JP7134320B1 - ナノカーボン配合凝集物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ナノカーボン100質量部に対して、1~10質量部のバインダー剤および43~233質量部の液媒体を含浸させて固体凝集物を得る工程、および
(2)上記固体凝集物を解砕処理してナノカーボン配合凝集物を得る工程、
を含んでなり、
JIS K 6219-3に準拠して測定される上記ナノカーボン配合凝集物の硬度が10g以下である、方法が提供される。
(1)ナノカーボン100質量部に対して、1~10質量部のバインダー剤および43~233質量部の液媒体を含浸させて固体凝集物を得る工程、および
(2)上記固体凝集物を解砕処理してナノカーボン配合凝集物を得る工程、
を含んでなり、
JIS K 6219-3に準拠して測定される上記ナノカーボン配合凝集の硬度が10g以下である、方法が提供される。
以下、本発明によるナノカーボン配合凝集物の製造方法を工程毎に詳細に説明する。
本発明の一実施形態によれば、工程(1)において、ナノカーボン100質量部に対して、1~10質量部のバインダー剤および43~233質量部の液媒体を含浸させて固体凝集物を得る。理論に拘束されるものでないが、上記各成分を所定の配合量で接触させることにより、凝集現象と被覆現象が好適なバランスで生じ、固体凝集物が生成するものと考えられる。すなわち、凝集現象においては、2つ以上のナノカーボン粒子の間に存在するバインダー剤と液媒体が界面張力で粒子を結合して大きなナノカーボン含有粒子を形成し、一方で、ナノカーボン含有粒子表面に付着したバインダー剤と液媒体は、ナノカーボン含有粒子を被覆して層を形成する。このような凝集現象と被覆現象を繰り返して、固体凝集物は安定して生成するものと考えられる。
械的な特性や分散性等の物性の優位性を確保する観点から、繊維径は、好ましくは1nm~200nmであり、より好ましくは1nm~150nmであり、さらに好ましくは1nm~100nmである。
nは、0~100の整数である)で表される非アミン系モノマーでもよい。
すなわち、本発明の好ましい実施形態において、上記工程(1)は、
(1a)バインダー剤と液媒体とを含有するバインダー液を準備する工程、および
(1b)バインダー液をナノカーボンに含浸させて固体凝集物を得る工程
を含んでなる。
次いで、本発明の一実施形態によれば、上記工程(1)において得られた固体凝集物を解砕処理してナノカーボン配合凝集物を得る。
本発明の一実施形態によれば、上記方法により得られたナノカーボン配合凝集物が提供される。本発明の好ましい実施形態によれば、ナノカーボン配合凝集物は非乾燥状態の製品(保管物、包装品等)として提供される。
[1]ナノカーボン配合凝集物の製造方法であって、
(1)ナノカーボン100質量部に対して、0.1~10質量部のバインダー剤および43~233質量部の液媒体を含浸させて固体凝集物を得る工程、および
(2)上記固体凝集物を解砕処理してナノカーボン配合凝集物を得る工程、
を含んでなり、
JIS K 6219-3に準拠して測定される上記ナノカーボン配合凝集の硬度が20g以下である、方法。
[2]上記ナノカーボンが、カーボンナノチューブおよびグラフェンから選択される少なくとも一つのものである、[1]に記載の方法。
[3]上記バインダー剤が、高分子界面活性剤である、[1]または[2]に記載の方法。
[4]上記バインダー剤が、ポリオキシアルキレン鎖を有するグラフト型ポリマー、アミン系ポリマーおよびセルロース系ポリマー、クエン酸、および炭酸水素ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一つのものである、[1]~[3]のいずれかに記載の方法。
[5]上記液媒体が、有機溶剤および水から選択される少なくとも一つのものである、[1]~[4]のいずれかに記載の方法。
[6]上記工程(1)が、
(1a)上記バインダー剤と上記液媒体を含有するバインダー液を準備する工程、および
(1b)上記バインダー液をナノカーボンに含浸させて上記固体凝集物を得る工程
を含んでなる、[1]~[6]のいずれかに記載の方法。
[7]上記工程(1b)が、減圧雰囲気、加圧雰囲気およびそれらを組み合わせからなる群から選択される条件下で実施される、[6]に記載の方法。
[8]上記減圧雰囲気が50~5Paである、[7]に記載の方法。
[9]上記加圧雰囲気が0.1~5MPaである、[7]または[8]に記載の方法。
[10]工程(2)における解砕処理が、剪断装置を用いて実施される、[1]~[9]のいずれかに記載の方法。
[11]上記ナノカーボン配合凝集物が非乾燥状態で提供される、[1]~[10]のいずれかに記載の方法。
[12]上記ナノカーボン配合凝集物の嵩密度が、0.8~2.0g/cm3である、[1]~[11]のいずれかに記載の方法。
[13]上記ナノカーボン配合凝集物の平均粒径が、0.15~2.0mmである、[1]~[12]のいずれかに記載の方法。
[14] [1]~[13]のいずれかに記載の方法により得られた、ナノカーボン配合凝集物。
傾斜型撹拌槽(PT40SMV、マゼラー社製)内に粉体ナノカーボン(CNT)2kgを仕込み、減圧した。次いで、液媒体(プロセスオイル、日本サン石油社製)を傾斜型撹拌槽内のCNTに対して2kgを滴下した。滴下終了後には、撹拌羽根を回転させたまま減圧および加圧操作を繰り返し行い、CNTに液媒体が浸透するのを促進させて固体凝集物を得た。
嵩密度は、JIS K 6219に規定されるカーボンブラックの嵩密度の測定法に準拠して求めた。
炭素含有率は、JIS K 6218-2に準拠して測定された灰分(%)を100%から差し引くことにより求めた。
走査型電子顕微鏡(SEM)により、CNT配合凝集物の形態観察を実施した。観察は300倍のSEM画像を用いて、任意に100個のCNT配合凝集物の外径を計測し、その数平均値をもってCNT配合凝集物の平均粒径(mm)とした。
また、JIS K 6219-1:2005に準拠してCNT配合凝集物の粒度(R)を、以下の式に基づき算出した。
E:ふるい面上のナノカーボンの質量(g)
B:試料(全成分を含んだもの)の質量(g)
粒子の硬度は、JIS K 6219-3(カーボンブラック-造粒粒子の硬さの求め方)に準拠して測定した。
傾斜型撹拌槽(PT40SMV、マゼラー社製)内に粉体ナノカーボン(CNT)2Kgを仕込み、減圧した。次に、斜坑型撹拌槽(ST-J-ASC-36、新東社製)中で、液媒体(プロセスオイル、日本サン石油社製)と、バインダー剤(マリアリム AKM0531、日油社製)とを撹拌(100rpm)してバインダー液(バインダー剤濃度10質量%、4g)を調製し、減圧雰囲気(10Pa)にてバインダー液を撹拌しながら傾斜型撹拌槽内のCNTに対して滴下した。滴下終了後には、撹拌羽根を回転させたまま減圧および加圧操作を繰り返し行い、CNTに対するバインダー液の浸透を促進させ、軟凝集物を得た。
得られたCNT配合凝集物について、上記と同様にして評価を行った。AFM観察を行った。AFM写真を図2に示す。
バインダー剤として、ポリエチレンワックス(バインダー剤濃度10質量%)に変更した以外は実施例1と同様にしてCNT配合凝集物を製造し、上記と同様にしてAFM観察を行った。
Claims (13)
- ナノカーボン配合凝集物の製造方法であって、
(1)ナノカーボン100質量部に対して、0.1~10質量部のバインダー剤および43~233質量部の液媒体を含浸させて固体凝集物を得る工程、および
(2)前記固体凝集物を解砕処理してナノカーボン配合凝集物を得る工程、
を含んでなり、
JIS K 6219-3に準拠して測定される前記ナノカーボン配合凝集物の硬度が20g以下である、方法。 - 前記ナノカーボンが、カーボンナノチューブおよびグラフェンから選択される少なくとも一つのものである、請求項1に記載の方法。
- 前記バインダー剤が界面活性剤である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記バインダー剤が、ポリオキシアルキレン鎖を有するグラフト型ポリマー、アミン系ポリマーおよびセルロース系ポリマー、クエン酸、および炭酸水素ナトリウムからなる群から選択される少なくとも一つのものである、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液媒体が、有機溶剤および水から選択される少なくとも一つのものである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(1)が、
(1a)前記バインダー剤と前記液媒体を含有するバインダー液を準備する工程、および
(1b)前記バインダー液をナノカーボンに含浸させて前記固体凝集物を得る工程
を含んでなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記工程(1b)が、減圧雰囲気、加圧雰囲気およびそれらを組み合わせからなる群から選択される条件下で実施される、請求項6に記載の方法。
- 前記減圧雰囲気が5~50Paである、請求項7に記載の方法。
- 前記加圧雰囲気が0.1~5MPaである、請求項7または8に記載の方法。
- 工程(2)における解砕処理が、剪断装置を用いて実施される、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノカーボン配合凝集物が非乾燥状態で提供される、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノカーボン配合凝集物の嵩密度が、0.8~2.0g/cm3である、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノカーボン配合凝集物の平均粒径が、0.15~2.0mmである、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
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