液は、有機酸とカーボンナノチューブとを、水や有機系の溶媒などに分散してなる。そして、本発明ではカーボンナノチューブを分散させる先を「有機酸溶液」とすることによって顕著な効果を奏するのである。すなわち、本発明では、有機酸溶液に分散させることで、有機酸が導電性を向上させるためのドーピング剤としての役割と、カーボンナノチューブ同士を接続させるバインダー(接着剤)としての役割と、水中での分散性を高める役割と、を果たすことができる。 The electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention is formed by dispersing an organic acid and carbon nanotubes in water, an organic solvent, or the like. Then, in the present invention, a remarkable effect is obtained by setting the destination for dispersing the carbon nanotubes as an "organic acid solution". That is, in the present invention, the organic acid plays a role as a doping agent for improving conductivity by dispersing in an organic acid solution, a role as a binder (adhesive) for connecting carbon nanotubes to each other, and in water. It can play a role in increasing the dispersibility of.

塗布液とは、被塗布物上に塗布する一切の流体を意味する。 The coating liquid means any fluid to be applied on the object to be coated.

上記の有機酸は、分子量500以上1000000以下であることが好ましい。 The organic acid preferably has a molecular weight of 500 or more and 1,000,000 or less.

有機酸溶液とは、有機酸の水溶液や有機酸を有機溶媒に溶解させたものが挙げられるが、特に限定されるものではない。 Examples of the organic acid solution include an aqueous solution of an organic acid and a solution in which an organic acid is dissolved in an organic solvent, but the solution is not particularly limited.

有機酸としては、たとえばポリアクリル酸、パラフェニルスルホン酸、スルファニル酸、5−スルホイソフタル酸、N−エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸、アミド硫酸、p−フェノールスルホン酸、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、ポリ(p−スチレンスルホン酸などが挙げられるが、これに限定されるものではない。 Examples of organic acids include polyacrylic acid, paraphenylsulfonic acid, sulfanic acid, 5-sulfoisophthalic acid, N-ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid, amidosulfate, p-phenolsulfonic acid, poly (2-acrylamide-2-). Examples thereof include, but are not limited to, methyl-1-propanesulfonic acid and poly (p-styrenesulfonic acid, etc.).

また、用いられる有機酸は、形成される遮蔽塗布膜の強度の観点から、高分子量のものが好ましく、ドーピングの効果の観点から低分子量が好ましい。ゆえに、分子量500以上1000000以下であることが好ましい。さらに好ましくは、3000以上50000以下である。最も好ましくは、1000以上30000以下である。 Further, the organic acid used is preferably a high molecular weight one from the viewpoint of the strength of the shielding coating film to be formed, and preferably a low molecular weight from the viewpoint of the effect of doping. Therefore, the molecular weight is preferably 500 or more and 1,000,000 or less. More preferably, it is 3000 or more and 50,000 or less. Most preferably, it is 1000 or more and 30,000 or less.

本塗布液には、カーボンナノチューブ、有機酸、溶媒以外に、強化材、改質材、難燃剤、充填剤、着色剤などを添加しても良い。 In addition to carbon nanotubes, organic acids, and solvents, reinforcing materials, modifiers, flame retardants, fillers, colorants, and the like may be added to the coating liquid.

強化材としては、ガラス繊維、ガラス布、紙基材、ガラス不織布などが挙げられる。 Examples of the reinforcing material include glass fiber, glass cloth, paper base material, and glass non-woven fabric.

改質剤としては、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体(SIS)、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)及びこれらの水素化物などのエラストマーなど、が挙げられる。 Examples of the modifier include natural rubber, styrene-butadiene copolymer (SBR), nitrile rubber (NBR), styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS), styrene-isoprene-styrene copolymer (SIS), and the like. Examples thereof include ethylene-propylene-dienter polymer (EPDM), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), and elastomers such as hydrides thereof.

酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系、リン系、アミン系などの各種のプラスチック・ゴム用酸化防止剤などが挙げられる。これらの酸化防止剤は単独で用いてもよいが、二種以上を組合せて用いることが好ましい。 Examples of the antioxidant include various antioxidants for plastics and rubbers such as hindered phenols, phosphorus and amines. These antioxidants may be used alone, but it is preferable to use two or more in combination.

難燃剤としては、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物系難燃剤、三酸化アンチモンなどのアンチモン化合物、などが挙げられる。難燃剤は単独で用いてもよいが、二種以上を組合せて用いることが好ましい。 Examples of the flame retardant include phosphorus-based flame retardants, nitrogen-based flame retardants, halogen-based flame retardants, metal hydroxide-based flame retardants such as aluminum hydroxide, and antimony compounds such as antimony trioxide. The flame retardant may be used alone, but it is preferable to use two or more in combination.

カーボンナノチューブ以外の充填剤としては、ガラス粉末、セラミック粉末、シリカなどが挙げられる。これら充填剤は、二種類以上を併用してもよい。また、充填剤として、シランカップリング剤等で表面処理したものを用いることもできる。充填剤の量は、シクロオレフィンモノマー100重量部に対し、好ましくは0重量部〜600重量部、より好ましくは0重量部〜300重量部、特に好ましくは0重量部〜100重量部である。 Examples of fillers other than carbon nanotubes include glass powder, ceramic powder, and silica. Two or more kinds of these fillers may be used in combination. Further, as the filler, one surface-treated with a silane coupling agent or the like can also be used. The amount of the filler is preferably 0 parts by weight to 600 parts by weight, more preferably 0 parts by weight to 300 parts by weight, and particularly preferably 0 parts by weight to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cycloolefin monomer.

着色剤としては、染料、顔料などが用いられる。染料の種類は多様であり、公知のものを適宜選択して使用すればよい。 As the colorant, dyes, pigments and the like are used. There are various types of dyes, and known dyes may be appropriately selected and used.

電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液中のCNTの濃度は、塗布液に対して1重量%以下であることが好ましい。 The concentration of CNT in the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid is preferably 1% by weight or less with respect to the coating liquid.

塗布液に対する有機酸の濃度は、塗布液に対するCNT濃度の0.1倍以上100倍以下であり、好ましくは1倍以上50倍以下、さらに好ましくは1.5倍以上10倍以下である。 The concentration of the organic acid with respect to the coating liquid is 0.1 times or more and 100 times or less, preferably 1 time or more and 50 times or less, and more preferably 1.5 times or more and 10 times or less the CNT concentration with respect to the coating liquid.

ところで、図1は、本発明の一実施形態に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜の模式図である。電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜は、カーボンナノチューブ10と有機酸とを含み、カーボンナノチューブ10が高度に解繊し、相互に接触しながら構成される連続ネットワークを備える。 By the way, FIG. 1 is a schematic view of an electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the embodiment of the present invention. The electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid contains carbon nanotubes 10 and an organic acid, and has a continuous network in which the carbon nanotubes 10 are highly defibrated and formed in contact with each other. ..

図2を参照する。本発明の一実施形態に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜に含まれるカーボンナノチューブ10は、カーボンナノチューブ10の束(バンドル)からカーボンナノチューブ10が解繊した構造を有する。電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜において、カーボンナノチューブ10同士が互いに物理的に絡み合っており、高度に発達した連続ネットワークを形成する。 See FIG. The carbon nanotubes 10 contained in the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the embodiment of the present invention have a structure in which the carbon nanotubes 10 are defibrated from a bundle of the carbon nanotubes 10. Have. In the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, the carbon nanotubes 10 are physically intertwined with each other to form a highly developed continuous network.

材料が入射した電磁波を透過させず、遮蔽するメカニズムとしては、表面での渦電流発生による反射損と、材料内で電磁波のエネルギーをジュール熱に変える吸収損がある。電磁波の波長よりも厚さが短い、導電性フィラー(カーボンナノチューブ)を充填した遮蔽材の場合、反射損が主要な電磁遮蔽のメカニズムである。試料に垂直に入射する電磁波に対して反射損を向上させる、すなわち遮蔽能を向上させるためには、面内の導電率を上げることが重要である。導電率を上げるためには、カーボンナノチューブが3次元的に導電ネットワークを形成することが重要である。 The mechanism by which the material does not transmit the incident electromagnetic wave and shields it is the reflection loss due to the generation of eddy current on the surface and the absorption loss that converts the energy of the electromagnetic wave into Joule heat in the material. In the case of a shielding material filled with a conductive filler (carbon nanotube) having a thickness shorter than the wavelength of the electromagnetic wave, reflection loss is the main electromagnetic shielding mechanism. In order to improve the reflection loss against electromagnetic waves perpendicularly incident on the sample, that is, to improve the shielding ability, it is important to increase the in-plane conductivity. In order to increase the conductivity, it is important that the carbon nanotubes form a three-dimensional conductive network.

また電磁波の吸収損を向上させるためには、フィラーが電磁波を吸収し、それを熱エネルギーに変換することが必要である。そのためには、カーボンナノチューブが電磁波との相互作用をする必要がある。カーボンナノチューブと電磁波が最も大きく相互作用する点は、電磁波の電場の振幅が最も大きい点となる。吸収対象となる電磁波は波長や位相が様々な白色電磁波であるので、電磁波の振幅の最大となる点は様々である。シート中に構築された緻密なカーボンナノチューブの3次元ネットワーク構造は、白色電磁波と効率よく相互作用するため、電磁波の吸収損も大きくなると考えられる。 Further, in order to improve the absorption loss of electromagnetic waves, it is necessary for the filler to absorb the electromagnetic waves and convert them into heat energy. For that purpose, carbon nanotubes need to interact with electromagnetic waves. The point where the carbon nanotube and the electromagnetic wave interact most is the point where the amplitude of the electric field of the electromagnetic wave is the largest. Since the electromagnetic wave to be absorbed is a white electromagnetic wave having various wavelengths and phases, the point where the amplitude of the electromagnetic wave is maximized is various. Since the three-dimensional network structure of dense carbon nanotubes constructed in the sheet efficiently interacts with white electromagnetic waves, it is considered that the absorption loss of electromagnetic waves is also large.

また、このようなカーボンナノチューブ10の連続ネットワークを構築可能な塗布液(電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液)は、力学的に頑強になり、化学的に安定になり、高引き裂き特性等の優れた特性も示す。 In addition, the coating liquid (electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid) capable of constructing a continuous network of such carbon nanotubes 10 is mechanically robust, chemically stable, and has excellent characteristics such as high tearing characteristics. show.

カーボンナノチューブ10は、バンドルではなく、ばらばらに解繊することによって、物理的に接触しやすくなり、導電パスを形成しやすくなる。カーボンナノチューブ10は物理的に接触している、もしくは非常に近接しているため、カーボンナノチューブ10同士の物理的な接触点15がカーボンナノチューブ10の収縮を抑制し構造体としての形態を保持することができる。走査型電子顕微鏡(SEM)により観察されるカーボンナノチューブ10の物理的な接触点15の間隔は1μm以上100μm以下程度である。カーボンナノチューブ10の物理的な接触点15の間隔を測定する方法として、例えば、動的機械特性測定装置(DMA)がある。本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜に対して、室温で周波数を0.001Hz〜100Hzまで変化させたとき、周波数に依存しない弾性率領域が現れる(プラトー領域)。プラトー領域における電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜の貯蔵弾性率は103Pa以上106Pa以下である。本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜において、弾性率から物理な接触点15間の距離は推定可能である。一般的に、よく発達したカーボンナノチューブネットワークにおいては、接触点15間の推定距離は100nm〜100μmの範囲である。 The carbon nanotubes 10 are not bundled but are defibrated separately, so that they can be easily physically contacted and a conductive path can be easily formed. Since the carbon nanotubes 10 are in physical contact with each other or are very close to each other, the physical contact points 15 between the carbon nanotubes 10 suppress the shrinkage of the carbon nanotubes 10 and maintain the form as a structure. Can be done. The distance between the physical contact points 15 of the carbon nanotubes 10 observed by the scanning electron microscope (SEM) is about 1 μm or more and 100 μm or less. As a method of measuring the distance between the physical contact points 15 of the carbon nanotubes 10, for example, there is a dynamic mechanical property measuring device (DMA). When the frequency of the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention is changed from 0.001 Hz to 100 Hz at room temperature, a frequency-independent elastic modulus region appears (plateau). region). The storage elastic modulus of the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating solution in the plateau region is 10 3 Pa or more and 10 6 Pa or less. In the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention, the distance between the physical contact points 15 can be estimated from the elastic modulus. Generally, in a well-developed carbon nanotube network, the estimated distance between the contact points 15 is in the range of 100 nm to 100 μm.

(カーボンナノチューブの構造体の細孔分布)
電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜は、500℃において窒素雰囲気下で6時間以上保持したときに、残留したカーボンナノチューブ構造体50の空孔分布が0.5μmから10μmの範囲において、dV/dlog(d)の値が0.6以下である。また、細孔径が1nm以上100μm以下、好ましくは1nm以上20μm以下、より好ましくは1nm以上10μm以下の範囲に1つ以上のピークを有する。
(Pore distribution of carbon nanotube structure)
The electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid has a pore distribution of the remaining carbon nanotube structure 50 of 0.5 μm to 10 μm when held at 500 ° C. in a nitrogen atmosphere for 6 hours or more. In the range of, the value of dV / dlog (d) is 0.6 or less. Further, the pore diameter has one or more peaks in the range of 1 nm or more and 100 μm or less, preferably 1 nm or more and 20 μm or less, and more preferably 1 nm or more and 10 μm or less.

ここで、空孔分布は、水銀圧入式のポロシメーターで計測することができる。ピークとは微分細孔容積が0になる点であり、かつ微分細孔容積が負から正になる点である。空孔径はカーボンナノチューブ10とカーボンナノチューブ10との距離に対応しており、このようなピークを有する電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜は空孔径が小さく、カーボンナノチューブ10の連続ネットワークが形成されているため、薄膜化してもカーボンナノチューブ10のネットワーク構造が保持され、電磁波の反射損が大きい状態が保たれるために、遮蔽能が低下しない。また、カーボンナノチューブ間隔か緻密であることから、材料をすり抜けて透過する電磁波がほとんどなく、良好で、信頼性の高い電磁波遮蔽材料を作製することが可能となる。 Here, the pore distribution can be measured with a mercury press-fitting porosimeter. The peak is a point where the differential pore volume becomes 0 and the differential pore volume changes from negative to positive. The pore diameter corresponds to the distance between the carbon nanotube 10 and the carbon nanotube 10, and the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid having such a peak has a small pore diameter, and the carbon nanotube 10 Since the continuous network of the above is formed, the network structure of the carbon nanotube 10 is maintained even if the thickness is thinned, and the state where the reflection loss of the electromagnetic wave is large is maintained, so that the shielding ability does not decrease. Further, since the carbon nanotube spacing is close, there is almost no electromagnetic wave transmitted through the material, and it is possible to produce a good and highly reliable electromagnetic wave shielding material.

(電磁波遮蔽能)
本明細書において、電磁波遮蔽能は、ASTM−D4935により評価するものとする。電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜は、カーボンナノチューブ10として、後述する本発明者らが以前に報告した単層カーボンナノチューブを用いた場合、100MHz(同軸線路治具)および1GHz(同軸線路治具)及び10GHz(X−band導波管治具)における電磁波遮蔽能が、0.1×10-1dB/μm以上、好ましくは0.2×10-1dB/μm以上、より好ましくは0.5×10-1dB/μm以上である。ただし、電磁波遮蔽CNT高分子複合材料100の膜厚は0.1μm以上105μm以下とする。一般に膜厚に比例して電磁波遮蔽能は低下するが、100μm以下の薄膜では単位厚さあたりの電磁波遮蔽能は低下する。これは、電磁波を遮蔽するために必要な構造が薄膜化することにより壊れてしまうことに起因する。
(Electromagnetic wave shielding ability)
In the present specification, the electromagnetic wave shielding ability shall be evaluated by ASTM-D4935. The electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid is 100 MHz (coaxial line jig) when the single-layer carbon nanotubes previously reported by the present inventors described later are used as the carbon nanotube 10. And the electromagnetic wave shielding ability at 1 GHz (coaxial line jig) and 10 GHz (X-band waveguide jig) is 0.1 × 10 -1 dB / μm or more, preferably 0.2 × 10 -1 dB / μm. Above, more preferably 0.5 × 10 -1 dB / μm or more. However, the thickness of the electromagnetic wave shielding CNT polymer composite 100 to 0.1μm over 10 5 [mu] m or less. Generally, the electromagnetic wave shielding ability decreases in proportion to the film thickness, but the electromagnetic wave shielding ability per unit thickness decreases in a thin film of 100 μm or less. This is because the structure required for shielding electromagnetic waves is thinned and broken.

これに対して本発明においては、5.8GHzにおける、膜厚10μmで規格化した電磁波遮蔽能が、10dB/10μm以上、好ましくは20dB/10μm以上、より好ましくは30dB/10μm以上である。 On the other hand, in the present invention, the electromagnetic wave shielding ability standardized at a film thickness of 10 μm at 5.8 GHz is 10 dB / 10 μm or more, preferably 20 dB / 10 μm or more, and more preferably 30 dB / 10 μm or more.

本発明において、カーボンナノチューブ10は微細な構造であるため、100μm以下の膜厚である10μmまで薄膜化しても電磁波遮蔽に必要な構造、すなわち連続なネットワーク構造が維持できることから、上記膜厚あたりの電磁波遮蔽能を維持できる。この特徴によって、本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜は、塗布材料などの薄膜電磁波遮蔽材料として使用することが可能となる。 In the present invention, since the carbon nanotube 10 has a fine structure, the structure required for electromagnetic wave shielding, that is, the continuous network structure can be maintained even if the thickness is reduced to 10 μm, which is 100 μm or less. The electromagnetic wave shielding ability can be maintained. Due to this feature, the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention can be used as a thin film electromagnetic wave shielding material such as a coating material.

(カーボンナノチューブの比表面積)
電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜に含まれるカーボンナノチューブ10の比表面積は、特に限定されないが、通常100m2/g以上、好ましくは300m2/g以上、より好ましくは600m2/g以上であり、2000m2/g以下である。このような大きな比表面積を有するカーボンナノチューブ10は、連続ネットワークを形成するために必要なカーボンナノチューブ同士の接触点が多くなるため、連続ネットワークを形成しやすく、好適である。また、比表面積が大きいカーボンナノチューブ10は電磁波の照射に対して反射損が大きくなることから電磁波を反射遮蔽しやすくなるため、好適である。
(Specific surface area of carbon nanotubes)
The specific surface area of the carbon nanotubes 10 contained in the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid is not particularly limited, but is usually 100 m 2 / g or more, preferably 300 m 2 / g or more, more preferably. It is 600 m 2 / g or more and 2000 m 2 / g or less. The carbon nanotubes 10 having such a large specific surface area are suitable because the number of contact points between carbon nanotubes required for forming a continuous network increases, so that a continuous network can be easily formed. Further, the carbon nanotube 10 having a large specific surface area is suitable because the reflection loss becomes large with respect to the irradiation of the electromagnetic wave, so that the electromagnetic wave can be easily reflected and shielded.

(カーボンナノチューブの直径)
図1に示したように、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜に含まれるカーボンナノチューブ10は、カーボンナノチューブ10が複数のカーボンナノチューブ10と交差し、ファンデルワールス力により点で結合したネットワーク構造を有する。カーボンナノチューブ10の直径は特に限定されないが、10000nm以下、好ましくは1000nm以下、より好ましくは100nm以下、さらに好ましくは10nm以下であり、1nm以上である。このような小さな直径を有するカーボンナノチューブ10は、比表面積が大きくなるため、連続ネットワークを形成するために必要なカーボンナノチューブ同士の接触点が多くなるため、連続ネットワークを形成しやすく、好適である。
(Diameter of carbon nanotube)
As shown in FIG. 1, in the carbon nanotubes 10 contained in the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, the carbon nanotubes 10 intersect with the plurality of carbon nanotubes 10 and are subjected to van der Waals force. It has a network structure connected at points. The diameter of the carbon nanotube 10 is not particularly limited, but is 10,000 nm or less, preferably 1000 nm or less, more preferably 100 nm or less, still more preferably 10 nm or less, and 1 nm or more. Since the carbon nanotube 10 having such a small diameter has a large specific surface area, the number of contact points between carbon nanotubes required for forming a continuous network increases, so that a continuous network can be easily formed, which is suitable.

また、カーボンナノチューブ10の直径が小さくなるほどカーボンナノチューブ10の比表面積は増加する傾向にあり、より電磁波を吸収しやすくなる。また、1.0nm以下の直径のカーボンナノチューブ10では金属型と半導体型のカーボンナノチューブが明確に分かれてしまい、半導体型のカーボンナノチューブが電磁波の反射に寄与しなくなるため、1.0nm以上のカーボンナノチューブであることが望ましい。 Further, as the diameter of the carbon nanotube 10 becomes smaller, the specific surface area of the carbon nanotube 10 tends to increase, and it becomes easier to absorb electromagnetic waves. Further, in the carbon nanotube 10 having a diameter of 1.0 nm or less, the metal type and the semiconductor type carbon nanotube are clearly separated, and the semiconductor type carbon nanotube does not contribute to the reflection of electromagnetic waves. Therefore, the carbon nanotube of 1.0 nm or more Is desirable.

(カーボンナノチューブの層数)
また、カーボンナノチューブ10としては、多層カーボンナノチューブであってもよいし、単層カーボンナノチューブであってもよい。カーボンナノチューブの層数は10層以下、好ましくは5層以下、より好ましくは2層以下、最も好ましくは単層である。ここで、カーボンナノチューブの層数とは透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した100本のカーボンナノチューブの層数の平均であり、二層カーボンナノチューブとは全体の半分本以上が二層のカーボンナノチューブであるもの、単層カーボンナノチューブとは全体の半分以上が単層カーボンナノチューブであるものをいう。層数が少ないほど、カーボンナノチューブ10はフレキシブルで連続ネットワークを構築しやすいため、層数が少ないほど連続ネットワークを形成するために必要なカーボンナノチューブ同士の接触点が多くなるため、連続ネットワークを形成しやすく、好適である。
(Number of carbon nanotube layers)
Further, the carbon nanotube 10 may be a multi-walled carbon nanotube or a single-walled carbon nanotube. The number of carbon nanotube layers is 10 or less, preferably 5 or less, more preferably 2 or less, and most preferably a single layer. Here, the number of carbon nanotube layers is the average of the number of layers of 100 carbon nanotubes observed by a transmission electron microscope (TEM), and the double-walled carbon nanotubes are carbon nanotubes in which more than half of the whole are two-walled carbon nanotubes. The single-walled carbon nanotubes are those in which more than half of the whole is single-walled carbon nanotubes. The smaller the number of layers, the more flexible the carbon nanotubes 10 are and the easier it is to build a continuous network. Therefore, the smaller the number of layers, the more contact points between carbon nanotubes required to form a continuous network. Easy and suitable.

このような層数を有するカーボンナノチューブ10は、より広い領域を電磁波により励起された電子が移動でき、より効果的に電磁波のエネルギーを反射もしくは吸収することができる。また、層数が少ないほど、カーボンナノチューブ10は有機酸溶液との間に多くの界面を持つことから、電磁波に対してより電子を励起しやすくなり、効率よく電磁波のエネルギーを反射もしくは吸収することが可能である。 The carbon nanotube 10 having such a number of layers can move electrons excited by electromagnetic waves in a wider region, and can more effectively reflect or absorb the energy of electromagnetic waves. Further, as the number of layers is smaller, the carbon nanotube 10 has more interfaces with the organic acid solution, so that it becomes easier to excite electrons with respect to electromagnetic waves, and the energy of electromagnetic waves is efficiently reflected or absorbed. Is possible.

(カーボンナノチューブの長さ)
また、カーボンナノチューブ10の長さは、1μm以上であることが好ましく、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上である。このような長尺なカーボンナノチューブ10は、カーボンナノチューブ間の結合点が多いため、形状保持性に優れたネットワーク構造を形成することを可能とする。なお、本発明においては、このような長尺なカーボンナノチューブを含むものであればよく、その製造方法等は特に限定されない。なお、上述した物性を備えた単層カーボンナノチューブは、国際公開第2006/011655号に記載された方法により製造することができる。また、多層カーボンナノチューブは、国際公開第2012/060454号、特表2004−526660号公報に開示された方法により製造することができる。
(Length of carbon nanotubes)
The length of the carbon nanotube 10 is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more. Since such long carbon nanotubes 10 have many bonding points between carbon nanotubes, it is possible to form a network structure having excellent shape retention. In the present invention, any carbon nanotube may be contained as long as it contains such a long carbon nanotube, and the method for producing the same is not particularly limited. The single-walled carbon nanotubes having the above-mentioned physical characteristics can be produced by the method described in International Publication No. 2006/011655. Further, the multi-walled carbon nanotubes can be produced by the method disclosed in International Publication No. 2012/060454 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-526660.

(カーボンナノチューブの含有量)
一実施形態において、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜は、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜の総重量に対して、カーボンナノチューブを1重量部以下含むことが好ましい。カーボンナノチューブの含有量が0.1重量部より少ないと、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜に十分に発達した連続ネットワークを形成することはできない。
(Content of carbon nanotubes)
In one embodiment, the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid has 1 carbon nanotube with respect to the total weight of the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid. It is preferable to include parts by weight or less. If the content of the carbon nanotubes is less than 0.1 parts by weight, a fully developed continuous network cannot be formed on the electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid.

(電磁波遮蔽材料)
本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を塗布して形成された電磁波遮蔽膜は、薄く、十分な電磁波遮蔽能を有する電磁波遮蔽材料として好適に用いることができる。本発明に電磁波遮蔽材料は、基材の変形などに対してある程度の電磁波遮蔽能の安定性を有する。また、カーボンナノチューブの連続ネットワーク構造は、電磁波遮蔽材料の伸縮、変形、膨張に対して、基材の変形に追従し、壊れにくい。
(Electromagnetic wave shielding material)
The electromagnetic wave shielding film formed by applying the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention is thin and can be suitably used as an electromagnetic wave shielding material having sufficient electromagnetic wave shielding ability. In the present invention, the electromagnetic wave shielding material has a certain degree of stability in electromagnetic wave shielding ability against deformation of the base material and the like. In addition, the continuous network structure of carbon nanotubes follows the deformation of the base material with respect to expansion and contraction, deformation, and expansion of the electromagnetic wave shielding material, and is not easily broken.

本発明に係るカーボンナノチューブと有機酸溶液とを含む、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液電磁波は、遮蔽性及び耐熱性に優れる。 The electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid electromagnetic wave containing the carbon nanotube and the organic acid solution according to the present invention is excellent in shielding property and heat resistance.

なお、本明細書において耐熱性は、180℃で24時間保持した条件で加熱処理した後、ひび割れが生じているか目視によって確認することで評価する。 In the present specification, the heat resistance is evaluated by visually confirming whether or not cracks have occurred after heat treatment under the condition of holding at 180 ° C. for 24 hours.

[製造方法]
上述した本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法について説明する。なお、以下に説明する製造方法は一例であって、本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法は、これらに限定されるものではない。
[Production method]
The method for producing the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention described above will be described. The production method described below is an example, and the production method of the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention is not limited to these.

[工程のあらまし]
本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法は、カーボンナノチューブの製造工程、製造したカーボンナノチューブの繊維を解す工程(「解繊」工程)、カーボンナノチューブを有機酸溶液に分散させる工程を有する。
[Summary of process]
The method for producing an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention includes a step of manufacturing carbon nanotubes, a step of unraveling the fibers of the manufactured carbon nanotubes (“defibration” step), and a step of dispersing the carbon nanotubes in an organic acid solution. ..

[カーボンナノチューブの製造工程]
本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造に用いるカーボンナノチューブは、例えば、国際公開第2006/011655号(単層カーボンナノチューブ)、国際公開第2012/060454号(多層カーボンナノチューブ)、特表2004−526660号公報(多層カーボンナノチューブ)に開示された方法により製造することができるがこれに限定されるものではない。このような製造方法により製造されたカーボンナノチューブは、直径が小さく、層数が少ないため、非常に大きな比表面積を有する。このため、連続ネットワークを形成するために必要なカーボンナノチューブ同士の接触点が多くなるため、連続ネットワークを形成しやすくなり、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の電磁波遮蔽能や引き裂き強度を向上させることができ、好適である。
[Manufacturing process of carbon nanotubes]
The carbon nanotubes used for producing the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention include, for example, International Publication No. 2006/011655 (single-walled carbon nanotube), International Publication No. 2012/060454 (multi-walled carbon nanotube), and Special Table 2004. It can be produced by the method disclosed in Japanese Patent Publication No. -526660 (multi-walled carbon nanotubes), but is not limited thereto. The carbon nanotubes produced by such a production method have a very large specific surface area because they have a small diameter and a small number of layers. For this reason, the number of contact points between carbon nanotubes required to form a continuous network increases, so that a continuous network can be easily formed, and the electromagnetic wave shielding ability and tear strength of the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid can be improved. , Suitable.

[カーボンナノチューブ乾燥工程]
カーボンナノチューブは集合体として製造されるが、水分が吸着した状態では、水の表面張力により、カーボンナノチューブ同士がくっついているため、カーボンナノチューブが非常にほどけにくくなり、有機酸中での良好な分散性が得られない。カーボンナノチューブを180℃、好ましくは200℃以上に加熱し、10Pa以下、好ましくは1Pa以下で24時間以上、好ましくは72時間以上保持して、カーボンナノチューブの表面に付着した水を除去する。カーボンナノチューブ表面の水分を除去することで、次工程での溶剤とのぬれ性を高め、解繊を容易にすることができる。これにより、カーボンナノチューブの連続ネットワークを形成しやすくなる。
[Carbon nanotube drying process]
Carbon nanotubes are manufactured as an aggregate, but when water is adsorbed, the surface tension of water causes the carbon nanotubes to stick to each other, making it extremely difficult for the carbon nanotubes to unravel, resulting in good dispersion in organic acids. I can't get sex. The carbon nanotubes are heated to 180 ° C., preferably 200 ° C. or higher, and held at 10 Pa or lower, preferably 1 Pa or lower for 24 hours or longer, preferably 72 hours or longer to remove water adhering to the surface of the carbon nanotubes. By removing the water on the surface of the carbon nanotubes, the wettability with the solvent in the next step can be improved and the defibration can be facilitated. This facilitates the formation of a continuous network of carbon nanotubes.

[分級工程]
カーボンナノチューブ集合体の大きさを所定の範囲にすることで、均一なサイズのカーボンナノチューブ集合体とすることが好ましい。カーボンナノチューブ集合体は、サイズの大きな塊状の合成品も含まれる。これらのサイズの大きな塊状のカーボンナノチューブ集合体は分散性が異なるため、全体としての分散性が低下する。そこで、網、フィルター、メッシュ等を通過した、大きな塊状のカーボンナノチューブ集合体を除外したカーボンナノチューブ集合体だけを以後の工程に用いると、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液中でのカーボンナノチューブの分散性を高めることができる。
[Classification process]
It is preferable that the size of the carbon nanotube aggregate is within a predetermined range to obtain a carbon nanotube aggregate of a uniform size. Carbon nanotube aggregates also include large chunks of synthetics. Since these large-sized massive carbon nanotube aggregates have different dispersibility, the dispersibility as a whole is lowered. Therefore, if only the carbon nanotube aggregates excluding the large massive carbon nanotube aggregates that have passed through the net, filter, mesh, etc. are used in the subsequent steps, the dispersibility of the carbon nanotubes in the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid can be improved. Can be enhanced.

[プレ分散工程]
カーボンナノチューブを大きい凝集塊のまま分散機に投入すると詰まりの原因となるため、乾燥させたカーボンナノチューブに有機溶媒を加え、カーボンナノチューブを10μm程度以下のバンドルまで解繊することにより、分散工程における歩留まりを改善することができる。プレ分散工程は、例えば、有機溶媒に添加した約0.1重量部のカーボンナノチューブをクロスヘッドスターラーで500rpm以上、8h以上攪拌することで実施することができる。カーボンナノチューブを分散させる有機溶媒としては、例えば、有機酸溶液を用いることができる。プレ分散工程を行うことにより、次工程である解繊工程において、より解繊が容易に進むようになる。解繊が進むことにより、連続ネットワークを有機酸中に構築することができる。
[Pre-dispersion process]
If the carbon nanotubes are put into the disperser as large agglomerates, they may cause clogging. Therefore, by adding an organic solvent to the dried carbon nanotubes and defibrating the carbon nanotubes to a bundle of about 10 μm or less, the yield in the dispersion process is achieved. Can be improved. The pre-dispersion step can be carried out, for example, by stirring about 0.1 parts by weight of carbon nanotubes added to the organic solvent with a crosshead stirrer at 500 rpm or more and 8 hours or more. As the organic solvent for dispersing the carbon nanotubes, for example, an organic acid solution can be used. By performing the pre-dispersion step, defibration can proceed more easily in the defibration step, which is the next step. As the defibration progresses, a continuous network can be constructed in the organic acid.

[カーボンナノチューブ解繊工程]
本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液において、カーボンナノチューブのバンドルが解繊により解されている点が重要である。「解す」とは、カーボンナノチューブがガス吸着法で測定可能な表面をバンドルから露出することを意味する。
[Carbon nanotube defibration process]
In the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention, it is important that the bundle of carbon nanotubes is unraveled by defibration. "Unraveling" means that the carbon nanotubes expose a measurable surface of the gas adsorption method from the bundle.

カーボンナノチューブを有機酸溶液のような有機溶媒中で解繊する。既存の分散方法を採用できるが、特にジェットミルなどの乱流状のせん断力により分散する装置ではカーボンナノチューブへのダメージを低減して解繊することができる。特に、湿式ジェットミルは、溶媒中の混合物を高速流として、耐圧容器内に密閉状態で配置されたノズルから圧送するものである。耐圧容器内で対向流同士の衝突、容器壁との衝突、高速流によって生じる乱流、剪断流などによりカーボンナノチューブを分散させる。湿式ジェットミルとして、例えば、株式会社常光のナノジェットパル(JN10、JN100、JN1000)を用いた場合、分散工程における処理圧力は、10MPa以上150MPa以下の範囲内の値が好ましい。一方で、超音波ホモジナイザーを用いることもできる。 The carbon nanotubes are defibrated in an organic solvent such as an organic acid solution. Although existing dispersion methods can be adopted, especially in a device such as a jet mill that disperses by a turbulent shear force, damage to carbon nanotubes can be reduced and defibration can be performed. In particular, in a wet jet mill, a mixture in a solvent is pumped as a high-speed flow from a nozzle arranged in a pressure-resistant container in a closed state. Carbon nanotubes are dispersed in a pressure-resistant container by collisions between countercurrents, collisions with container walls, turbulence caused by high-speed flow, shear flow, and the like. When, for example, Nanojet Pal Co., Ltd. (JN10, JN100, JN1000) is used as the wet jet mill, the processing pressure in the dispersion step is preferably in the range of 10 MPa or more and 150 MPa or less. On the other hand, an ultrasonic homogenizer can also be used.

ジェットミル法、超音波ホモジナイザー法のいずれの方法においても、有機酸の熱劣化を抑制するために、解繊処理時の温度上昇を抑制することが好ましい。解繊処理時の保持温度としては、通常200℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは50℃以下、さらに好ましくは10℃以下である。一方で、温度を下げ過ぎると、溶媒が固化してしまうため、溶媒の融点以上で撹拌することが好ましい。 In both the jet mill method and the ultrasonic homogenizer method, it is preferable to suppress the temperature rise during the defibration treatment in order to suppress the thermal deterioration of the organic acid. The holding temperature during the defibration treatment is usually 200 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower, still more preferably 10 ° C. or lower. On the other hand, if the temperature is lowered too much, the solvent will solidify, so it is preferable to stir at a temperature equal to or higher than the melting point of the solvent.

これ以上高い圧力でせん断力を加えた場合、カーボンナノチューブは繊維軸方向に切断される。このことはカーボンナノチューブの欠陥を評価するラマン分光法により確かめられている。また10MPa以下の圧力では、カーボンナノチューブを効率良く解繊することが出来ない。すなわち10MPa〜150Mpaの圧力を加えることによりカーボンナノチューブは切断よりも解繊がより進み、より高いアスペクト比を有するようになる。この高いアスペクト比はカーボンナノチューブが高度に発達した連続したネットワーク構造を構築するために必要である。また、本実施形態において、カーボンナノチューブ集合体の分散工程には、スギノマシン社製のジェットミル(HJP−17007)を用いてもよい。 When a shear force is applied at a higher pressure, the carbon nanotubes are cut in the fiber axial direction. This has been confirmed by Raman spectroscopy, which evaluates defects in carbon nanotubes. Further, at a pressure of 10 MPa or less, carbon nanotubes cannot be efficiently defibrated. That is, by applying a pressure of 10 MPa to 150 MPa, the carbon nanotubes are more defibrated than cut and have a higher aspect ratio. This high aspect ratio is necessary for carbon nanotubes to build a highly developed continuous network structure. Further, in the present embodiment, a jet mill (HJP-17007) manufactured by Sugino Machine Limited may be used for the dispersion step of the carbon nanotube aggregate.

カーボンナノチューブのバンドルを100nm以下程度の太さまで解繊することにより、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液中でのカーボンナノチューブと有機酸との界面の面積を増やすことができる。比表面積が大きいほど、連続ネットワークを形成するために必要なカーボンナノチューブ同士の接触点が多くなるため、連続ネットワークを形成しやすくなり、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の電磁波遮蔽能が向上する。 By defibrating the bundle of carbon nanotubes to a thickness of about 100 nm or less, the area of the interface between the carbon nanotubes and the organic acid in the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid can be increased. The larger the specific surface area, the more contact points between the carbon nanotubes required to form the continuous network, so that the continuous network can be easily formed and the electromagnetic wave shielding ability of the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid is improved.

[有機酸との混練工程]
得られたカーボンナノチューブに、有機酸溶液を適量加えて分散液とする。混練工程は、例えば、カーボンナノチューブに有機酸溶液を加え、ビーカー中で円錐状のマグネット攪拌子を用いて混合することにより行っても良い。この場合、室温で、100rpm以上、好ましくは500rpm以上、さらに好ましくは1000rpm以上12時間以上混合して、解繊したカーボンナノチューブと有機酸を混練することが望ましい。その後、上記に示した通り、ジェットミルや超音波ホモジナイザーを用いて、カーボンナノチューブの解繊処理を行うことが好ましい。カーボンナノチューブ及び有機酸に親和性の高い(溶解度パラメーターが近い)溶媒(有機溶媒等が挙げられる)を用いることにより、カーボンナノチューブと有機酸が均等に分配される。この結果、連続ネットワークを形成しやすくなり、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の電磁波遮蔽能を向上させることができる。
[Kneading process with organic acid]
An appropriate amount of an organic acid solution is added to the obtained carbon nanotubes to prepare a dispersion liquid. The kneading step may be performed, for example, by adding an organic acid solution to the carbon nanotubes and mixing them in a beaker using a conical magnet stirrer. In this case, it is desirable to knead the defibrated carbon nanotubes and the organic acid by mixing at room temperature at 100 rpm or more, preferably 500 rpm or more, more preferably 1000 rpm or more for 12 hours or more. After that, as shown above, it is preferable to perform the defibration treatment of the carbon nanotubes using a jet mill or an ultrasonic homogenizer. By using a solvent having a high affinity for carbon nanotubes and an organic acid (having a close solubility parameter) (including an organic solvent), the carbon nanotubes and the organic acid are evenly distributed. As a result, a continuous network can be easily formed, and the electromagnetic wave shielding ability of the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid can be improved.

また、本発明において、カーボンナノチューブが一カ所に固まって居らず、有機酸中に均一に分布していること重要である。電磁波に励起された電子が電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液内を移動するためには、カーボンナノチューブが有機酸中に均一に分布していることが必要である。またカーボンナノチューブ同士が互いに物理的に接触していることによって、連続な導電ネットワークが形成され、電磁波の反射損が大きくなり電磁波が遮蔽され、電磁波遮蔽能が向上する。 Further, in the present invention, it is important that the carbon nanotubes are not solidified in one place and are uniformly distributed in the organic acid. In order for the electrons excited by the electromagnetic wave to move in the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, it is necessary that the carbon nanotubes are uniformly distributed in the organic acid. Further, when the carbon nanotubes are physically in contact with each other, a continuous conductive network is formed, the reflection loss of the electromagnetic wave is increased, the electromagnetic wave is shielded, and the electromagnetic wave shielding ability is improved.

[塗布について]
本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液は、基材に吹き付けることにより製膜し、電磁波遮蔽材料として使用可能である。有機酸溶液/カーボンナノチューブ溶液をバーコータ、スプレーコータ、ディップコーティング、その他溶液コーティング法によって成膜した際に、カーボンナノチューブの連続なネットワーク構造が構築され、更に導電性が発現し、優れた電磁波遮蔽性を付与することができる。
[About application]
The electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention can be used as an electromagnetic wave shielding material by forming a film by spraying it on a substrate. When an organic acid solution / carbon nanotube solution is formed by a bar coater, spray coater, dip coating, or other solution coating method, a continuous network structure of carbon nanotubes is constructed, conductivity is further developed, and excellent electromagnetic wave shielding properties are exhibited. Can be given.

[工業化・量産化について]
また、本発明に係る電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液は、上述したように、二軸混練機などの連続・大量生産に適した手法により製造可能であり、各種溶液成膜法での成膜が可能であるため、電磁波遮蔽材料の大面積化が容易に実現される。
[Industrialization / mass production]
Further, as described above, the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid according to the present invention can be produced by a method suitable for continuous and mass production such as a twin-screw kneader, and can be formed by various solution film forming methods. Therefore, the area of the electromagnetic wave shielding material can be easily increased.

(実施例1)
国際公開第O2006/011655号に記載した方法により製造した単層カーボンナノチューブ(以下、SG−SWNTとも称する)と、有機酸として分子量5000のポリアクリル酸(和光純薬社製)を用い、実施例1の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を製造した。
(Example 1)
Examples using single-walled carbon nanotubes (hereinafter, also referred to as SG-SWNT) produced by the method described in International Publication No. O2006 / 011655 and polyacrylic acid having a molecular weight of 5000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an organic acid. The electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid of No. 1 was produced.

用いた単層カーボンナノチューブは、TEMによる観察から、長さが100μm、平均直径が4.0nm、層数は1層であった。また、50mgの塊を取り出し、これをBELSORP−MINI(株式会社日本ベル製)を用いて77Kで液体窒素の吸脱着等温線を計測した(吸着平衡時間は600秒とした)。この吸脱着等温線からBrunauer、Emmett、Tellerの方法で比表面積を計測したところ、約1000m2/gであった。 The single-walled carbon nanotubes used had a length of 100 μm, an average diameter of 4.0 nm, and a number of layers as observed by TEM. Further, a 50 mg mass was taken out, and the adsorption / desorption isotherm of liquid nitrogen was measured at 77 K using BELSORP-MINI (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) (adsorption equilibrium time was set to 600 seconds). When the specific surface area was measured from this adsorption isotherm by the methods of Brunuer, Emmett, and Teller, it was about 1000 m 2 / g.

単層カーボンナノチューブは、目開き0.8mmの網の一方にカーボンナノチューブ集合体を置き、網を介して掃除機で吸引し、通過したものを回収して、カーボンナノチューブ集合体から、サイズの大きな塊状のカーボンナノチューブ集合体を取り除き、分級を行った(分級工程)。 For single-walled carbon nanotubes, a carbon nanotube aggregate is placed on one side of a net with a mesh size of 0.8 mm, and the carbon nanotube aggregate is sucked through the net with a vacuum cleaner. The lumpy carbon nanotube aggregate was removed and classified (classification step).

実施形態に記載の手法で、カーボンナノチューブを解繊し、有機酸である分子量5000のポリアクリル酸溶液に実施形態に記載の手法で、水に分散させ、カーボンナノチューブとポリアクリル酸とを含む水性塗料を作製した。CNTの濃度は0.4重量%濃度、ポリアクリル酸の濃度は0.8量%濃度とした。 The carbon nanotubes are defibrated by the method described in the embodiment, and the carbon nanotubes are dispersed in water by the method described in the embodiment in a polyacrylic acid solution having a molecular weight of 5000, which is an organic acid, and an aqueous solution containing the carbon nanotubes and the polyacrylic acid. The paint was made. The concentration of CNT was 0.4% by weight, and the concentration of polyacrylic acid was 0.8% by mass.

得られた分散液をスプレーコータによって塗布し、乾燥させて、膜厚、5.8GHzにおける電磁波遮蔽性、耐熱性(180℃で24時間の加熱処理後にひび割れが目視できるか否か)を確認した。 The obtained dispersion was applied with a spray coater and dried to confirm the film thickness, electromagnetic wave shielding at 5.8 GHz, and heat resistance (whether cracks can be visually observed after heat treatment at 180 ° C. for 24 hours). ..

(実施例2)
実施例2においては、実施例1と同じSG−SWNT、ポリアクリル酸を用いたが、塗布方法はバーコータに変更した。その余は実施例1と同じである。
(Example 2)
In Example 2, the same SG-SWNT and polyacrylic acid as in Example 1 were used, but the coating method was changed to a bar coater. The rest is the same as in Example 1.

(実施例3)
実施例3においては、実施例1と同じSG−SWNTを用い、ポリアクリル酸の分子量を1800とした。実施例2同様、塗布はバーコータにより行った。
(Example 3)
In Example 3, the same SG-SWNT as in Example 1 was used, and the molecular weight of polyacrylic acid was set to 1800. As in Example 2, the coating was performed by a bar coater.

(実施例4)
実施例4においては、実施例1と同じSG−SWNTを用い、ポリアクリル酸の分子量を25000とした。実施例2同様、塗布はバーコータにより行った。
(Example 4)
In Example 4, the same SG-SWNT as in Example 1 was used, and the molecular weight of polyacrylic acid was set to 25,000. As in Example 2, the coating was performed by a bar coater.

(実施例5)
実施例5においては、実施例1と同じSG−SWNTを用い、ポリアクリル酸の分子量を100000とした。実施例2同様、塗布はバーコータにより行った。
(Example 5)
In Example 5, the same SG-SWNT as in Example 1 was used, and the molecular weight of polyacrylic acid was set to 100,000. As in Example 2, the coating was performed by a bar coater.

(実施例6)
実施例6においては、実施例1と同じSG−SWNTを用い、分子量100000のパラフェノールスルホン酸を用いた。実施例2同様、塗布はバーコータにより行った。
(Example 6)
In Example 6, the same SG-SWNT as in Example 1 was used, and paraphenol sulfonic acid having a molecular weight of 100,000 was used. As in Example 2, the coating was performed by a bar coater.

(比較例1)
比較例1として、市販品のカーボンブラックを主成分とする電磁波遮蔽塗料(日本黒鉛商事(株)製 バニーバイトFCP−1005)を塗布、乾燥して膜を作製し、評価した。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a commercially available electromagnetic wave shielding paint containing carbon black as a main component (Bunnybite FCP-1005 manufactured by Nippon Graphite Trading Co., Ltd.) was applied and dried to prepare a film, which was evaluated.

(比較例2)
比較例2として、市販品の銀を成分とする電磁波遮蔽塗料(藤倉化成(株)製 XA9015)より作製した膜を用いた。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a film prepared from a commercially available electromagnetic wave shielding paint containing silver (XA9015 manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) was used.

(比較例3)
CNTに有機酸を加えず、バーコータによって塗布し、比較例1の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液を作製した。
(Comparative Example 3)
The CNT was coated with a bar coater without adding an organic acid to prepare an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating solution of Comparative Example 1.

(カーボンナノチューブ充填量の測定)
実施例1の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液について、カーボンナノチューブ充填量を以下の方法により測定した。示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA、STA7000、Hitachiハイテク)を用いて測定した。一次昇温は、窒素200ml/minを供給し、1℃/minで、室温から800℃まで昇温させた。一次昇温においては、エラストマーのみ昇華し、残留成分がカーボンナノチューブである。カーボンナノチューブ以外の炭素フィラーなどが含まれる場合には、二次昇温を行った。二次昇温は、純空気200ml/minを供給し、1℃/minで、室温から800℃まで昇温させた。純空気中ではカーボンナノチューブ、および炭素フィラーは既知の温度において燃焼し、重量減少を生じた。重量減少から、カーボンナノチューブ充填量を算出した。
(Measurement of carbon nanotube filling amount)
For the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid of Example 1, the carbon nanotube filling amount was measured by the following method. The measurement was performed using a differential thermal weight simultaneous measuring device (TG / DTA, STA7000, Hitachi High-Tech). For the primary temperature rise, 200 ml / min of nitrogen was supplied, and the temperature was raised from room temperature to 800 ° C. at 1 ° C./min. In the primary temperature rise, only the elastomer is sublimated, and the residual component is carbon nanotubes. When carbon fillers other than carbon nanotubes were contained, the secondary temperature was raised. For the secondary temperature rise, pure air of 200 ml / min was supplied, and the temperature was raised from room temperature to 800 ° C. at 1 ° C./min. In pure air, carbon nanotubes and carbon fillers burned at known temperatures, resulting in weight loss. The carbon nanotube filling amount was calculated from the weight reduction.

(カーボンナノチューブ構造体の体積測定)
実施例及び比較例の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液について、カーボンナノチューブ体積を以下の方法により測定した。熱処理前の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の縦(H)の長さ(mm)、横(W)の長さ(mm)及び厚み(D)(mm)をマイクロメーターにより測定した。試料を管状炉にセットし、これを窒素雰囲気下、30℃〜400℃もしくは600℃までおおよそ20℃/分で昇温し、400℃以上、好ましくは600℃以上6時間熱処理することによりマトリックス成分を熱分解により除去した。カーボンナノチューブ構造体の体積は、シート上の試料を縦(H')の長さ(mm)、横(W')の長さ(mm)及び厚み(D')(mm)をマイクロメーターにより測定し、これを乗じることにより体積を求めた。
(Volume measurement of carbon nanotube structure)
The volume of carbon nanotubes was measured by the following method for the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquids of Examples and Comparative Examples. The length (mm), width (W), and thickness (D) (mm) of the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid before the heat treatment were measured with a micrometer. The matrix component is set in a tube furnace, heated to 30 ° C. to 400 ° C. or 600 ° C. at about 20 ° C./min under a nitrogen atmosphere, and heat-treated at 400 ° C. or higher, preferably 600 ° C. or higher for 6 hours. Was removed by thermal decomposition. The volume of the carbon nanotube structure is measured by measuring the length (H') length (mm), width (W') length (mm) and thickness (D') (mm) of the sample on the sheet with a micrometer. Then, the volume was calculated by multiplying this.

(カーボンナノチューブ構造体の空孔分布)
実施例及び比較例の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液について、カーボンナノチューブ構造体の空孔分布を以下の方法により測定した。試料を管状炉にセットし、これを窒素雰囲気下、30℃〜600℃まで20℃/分で昇温し、600℃で1.5時間時間熱処理することによりマトリックス成分を熱分解により除去した。得られたカーボンナノチューブ残留物の空孔径の分布を水銀ポロシメーター(Quantachrome社製 PoreMaster 60GT)により測定を行った。測定はWashburn法に準拠し、水銀圧は1.6 kPa〜420 MPaまで変化させた。
(Distribution of pores in carbon nanotube structure)
For the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquids of Examples and Comparative Examples, the pore distribution of the carbon nanotube structure was measured by the following method. The sample was set in a tube furnace, the temperature was raised from 30 ° C. to 600 ° C. at 20 ° C./min under a nitrogen atmosphere, and heat treatment was performed at 600 ° C. for 1.5 hours to remove matrix components by thermal decomposition. The distribution of the pore size of the obtained carbon nanotube residue was measured with a mercury porosimeter (PoreMaster 60GT manufactured by Quantachrome). The measurement was based on the Washburn method, and the mercury pressure was changed from 1.6 kPa to 420 MPa.

(電磁波遮蔽測定)
ASTM規格(ASTM D4935−10)に基づき、同軸導波管を対向させて、接合部に実施例又は比較例の電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の試料を挿入し、ベクトルネットワークアナライザ(VNA)を用いて、試料挿入時と非挿入時のレベル差から透過損失(S21パラメータ)を求め、S21から遮蔽量を計算した。冶具に試料を封入した際のS21と封入していない空の状態のS21をそれぞれ測定し、dBで表した両者の振幅の差から遮蔽量を定義する。1MHz〜4.5GHzにおいては同軸線路冶具を用い、VNAはアジレント・テクノロジーズ社のE5071Cを用いて測定した。それより高い周波数においては(上限周波数:110GHz)、導波管線路冶具を用い、VNAとしてアジレント・テクノロジーズ社のN5222Aと周波数拡張モジュールを用いて、同様に測定を行った。単位厚さあたりの遮蔽量を算出するに当たっては、マイクロメーターを用いて5点試料の膜厚を測定し、その平均値を「試料の膜厚」とした。実施例及び比較例には約10μmの膜厚の試料を用いた。
(Electromagnetic wave shielding measurement)
Based on the ASTM standard (ASTM D4935-10), a sample of the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid of the example or comparative example is inserted into the junction with the coaxial waveguides facing each other, and a vector network analyzer (VNA) is used. The transmission loss (S21 parameter) was obtained from the level difference between the time when the sample was inserted and the time when the sample was not inserted, and the shielding amount was calculated from S21. S21 when the sample is enclosed in the jig and S21 in the empty state where the sample is not enclosed are measured, and the shielding amount is defined from the difference in amplitude expressed in dB. Coaxial line jigs were used at 1 MHz to 4.5 GHz, and VNAs were measured using an E5071C manufactured by Agilent Technologies. At higher frequencies (upper limit frequency: 110 GHz), similar measurements were made using a waveguide line jig, and an Agilent Technologies N5222A frequency expansion module as the VNA. In calculating the shielding amount per unit thickness, the film thickness of the 5-point sample was measured using a micrometer, and the average value was taken as the “sample film thickness”. A sample having a film thickness of about 10 μm was used for Examples and Comparative Examples.

耐熱性は、180℃で24時間の条件で加熱処理した後、ひび割れが生じているかをデジタルマイクロスコープにより、目視によって確認することで評価した。 The heat resistance was evaluated by visually confirming whether or not cracks had occurred after heat treatment at 180 ° C. for 24 hours.

表1及び表2に、実施例1〜6及び比較例1〜3に係る、膜厚、5.8GHzにおける電磁波遮蔽性、耐熱性(加熱処理後にひび割れが目視できるか否か)を確認した結果を記す。

Figure 0006945840
Figure 0006945840
Figure 0006945840
Tables 1 and 2 show the results of confirming the film thickness, electromagnetic wave shielding property at 5.8 GHz, and heat resistance (whether or not cracks can be visually observed after heat treatment) according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3. Write.
Figure 0006945840
Figure 0006945840
Figure 0006945840

また、図3は、比較例2に係る銀系塗料の遮蔽膜の耐熱試験後の顕微鏡写真(倍率100倍)であり、図4は実施例2に係る電磁波遮蔽膜中のカーボンナノチューブ系遮蔽膜の耐熱試験後の顕微鏡写真(倍率100倍)である。 Further, FIG. 3 is a micrograph (magnification of 100 times) of the shielding film of the silver-based coating material according to Comparative Example 2 after the heat resistance test, and FIG. 4 is a carbon nanotube-based shielding film in the electromagnetic wave shielding film according to Example 2. It is a micrograph (magnification 100 times) after the heat resistance test of.

上記の結果を参照する。比較例1のCB(カーボンブラック)を用いた膜は、「ひび割れ無し」と、熱に強いものの、遮蔽性が7dB/10μmと難がある。比較例2の従来のAg系遮蔽膜は、遮蔽性には大変優れるものの、図3で示した通り、熱で割れてしまったことから、耐熱性に難がある。比較例3のCNTを用いた膜は熱に強いものの、遮蔽性が12dB/10μmと難がある。これに対して、実施例1〜6に記載の膜、すなわち、カーボンナノチューブと有機酸とを含む本発明に係る膜は、図4に示した通り、耐熱試験後にもひび割れが無く、熱にも強く、遮蔽能も優れることが分かる。以上により、カーボンナノチューブと有機酸溶液とを含む、電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液電磁波は、遮蔽性及び耐熱性に優れることが判明した。特に、遮蔽性及び耐熱性という観点では、少なくとも有機酸の分子量が1800以上1000000以下である場合に、比較例1〜3に比して好ましい結果となることを見出した。これにより、本発明によって遮蔽性及び耐熱性に優れる電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液、電磁波遮蔽材料、及び電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液の製造方法を提供することができると判明した。 See the result above. The film using CB (carbon black) of Comparative Example 1 has "no cracks" and is resistant to heat, but has a difficulty of shielding property of 7 dB / 10 μm. Although the conventional Ag-based shielding film of Comparative Example 2 is very excellent in shielding property, it has difficulty in heat resistance because it is cracked by heat as shown in FIG. Although the film using CNT of Comparative Example 3 is resistant to heat, it has a difficulty of shielding property of 12 dB / 10 μm. On the other hand, the film according to Examples 1 to 6, that is, the film according to the present invention containing carbon nanotubes and an organic acid, has no cracks even after the heat resistance test and is also resistant to heat, as shown in FIG. It can be seen that it is strong and has excellent shielding ability. From the above, it was found that the electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid electromagnetic wave containing the carbon nanotube and the organic acid solution is excellent in shielding property and heat resistance. In particular, from the viewpoint of shielding property and heat resistance, it has been found that at least when the molecular weight of the organic acid is 1800 or more and 1,000,000 or less, the results are preferable as compared with Comparative Examples 1 to 3. As a result, it has been found that the present invention can provide a method for producing an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid, an electromagnetic wave shielding material, and an electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid having excellent shielding properties and heat resistance.

10:カーボンナノチューブ
15:接触点
50:カーボンナノチューブ構造体
100:電磁波遮蔽カーボンナノチューブ塗布液
10: Carbon nanotube 15: Contact point 50: Carbon nanotube structure 100: Electromagnetic wave shielding carbon nanotube coating liquid

Claims (4)

電磁波遮蔽材料であって、
前記電磁波遮蔽材料は、カーボンナノチューブと、分子量が500以上1000000以下であるポリアクリル酸と、を含み、
前記カーボンナノチューブの含有量は、前記電磁波遮蔽材料の総重量に対して0.1重量部以上1重量部以下であり、
前記ポリアクリル酸の含有量は、前記カーボンナノチューブの含有量の1倍以上50倍以下であり、
前記電磁波遮蔽材料は、5.8GHzにおける膜厚10μmで規格化した電磁波遮蔽能が、20dB/10μm以上である、
電磁波遮蔽材料。
It is an electromagnetic wave shielding material
The electromagnetic wave shielding material, viewed contains a carbon nanotube, a polyacrylic acid molecular weight of 500 to 1,000,000, and,
The content of the carbon nanotubes is 0.1 parts by weight or more and 1 part by weight or less with respect to the total weight of the electromagnetic wave shielding material.
The content of the polyacrylic acid is 1 time or more and 50 times or less the content of the carbon nanotubes.
The electromagnetic wave shielding material has an electromagnetic wave shielding ability standardized at a film thickness of 10 μm at 5.8 GHz and is 20 dB / 10 μm or more.
Electromagnetic wave shielding material.
前記カーボンナノチューブにおける物理的な接触点の間隔は、1μm以上100μm以下である、 The distance between the physical contact points in the carbon nanotubes is 1 μm or more and 100 μm or less.
請求項1に記載の電磁波遮蔽材料。 The electromagnetic wave shielding material according to claim 1.
前記カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの束が解繊した構造体を形成し、 The carbon nanotubes form a structure in which a bundle of carbon nanotubes is defibrated.
前記構造体の空孔分布は、細孔径が0.5μmから10μmの範囲においてdV/dlog(d)の値が0.6以下である、 The pore distribution of the structure has a dV / dlog (d) value of 0.6 or less in a pore diameter range of 0.5 μm to 10 μm.
請求項1または2に記載の電磁波遮蔽材料。 The electromagnetic wave shielding material according to claim 1 or 2.
前記電磁波遮蔽材料の貯蔵弾性率は、10 The storage elastic modulus of the electromagnetic wave shielding material is 10. 33 Pa以上10Pa or more 10 66 Pa以下である、Pa or less,
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電磁波遮蔽材料。 The electromagnetic wave shielding material according to any one of claims 1 to 3.
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