JP7080367B1 - Masterbatch manufacturing method and masterbatch - Google Patents

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Abstract

【課題】担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチを高い収率で製造することができるマスターバッチの製造方法およびマスターバッチを提供する。【解決手段】カーボンナノチューブをアニオン性分散剤に分散させたカーボンナノチューブ分散液または酸化処理若しくは多糖類で修飾して表面に酸性基を導入したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料を含む担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー分散液と、を混合して混合液を調製する工程と、前述の混合液にカチオンポリマーを添加し、混合液を凝固させてカーボンナノチューブと担体高分子材料とを含む凝固物を作製する工程と、を含む、マスターバッチの製造方法。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a masterbatch and a masterbatch capable of producing a masterbatch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material in a high yield. SOLUTION: A carbon nanotube dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed in an anionic dispersant or a carbon nanotube dispersion liquid containing carbon nanotubes modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and having an acidic group introduced on the surface, and a carrier polymer material. A step of preparing a mixed solution by mixing a carrier polymer material-containing solution containing the above-mentioned carrier polymer material and optionally a cellulose nanofiber dispersion containing cellulose nanofibers, and adding a cationic polymer to the above-mentioned mixed solution to prepare a mixed solution. A method for producing a master batch, which comprises a step of coagulating a solidified product containing carbon nanotubes and a carrier polymer material. [Selection diagram] None

Description

本発明は、カーボンナノチューブを含むマスターバッチ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a masterbatch containing carbon nanotubes and a method for producing the same.

近年、ナノフィラーについて研究が進められている。ナノフィラーとしては、カーボンナノチューブ等が知られている。カーボンナノチューブは導電性、熱伝導性、機械的強度等の特性に優れており、様々な分野での活用が期待される素材として注目を集めている。例えば、カーボンナノチューブをゴム等に配合することで、製品の機械的特性等の各種性能の向上が期待されている。 In recent years, research on nanofillers has been advanced. As the nanofiller, carbon nanotubes and the like are known. Carbon nanotubes have excellent properties such as conductivity, thermal conductivity, and mechanical strength, and are attracting attention as materials that are expected to be used in various fields. For example, by blending carbon nanotubes with rubber or the like, it is expected that various performances such as mechanical properties of the product will be improved.

カーボンナノチューブは、高い凝集性を有しているため、乾燥状態では嵩高で取り扱いが難しく、直接混練機で均一にゴム等と複合化することは困難であった。そこで、カーボンナノチューブを担体高分子材料に担持させてマスターバッチ化して用いることが検討されている。 Since carbon nanotubes have high cohesiveness, they are bulky and difficult to handle in a dry state, and it is difficult to uniformly combine them with rubber or the like with a direct kneader. Therefore, it has been studied to support carbon nanotubes on a carrier polymer material to form a masterbatch for use.

一般的にマスターバッチは、フィラーを含む分散液と、ゴム等の担体高分子材料を含む溶液とを混合して混合液を調製し、次いで、この混合液を凝固させてフィラーと担体高分子材料とを含む凝固物を作製して製造されている。 Generally, in a master batch, a dispersion containing a filler and a solution containing a carrier polymer material such as rubber are mixed to prepare a mixed solution, and then the mixed solution is coagulated to form a filler and a carrier polymer material. It is manufactured by producing a solidified product containing and.

また、特許文献1には、ノニオン系界面活性剤の不存在下に、重量平均分子量55万~90万のジアリルアミン系カチオンポリマー(以下、「高分子量ジアリルアミン系カチオンポリマー」と称す。)と、重量平均分子量1万~4万のジアリルアミン系カチオンポリマー(以下、「低分子量ジアリルアミン系カチオンポリマー」と称す。)と、カーボンナノチューブとを水性溶媒の存在下で混合してカーボンナノチューブ懸濁液を調製する工程と、
得られたカーボンナノチューブ懸濁液とゴムラテックスとを混合する工程とを有し、
高分子量ジアリルアミン系カチオンポリマーと低分子量ジアリルアミン系カチオンポリマーとの配合重量比が高分子量ジアリルアミン系カチオンポリマー:低分子量ジアリルアミン系カチオンポリマー=100:10~100:30である、カーボンナノチューブ/ゴム複合体の製造方法に関する発明が開示されている。
Further, Patent Document 1 describes a diallylamine-based cationic polymer having a weight average molecular weight of 550,000 to 900,000 (hereinafter referred to as "high molecular weight diallylamine-based cationic polymer") and a weight in the absence of a nonionic surfactant. A diallylamine-based cationic polymer having an average molecular weight of 10,000 to 40,000 (hereinafter referred to as "low molecular weight diallylamine-based cationic polymer") and carbon nanotubes are mixed in the presence of an aqueous solvent to prepare a carbon nanotube suspension. Process and
It has a step of mixing the obtained carbon nanotube suspension and rubber latex.
A carbon nanotube / rubber composite in which the compounding weight ratio of the high molecular weight diallylamine-based cationic polymer and the low molecular weight diallylamine-based cationic polymer is high molecular weight diallylamine-based cationic polymer: low molecular weight diallylamine-based cationic polymer = 100: 10 to 100: 30. The invention relating to the manufacturing method is disclosed.

特開2019-119815号公報JP-A-2019-119815

一般的に、カーボンナノチューブは高い凝集性を有している。このため、カーボンナノチューブは、担体高分子材料と凝固させる前の状態の液中では、カーボンナノチューブの分散状態を安定化させている。 In general, carbon nanotubes have high cohesiveness. Therefore, the carbon nanotubes stabilize the dispersed state of the carbon nanotubes in the liquid in the state before coagulation with the carrier polymer material.

しかしながら、液中でカーボンナノチューブの分散状態を安定化していることにより、担体高分子材料との凝固が完了しないことがあった。 However, due to the stabilization of the dispersed state of the carbon nanotubes in the liquid, solidification with the carrier polymer material may not be completed.

よって、本発明の目的は、担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチを高い収率で製造することができるマスターバッチの製造方法、および、マスターバッチを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a masterbatch capable of producing a masterbatch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material in a high yield, and to provide a masterbatch.

本発明者の検討によれば、カーボンナノチューブをアニオン性分散剤に分散させたカーボンナノチューブ分散液または酸化処理若しくは多糖類で修飾して表面に酸性基を導入したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料を含む担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー分散液と、を含む混合液に、カチオンポリマーを添加して前述の混合液を凝固させることにより、カーボンナノチューブと担体高分子材料とを含む凝固物を収率よく得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。よって、本発明は以下を提供する。 According to the study of the present inventor, a carbon nanotube dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed in an anionic dispersant or a carbon nanotube dispersion liquid containing carbon nanotubes modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and having an acidic group introduced on the surface thereof. , A cationic polymer is added to a mixed solution containing a carrier polymer material-containing solution containing the carrier polymer material and optionally a cellulose nanofiber dispersion containing cellulose nanofibers to coagulate the above-mentioned mixed solution. As a result, it has been found that a coagulated product containing carbon nanotubes and a carrier polymer material can be obtained in high yield, and the present invention has been completed. Therefore, the present invention provides the following.

<1> カーボンナノチューブをアニオン性分散剤に分散させたカーボンナノチューブ分散液または酸化処理若しくは多糖類で修飾して表面に酸性基を導入したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料を含む担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー分散液と、を混合して混合液を調製する工程と、
上記混合液にカチオンポリマーを添加し、上記混合液を凝固させてカーボンナノチューブと担体高分子材料とを含む凝固物を作製する工程と、
を含む、マスターバッチの製造方法。
<2> 上記カチオンポリマーは、重量平均分子量が500~10,000のカチオンポリマーcp1および重量平均分子量が500,000~2,500,000のカチオンポリマーcp2から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>に記載のマスターバッチの製造方法。
<3> 上記カーボンナノチューブ分散液のpHが6~11であり、上記担体高分子材料含有溶液のpHが6~11である、<1>または<2>に記載のマスターバッチの製造方法。
<4> 上記混合液を調製する工程では、上記カーボンナノチューブ分散液と、上記担体高分子材料含有溶液と、上記セルロースナノファイバー分散液とを混合して上記混合液を調製する、<1>~<3>のいずれか1つに記載のマスターバッチの製造方法。
<5> 上記多糖類がカルボキシメチルセルロース、カラギナン、ペクチン、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、寒天およびトラガントガムから選ばれる少なくとも1種である、<1>~<4>のいずれか1つに記載のマスターバッチの製造方法。
<6> 上記担体高分子材料は樹脂、エラストマーおよびゴムから選ばれる少なくとも1種を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載のマスターバッチの製造方法。
<7> 上記担体高分子材料含有溶液はラテックスまたはエマルションである、<1>~<6>のいずれか1つに記載のマスターバッチの製造方法。
<8> 上記担体高分子材料含有溶液は樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液である、<1>~<6>のいずれか1つに記載のマスターバッチの製造方法。
<9> 上記樹脂粒子の平均粒子径が0.1~50μmである、<8>に記載のマスターバッチの製造方法。
<10> 上記混合液を凝固させる工程において、上記混合液に酸または塩を添加した後、上記混合液に上記カチオンポリマーを添加するか、または、上記混合液に上記カチオンポリマーを添加したのち、上記混合液に酸または塩を添加する、<1>~<9>のいずれか1つに記載のマスターバッチの製造方法。
<11> 上記カチオンポリマーは、オキサゾリン基を有するポリマーを含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載のマスターバッチの製造方法。
<12> カーボンナノチューブと、
担体高分子材料と、
カチオンポリマーと、を含み、
上記カーボンナノチューブは酸化処理または多糖類で修飾され表面に酸性基が導入された表面処理カーボンナノチューブである、
マスターバッチ。
<13> 上記カチオンポリマーは、重量平均分子量が500~10,000のカチオンポリマーcp1および重量平均分子量が500,000~2,500,000のカチオンポリマーcp2から選ばれる少なくとも1種を含む、<12>に記載のマスターバッチ。
<14> 上記多糖類がカルボキシメチルセルロース、カラギナン、ペクチン、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、寒天およびトラガントガムから選ばれる少なくとも1種である、<13>に記載のマスターバッチ。
<15> 上記担体高分子材料は樹脂、エラストマーおよびゴムから選ばれる少なくとも1種を含む、<12>~<14>のいずれか1つに記載のマスターバッチ。
<16> 上記担体高分子材料は樹脂粒子を含む、<12>~<15>のいずれか1つに記載のマスターバッチ。
<17> 上記樹脂粒子の平均粒子径が0.1~50μmである、<16>に記載のマスターバッチ。
<18> 更に、セルロースナノファイバーを含む、<12>~<17>のいずれか1つに記載のマスターバッチ。
<19> 上記カチオンポリマーがオキサゾリン基を有するポリマーを含む、<12>~<18>のいずれか1つに記載のマスターバッチ。
<1> A carbon nanotube dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed in an anionic dispersant or a carbon nanotube dispersion liquid containing carbon nanotubes modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and having an acidic group introduced on the surface, and a carrier polymer material. A step of preparing a mixed solution by mixing a carrier polymer material-containing solution containing the carrier polymer material and optionally a cellulose nanofiber dispersion liquid containing cellulose nanofibers.
A step of adding a cationic polymer to the mixed solution and coagulating the mixed solution to prepare a coagulated product containing carbon nanotubes and a carrier polymer material.
How to make a masterbatch, including.
<2> The cationic polymer comprises at least one selected from a cationic polymer cp1 having a weight average molecular weight of 500 to 10,000 and a cationic polymer cp2 having a weight average molecular weight of 500,000 to 2.5 million. <1 > The method for manufacturing a master batch.
<3> The method for producing a masterbatch according to <1> or <2>, wherein the pH of the carbon nanotube dispersion liquid is 6 to 11 and the pH of the carrier polymer material-containing solution is 6 to 11.
<4> In the step of preparing the mixed solution, the carbon nanotube dispersion, the carrier polymer material-containing solution, and the cellulose nanofiber dispersion are mixed to prepare the mixed solution. <1>- The method for manufacturing a master batch according to any one of <3>.
<5> The master batch according to any one of <1> to <4>, wherein the polysaccharide is at least one selected from carboxymethyl cellulose, carrageenan, pectin, gum arabic, xanthan gum, gellan gum, agar and tragant gum. Manufacturing method.
<6> The method for producing a masterbatch according to any one of <1> to <5>, wherein the carrier polymer material contains at least one selected from resin, elastomer and rubber.
<7> The method for producing a masterbatch according to any one of <1> to <6>, wherein the carrier polymer material-containing solution is a latex or an emulsion.
<8> The method for producing a masterbatch according to any one of <1> to <6>, wherein the carrier polymer material-containing solution is a resin particle dispersion liquid containing resin particles.
<9> The method for producing a masterbatch according to <8>, wherein the average particle size of the resin particles is 0.1 to 50 μm.
<10> In the step of coagulating the mixed solution, the acid or salt is added to the mixed solution, and then the cationic polymer is added to the mixed solution, or the cationic polymer is added to the mixed solution. The method for producing a master batch according to any one of <1> to <9>, wherein an acid or a salt is added to the mixed solution.
<11> The method for producing a masterbatch according to any one of <1> to <10>, wherein the cationic polymer contains a polymer having an oxazoline group.
<12> Carbon nanotubes and
Carrier polymer material and
Containing with cationic polymers,
The carbon nanotube is a surface-treated carbon nanotube that has been modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and has an acidic group introduced into the surface.
Master Badge.
<13> The cationic polymer comprises at least one selected from a cationic polymer cp1 having a weight average molecular weight of 500 to 10,000 and a cationic polymer cp2 having a weight average molecular weight of 500,000 to 2,500,000. <12 > The master batch described in.
<14> The masterbatch according to <13>, wherein the polysaccharide is at least one selected from carboxymethyl cellulose, carrageenan, pectin, gum arabic, xanthan gum, gellan gum, agar and tragant gum.
<15> The masterbatch according to any one of <12> to <14>, wherein the carrier polymer material contains at least one selected from a resin, an elastomer and a rubber.
<16> The masterbatch according to any one of <12> to <15>, wherein the carrier polymer material contains resin particles.
<17> The master batch according to <16>, wherein the resin particles have an average particle diameter of 0.1 to 50 μm.
<18> The master batch according to any one of <12> to <17>, further comprising cellulose nanofibers.
<19> The masterbatch according to any one of <12> to <18>, wherein the cationic polymer contains a polymer having an oxazoline group.

本発明は、担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチを高い収率で製造することができるマスターバッチの製造方法、および、マスターバッチを提供することができる。 The present invention can provide a method for producing a masterbatch capable of producing a masterbatch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material in a high yield, and a masterbatch.

本明細書において「~」という記号を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 In the present specification, the numerical range represented by the symbol "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value, respectively.

<マスターバッチの製造方法>
本発明のマスターバッチの製造方法は、
カーボンナノチューブをアニオン性分散剤に分散させたカーボンナノチューブ分散液または酸化処理若しくは多糖類で修飾して表面に酸性基を導入したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料を含む担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー分散液と、を混合して混合液を調製する工程と、
前述の混合液にカチオンポリマーを添加し、前述の混合液を凝固させてカーボンナノチューブと担体高分子材料とを含む凝固物を作製する工程と、
を含むことを特徴とする。
<Manufacturing method of masterbatch>
The method for producing a masterbatch of the present invention is:
A carbon nanotube dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed in an anionic dispersant or a carbon nanotube dispersion liquid containing carbon nanotubes modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and having an acidic group introduced on the surface, and a carrier height containing a carrier polymer material. A step of preparing a mixed solution by mixing a solution containing a molecular material and optionally a cellulose nanofiber dispersion containing cellulose nanofibers.
A step of adding a cationic polymer to the above-mentioned mixed solution and coagulating the above-mentioned mixed solution to prepare a coagulated product containing carbon nanotubes and a carrier polymer material.
It is characterized by including.

本発明のマスターバッチの製造方法によれば、上述したカーボンナノチューブ分散液と、上述した担体高分子材料含有溶液とを含む混合液に、カチオンポリマーを添加して混合液を凝固させることにより、推測であるがアニオン性分散剤または酸化処理若しくは多糖類による修飾でアニオン性を帯びたカーボンナノチューブにカチオンポリマーがイオン結合し、このカーボンナノチューブ/カチオンポリマーが担体高分子材料とカチオンポリマーの分子鎖による絡み合いにより凝集体を結合するため、カーボンナノチューブと担体高分子材料との凝固反応が促進され、その結果、カーボンナノチューブと担体高分子材料とを含む凝固物を収率よく得ることができる。このため、本発明のマスターバッチの製造方法によれば、担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチを高い収率で製造することができる。 According to the method for producing a master batch of the present invention, it is estimated by adding a cationic polymer to a mixed solution containing the above-mentioned carbon nanotube dispersion liquid and the above-mentioned carrier polymer material-containing solution to coagulate the mixed solution. However, the cationic polymer is ionically bonded to the anionic carbon nanotube by anionic dispersant or oxidation treatment or modification with a polysaccharide, and the carbon nanotube / cationic polymer is entangled by the molecular chain of the carrier polymer material and the cationic polymer. As a result, the coagulation reaction between the carbon nanotube and the carrier polymer material is promoted, and as a result, a coagulated product containing the carbon nanotube and the carrier polymer material can be obtained in good yield. Therefore, according to the method for producing a masterbatch of the present invention, it is possible to produce a masterbatch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material in a high yield.

また、本発明のマスターバッチの製造方法によれば、担体高分子材料含有溶液の種類によらず、ラテックス、エマルション、樹脂粒子分散液等の形態の担体高分子材料含有溶液を用いた場合であっても、担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチを高い収率で製造することができる。 Further, according to the method for producing a master batch of the present invention, a carrier polymer material-containing solution in the form of a latex, an emulsion, a resin particle dispersion, or the like is used regardless of the type of the carrier polymer material-containing solution. However, it is possible to produce a master batch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material in a high yield.

また、上述したカーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料含有溶液とを含む混合液と、上述したセルロースナノファイバー分散液とを混合して調製した混合液にカチオンポリマーを添加して混合液を凝固させた場合においては、担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチを高い収率で製造することができる。このような効果が得られる詳細な理由は不明であるが、以下の理由によるものと考えられる。セルロースナノファイバーはカルボキシ基などのアニオン性基を有していることが多いため、カチオンポリマーとイオン結合などにより吸着し易いと推測される。また、セルロースを構成するグルコース単位は親水性面と疎水性面を持ち、疎水性面でカーボンナノチューブと強い相互作用を持つと推測される。以上の理由により、セルロースナノファイバーを介してカーボンナノチューブと担体高分子材料との凝固反応をより促進することができると推測される。更には、カーボンナノチューブと担体高分子材料の間にセルロースナノファイバーが介在する事でカーボンナノチューブと担体高分子材料の界面を補強する効果も期待できる。 Further, a cationic polymer is added to a mixed solution prepared by mixing the above-mentioned carbon nanotube dispersion liquid, the mixed solution containing the carrier polymer material-containing solution, and the above-mentioned cellulose nanofiber dispersion liquid to coagulate the mixed solution. In this case, a master batch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material can be produced in a high yield. The detailed reason why such an effect is obtained is unknown, but it is considered to be due to the following reasons. Since cellulose nanofibers often have anionic groups such as carboxy groups, it is presumed that they are easily adsorbed by ionic bonds with cationic polymers. In addition, the glucose unit constituting cellulose has a hydrophilic surface and a hydrophobic surface, and it is presumed that it has a strong interaction with carbon nanotubes in the hydrophobic surface. For the above reasons, it is presumed that the coagulation reaction between the carbon nanotubes and the carrier polymer material can be further promoted via the cellulose nanofibers. Furthermore, the effect of reinforcing the interface between the carbon nanotube and the carrier polymer material can be expected by interposing the cellulose nanofibers between the carbon nanotube and the carrier polymer material.

以下、マスターバッチの製造方法の各工程についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, each step of the master batch manufacturing method will be described in more detail.

(混合液調製工程)
混合液調製工程では、カーボンナノチューブをアニオン性分散剤に分散させたカーボンナノチューブ分散液または酸化処理若しくは多糖類で修飾して表面に酸性基を導入したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料を含む担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー分散液と、を混合して混合液を調製する(混合液調製工程)。
(Mixed solution preparation process)
In the mixed solution preparation step, a carbon nanotube dispersion in which carbon nanotubes are dispersed in an anionic dispersant or a carbon nanotube dispersion containing carbon nanotubes modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and having an acidic group introduced on the surface, and a carrier height. A carrier polymer material-containing solution containing a molecular material and a cellulose nanofiber dispersion liquid containing cellulose nanofibers are optionally mixed to prepare a mixed liquid (mixture liquid preparation step).

まず、カーボンナノチューブ分散液について説明する。カーボンナノチューブ分散液には、カーボンナノチューブをアニオン性分散剤に分散させたカーボンナノチューブ分散液(第1態様のカーボンナノチューブ分散液ともいう)、または、酸化処理若しくは多糖類で修飾して表面に酸性基を導入したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液(第2態様のカーボンナノチューブ分散液ともいう)が用いられる。第2態様のカーボンナノチューブ分散液は、更にアニオン性分散剤を含んでいてもよい。 First, the carbon nanotube dispersion liquid will be described. The carbon nanotube dispersion liquid is a carbon nanotube dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed in an anionic dispersant (also referred to as the carbon nanotube dispersion liquid of the first aspect), or an acidic group on the surface after being modified with an oxidation treatment or a polysaccharide. A carbon nanotube dispersion liquid containing carbon nanotubes (also referred to as a carbon nanotube dispersion liquid of the second aspect) containing the above-mentioned carbon nanotubes is used. The carbon nanotube dispersion liquid of the second aspect may further contain an anionic dispersant.

ここで、カーボンナノチューブとは、グラフェンシートが単層あるいは多層の管状になった物質である。本明細書におけるカーボンナノチューブには、カーボンナノホーンとよばれるホーン形状の素材も含まれる。 Here, the carbon nanotube is a substance in which a graphene sheet is a single-layered or multi-layered tubular substance. The carbon nanotubes in the present specification also include a horn-shaped material called a carbon nanohorn.

カーボンナノチューブ分散液に用いられるカーボンナノチューブは、単層のカーボンナノチューブであってもよく、多層の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は、機械的特性、導電性、伝熱性等の各種性能や材料コスト等の観点からは単層から20層までのカーボンナノチューブであることが好ましく、単層から15層までのカーボンナノチューブであることがより好ましく、単層から10層までのカーボンナノチューブであることが更に好ましい。また、カーボンナノチューブの両端は、開口していてもよく、いずれか一方または両方が閉口していてもよい。 The carbon nanotubes used in the carbon nanotube dispersion liquid may be single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes. The carbon nanotubes are preferably single-walled to 20-walled carbon nanotubes, and are preferably single-walled to 15-walled carbon nanotubes from the viewpoint of various performances such as mechanical properties, conductivity, heat transfer, and material cost. It is more preferable that there are carbon nanotubes from a single layer to 10 layers. Further, both ends of the carbon nanotube may be open, and one or both of them may be closed.

カーボンナノチューブの平均直径は0.03~200nmであることが好ましい。カーボンナノチューブの平均直径が上記範囲であれば、高いアスペクト比を持つ事ができ、樹脂、ゴム等と複合化した際に、高い補強効果を得ることができる。平均直径の下限は、1nm以上であることが好ましく、3nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることが更に好ましい。平均直径の上限は、150nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることが更に好ましい。 The average diameter of the carbon nanotubes is preferably 0.03 to 200 nm. When the average diameter of the carbon nanotubes is in the above range, it can have a high aspect ratio, and when it is combined with a resin, rubber, or the like, a high reinforcing effect can be obtained. The lower limit of the average diameter is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and further preferably 5 nm or more. The upper limit of the average diameter is preferably 150 nm or less, more preferably 100 nm or less, and further preferably 50 nm or less.

カーボンナノチューブの平均長さは、0.0005~5mmであることが好ましい。カーボンナノチューブの平均長さが上記範囲であれば、高いアスペクト比を持つ事ができ、樹脂、ゴム等と複合化した際に、高い補強効果を得ることができる。平均長さの下限は、0.0006mm以上であることが好ましく、0.0008mm以上であることがより好ましく、0.001mm以上であることが更に好ましい。上限は、4mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましく、2mm以下であることが更に好ましい。 The average length of the carbon nanotubes is preferably 0.0005 to 5 mm. If the average length of the carbon nanotubes is in the above range, it can have a high aspect ratio, and when it is combined with a resin, rubber, or the like, a high reinforcing effect can be obtained. The lower limit of the average length is preferably 0.0006 mm or more, more preferably 0.0008 mm or more, and further preferably 0.001 mm or more. The upper limit is preferably 4 mm or less, more preferably 3 mm or less, and further preferably 2 mm or less.

カーボンナノチューブの平均アスペクト比は、100~500,000であることが好ましい。カーボンナノチューブの平均アスペクト比が上記範囲であれば、高い補強効果を持ちつつハンドリング性にも優れる。平均アスペクト比の下限は、120以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、200以上であることが更に好ましい。平均アスペクト比の上限は、450,000以下であることが好ましく、400,000以下であることがより好ましく、300,000以下であることが更に好ましい。なお、本明細書においてカーボンナノチューブの平均アスペクト比とは、カーボンナノチューブの平均長さと平均直径の比(平均長さ/平均直径)のことである。 The average aspect ratio of the carbon nanotubes is preferably 100 to 500,000. If the average aspect ratio of the carbon nanotubes is within the above range, it has a high reinforcing effect and is also excellent in handleability. The lower limit of the average aspect ratio is preferably 120 or more, more preferably 150 or more, and even more preferably 200 or more. The upper limit of the average aspect ratio is preferably 450,000 or less, more preferably 400,000 or less, and even more preferably 300,000 or less. In the present specification, the average aspect ratio of carbon nanotubes is the ratio of the average length and the average diameter of carbon nanotubes (average length / average diameter).

本明細書において、カーボンナノチューブの平均直径は、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて無作為に選択したカーボンナノチューブ30本の直径(外径)を測定し、それらの平均値を求めて算出した値である。また、カーボンナノチューブの平均長さは、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて無作為に選択したカーボンナノチューブ30本の長さを測定し、それらの平均値を求めて算出した値である。 In the present specification, the average diameter of carbon nanotubes is obtained by measuring the diameter (outer diameter) of 30 carbon nanotubes randomly selected using a scanning electron microscope or a transmission electron microscope, and determining the average value thereof. It is a calculated value. The average length of the carbon nanotubes is a value calculated by measuring the lengths of 30 carbon nanotubes randomly selected using a scanning electron microscope or a transmission electron microscope and obtaining the average value thereof. ..

カーボンナノチューブの比表面積は、100~800m/gであることが好ましく、150~700m/gであることがより好ましく、200~600m/gであることが更に好ましい。本明細書において、カーボンナノチューブの比表面積は、JIS Z8830(ISO 9277)に基づき、ガス吸着法(多点法)により測定したBET比表面積での値である。 The specific surface area of the carbon nanotubes is preferably 100 to 800 m 2 / g, more preferably 150 to 700 m 2 / g, and even more preferably 200 to 600 m 2 / g. In the present specification, the specific surface area of carbon nanotubes is a value at the BET specific surface area measured by a gas adsorption method (multi-point method) based on JIS Z8830 (ISO 9277).

カーボンナノチューブは、アーク法、レーザーアブレーション法、化学的気相成長法(CVD法)等の公知の方法にて製造することができる。また、特開2020-180251号公報の段落0029~0038に記載された方法により製造することもできる。 The carbon nanotubes can be produced by known methods such as an arc method, a laser ablation method, and a chemical vapor deposition method (CVD method). Further, it can also be produced by the method described in paragraphs 0029 to 0038 of JP-A-2020-180251.

カーボンナノチューブは、酸化処理または多糖類で修飾して表面に酸性基が導入されていてもよい。酸性基としては、カルボキシ基等が挙げられる。 The carbon nanotubes may be oxidized or modified with a polysaccharide to introduce an acidic group on the surface. Examples of the acidic group include a carboxy group and the like.

酸化処理されたカーボンナノチューブとしては、特に限定されず、例えば、空気での加熱による気相酸化方法、電気化学的処理による酸化方法、酸化剤を用いた酸化方法等の方法で酸化処理されたカーボンナノチューブ等が挙げられる。酸化剤としては、オゾン;過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩;次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム等の次亜ハロゲン酸塩;過硫酸、硝酸、硫酸、次亜塩素酸等の酸;過酸化水素等が挙げられる。酸化剤としてのオゾンは、ガス状オゾン、液体状オゾン、または、水等の水性溶媒中に溶解されているオゾンの形態で供給することができる。オゾン含有ガスは、任意選択的に、酸素、空気、窒素、希ガス及びそれらの混合物等のガスで希釈することができる。従来から利用できる、又は市販のオゾン発生器を、オゾン又はオゾン含有ガスを発生させるために使用することができる。オゾン又はオゾン含有ガスを生成するために、オゾン発生器に、空気又は純酸素等のガスを供給することができる。 The carbon nanotubes that have been oxidized are not particularly limited, and for example, carbon that has been oxidized by a method such as a gas phase oxidation method by heating with air, an oxidation method by electrochemical treatment, or an oxidation method using an oxidizing agent. Examples thereof include nanotubes. Oxidizing agents include ozone; persulfates such as potassium persulfate and sodium persulfate; hypochlorites such as sodium hypochlorite and potassium hypochlorite; persulfates, nitrates, sulfuric acids and hypochlorites. Acids such as, hydrogen peroxide and the like. Ozone as an oxidant can be supplied in the form of gaseous ozone, liquid ozone, or ozone dissolved in an aqueous solvent such as water. The ozone-containing gas can optionally be diluted with a gas such as oxygen, air, nitrogen, a noble gas or a mixture thereof. Conventionally available or commercially available ozone generators can be used to generate ozone or ozone-containing gas. A gas such as air or pure oxygen can be supplied to the ozone generator to generate ozone or ozone-containing gas.

また、カーボンナノチューブを酸素含有雰囲気中で加熱することにより、酸化処理されたカーボンナノチューブを得ることができる。また、カーボンナノチューブをアルカリ金属水酸化物と混合して酸素含有雰囲気中で加熱し、水洗等によりアルカリ金属を除去することにより、酸化処理されたカーボンナノチューブを得ることができる。また、カーボンナノチューブをプラズマ処理、コロナ放電処理、グロー放電処理、または水中での酸素バブリング処理により、酸化処理されたカーボンナノチューブを得ることができる。 Further, by heating the carbon nanotubes in an oxygen-containing atmosphere, the oxidized carbon nanotubes can be obtained. Further, the carbon nanotubes that have been oxidized can be obtained by mixing the carbon nanotubes with the alkali metal hydroxide and heating in an oxygen-containing atmosphere to remove the alkali metal by washing with water or the like. Further, the carbon nanotubes can be oxidized by plasma treatment, corona discharge treatment, glow discharge treatment, or oxygen bubbling treatment in water.

酸化処理されたカーボンナノチューブ上の酸性基含有量は、例えば、ベーム法(H.P.Boehm、E.Diehl、W.HeckおよびR.Sappok,”Surface Oxides of Carbon” Angew.Chem.inlernat.Edit.Vol.3(1964)No.10,pp.669-677)により測定することができる。ベーム法とは、測定試料に各種のアルカリを加えて反応させ、反応後のアルカリの濃度を酸で逆滴定することで測定試料表面に存在する酸性官能基量を定量する方法である。 The acid group content on the oxidized carbon nanotubes is, for example, the Bame method (HP Boehm, E. Diehl, W. Heck and R. Sappoke, "Surface Oxides of Carbon" Angle.Chem.inlernat.Edit. It can be measured by Vol. 3 (1964) No. 10, pp. 669-677). The Bame method is a method in which various alkalis are added to a measurement sample and reacted, and the concentration of the alkali after the reaction is back-titrated with an acid to quantify the amount of acidic functional groups present on the surface of the measurement sample.

カーボンナノチューブの表面修飾に用いられる多糖類は、酸性多糖類であることが好ましい。酸性多糖類としては、カルボキシメチルセルロース、カラギナン、ペクチン、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、寒天およびトラガントガム等が挙げられ、分散液中でのカーボンナノチューブの分散性をより向上できるという理由からカルボキシメチルセルロースであることが好ましい。 The polysaccharide used for surface modification of carbon nanotubes is preferably an acidic polysaccharide. Examples of the acidic polysaccharide include carboxymethyl cellulose, carrageenan, pectin, gum arabic, xanthan gum, gellan gum, agar and tragant gum, and carboxymethyl cellulose because it can further improve the dispersibility of carbon nanotubes in the dispersion liquid. Is preferable.

カーボンナノチューブ分散液に用いられるアニオン性分散剤としては、アニオン性基を有する化合物が用いられる。アニオン性基としては、カルボキシ基、スルホ基、ホスホ基、及びこれらの塩が挙げられる。なお、カルボキシ基、スルホ基およびホスホ基は、水素原子が解離していてもよい。塩を構成する原子または原子団としては、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、有機アミンのオニウムイオン、銅イオン、銀イオン、アルミニウムイオン、スズイオン等の金属イオン等が挙げられる。アニオン性分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、カラギナン、ペクチン、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、寒天、トラガントガムおよびそれらの塩;アニオン変性ポリビニルアルコール;アニオン変性ポリアクリルアミド等が挙げられ、本発明の効果がより顕著に得られやすいという理由からアニオン性分散剤はカルボキシメチルセルロースおよびその塩であることが好ましい。アニオン性分散剤の重量平均分子量は、1,000~20,000,000であることが好ましい。重量平均分子量の上限は、15,000,000以下であることが好ましく、10,000,000以下であることがより好ましい。重量平均分子量の下限は10,000以上であることが好ましく、50,000以上であることがより好ましく、100,000以上であることが更に好ましい。 As the anionic dispersant used in the carbon nanotube dispersion liquid, a compound having an anionic group is used. Examples of the anionic group include a carboxy group, a sulfo group, a phospho group, and salts thereof. The hydrogen atom of the carboxy group, the sulfo group and the phospho group may be dissociated. Examples of the atoms or atomic groups constituting the salt include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, ammonium ions, onium ions of organic amines, copper ions, silver ions, aluminum ions, metal ions such as tin ions and the like. Specific examples of the anionic dispersant include carboxymethyl cellulose, caraginan, pectin, arabic gum, xanthan gum, gellan gum, agar, tragant gum and salts thereof; anionic modified polyvinyl alcohol; anionic modified polyacrylamide, and the like, and the effects of the present invention are given. The anionic dispersant is preferably carboxymethyl cellulose and salts thereof because it is more prominently available. The weight average molecular weight of the anionic dispersant is preferably 1,000 to 20,000,000. The upper limit of the weight average molecular weight is preferably 15,000,000 or less, and more preferably 10,000,000 or less. The lower limit of the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more, more preferably 50,000 or more, and further preferably 100,000 or more.

カーボンナノチューブ分散液に含まれる溶媒としては、水、メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソプロパノール、tert-ブチルアルコール、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル等が挙げられ、水であることが好ましい。水は比誘電率が高く、溶媒として水を用いることで分散液中でのカーボンナノチューブの分散性も良好である。更には、カチオンポリマーを添加した際において、液中でのカチオンポリマーの分散性も良好である。 Examples of the solvent contained in the carbon nanotube dispersion liquid include water, methanol, ethanol, normal propanol, isopropanol, tert-butyl alcohol, tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile and the like, and water is preferable. Water has a high relative permittivity, and by using water as a solvent, the dispersibility of carbon nanotubes in the dispersion liquid is also good. Furthermore, when the cationic polymer is added, the dispersibility of the cationic polymer in the liquid is also good.

カーボンナノチューブ分散液は、更に、界面活性剤やフィラー(カーボンブラック、グラフェン、シリカ、タルク、ナノクレー等)を含んでいてもよい。 The carbon nanotube dispersion may further contain a surfactant or a filler (carbon black, graphene, silica, talc, nanoclay, etc.).

カーボンナノチューブ分散液のpHは6~11であることが好ましく、7~11であることがより好ましい。カーボンナノチューブ分散液のpHが上記範囲であれば、カーボンナノチューブの分散性が良好である。なお、本明細書においてpHの値は25℃での値である。 The pH of the carbon nanotube dispersion is preferably 6 to 11, and more preferably 7 to 11. When the pH of the carbon nanotube dispersion liquid is in the above range, the dispersibility of the carbon nanotubes is good. In the present specification, the value of pH is a value at 25 ° C.

カーボンナノチューブ分散液の固形分濃度は0.01~15質量%であることが好ましく、0.05~10質量%であることがより好ましく、0.08~8質量%であることが更に好ましい。カーボンナノチューブ分散液の固形分濃度が上記範囲であれば、凝固体をより効率よく得ることができる。更には、カーボンナノチューブ分散液中におけるカーボンナノチューブの分散性も良好である。また、カーボンナノチューブ分散液中のカーボンナノチューブの含有量は0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~8質量%であることがより好ましく、0.1~5質量%であることが更に好ましい。 The solid content concentration of the carbon nanotube dispersion is preferably 0.01 to 15% by mass, more preferably 0.05 to 10% by mass, and even more preferably 0.08 to 8% by mass. When the solid content concentration of the carbon nanotube dispersion liquid is within the above range, a solidified body can be obtained more efficiently. Further, the dispersibility of the carbon nanotubes in the carbon nanotube dispersion liquid is also good. The content of carbon nanotubes in the carbon nanotube dispersion is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 8% by mass, and 0.1 to 5% by mass. Is even more preferable.

次に、担体高分子材料含有溶液について説明する。担体高分子材料含有溶液に含まれる担体高分子材料としては、特に限定はなく、樹脂、エラストマーおよびゴム等が挙げられる。樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。樹脂としては、公知の材料が挙げられ、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。エラストマーとしては、公知の材料が挙げられ、例えば、ポリスチレンエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、ポリイソプレンエラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーンエラストマー等が挙げられる。ゴムとしては、公知の材料が挙げられ、例えば、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム(IIR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM、PTFE)等が挙げられる。担体高分子材料の重量平均分子量は5,000~15,000,000であることが好ましく、8,000~13,000,000であることがより好ましく、10,000~10,000,000であることが更に好ましい。なお、本明細書において、担体高分子材料の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量のことを意味する。 Next, the carrier polymer material-containing solution will be described. The carrier polymer material contained in the carrier polymer material-containing solution is not particularly limited, and examples thereof include resins, elastomers, and rubbers. The resin may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples of the resin include known materials, such as polyester resin, polyether resin, polyolefin resin, polystyrene resin, polyamide resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polyvinyl chloride resin, polyphenylene sulfide resin, polyphenylene ether resin, and polytetra. Fluoroethylene resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyketone resin, polyetherketone resin, polyetheretherketone resin, polyallylate resin, polyethernitrile resin, phenol resin, Examples thereof include phenoxy resin, fluororesin, urea resin, melamine resin, benzoguanamine resin, alkyd resin, epoxy resin, silicone resin, urethane resin, furan resin, and xylene resin. Examples of the elastomer include known materials, and examples thereof include polystyrene elastomers, polyolefin elastomers, polyurethane elastomers, polyester elastomers, polyamide elastomers, polybutadiene elastomers, polyisoprene elastomers, fluoroelastomers, and silicone elastomers. Examples of the rubber include known materials, such as natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), nitrile rubber, hydride nitrile rubber, polyisoprene rubber (IR), and butadiene rubber. (BR), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), acrylic rubber (ACM), fluororubber (FKM, PTFE) and the like can be mentioned. The weight average molecular weight of the carrier polymer material is preferably 5,000 to 15,000,000, more preferably 8,000 to 13,000, and 10,000 to 1,000,000. It is more preferable to have. In the present specification, the weight average molecular weight of the carrier polymer material means the weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).

担体高分子材料含有溶液としては、ラテックス、エマルション、樹脂粒子分散液等が挙げられる。本発明のマスターバッチの製造方法によれば担体高分子材料含有溶液として樹脂粒子分散液を用いた場合であっても、担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチを高い収率で製造することができるので、樹脂粒子分散液を用いた場合において本発明の効果がより顕著に奏される。 Examples of the carrier polymer material-containing solution include latex, emulsion, resin particle dispersion and the like. According to the method for producing a masterbatch of the present invention, a masterbatch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material can be produced in a high yield even when a resin particle dispersion is used as a carrier polymer material-containing solution. Therefore, the effect of the present invention is more remarkably exhibited when the resin particle dispersion liquid is used.

担体高分子材料含有溶液として用いられるラテックスまたはエマルションは、例えば、乳化剤の存在下、乳化重合法によって樹脂、エラストマーおよびゴム等の担体高分子材料を合成した反応液をそのままで、あるいは適宜希釈したり、乳化剤を追加して調製することができる。また溶液重合法によって樹脂、エラストマーおよびゴム等の担体高分子材料を合成した反応液を乳化剤の存在下で水系に転相してラテックスまたはエマルションを調製してもよい。 For the latex or emulsion used as the carrier polymer material-containing solution, for example, the reaction solution obtained by synthesizing the carrier polymer material such as resin, elastomer and rubber by the emulsifier polymerization method may be used as it is or diluted appropriately. , Can be prepared by adding an emulsifier. Further, a reaction solution obtained by synthesizing a carrier polymer material such as a resin, an elastomer and a rubber by a solution polymerization method may be phase-inverted to an aqueous system in the presence of an emulsifier to prepare a latex or an emulsion.

担体高分子材料含有溶液として用いられる樹脂粒子分散液は、樹脂粒子を界面活性剤や分散剤の存在下で、溶媒中で分散して調製することができる。 The resin particle dispersion liquid used as the carrier polymer material-containing solution can be prepared by dispersing the resin particles in a solvent in the presence of a surfactant or a dispersant.

樹脂粒子の平均粒子径は、0.05~50μmであることが好ましい。下限値は0.07μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、0.15μm以上であることが更に好ましく、0.2μm以上であることが特に好ましい。上限値は40μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。樹脂粒子の平均粒子径が上記範囲であれば、カーボンナノチューブとの凝集により複合化した際に、樹脂粒子の表面にカーボンナノチューブが均一に分散した材料を得る事ができる。なお、本明細書において、樹脂粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定したメジアン径である。 The average particle size of the resin particles is preferably 0.05 to 50 μm. The lower limit value is preferably 0.07 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.15 μm or more, and particularly preferably 0.2 μm or more. The upper limit is preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. When the average particle size of the resin particles is within the above range, it is possible to obtain a material in which the carbon nanotubes are uniformly dispersed on the surface of the resin particles when they are composited by aggregation with the carbon nanotubes. In the present specification, the average particle diameter of the resin particles is the median diameter measured by the laser diffraction / scattering method.

界面活性剤は、水溶性の界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤の種類としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤が挙げられるが、カチオンポリマーとの反応性の観点からノニオン性界面活性剤またはアニオン性界面活性剤であることが好ましい。ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のエーテル系界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイン酸ジエチル等の脂肪酸エステル系界面活性剤;ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の糖エステル系界面活性剤;ポリオキシアルキレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンクミルフェニルエーテル等の芳香族系界面活性剤が挙げられる。ノニオン性界面活性剤の市販品としては、東邦化学工業株式会社製のノナール912A等が挙げられる。アニオン性界面活性剤としてはラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンジスチレン化エーテル硫酸アンモニウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩が挙げられる。アニオン性界面活性剤の市販品としては、花王株式会社製のぺレックスNB-L等が挙げられる。 The surfactant is preferably a water-soluble surfactant. Types of surfactants include nonionic surfactants, anionic surfactants and cationic surfactants, but from the viewpoint of reactivity with cationic polymers, nonionic surfactants or anionic surfactants. Is preferable. Examples of the nonionic surfactant include ether-based surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene alkyl phenyl ether; and fatty acid ester-based surfactants such as polyoxyethylene oleate and diethyl polyoxyethylene oleate. Agents; Sugar ester-based surfactants such as sorbitan fatty acid ester and polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester; Aromatic surfactants such as polyoxyalkylene octylphenyl ether, polyoxyalkylene nonylphenyl ether and polyoxyethylene cumylphenyl ether. Can be mentioned. Examples of commercially available nonionic surfactants include Nonal 912A manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd. Examples of the anionic surfactant include alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate, triethanolamine lauryl sulfate, and ammonium lauryl sulfate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, and ammonium polyoxyethylene disstyreneized ether sulfate. Examples thereof include alkylbenzene sulfonates such as polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester salts, alkylbenzene sulfonic acid, sodium alkylnaphthalene sulfonate, and sodium alkyldiphenyl ether disulfonate. Examples of commercially available anionic surfactants include Perex NB-L manufactured by Kao Corporation.

分散剤としては、上述したアニオン性分散剤等が挙げられる。 Examples of the dispersant include the above-mentioned anionic dispersants.

担体高分子材料含有溶液に含まれる溶媒としては、水、メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソプロパノール、tert-ブチルアルコール、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル等が挙げられ、水であることが好ましい。水は比誘電率が高く、更には、カチオンポリマーを添加した際において、液中でのカチオンポリマーの分散性も良好である。 Examples of the solvent contained in the carrier polymer material-containing solution include water, methanol, ethanol, normal propanol, isopropanol, tert-butyl alcohol, tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile and the like, and water is preferable. Water has a high relative permittivity, and further, when a cationic polymer is added, the dispersibility of the cationic polymer in the liquid is also good.

担体高分子材料含有溶液は、更に、界面活性剤やフィラー(カーボンブラック、グラフェン、シリカ、タルク、ナノクレー等)を含んでいてもよい。 The carrier polymer material-containing solution may further contain a surfactant or a filler (carbon black, graphene, silica, talc, nanoclay, etc.).

担体高分子材料含有溶液のpHは6~11であることが好ましく、7~11であることが更に好ましい。担体高分子材料含有溶液のpHが上記範囲であれば、カーボンナノチューブ分散液と混合した際において、カチオンポリマーを添加前の混合液中でのカーボンナノチューブの分散状態を安定的に保つ事ができる。 The pH of the carrier polymer material-containing solution is preferably 6 to 11, and more preferably 7 to 11. When the pH of the carrier polymer material-containing solution is in the above range, the dispersed state of the carbon nanotubes in the mixed solution before the addition of the cationic polymer can be stably maintained when mixed with the carbon nanotube dispersion liquid.

担体高分子材料含有溶液の固形分濃度は0.5~70質量%であることが好ましく、1~65質量%であることがより好ましく、2~60質量%であることが更に好ましい。担体高分子材料含有溶液の固形分濃度が上記範囲であれば、凝固体をより効率よく得ることができる。また、担体高分子材料含有溶液中の担体高分子材料の含有量は0.5~60質量%であることが好ましく、1~50質量%であることが更に好ましい。 The solid content concentration of the carrier polymer material-containing solution is preferably 0.5 to 70% by mass, more preferably 1 to 65% by mass, and further preferably 2 to 60% by mass. When the solid content concentration of the carrier polymer material-containing solution is in the above range, a solidified body can be obtained more efficiently. The content of the carrier polymer material in the carrier polymer material-containing solution is preferably 0.5 to 60% by mass, and more preferably 1 to 50% by mass.

次に、セルロースナノファイバー分散液について説明する。セルロースナノファイバー分散液はセルロースナノファイバーを含む。セルロースナノファイバーとは、植物等に由来する天然セルロースをナノメートルサイズまで解繊して得られる微細セルロース繊維のことである。セルロースナノファイバーは、セルロース分子鎖が40本程度集合して結晶化度の高いセルロースミクロフィブリルで構成されている。セルロースミクロフィブリルは高い弾性率と高い引張強度を持つため、セルロースミクロフィブリルで構成されるセルロースナノファイバーは優れた機械的特性を持つ事が知られている。またセルロースを構成するグルコース単位は親水性面と疎水性面を持っており、疎水性面はカーボンナノチューブの様な疎水性高分子と相互作用を持つ事が可能である。 Next, the cellulose nanofiber dispersion liquid will be described. The cellulose nanofiber dispersion liquid contains cellulose nanofibers. Cellulose nanofibers are fine cellulose fibers obtained by defibrating natural cellulose derived from plants or the like to a nanometer size. Cellulose nanofibers are composed of cellulose microfibrils having a high degree of crystallinity, in which about 40 cellulose molecular chains are aggregated. Since cellulose microfibrils have a high elastic modulus and high tensile strength, it is known that cellulose nanofibers composed of cellulose microfibrils have excellent mechanical properties. In addition, the glucose unit constituting cellulose has a hydrophilic surface and a hydrophobic surface, and the hydrophobic surface can interact with a hydrophobic polymer such as a carbon nanotube.

セルロースナノファイバーは木材繊維をグラインダーやホモナイザーにより機械処理を繰り返す事により得る事ができる、また解繊エネルギーを低減するため木材繊維中のセルロース繊維を化学処理してから機械処理をする事でも得る事が出来る。化学処理の方法は特に限定されないが、カチオンポリマーとの反応性の観点からアニオン性官能基を導入して解繊する方法が好ましい。アニオン性官能基の導入法は特に限定されないが、例えばN-オキシル化合物である2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(TEMPO)を触媒として用い、セルロースの微細繊維表面を選択的に酸化する方法や、高濃度アルカリ水溶液中でセルロースをモノクロロ酢酸又はモノクロロ酢酸ナトリウムと反応させることによりカルボキシメチル化を行う方法等がある。 Cellulose nanofibers can be obtained by repeating mechanical treatment of wood fibers with a grinder or homonizer, and can also be obtained by chemically treating the cellulose fibers in the wood fibers and then mechanically treating them in order to reduce the defibration energy. Can be done. The method of chemical treatment is not particularly limited, but a method of introducing an anionic functional group and defibrating is preferable from the viewpoint of reactivity with the cationic polymer. The method for introducing the anionic functional group is not particularly limited, but for example, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl free radical (TEMPO), which is an N-oxyl compound, is used as a catalyst to introduce the surface of fine fibers of cellulose. There are a method of selectively oxidizing and a method of performing carboxymethylation by reacting cellulose with monochloroacetic acid or sodium monochromoacetate in a high-concentration alkaline aqueous solution.

セルロースナノファイバーの平均直径は3~100nmが好ましく、4~80nmがより好ましい。セルロースナノファイバーの平均直径が上記範囲内である場合、カーボンナノチューブの直径と近いため、カーボンナノチューブ分散液とセルロースナノファイバー分散液を混合した際に相互作用しやすい。 The average diameter of the cellulose nanofibers is preferably 3 to 100 nm, more preferably 4 to 80 nm. When the average diameter of the cellulose nanofibers is within the above range, it is close to the diameter of the carbon nanotubes, so that it is easy to interact with each other when the carbon nanotube dispersion liquid and the cellulose nanofiber dispersion liquid are mixed.

セルロースナノファイバーの後述の方法により測定される平均繊維長は0.0005~2.0mmであることが好ましく、0.001~1.5mmであることがより好ましく、0.0015~1.0mmであることがさらに好ましい。セルロースナノファイバーの平均繊維長が上記下限値以上であれば、カーボンナノチューブと担体高分子材料の界面強度を向上させやすい。セルロースナノファイバーの平均繊維長が、上記上限値以下であればカーボンナノチューブ分散液とセルロースナノファイバー分散液を混合した際、カーボンナノチューブとセルロースナノファイバーが相互作用しやすくなる。 The average fiber length of the cellulose nanofibers measured by the method described below is preferably 0.0005 to 2.0 mm, more preferably 0.001 to 1.5 mm, and 0.0015 to 1.0 mm. It is more preferable to have. When the average fiber length of the cellulose nanofibers is at least the above lower limit value, it is easy to improve the interfacial strength between the carbon nanotubes and the carrier polymer material. When the average fiber length of the cellulose nanofibers is not more than the above upper limit, the carbon nanotubes and the cellulose nanofibers are likely to interact with each other when the carbon nanotube dispersion liquid and the cellulose nanofiber dispersion liquid are mixed.

なお、本明細書において、セルロースナノファイバーの平均直径は、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて無作為に選択したセルロースナノファイバー30本の直径(外径)を測定し、それらの平均値を求めて算出した値である。また、セルロースナノファイバーの平均繊維長さは、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて無作為に選択したセルロースナノファイバー30本の長さを測定し、それらの平均値を求めて算出した値である。 In the present specification, the average diameter of the cellulose nanofibers is obtained by measuring the diameter (outer diameter) of 30 randomly selected cellulose nanofibers using a scanning electron microscope or a transmission electron microscope, and averaging them. It is a value calculated by calculating the value. The average fiber length of the cellulose nanofibers was calculated by measuring the lengths of 30 randomly selected cellulose nanofibers using a scanning electron microscope or a transmission electron microscope, and calculating the average value thereof. The value.

セルロースナノファイバーの市販品としては、スギノマシン社製のビンフィス(登録商標)シリーズ等が挙げられる。 Examples of commercially available cellulose nanofibers include the Binfis (registered trademark) series manufactured by Sugino Machine Limited.

セルロースナノファイバー分散液に含まれる溶媒としては、水、メタノール、エタノール、ノルマルプロパノール、イソプロパノール、tert-ブチルアルコール、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル等が挙げられ、水であることが好ましい。 Examples of the solvent contained in the cellulose nanofiber dispersion liquid include water, methanol, ethanol, normal propanol, isopropanol, tert-butyl alcohol, tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile and the like, and water is preferable.

セルロースナノファイバー分散液のpHは5~11であることが好ましく、6~10であることが更に好ましい。セルロースナノファイバー分散液のpHが上記範囲であれば、カーボンナノチューブ分散液や担体高分子材料含有溶液と混合しても分散状態を維持することができる。 The pH of the cellulose nanofiber dispersion is preferably 5 to 11, and more preferably 6 to 10. As long as the pH of the cellulose nanofiber dispersion is in the above range, the dispersed state can be maintained even when mixed with the carbon nanotube dispersion or the carrier polymer material-containing solution.

セルロースナノファイバー分散液のセルロースナノファイバーの濃度は0.05~4質量%であることが好ましく、0.1~3質量%であることがより好ましく、0.2~2質量%であることが更に好ましい。セルロースナノファイバー分散液のセルロースナノファイバー濃度が上記範囲であれば、凝固体をより効率よく得ることができる。更には、セルロースナノファイバー分散液中におけるセルロースナノファイバーの分散性も良好である。 The concentration of cellulose nanofibers in the cellulose nanofiber dispersion is preferably 0.05 to 4% by mass, more preferably 0.1 to 3% by mass, and preferably 0.2 to 2% by mass. More preferred. When the cellulose nanofiber concentration of the cellulose nanofiber dispersion liquid is in the above range, a coagulated product can be obtained more efficiently. Furthermore, the dispersibility of the cellulose nanofibers in the cellulose nanofiber dispersion liquid is also good.

混合液調製工程では、カーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料含有溶液と、セルロースナノファイバー分散液とを混合して混合液を調製することが好ましい。この態様によれば、担体高分子材料中にカーボンナノチューブが分散したマスターバッチをより高い収率で製造することができる。 In the mixed liquid preparation step, it is preferable to prepare a mixed liquid by mixing the carbon nanotube dispersion liquid, the carrier polymer material-containing solution, and the cellulose nanofiber dispersion liquid. According to this aspect, a masterbatch in which carbon nanotubes are dispersed in a carrier polymer material can be produced in a higher yield.

混合液調製工程で得られる混合液のpHは6~11であることが好ましく、7~11であることが更に好ましい。 The pH of the mixed solution obtained in the mixed solution preparing step is preferably 6 to 11, and more preferably 7 to 11.

混合液調製工程で得られる混合液の固形分濃度は0.5~15質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましく、2~8質量%であることが更に好ましい。また、混合液中のカーボンナノチューブと、担体高分子材料との割合は、カーボンナノチューブ100質量部に対して担体高分子材料が200~9900質量部であることが好ましく、250~9800質量部であることがより好ましく、300~9700質量部であることが更に好ましい。また、混合液中のカーボンナノチューブと、セルロースナノファイバーとの割合は、カーボンナノチューブ100質量部に対してセルロースナノファイバーが5~100質量部であることが好ましく、10~80質量部であることがより好ましく、15~50質量部であることが更に好ましい。 The solid content concentration of the mixed solution obtained in the mixed solution preparing step is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, still more preferably 2 to 8% by mass. .. The ratio of the carbon nanotubes in the mixed solution to the carrier polymer material is preferably 200 to 9900 parts by mass, preferably 250 to 9800 parts by mass, based on 100 parts by mass of the carbon nanotubes. More preferably, it is more preferably 300 to 9700 parts by mass. The ratio of the carbon nanotubes to the cellulose nanofibers in the mixed solution is preferably 5 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon nanotubes, and preferably 10 to 80 parts by mass. It is more preferably 15 to 50 parts by mass.

(凝固工程)
凝固工程では、混合液調製工程で得られたカーボンナノチューブ分散液と担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバー分散液とを含む混合液に、カチオンポリマーを添加し、この混合液を凝固させてカーボンナノチューブと担体高分子材料とを含む凝固物を作製する。
(Coagulation process)
In the coagulation step, a cationic polymer is added to a mixed solution containing the carbon nanotube dispersion obtained in the mixed solution preparation step, the carrier polymer material-containing solution, and optionally the cellulose nanofiber dispersion, and this mixed solution is added. It is coagulated to prepare a coagulated product containing a carbon nanotube and a carrier polymer material.

カチオンポリマーとしては、カチオン性基を有するポリマーが挙げられる。カチオン性基としては、アミノ基、アンモニウム基、イミノ基及びこれらの塩等が挙げられる。塩を構成する原子または原子団としては、水酸化物イオン、ハロゲンイオン、カルボン酸イオン、スルホン酸イオン、フッ素イオン、シアン化物イオン、ケイ酸イオン、ホウ酸イオン、縮合リン酸イオン等が挙げられる。なお、カチオン性基の例として挙げたアミノ基は、-NHに限定されず、置換アミノ基および環状アミノ基も含まれる。置換アミノ基としては、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基等が挙げられる。環状アミノ基としては、ピロリジン基、ピペリジン基、ピペラジン基、モルホリン基、ピロール基、ピラゾール基、イミダゾール基、ピリジン基、ピリダジン基、ピリミジン基、ピラジン基、オキサゾール基、イソオキサゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、ピロリドン基、ピペリドン基、3-モルホリノン基、モルホリンジオン基等が挙げられる。 Examples of the cationic polymer include polymers having a cationic group. Examples of the cationic group include an amino group, an ammonium group, an imino group and salts thereof. Examples of the atom or atomic group constituting the salt include hydroxide ion, halogen ion, carboxylate ion, sulfonic acid ion, fluorine ion, cyanide ion, silicate ion, borate ion, condensed phosphate ion and the like. .. The amino group given as an example of the cationic group is not limited to -NH 2 , and also includes a substituted amino group and a cyclic amino group. Examples of the substituted amino group include a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, a diarylamino group, an alkylarylamino group and the like. Cyclic amino groups include pyrrolidine group, piperazine group, piperazine group, morpholine group, pyrrol group, pyrazole group, imidazole group, pyridine group, pyridazine group, pyrimidine group, pyrazine group, oxazole group, isooxazole group, thiazole group, iso. Examples thereof include a thiazole group, a pyrrolidone group, a piperidone group, a 3-morpholinone group, a morpholindione group and the like.

カチオンポリマーはブロックポリマーであってもよく、ランダムポリマーであってもよい。例えば、ポリアリルアミン等のアリルアミン由来の繰り返し単位を有するポリマー、アンモニア及びアミン化合物から選ばれる少なくとも1種とエピクロロヒドリンとの縮合系ポリマー、ポリアクリルアミドをホフマン変性して得られるホフマン変性ポリアクリルアミド、カチオン変性ポリビニルアルコール等が挙げられ、本発明の効果がより顕著に得られやすいという理由からアリルアミン由来の繰り返し単位を有するポリマー、アンモニア及びアミン化合物から選ばれる少なくとも1種とエピクロロヒドリンとの縮合系ポリマーであることが好ましい。 The cationic polymer may be a block polymer or a random polymer. For example, a polymer having a repeating unit derived from an allylamine such as polyallylamine, a condensation polymer of at least one selected from ammonia and an amine compound and epichlorohydrin, and a Hoffman-modified polyacrylamide obtained by Hoffman-modifying polyacrylamide. Condensation of epichlorohydrin with at least one selected from polymers having repeating units derived from allylamine, ammonia and amine compounds, for example, cation-modified polyvinyl alcohol and the like, because the effect of the present invention can be obtained more remarkably. It is preferably a based polymer.

カチオンポリマーとして、オキサゾリン基を有するポリマーを用いることも好ましい。この態様によれば、カーボンナノチューブと担体高分子材料とが強固に結合したマスターバッチを製造することができる。 It is also preferable to use a polymer having an oxazoline group as the cationic polymer. According to this aspect, a masterbatch in which carbon nanotubes and a carrier polymer material are firmly bonded can be produced.

オキサゾリン基を有するポリマーとしては、2-オキサゾリン系モノマー由来の繰り返し単位と含窒素複素環系モノマー由来の繰り返し単位を有するポリマーが挙げられる。オキサゾリン基を有するポリマー中における、2-オキサゾリン系モノマー由来の繰り返し単位の含有量は1~90モル%で、含窒素複素環系モノマー由来の繰り返し単位の含有量は10~99モル%であることが好ましい。 Examples of the polymer having an oxazoline group include a polymer having a repeating unit derived from a 2-oxazoline-based monomer and a repeating unit derived from a nitrogen-containing heterocyclic monomer. The content of the repeating unit derived from the 2-oxazoline-based monomer in the polymer having an oxazoline group is 1 to 90 mol%, and the content of the repeating unit derived from the nitrogen-containing heterocyclic monomer is 10 to 99 mol%. Is preferable.

2-オキサゾリン系モノマーとしては、2-ビニル-2-オキサゾリン、4-メチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、5-メチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、4-エチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、5-エチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、4,4-ジメチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、4,4-ジエチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、4,5-ジメチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、4,5-ジエチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、4-メチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、5-メチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、4-エチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、5-エチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、4,4-ジメチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、4,4-ジエチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、4,5-ジメチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリンおよび4,5-ジエチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン等が挙げられる。含窒素複素環系モノマーとしては、N-ビニルピロリドン、N-メチルビニルピロリドン、N-ビニルピリジン、N-ビニルピペリドン、N-ビニルピリミジン、N-ビニルピペラジン、N-ビニルピラジン、N-ビニルピロール、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルオキサゾール、N-(メタ)アクリロイルピロリドン、N-(メタ)アクリロイルピペリジン、N-(メタ)アクリロイルピロリジン、N-(メタ)アクリロイルモルホリン、N-ビニルモルホリン、N-ビニルピペリドン、N-ビニル-3-モルホリノン、N-ビニルカプロラクタム、N-ビニル-1,3-オキサジン-2-オン、N-ビニル-3,5-モルホリンジオン、N-ビニルピラゾール、N-ビニルイソオキサゾール、N-ビニルチアゾール、N-ビニルイソチアゾールおよびN-ビニルピリダジン等が挙げられる。 Examples of 2-oxazoline-based monomers include 2-vinyl-2-oxazoline, 4-methyl-2-vinyl-2-oxazoline, 5-methyl-2-vinyl-2-oxazoline, and 4-ethyl-2-vinyl-2-. Oxazoline, 5-ethyl-2-vinyl-2-oxazoline, 4,4-dimethyl-2-vinyl-2-oxazoline, 4,4-diethyl-2-vinyl-2-oxazoline, 4,5-dimethyl-2- Vinyl-2-oxazoline, 4,5-diethyl-2-vinyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline, 4-methyl-2-isopropenyl-2-oxazoline, 5-methyl-2-isopropenyl -2-Oxazoline, 4-ethyl-2-isopropenyl-2-oxazoline, 5-ethyl-2-isopropenyl-2-oxazoline, 4,4-dimethyl-2-isopropenyl-2-oxazoline, 4,4- Examples thereof include diethyl-2-isopropenyl-2-oxazoline, 4,5-dimethyl-2-isopropenyl-2-oxazoline and 4,5-diethyl-2-isopropenyl-2-oxazoline. Examples of the nitrogen-containing heterocyclic monomer include N-vinylpyrrolidone, N-methylvinylpyrrolidone, N-vinylpyridine, N-vinylpiperidone, N-vinylpyrimidine, N-vinylpiperazine, N-vinylpyrazine, N-vinylpyrol, and N. -Vinyl imidazole, N-vinyl oxazole, N- (meth) acryloyl pyrrolidone, N- (meth) acryloyl piperidine, N- (meth) acryloyl pyrrylidine, N- (meth) acryloyl morpholine, N-vinyl morpholine, N-vinyl piperidone, N-vinyl-3-morpholinone, N-vinylcaprolactam, N-vinyl-1,3-oxadin-2-one, N-vinyl-3,5-morpholindione, N-vinylpyrazole, N-vinylisoxazole, N -Vinyl thiazole, N-vinyl isothiazole, N-vinylpyridazine and the like can be mentioned.

オキサゾリン基を有するポリマーは、更に、炭素数1~12のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、炭素数1~12のアルキル基を有するN-アルキル(メタ)アクリルアミド、同じ又は異なる二つの炭素数1~12のアルキル基を有するN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド、芳香族置換基を有する(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシアルキル(C1~12)(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸等のビニル系モノマー由来の繰り返し単位を含んでいてもよい。 Polymers having an oxazoline group may further include a (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an N-alkyl (meth) acrylamide having an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and two identical or different carbon atoms having 1 carbon atom. N, N-dialkyl (meth) acrylamides having up to 12 alkyl groups, (meth) acrylates or (meth) acrylamides with aromatic substituents, hydroxyalkyl (C1-12) (meth) acrylates or (meth) acrylamides, It may contain repeating units derived from vinyl-based monomers such as (meth) acrylonitrile and (meth) acrylic acid.

カチオンポリマーの重量平均分子量は500~2,500,000であることが好ましく、600~2,000,000であることがより好ましく、700~1,500,000であることが更に好ましい。 The weight average molecular weight of the cationic polymer is preferably 500 to 2,500,000, more preferably 600 to 2,000,000, and even more preferably 700 to 1,500,000.

また、カチオンポリマーの好ましい一態様として、重量平均分子量が500~10,000のカチオンポリマーcp1および重量平均分子量が500,000~2,500,000のカチオンポリマーcp2から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。なかでも、カチオンポリマーにより生成される凝集粒子の粒径がより小さくなるという理由からカチオンポリマーcp1を用いることがより好ましい。また、カチオンポリマーcp1とカチオンポリマーcp2とを併用することも好ましい。カチオンポリマーcp1とカチオンポリマーcp2とを併用した場合には、凝集粒子径の大きさと凝集速度の制御が容易になるという効果が得られる。カチオンポリマーcp1とカチオンポリマーcp2とを併用する場合、その割合はカチオンポリマーcp1の100質量部に対してカチオンポリマーcp2が0.5~15質量部であることが好ましく、1~10質量部であることがより好ましい。 Further, as a preferred embodiment of the cationic polymer, at least one selected from the cationic polymer cp1 having a weight average molecular weight of 500 to 10,000 and the cationic polymer cp2 having a weight average molecular weight of 500,000 to 2,500,000 is used. Is preferable. Among them, it is more preferable to use the cationic polymer cp1 because the particle size of the aggregated particles produced by the cationic polymer becomes smaller. It is also preferable to use the cationic polymer cp1 and the cationic polymer cp2 in combination. When the cationic polymer cp1 and the cationic polymer cp2 are used in combination, the effect that the size of the aggregated particle size and the aggregation rate can be easily controlled can be obtained. When the cationic polymer cp1 and the cationic polymer cp2 are used in combination, the ratio thereof is preferably 0.5 to 15 parts by mass, preferably 1 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the cationic polymer cp1. Is more preferable.

カチオンポリマーcp1の重量平均分子量は500~9,000であることが好ましく、600~8,500であることがより好ましく、700~8,000であることが更に好ましい。 The weight average molecular weight of the cationic polymer cp1 is preferably 500 to 9,000, more preferably 600 to 8,500, and even more preferably 700 to 8,000.

カチオンポリマーcp2の重量平均分子量は550,000~2,500,000であることが好ましく、600,000~2,000,000であることがより好ましく、700,000~1,500,000であることが更に好ましい。 The weight average molecular weight of the cationic polymer cp2 is preferably 550,000 to 2,500,000, more preferably 600,000 to 2,000,000, and more preferably 700,000 to 1,500,000. Is even more preferable.

なお、本明細書においてカチオンポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリエチレングリコール換算の重量平均分子量のことを意味する。 In the present specification, the weight average molecular weight of the cationic polymer means the weight average molecular weight in terms of polyethylene glycol measured by gel permeation chromatography (GPC).

カチオンポリマーの市販品としては、ニットボーメディカル株式会社から市販されているPAAシリーズ(ポリアリルアミン)、センカ株式会社から市販されているユニセンスシリーズ(例えば、ユニセンスFCA1000L、ユニセンスFCA1001L、ユニセンスFCA5000L(以上、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロライドの共重合物の水溶液);ユニセンスFPA100L、ユニセンスFPA101L、ユニセンスFPA102L、ユニセンスFPA1000L、ユニセンスFPA1001L、ユニセンスFPA1002L(以上、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)の水溶液);ユニセンスKHF10P(ジシアンジアミド-ホルマリン縮合物);ユニセンスKHP10L、ユニセンスKHP10P(以上、ジシアンジアミド-ジエチレントリアミン縮合物);ユニセンスKHE100L、ユニセンスKHE101L、ユニセンスKHE102L、ユニセンスKHE105L、ユニセンスKHE1000L、ユニセンスKHE1001L(以上、ジメチルアミンとアンモニアとエピクロロヒドリンとの縮合物の水溶液);ユニセンスKHE104L(ジメチルアミンとエピクロロヒドリンとの縮合物の水溶液);ユニセンスFPV1000L(ポリ(メタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩)の水溶液);ユニセンスZCA100L(アクリル酸塩-アクリルアミド-ジアリルアミン塩酸塩共重合物の水溶液)等)、三菱ケミカル株式会社から市販されている、ダイヤキャッチシリーズ、日本触媒株式会社から市販されているエポクロスWS-300(オキサゾリン基含有ポリマー)等が挙げられる。 Commercially available products of the cationic polymer include PAA series (polyallylamine) marketed by Knitbow Medical Co., Ltd. and Unisense series (for example, Unisense FCA1000L, Unisense FCA1001L, Unisense FCA5000L) marketed by Senka Co., Ltd. An aqueous solution of a copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride); Unisense FPA100L, Unisense FPA101L, Unisense FPA102L, Unisense FPA1000L, Unisense FPA1001L, Unisense FPA1002L (above, aqueous solution of poly (diallyldimethylammonium chloride)); Unisense KHF10P (dicyandiamide- Formalin condensate); Unisense KHP10L, Unisense KHP10P (above, dicyandiamide-diethylenetriamine condensate); Unisense KHE100L, Unisense KHE101L, Unisense KHE102L, Unisense KHE105L, Unisense KHE1000L, Unisense KHE1001L (above, dimethylamine, ammonia and epichloro). Aqueous solution of condensate of unisense KHE104L (aqueous solution of condensate of dimethylamine and epichlorohydrin); Unisense FPV1000L (aqueous solution of poly (trimethylaminoethyl methacrylate)); Unisense ZCA100L (acrylic acid salt) -Acrylamide-diallylamine hydrochloride copolymer aqueous solution), etc.), Diacatch series marketed by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Epocross WS-300 (oxazoline group-containing polymer) marketed by Nippon Catalyst Co., Ltd., etc. Can be mentioned.

カチオンポリマーの添加量は、カーボンナノチューブ分散液と担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバー分散液とを含む混合液中の固形分100質量部に対して、0.01~10質量部であることが好ましく、0.05~8質量部であることがより好ましく、0.1~5質量部であることが更に好ましい。カチオンポリマーの添加量が上記範囲であれば、凝固体を効率よく得ることができる。 The amount of the cationic polymer added is 0.01 to 10% by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content in the mixed solution containing the carbon nanotube dispersion, the carrier polymer material-containing solution, and optionally the cellulose nanofiber dispersion. The amount is preferably 0.05 to 8 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass. When the amount of the cationic polymer added is in the above range, a solidified body can be efficiently obtained.

凝固工程では、凝固体を効率よく得ることができるという理由から、上記混合液に酸または塩を添加した後、上記混合液に上記カチオンポリマーを添加するか、または、上記混合液に上記カチオンポリマーを添加したのち、上記混合液に酸または塩を添加することが好ましい。なかでも、上記混合液に上記カチオンポリマーを添加したのち、上記混合液に酸または塩を添加することがより好ましい。カチオンポリマーにより、カーボンナノチューブと担体高分子材料を連結してから酸または塩を添加することで、より効率よく凝固体を得ることができる。 In the coagulation step, the above-mentioned cationic polymer is added to the above-mentioned mixed solution after adding an acid or a salt to the above-mentioned mixed solution, or the above-mentioned cationic polymer is added to the above-mentioned mixed solution, because a coagulated product can be efficiently obtained. It is preferable to add an acid or a salt to the above-mentioned mixed solution after adding. Above all, it is more preferable to add the cationic polymer to the mixed solution and then add the acid or salt to the mixed solution. By connecting the carbon nanotube and the carrier polymer material with the cationic polymer and then adding an acid or a salt, a coagulated product can be obtained more efficiently.

酸としては、例えば、ギ酸、硫酸、塩酸、酢酸等が挙げられる。塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム等のカルシウム塩等の1~3価の金属塩が挙げられる。中でも、塩化カルシウムが好ましい。 Examples of the acid include formic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid and the like. Examples of the salt include 1 to trivalent metal salts such as calcium salts such as sodium chloride, magnesium chloride, calcium nitrate and calcium chloride. Of these, calcium chloride is preferable.

なお、酸を用いた凝固工程における混合液中のpHは2.8~4.8であることが好ましい。また、この凝固工程の混合液には、必要に応じて乳化剤や伸展油成分等を添加してもよい。また、カーボンブラック等の導電性成分等を添加してもよい。 The pH in the mixed solution in the coagulation step using an acid is preferably 2.8 to 4.8. Further, an emulsifier, a spreading oil component, or the like may be added to the mixed solution in this coagulation step, if necessary. Further, a conductive component such as carbon black may be added.

上記凝固工程の後で、生成した塊状の凝固物を分離して水洗、脱水し、80~110℃程度で乾燥することでマスターバッチを得ることができる。乾燥の方法としては、例えば、単軸押出機、オーブン、真空乾燥機、エアードライヤー等の各種乾燥装置を使用することができる。乾燥は、常圧下で行ってもよいが、減圧下(10~1000Pa程度)で行うことが好ましい。乾燥する時間は、使用する乾燥機の大きさ等によって異なるが、減圧下、通常、30~180分程度とすればよい。また、乾燥する温度は、通常、50~150℃程度とすればよい。 After the coagulation step, a masterbatch can be obtained by separating the produced lumpy coagulated product, washing it with water, dehydrating it, and drying it at about 80 to 110 ° C. As a drying method, for example, various drying devices such as a single shaft extruder, an oven, a vacuum dryer, and an air dryer can be used. Drying may be carried out under normal pressure, but is preferably carried out under reduced pressure (about 10 to 1000 Pa). The drying time varies depending on the size of the dryer used and the like, but is usually about 30 to 180 minutes under reduced pressure. The drying temperature is usually about 50 to 150 ° C.

<マスターバッチ>
次に、本発明のマスターバッチについて説明する。本発明のマスターバッチは、
カーボンナノチューブと、
担体高分子材料と、
カチオンポリマーと、を含み、
上記カーボンナノチューブは酸化処理または多糖類で修飾され表面に酸性基が導入された表面処理カーボンナノチューブであることを特徴とする。
<Masterbatch>
Next, the masterbatch of the present invention will be described. The masterbatch of the present invention
With carbon nanotubes
Carrier polymer material and
Containing with cationic polymers,
The carbon nanotube is characterized in that it is a surface-treated carbon nanotube that has been modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and has an acidic group introduced into the surface.

カーボンナノチューブ、担体高分子材料およびカチオンポリマーについては、上述したマスターバッチの製造方法において用いることができる素材として説明したものが挙げられる。 Examples of carbon nanotubes, carrier polymer materials, and cationic polymers have been described as materials that can be used in the above-mentioned method for producing a masterbatch.

カーボンナノチューブの酸化処理方法については、上述したマスターバッチの製造方法において説明した処理方法が挙げられる。また、カーボンナノチューブの表面を修飾する多糖類については、上述したマスターバッチの製造方法において説明したものが挙げられ、カルボキシメチルセルロース、カラギナン、ペクチン、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、寒天およびトラガントガムから選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、カルボキシメチルセルロースであることがより好ましい。 As the method for oxidizing carbon nanotubes, the treatment method described in the above-mentioned method for producing a masterbatch can be mentioned. Examples of the polysaccharide that modifies the surface of the carbon nanotube include those described in the above-mentioned method for producing a master batch, and at least selected from carboxymethyl cellulose, carrageenan, pectin, gum arabic, xanthan gum, gellan gum, agar and tragant gum. It is preferably one kind, and more preferably carboxymethyl cellulose.

担体高分子材料は、樹脂、エラストマーおよびゴムから選ばれる少なくとも1種を含むものであることが好ましい。また、担体高分子材料は樹脂粒子を含むものであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径は0.05~50μmであることが好ましい。下限値は0.07μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、0.15μm以上であることが更に好ましく、0.2μm以上であることが特に好ましい。上限値は40μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。 The carrier polymer material preferably contains at least one selected from resins, elastomers and rubbers. Further, the carrier polymer material preferably contains resin particles. The average particle size of the resin particles is preferably 0.05 to 50 μm. The lower limit value is preferably 0.07 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.15 μm or more, and particularly preferably 0.2 μm or more. The upper limit is preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less.

マスターバッチ中におけるカーボンナノチューブの含有量は、0.05~30質量%であることが好ましく、0.1~25質量%であることがより好ましく、0.5~20質量%であることが更に好ましい。 The content of the carbon nanotubes in the masterbatch is preferably 0.05 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 25% by mass, and further preferably 0.5 to 20% by mass. preferable.

本発明のマスターバッチは、更に、セルロースナノファイバーを含むことが好ましい。セルロースナノファイバーについては、上述したマスターバッチの製造方法において用いることができる素材として説明したものが挙げられる。マスターバッチ中におけるセルロースナノファイバーの含有量は、0.05~10質量%であることが好ましく、0.1~8質量%であることがより好ましく、0.5~5質量%であることが更に好ましい。 The masterbatch of the present invention preferably further contains cellulose nanofibers. As for the cellulose nanofibers, those described as the materials that can be used in the above-mentioned method for producing a masterbatch can be mentioned. The content of the cellulose nanofibers in the masterbatch is preferably 0.05 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 8% by mass, and preferably 0.5 to 5% by mass. More preferred.

本発明のマスターバッチは、希釈用の高分子化合物と、必要に応じてその他添加剤と混合して用いることができる。希釈用の高分子化合物としては、特に限定はなく、樹脂、エラストマーおよびゴム等が挙げられる。樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。樹脂としては、公知の材料が挙げられ、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、フッ素樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。エラストマーとしては、公知の材料が挙げられ、例えば、ポリスチレンエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、ポリイソプレンエラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーンエラストマー等が挙げられる。ゴムとしては、公知の材料が挙げられ、例えば、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム(IIR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM、PTFE)等が挙げられる。これらは、用途に応じて適宜選択することができる。また、希釈用の高分子化合物の種類は、マスターバッチの担体高分子材料と同じ種類の素材であってもよく、異なる種類の素材であってもよい。 The masterbatch of the present invention can be used by mixing a polymer compound for dilution with other additives, if necessary. The polymer compound for dilution is not particularly limited, and examples thereof include resins, elastomers, and rubbers. The resin may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples of the resin include known materials, such as polyester resin, polyether resin, polyolefin resin, polystyrene resin, polyamide resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polyvinyl chloride resin, polyphenylene sulfide resin, polyphenylene ether resin, and polytetra. Fluoroethylene resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyketone resin, polyetherketone resin, polyetheretherketone resin, polyallylate resin, polyethernitrile resin, phenol resin, Examples thereof include phenoxy resin, fluororesin, urea resin, melamine resin, benzoguanamine resin, alkyd resin, epoxy resin, silicone resin, urethane resin, furan resin, and xylene resin. Examples of the elastomer include known materials, and examples thereof include polystyrene elastomers, polyolefin elastomers, polyurethane elastomers, polyester elastomers, polyamide elastomers, polybutadiene elastomers, polyisoprene elastomers, fluoroelastomers, and silicone elastomers. Examples of the rubber include known materials, such as natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), nitrile rubber, hydride nitrile rubber, polyisoprene rubber (IR), and butadiene rubber. (BR), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), acrylic rubber (ACM), fluororubber (FKM, PTFE) and the like can be mentioned. These can be appropriately selected depending on the intended use. Further, the type of the polymer compound for dilution may be the same type of material as the carrier polymer material of the masterbatch, or may be a different type of material.

本発明のマスターバッチを用いて射出成形や押出し成形等の公知の成形方法を用いることで各種成形品を製造することができる。 Various molded products can be manufactured by using a known molding method such as injection molding or extrusion molding using the master batch of the present invention.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.

<カーボンナノチューブの製造>
(製造例1)
シリコン基板の片面に、アルミニウムをターゲットとして10秒間のスパッタリングを行い、膜厚1.6nm、平均粗さ(Ra)0.2nmの担持膜を成膜した。続いて、その担持膜上に、鉄をターゲットとして40秒間のスパッタリングを行い、膜厚1.0nmの触媒膜を成膜した。
<Manufacturing of carbon nanotubes>
(Manufacturing Example 1)
Sputtering was performed on one side of the silicon substrate for 10 seconds targeting aluminum to form a supporting film having a film thickness of 1.6 nm and an average roughness (Ra) of 0.2 nm. Subsequently, sputtering was performed on the supported film for 40 seconds using iron as a target to form a catalyst film having a film thickness of 1.0 nm.

次に、触媒膜の成膜後の基板を3枚用意し、3枚の基板をCVD装置の反応容器内の石英製の台座(ボートという)上に立設した。次に、反応容器を閉め、1Paまで減圧しながら同時にヒータに通電して反応容器内の加熱を開始した。次に、反応容器内の温度が700℃に近くなった時点で、反応容器内に窒素ガスを供給し、反応容器内の圧力が90kPaに保持できるように、ポンプによる反応容器内の排気を継続的に行った。 Next, three substrates after the film formation of the catalyst film were prepared, and the three substrates were erected on a quartz pedestal (called a boat) in the reaction vessel of the CVD apparatus. Next, the reaction vessel was closed, and the heater was simultaneously energized while reducing the pressure to 1 Pa to start heating inside the reaction vessel. Next, when the temperature inside the reaction vessel approaches 700 ° C., nitrogen gas is supplied to the reaction vessel, and the pump continues to exhaust the inside of the reaction vessel so that the pressure inside the reaction vessel can be maintained at 90 kPa. I went there.

次に、反応容器内が750℃になるまで加熱し、反応容器内に窒素ガスと水素ガスの両方を供給し、反応容器内の圧力を30kPaに維持し、結果、触媒膜の粒子化が生じた。反応容器内の温度が750℃に到達後、窒素ガス、水素ガスおよびアセチレンガスを上記ヒータによる予熱を行いながら、反応容器内の基板の上端から下端に向かって触媒膜表面に沿って供給して、反応容器内の圧力を30kPaに保持しながら、基板上へのカーボンナノチューブの合成を開始した。窒素ガス、水素ガスおよびアセチレンガスの各供給流量がそれぞれ、100slm、100slmおよび10slmになるように各ガス用のマスフローコントローラを調整した。カーボンナノチューブの合成は、約60分間継続して行った。上記3種のガスの混合ガスは、基板上にカーボンナノチューブを合成した後、ポンプで装置外に継続して排気された。 Next, the inside of the reaction vessel is heated to 750 ° C., both nitrogen gas and hydrogen gas are supplied into the reaction vessel, and the pressure inside the reaction vessel is maintained at 30 kPa, resulting in particle formation of the catalyst film. rice field. After the temperature inside the reaction vessel reaches 750 ° C., nitrogen gas, hydrogen gas and acetylene gas are supplied along the surface of the catalyst film from the upper end to the lower end of the substrate in the reaction vessel while being preheated by the heater. , While maintaining the pressure in the reaction vessel at 30 kPa, the synthesis of carbon nanotubes on the substrate was started. The mass flow controller for each gas was adjusted so that the supply flow rates of nitrogen gas, hydrogen gas and acetylene gas were 100 slm, 100 slm and 10 slm, respectively. The synthesis of carbon nanotubes was continued for about 60 minutes. The mixed gas of the above three types of gas was continuously exhausted to the outside of the device by a pump after synthesizing carbon nanotubes on the substrate.

カーボンナノチューブの合成終了後、反応容器内への供給ガスを窒素ガスのみに切り替え、反応容器内圧を90kPaに維持しながら、750℃から室温まで降温した。次に、反応容器を開放して、基板を取り出した。長さ1.7~2.1mm、平均長さ2.0mm、平均層数6層、直径7~10nm、平均直径9nm、比表面積364m/g、G/D比0.9、金属不純物含有率250ppmのウェーブがほとんどない直線的なカーボンナノチューブが得られた。 After the synthesis of the carbon nanotubes was completed, the gas supplied to the reaction vessel was switched to nitrogen gas only, and the temperature was lowered from 750 ° C. to room temperature while maintaining the internal pressure of the reaction vessel at 90 kPa. Next, the reaction vessel was opened and the substrate was taken out. Length 1.7 to 2.1 mm, average length 2.0 mm, average number of layers 6 layers, diameter 7 to 10 nm, average diameter 9 nm, specific surface area 364 m 2 / g, G / D ratio 0.9, containing metal impurities A linear carbon nanotube with almost no wave at a rate of 250 ppm was obtained.

なお、カーボンナノチューブの長さは、基板のままあるいは基板からカーボンナノチューブを刈り取った後、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、型式:JSM-7800F)により撮影されたSEM像から評価した。また、カーボンナノチューブの平均長さについては、SEM像からカーボンナノチューブを任意に30本選択して、30本のカーボンナノチューブの長さの平均値を算出して求めた。 The length of the carbon nanotubes was evaluated from an SEM image taken with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., model: JSM-7800F) as it is on the substrate or after cutting the carbon nanotubes from the substrate. Further, the average length of the carbon nanotubes was obtained by arbitrarily selecting 30 carbon nanotubes from the SEM image and calculating the average value of the lengths of the 30 carbon nanotubes.

カーボンナノチューブの層数および直径は、基板のままあるいは基板からカーボンナノチューブを刈り取った後、透過型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテク製、型式:HF2200)により撮影されたTEM像から評価した。カーボンナノチューブの平均層数は、カーボンナノチューブの層数を判定可能なTEM像から任意の30視野を選出し、30個のカーボンナノチューブの層数の平均値における小数点以下の数字を四捨五入して求めた。また、カーボンナノチューブの平均直径は、TEM像から任意の30視野を選出し、30本のカーボンナノチューブの直径の平均値における小数点以下の数字を四捨五入して求めた。 The number of layers and the diameter of the carbon nanotubes were evaluated from the TEM image taken by a transmission electron microscope (manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd., model: HF2200) as the substrate or after cutting the carbon nanotubes from the substrate. The average number of carbon nanotube layers was obtained by selecting an arbitrary 30 fields from a TEM image capable of determining the number of carbon nanotube layers and rounding off the numbers after the decimal point in the average value of the number of 30 carbon nanotube layers. .. Further, the average diameter of the carbon nanotubes was obtained by selecting an arbitrary 30 fields from the TEM image and rounding off the numbers after the decimal point in the average value of the diameters of the 30 carbon nanotubes.

カーボンナノチューブの比表面積(BET値)は、JIS Z8830(ISO 9277)に基づき、比表面積測定装置(株式会社島津製作所製、型式:3Flex)を用いたガス吸着法(多点法)により測定した。 The specific surface area (BET value) of the carbon nanotubes was measured by a gas adsorption method (multi-point method) using a specific surface area measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, model: 3Flex) based on JIS Z8830 (ISO 9277).

カーボンナノチューブのG/D比は、ラマンマイクロスコープ(RENISHAW社製、型式:inVia)を用いて求めた。具体的には、ラマンマイクロスコープを用いて測定されるラマンスペクトルのG-band(1590cm-1)のピーク強度をD-band(1350cm-1)のピーク強度で除した値を求めた。 The G / D ratio of the carbon nanotubes was determined using a Raman microscope (manufactured by RENISHAW, model: inVia). Specifically, the value obtained by dividing the peak intensity of G-band (1590 cm -1 ) of the Raman spectrum measured using a Raman microscope by the peak intensity of D-band (1350 cm -1 ) was obtained.

<樹脂粒子の平均粒子径の測定方法>
樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱式の粒子径分布測定装置(株式会社堀場製作所製、型式:LA-960)を用いて、レーザー回折・散乱法により測定した。
<Measuring method of average particle size of resin particles>
The average particle size of the resin particles in the resin particle dispersion was measured by the laser diffraction / scattering method using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device (manufactured by Horiba Seisakusho Co., Ltd., model: LA-960). ..

<マスターバッチの製造>
(実施例1)
製造例1で得られたカーボンナノチューブの10gを、カルボキシメチルセルロース(商品名セロゲン WS-C、第一工業製薬株式会社製)10gを溶解した2リットルのイオン交換水に分散し、高圧ホモジナイザー(スターバーストミニ、型式HJP-25001)に1回通してカーボンナノチューブ分散液(pH7.5)を得た。このカーボンナノチューブ分散液に、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)ラテックス(商品名Nipol LX531B、日本ゼオン株式会社製、固形分濃度66質量%、pH11)を272.7g添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名PAA-08、ニットボーメディカル株式会社製、ポリアリルアミン、重量平均分子量8,000、固形分15質量%)46.7gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。凝固物の回収率は98.2%であった。なお回収率は乾燥後のマスターバッチの重量に対して、配合したカーボンナノチューブ、カルボキシメチルセルロース、ラテックスおよびカチオンポリマーの固形分量の総和の量から求めた。
<Manufacturing of masterbatch>
(Example 1)
10 g of the carbon nanotubes obtained in Production Example 1 was dispersed in 2 liters of ion-exchanged water in which 10 g of carboxymethyl cellulose (trade name: Cellogen WS-C, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was dissolved, and a high-pressure homogenizer (Starburst) was used. A carbon nanotube dispersion (pH 7.5) was obtained by passing it through a mini, model HJP-25001) once. 272.7 g of acrylonitrile butadiene rubber (NBR) latex (trade name Nipol LX531B, manufactured by Nippon Zeon Corporation, solid content concentration 66% by mass, pH 11) was added to this carbon nanotube dispersion to prepare a mixed solution. Next, 46.7 g of a cationic polymer (trade name PAA-08, manufactured by Knitbow Medical Co., Ltd., polyallylamine, weight average molecular weight 8,000, solid content 15% by mass) was added to the above mixed solution and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. The recovery rate of the coagulum was 98.2%. The recovery rate was determined from the total amount of solids of the mixed carbon nanotubes, carboxymethyl cellulose, latex and cationic polymer with respect to the weight of the masterbatch after drying.

(実施例2)
実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散液を調製した。このカーボンナノチューブ分散液に対して、セルロースナノファイバー分散液(商品名ビンフィスWFo-100、株式会社スギノマシン製、平均直径30nm、固形分濃度2質量%)の340gにイオン交換水の1410gを加えた溶液と、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)ラテックス(商品名Nipol LX531B、日本ゼオン株式会社製、固形分濃度66質量%、pH11)272.7gを添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名PAA-08、ニットボーメディカル株式会社製、ポリアリルアミン、重量平均分子量8,000、固形分15質量%)46.7gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料の固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は100%であった。
(Example 2)
A carbon nanotube dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. To this carbon nanotube dispersion, 1410 g of ion-exchanged water was added to 340 g of a cellulose nanofiber dispersion (trade name: Binfis WFo-100, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., average diameter: 30 nm, solid content concentration: 2% by mass). A mixed solution was prepared by adding 272.7 g of a solution and 272.7 g of acrylonitrile butadiene rubber (NBR) latex (trade name Nipol LX531B, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., solid content concentration 66% by mass, pH 11). Next, 46.7 g of a cationic polymer (trade name PAA-08, manufactured by Knitbow Medical Co., Ltd., polyallylamine, weight average molecular weight 8,000, solid content 15% by mass) was added to the above mixed solution and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was obtained from the total solid content of the masterbatch raw materials with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulum was 100%.

(実施例3)
実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散液を調製した。このカーボンナノチューブ分散液に、天然ゴムラテックス(商品名HA、ムサシノケミカル株式会社製、固形分60質量%、pH10.4)300gを添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名ユニセンスKHE100L、センカ株式会社製、ジメチルアミン-アンモニア-エピクロロヒドリン縮合物(重量平均分子量823)、固形分濃度60質量%水溶液)3.5gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料の固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は98%であった。
(Example 3)
A carbon nanotube dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. A mixed solution was prepared by adding 300 g of natural rubber latex (trade name HA, manufactured by Musashino Chemical Co., Ltd., solid content 60% by mass, pH 10.4) to this carbon nanotube dispersion. Next, 3.5 g of a cationic polymer (trade name: Unisense KHE100L, manufactured by Senka Co., Ltd., dimethylamine-ammonia-epichlorohydrin condensate (weight average molecular weight 823), solid content concentration 60% by mass aqueous solution) was added to the above mixed solution. It was added and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total solid content of the masterbatch raw materials with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulum was 98%.

(実施例4)
実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散液を調製した。このカーボンナノチューブ分散液に、水素化ニトリルゴムラテックス(商品名Zetpol ZP2230LX、日本ゼオン株式会社製、固形分濃度41%、pH9.7)439gを添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名ユニセンスKHE100L、センカ株式会社製、ジメチルアミン-アンモニア-エピクロロヒドリン縮合物(重量平均分子量823)の固形分濃度60質量%水溶液)3.5gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料の固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は100%であった。
(Example 4)
A carbon nanotube dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. A mixed solution was prepared by adding 439 g of hydrogenated nitrile rubber latex (trade name: Zetpol ZP2230LX, manufactured by Nippon Zeon Corporation, solid content concentration 41%, pH 9.7) to this carbon nanotube dispersion. Next, 3.5 g of a cationic polymer (trade name: Unisense KHE100L, manufactured by Senka Co., Ltd., dimethylamine-ammonia-epichlorohydrin condensate (weight average molecular weight 823) with a solid content concentration of 60% by mass) was added to the above mixture. It was added and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was obtained from the total solid content of the masterbatch raw materials with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulum was 100%.

(実施例5)
実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散液を調製した。このカーボンナノチューブ分散液に、フッ素アクリル樹脂エマルション(商品名SIFCLEAR F101、株式会社イーテック製、固形分濃度47質量%、pH7.7)383gを添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名ユニセンスKHE100L、センカ株式会社製、ジメチルアミン-アンモニア-エピクロロヒドリン縮合物(重量平均分子量823)、固形分濃度60質量%水溶液)3.5gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料の固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は100%であった。
(Example 5)
A carbon nanotube dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. A mixture was prepared by adding 383 g of a fluoroacrylic resin emulsion (trade name: SIFCLEAR F101, manufactured by E-Tech Co., Ltd., solid content concentration: 47% by mass, pH 7.7) to this carbon nanotube dispersion. Next, 3.5 g of a cationic polymer (trade name: Unisense KHE100L, manufactured by Senka Co., Ltd., dimethylamine-ammonia-epichlorohydrin condensate (weight average molecular weight 823), solid content concentration 60% by mass aqueous solution) was added to the above mixed solution. It was added and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was obtained from the total solid content of the masterbatch raw materials with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulum was 100%.

(実施例6)
実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散液を調製した。このカーボンナノチューブ分散液に、シリコーンエラストマーエマルション(商品名DOWSIL IE-7170、ダウ・東レ株式会社製、固形分濃度48質量%、pH10.5)375gを添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名ユニセンスKHE100L、センカ株式会社製、ジメチルアミン-アンモニア-エピクロロヒドリン縮合物(重量平均分子量823)、固形分濃度60質量%水溶液)5.2gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料の固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は100%であった。
(Example 6)
A carbon nanotube dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. A mixture was prepared by adding 375 g of a silicone elastomer emulsion (trade name: DOWNSIL IE-7170, manufactured by Dow Toray Co., Ltd., solid content concentration 48% by mass, pH 10.5) to this carbon nanotube dispersion liquid. Next, 5.2 g of a cationic polymer (trade name: Unisense KHE100L, manufactured by Senka Co., Ltd., dimethylamine-ammonia-epichlorohydrin condensate (weight average molecular weight 823), solid content concentration 60% by mass aqueous solution) was added to the above mixed solution. It was added and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was obtained from the total solid content of the masterbatch raw materials with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulum was 100%.

(実施例7)
実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散液を調製した。このカーボンナノチューブ分散液に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子分散液(商品名ポリフロン PTFE D-210C、ダイキン工業株式会社製、平均粒子径0.25μm、固形分濃度60質量%、pH9.7)300gを添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名ユニセンスKHE100L、センカ株式会社製、ジメチルアミン-アンモニア-エピクロロヒドリン縮合物(重量平均分子量823)、固形分濃度60質量%水溶液)5.2gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は100%であった。
(Example 7)
A carbon nanotube dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. Polytetrafluoroethylene (PTFE) particle dispersion (trade name: Polyflon PTFE D-210C, manufactured by Daikin Industries, Ltd., average particle diameter 0.25 μm, solid content concentration 60% by mass, pH 9.7) is added to this carbon nanotube dispersion. A mixed solution was prepared by adding 300 g. Next, 5.2 g of a cationic polymer (trade name: Unisense KHE100L, manufactured by Senka Co., Ltd., dimethylamine-ammonia-epichlorohydrin condensate (weight average molecular weight 823), solid content concentration 60% by mass aqueous solution) was added to the above mixed solution. It was added and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 100%.

(実施例8)
実施例1と同様にしてカーボンナノチューブ分散液を調製した。このカーボンナノチューブ分散液に、ポリプロピレン分散液(商品名アローベース YA-6010、ユニチカ株式会社製、エマルション、固形分濃度25質量%、pH9.93)720gを添加して混合液を調製した。この混合液にカチオンポリマー(商品名ダイヤキャッチCHP295、三菱ケミカル株式会社製、重量平均分子量702,000)2質量%溶液を90g添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は97%であった。
(Example 8)
A carbon nanotube dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. To this carbon nanotube dispersion liquid, 720 g of a polypropylene dispersion liquid (trade name: Arrow Base YA-6010, manufactured by Unitika Co., Ltd., emulsion, solid content concentration 25% by mass, pH 9.93) was added to prepare a mixed solution. To this mixed solution, 90 g of a 2% by mass solution of a cationic polymer (trade name: Diacatch CHP295, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, weight average molecular weight 702,000) was added and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 97%.

(実施例9)
顆粒形状のポリフェニレンサルファイド(商品名MA520、DIC株式会社製)を流動層式対向型ジェットミル(商品名カウンタジェットミルAFG、ホソカワミクロン株式会社製)で粉砕して粉砕物(ポリフェニレンサルファイド粒子)を得た。得られたポリフェニレンサルファイド粒子の平均粒子径は16.2μmであった。得られたポリフェニレンサルファイド粒子180gに1800gのイオン交換水を加え、ノニオン性界面活性剤(商品名ノナール912A、東邦化学工業株式会社製、固形分濃度5質量%)72gを添加して攪拌した。更にカルボキシメチルセルロース(商品名セロゲン WS-C、第一工業製薬株式会社製)の2質量%溶液180gを添加し、攪拌してポリフェニレンサルファイド粒子分散液(pH6.8)を調製した。このポリフェニレンサルファイド粒子分散液と、実施例1と同様にして調整したカーボンナノチューブ分散液とを混合して混合液を調製した。この混合液にカチオンポリマー(商品名ユニセンスKHE100L、センカ株式会社製、ジメチルアミン-アンモニア-エピクロロヒドリン縮合物(重量平均分子量823)固形分濃度60質量%水溶液)5.2gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は100%であった。
(Example 9)
Granule-shaped polyphenylene sulfide (trade name MA520, manufactured by DIC Corporation) was pulverized with a fluidized layer type opposed jet mill (trade name Counter Jet Mill AFG, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain a pulverized product (polyphenylene sulfide particles). .. The average particle size of the obtained polyphenylene sulfide particles was 16.2 μm. To 180 g of the obtained polyphenylene sulfide particles, 1800 g of ion-exchanged water was added, 72 g of a nonionic surfactant (trade name: Nonal 912A, manufactured by Toho Kagaku Kogyo Co., Ltd., solid content concentration: 5% by mass) was added, and the mixture was stirred. Further, 180 g of a 2% by mass solution of carboxymethyl cellulose (trade name: Cellogen WS-C, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred to prepare a polyphenylene sulfide particle dispersion (pH 6.8). This polyphenylene sulfide particle dispersion was mixed with the carbon nanotube dispersion prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a mixed solution. Add 5.2 g of a cationic polymer (trade name: Unisense KHE100L, manufactured by Senka Co., Ltd., dimethylamine-ammonia-epichlorohydrin condensate (weight average molecular weight 823), solid content concentration 60% by mass aqueous solution) to this mixed solution and stir. did. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 100%.

(実施例10)
ペレット形状のポリエーテルケトン(商品名381G、ビクトレックス・ジャパン株式会社)を流動層式対向型ジェットミル(ホソカワミクロン製、カウンタジェットミルAFG)で粉砕して粉砕物(ポリエーテルケトン粒子)を得た。得られたポリエーテルケトン粒子の平均粒子径は12.3μmであった。得られたポリエーテルケトン粒子の180gに1800gのイオン交換水を加え、ノニオン性界面活性剤(商品名ノナール912A、東邦化学工業株式会社製、固形分濃度5質量%)72gを添加して攪拌した。更にカルボキシメチルセルロース(商品名セロゲン WS-C、第一工業製薬株式会社製)の2質量%溶液180gを添加し、攪拌してポリエーテルケトン粒子分散液(pH7.4)を調製した。ポリエーテルケトン粒子分散液と、実施例1と同様にして調整したカーボンナノチューブ分散液とを混合して混合液を調製した。この混合液にカチオンポリマー(商品名ユニセンスKHE100L、センカ株式会社製、ジメチルアミン-アンモニア-エピクロロヒドリン縮合物(重量平均分子量823)、固形分濃度60質量%水溶液)5.2gを添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は98%であった。
(Example 10)
Pellet-shaped polyetherketone (trade name: 381G, Victorex Japan Co., Ltd.) was pulverized with a fluidized layer type opposed jet mill (Hosokawa Micron, counter jet mill AFG) to obtain pulverized products (polyetherketone particles). .. The average particle size of the obtained polyetherketone particles was 12.3 μm. 1800 g of ion-exchanged water was added to 180 g of the obtained polyether ketone particles, 72 g of a nonionic surfactant (trade name: Nonar 912A, manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration: 5% by mass) was added, and the mixture was stirred. .. Further, 180 g of a 2% by mass solution of carboxymethyl cellulose (trade name: Cellogen WS-C, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred to prepare a polyether ketone particle dispersion (pH 7.4). A mixed solution was prepared by mixing a polyether ketone particle dispersion and a carbon nanotube dispersion prepared in the same manner as in Example 1. To this mixed solution, 5.2 g of a cationic polymer (trade name: Unisense KHE100L, manufactured by Senka Co., Ltd., dimethylamine-ammonia-epichlorohydrin condensate (weight average molecular weight 823), solid content concentration 60% by mass aqueous solution) was added. Stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 98%.

(実施例11)
製造例1で得られたカーボンナノチューブの10gを、6質量%の次亜塩素酸溶液1990ml中に分散し、50℃にて1時間処理した。その後、処理溶液をろ過し、pHが中性になるまで水で洗浄して、酸化処理されたカーボンナノチューブ(以下、カーボンナノチューブOTと記す)を得た。カーボンナノチューブOTのカルボキシ基含有量は0.1meq/gであった。なお、カーボンナノチューブOTのカルボキシ基含有量はベーム法により定量した。具体的にはカーボンナノチューブOTの30mgに対して10mlの0.1規定の炭酸水素ナトリウムを加えた後、2時間超音波処理を行った後、3日間静置した。その後処理液をろ過し、ろ液を0.01規定の塩酸で滴定を行った。中和点の判定は自動滴定装置(平沼産業株式会社製、COM-1750)によって行なった。
(Example 11)
10 g of the carbon nanotubes obtained in Production Example 1 was dispersed in 1990 ml of a 6 mass% hypochlorous acid solution and treated at 50 ° C. for 1 hour. Then, the treated solution was filtered and washed with water until the pH became neutral to obtain an oxidized carbon nanotube (hereinafter referred to as carbon nanotube OT). The carboxy group content of the carbon nanotube OT was 0.1 meq / g. The carboxy group content of the carbon nanotube OT was quantified by the Böhm method. Specifically, 10 ml of 0.1N sodium hydrogen carbonate was added to 30 mg of carbon nanotube OT, ultrasonic treatment was performed for 2 hours, and the mixture was allowed to stand for 3 days. After that, the treatment liquid was filtered, and the filtrate was titrated with 0.01N hydrochloric acid. The neutralization point was determined by an automatic titrator (COM-1750, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).

次に、上記処理液をろ過して得られたカーボンナノチューブOTのケーキに対してイオン交換水で2リットルになるまで希釈した後、高圧ホモジナイザー(スターバーストミニ、型式HJP-25001)に1回通してカーボンナノチューブ分散液(pH6.8)を得た。このカーボンナノチューブ分散液に、実施例1と同様にしてアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)ラテックス(商品名Nipol LX531B、日本ゼオン株式会社製、固形分濃度66質量%、pH11)を272.7g添加して混合液を調製した。次に、上記混合液にカチオンポリマー(商品名PAA-08、ニットボーメディカル株式会社製、ポリアリルアミン、重量平均分子量8,000、固形分15質量%)を4.7g添加して攪拌した。更に20%ギ酸溶液を上記混合液が凝固するまで添加した。得られた凝固物を目開き149μmのメッシュでろ過し、凝固物を回収した。凝固物を脱水後、110℃で乾燥してマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は96.5%であった。 Next, the carbon nanotube OT cake obtained by filtering the above treatment liquid was diluted with ion-exchanged water to 2 liters, and then passed once through a high-pressure homogenizer (Starburst Mini, model HJP-25001). A carbon nanotube dispersion liquid (pH 6.8) was obtained. To this carbon nanotube dispersion liquid, 272.7 g of acrylonitrile butadiene rubber (NBR) latex (trade name Nipol LX531B, manufactured by Nippon Zeon Corporation, solid content concentration 66% by mass, pH 11) is added and mixed in the same manner as in Example 1. The liquid was prepared. Next, 4.7 g of a cationic polymer (trade name PAA-08, manufactured by Knitbow Medical Co., Ltd., polyallylamine, weight average molecular weight 8,000, solid content 15% by mass) was added to the above mixed solution and stirred. Further, a 20% formic acid solution was added until the above mixed solution solidified. The obtained coagulated product was filtered through a mesh having an opening of 149 μm, and the coagulated product was collected. After dehydrating the coagulum, it was dried at 110 ° C. to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 96.5%.

(実施例12)
実施例1において20%ギ酸溶液の代わりに20%塩化カルシウム溶液5gを添加した以外は実施例1と同様にしてマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は98.7%であった。
(Example 12)
A masterbatch was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 g of a 20% calcium chloride solution was added instead of the 20% formic acid solution. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 98.7%.

(実施例13)
実施例1においてカチオンポリマーとして(商品名エポクロスWS-300、日本触媒株式会社製、オキサゾリン基含有ポリマー、重量平均分子量120,000、固形分10質量%)の10.2g添加した以外は実施例1と同様にしてマスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は95.4%であった。
(Example 13)
Example 1 except that 10.2 g of a cationic polymer (trade name: Epocross WS-300, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., oxazoline group-containing polymer, weight average molecular weight: 120,000, solid content: 10% by mass) was added in Example 1. A masterbatch was prepared in the same manner as above. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 95.4%.

(比較例1)
実施例1において、カチオンポリマーを添加しなかった以外は実施例1と同様の操作を行い、マスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は63%であった。カチオンポリマーによるカーボンナノチューブとラテックスとの間の橋掛けがないため、凝固効率が悪かったためと考えられる。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the same operation as in Example 1 was carried out except that the cationic polymer was not added, to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 63%. It is probable that the coagulation efficiency was poor because there was no bridge between the carbon nanotubes and the latex due to the cationic polymer.

(比較例2)
実施例10において、カチオンポリマーを添加しなかった以外は実施例10と同様の操作を行い、マスターバッチを作製した。実施例1と同様に乾燥後のマスターバッチの重量に対して、マスターバッチ原料固形分の総和から回収率を求めたところ、凝固物の回収率は72%であった。これは比較例1同様、カーボンナノチューブと粉末微粒子へのカチオンポリマーによる橋掛けが無いため、凝固効率が悪かったためと考えられる。
(Comparative Example 2)
In Example 10, the same operation as in Example 10 was carried out except that the cationic polymer was not added, to prepare a masterbatch. When the recovery rate was calculated from the total weight of the masterbatch raw material solids with respect to the weight of the masterbatch after drying in the same manner as in Example 1, the recovery rate of the coagulated product was 72%. It is probable that this is because the coagulation efficiency was poor because there was no bridge between the carbon nanotubes and the powdered fine particles by the cationic polymer as in Comparative Example 1.

Claims (15)

カーボンナノチューブをアニオン性分散剤に分散させたカーボンナノチューブ分散液または酸化処理若しくは多糖類で修飾して表面に酸性基を導入したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ分散液と、担体高分子材料を含む担体高分子材料含有溶液と、更に任意でセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー分散液と、を混合して混合液を調製する工程と、
前記混合液にカチオンポリマーを添加し、前記混合液を凝固させてカーボンナノチューブと担体高分子材料とを含む凝固物を作製する工程と、
を含む、マスターバッチの製造方法。
A carbon nanotube dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed in an anionic dispersant or a carbon nanotube dispersion liquid containing carbon nanotubes modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and having an acidic group introduced on the surface, and a carrier height containing a carrier polymer material. A step of preparing a mixed solution by mixing a solution containing a molecular material and optionally a cellulose nanofiber dispersion containing cellulose nanofibers.
A step of adding a cationic polymer to the mixed solution and coagulating the mixed solution to prepare a coagulated product containing carbon nanotubes and a carrier polymer material.
How to make a masterbatch, including.
前記カチオンポリマーは、重量平均分子量が500~10,000のカチオンポリマーcp1および重量平均分子量が500,000~2,500,000のカチオンポリマーcp2から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載のマスターバッチの製造方法。 The first aspect of the present invention, wherein the cationic polymer comprises at least one selected from a cationic polymer cp1 having a weight average molecular weight of 500 to 10,000 and a cationic polymer cp2 having a weight average molecular weight of 500,000 to 2.5 million. How to make a master batch. 前記カーボンナノチューブ分散液のpHが6~11であり、前記担体高分子材料含有溶液のpHが6~11である、請求項1または2に記載のマスターバッチの製造方法。 The method for producing a masterbatch according to claim 1 or 2, wherein the pH of the carbon nanotube dispersion liquid is 6 to 11 and the pH of the carrier polymer material-containing solution is 6 to 11. 前記混合液を調製する工程では、前記カーボンナノチューブ分散液と、前記担体高分子材料含有溶液と、前記セルロースナノファイバー分散液とを混合して前記混合液を調製する、請求項1~3のいずれか1項に記載のマスターバッチの製造方法。 In any of claims 1 to 3, in the step of preparing the mixed liquid, the carbon nanotube dispersion liquid, the carrier polymer material-containing solution, and the cellulose nanofiber dispersion liquid are mixed to prepare the mixed liquid. The method for manufacturing a master batch according to item 1. 前記多糖類がカルボキシメチルセルロース、カラギナン、ペクチン、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、寒天およびトラガントガムから選ばれる少なくとも1種である、請求項1~4のいずれか1項に記載のマスターバッチの製造方法。 The method for producing a master batch according to any one of claims 1 to 4, wherein the polysaccharide is at least one selected from carboxymethyl cellulose, carrageenan, pectin, gum arabic, xanthan gum, gellan gum, agar and tragant gum. 前記担体高分子材料は樹脂、エラストマーおよびゴムから選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のマスターバッチの製造方法。 The method for producing a masterbatch according to any one of claims 1 to 5, wherein the carrier polymer material contains at least one selected from resin, elastomer and rubber. 前記担体高分子材料含有溶液はラテックスまたはエマルションである、請求項1~6のいずれか1項に記載のマスターバッチの製造方法。 The method for producing a masterbatch according to any one of claims 1 to 6, wherein the carrier polymer material-containing solution is a latex or an emulsion. 前記担体高分子材料含有溶液は樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液である、請求項1~6のいずれか1項に記載のマスターバッチの製造方法。 The method for producing a masterbatch according to any one of claims 1 to 6, wherein the carrier polymer material-containing solution is a resin particle dispersion containing resin particles. 前記樹脂粒子の平均粒子径が0.1~50μmである、請求項8に記載のマスターバッチの製造方法。 The method for producing a masterbatch according to claim 8, wherein the resin particles have an average particle size of 0.1 to 50 μm. 前記混合液を凝固させる工程において、前記混合液に酸または塩を添加した後、前記混合液に前記カチオンポリマーを添加するか、または、前記混合液に前記カチオンポリマーを添加したのち、前記混合液に酸または塩を添加する、請求項1~9のいずれか1項に記載のマスターバッチの製造方法。 In the step of coagulating the mixed solution, the acid or salt is added to the mixed solution, and then the cationic polymer is added to the mixed solution, or the cationic polymer is added to the mixed solution, and then the mixed solution is added. The method for producing a master batch according to any one of claims 1 to 9, wherein an acid or a salt is added to the mixture. 前記カチオンポリマーは、オキサゾリン基を有するポリマーを含む、請求項1~10のいずれか1項に記載のマスターバッチの製造方法。 The method for producing a masterbatch according to any one of claims 1 to 10, wherein the cationic polymer contains a polymer having an oxazoline group. カーボンナノチューブと、
担体高分子材料と、
カチオンポリマーと、を含むマスタ-バッチであって、
前記カーボンナノチューブは酸化処理または多糖類で修飾され表面に酸性基が導入された表面処理カーボンナノチューブであり、
前記マスターバッチは、前記表面処理カーボンナノチューブに前記カチオンポリマーがイオン結合し、前記イオン結合でカチオンポリマーと結合した表面処理カーボンナノチューブが、前記担体高分子材料と前記カチオンポリマーの分子鎖によって絡みあって、前記表面処理カーボンナノチューブと前記担体高分子材料とを含む凝固物が形成されており、かつ、前記凝固物中に前記カーボンナノチューブが分散している、
マスターバッチ。
With carbon nanotubes
Carrier polymer material and
A master batch containing a cationic polymer,
The carbon nanotube is a surface-treated carbon nanotube that has been modified with an oxidation treatment or a polysaccharide and has an acidic group introduced into the surface.
In the master batch, the cationic polymer is ion-bonded to the surface-treated carbon nanotube, and the surface-treated carbon nanotubes bonded to the cationic polymer by the ion bond are entangled with the carrier polymer material and the molecular chain of the cationic polymer. A coagulated product containing the surface-treated carbon nanotube and the carrier polymer material is formed, and the carbon nanotube is dispersed in the coagulated product.
Master Badge.
前記カチオンポリマーは、重量平均分子量が500~10,000のカチオンポリマーcp1および重量平均分子量が500,000~2,500,000のカチオンポリマーcp2から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項12に記載のマスターバッチ。 12. The cation polymer comprises at least one selected from a cation polymer cp1 having a weight average molecular weight of 500 to 10,000 and a cation polymer cp2 having a weight average molecular weight of 500,000 to 2,500,000. Masterbatch. 前記多糖類がカルボキシメチルセルロース、カラギナン、ペクチン、アラビアガム、キサンタンガム、ジェランガム、寒天およびトラガントガムから選ばれる少なくとも1種である、請求項13に記載のマスターバッチ。 13. The masterbatch according to claim 13, wherein the polysaccharide is at least one selected from carboxymethyl cellulose, carrageenan, pectin, gum arabic, xanthan gum, gellan gum, agar and tragant gum. 前記担体高分子材料は樹脂、エラストマーおよびゴムから選ばれる少なくとも1種を含む、請求項12~14のいずれか1項に記載のマスターバッチ。 The masterbatch according to any one of claims 12 to 14, wherein the carrier polymer material contains at least one selected from a resin, an elastomer and a rubber.
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