JP7324492B2 - Method for producing composition containing carbon nanotube and method for producing composite material - Google Patents

Method for producing composition containing carbon nanotube and method for producing composite material Download PDF

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Description

本発明は、カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法及び複合材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube-containing composition and a method for producing a composite material.

カーボンナノチューブは、非常に軽量でありながら、電気的特性や熱伝導性、機械的性質に優れた材料である。そのため、カーボンナノチューブは、他の材料と複合化するための工業材料として注目されている。 Carbon nanotubes are materials that are extremely lightweight and have excellent electrical properties, thermal conductivity, and mechanical properties. Therefore, carbon nanotubes are attracting attention as industrial materials for compounding with other materials.

特に平均直径の細いカーボンナチューブは、比表面積が大きく、少量でも優れた補強等の効果が得られる。しかしながら、このようなカーボンナノチューブは、ファンデルワールス力によって凝集しやすく、太い束状(バンドル)のまま例えば凝集塊として複合材料中に存在する。このような太いバンドルや凝集塊があると、カーボンナノチューブの比表面積の大きさが活かせないばかりか、複合材料の破壊の起点となりやすい。 In particular, a carbonna tube having a small average diameter has a large specific surface area, and even a small amount of carbon nanotubes can provide excellent reinforcing effects. However, such carbon nanotubes tend to agglomerate due to van der Waals forces, and exist in the composite material in the form of thick bundles (bundles), for example, as agglomerates. If such a thick bundle or agglomerate exists, not only can the large specific surface area of the carbon nanotube not be utilized, but the composite material tends to become a starting point of fracture.

平均直径の細い単層カーボンナノチューブを大量の有機溶剤に分散させたCNT分散液と、フッ素ゴムを有機溶剤に溶解させたマトリックス溶液とを混合攪拌した後、乾燥して有機溶剤を除去して1wt%CNTゴムを製造する方法が提案されている(特許文献1~3)。 After mixing and stirring a CNT dispersion liquid in which single-walled carbon nanotubes with a small average diameter are dispersed in a large amount of organic solvent and a matrix solution in which fluororubber is dissolved in an organic solvent, the organic solvent is removed by drying to obtain 1 wt. % CNT rubber has been proposed (Patent Documents 1 to 3).

特開2014-196246号公報JP 2014-196246 A 特開2016-175836号公報JP 2016-175836 A 特開2018-39722号公報JP 2018-39722 A

しかしながら、特許文献1~3の方法は、複合化する際に大量の有機溶剤を除去しなければならず、工業的に実用化しにくい。また、CNT分散液と混合するために、マトリックスとなる材料が有機溶剤に溶解するものに限定されてしまう。 However, the methods of Patent Literatures 1 to 3 require removal of a large amount of organic solvent during compounding, making it difficult to be industrially put into practical use. In addition, since it is mixed with the CNT dispersion, the matrix material is limited to those that dissolve in an organic solvent.

そこで、本発明は、大量の有機溶剤を用いることなくカーボンナノチューブを高分子物質に複合化することができるカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法及び複合材料の製造方法を提供すAccordingly, the present invention provides a method for producing a carbon nanotube-containing composition and a method for producing a composite material, which can combine carbon nanotubes with a polymeric substance without using a large amount of organic solvent.

[1]本発明に係るカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法の一態様は、
平均直径が0.4nm~15.0nmのカーボンナノチューブと多価アルコールとを含む混合物を、加圧して圧縮した後、圧力を解放または減圧して元の体積に復元してカーボンナノチューブ含有組成物を得る混合工程を含み、
前記多価アルコールの配合量は、前記カーボンナノチューブ1.0質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部未満であることを特徴とする。
[1] One aspect of the method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the present invention is
A mixture containing carbon nanotubes having an average diameter of 0.4 nm to 15.0 nm and a polyhydric alcohol is pressurized and compressed, and then the pressure is released or reduced to restore the original volume to obtain a carbon nanotube-containing composition. including a mixing step to obtain
The amount of the polyhydric alcohol compounded is 1.0 parts by mass or more and less than 10.0 parts by mass with respect to 1.0 parts by mass of the carbon nanotubes.

[2]前記カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法の一態様において、
前記多価アルコールは、2価アルコール及び3価アルコールの少なくとも一方を含むことができる。
[2] In one aspect of the method for producing the carbon nanotube-containing composition,
The polyhydric alcohol can include at least one of a dihydric alcohol and a trihydric alcohol.

[3]本発明に係る複合材料の製造方法の一態様は、前記カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法の一態様で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を用いて複合材料を製造する方法であって、
前記混合工程は、第1混合工程であり、
前記第1混合工程で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を高分子物質と混合して複合材料を得る第2混合工程をさらに含み、
前記複合材料における前記カーボンナノチューブの含有量は、前記高分子物質100質量部に対して5.0質量部以上40.0質量部以下であることを特徴とする。
[3] One aspect of the method for producing a composite material according to the present invention is a method for producing a composite material using the carbon nanotube-containing composition obtained by one aspect of the method for producing the carbon nanotube-containing composition. ,
The mixing step is a first mixing step,
further comprising a second mixing step of mixing the carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step with a polymeric substance to obtain a composite material;
A content of the carbon nanotubes in the composite material is 5.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer substance.

[4]本発明に係る複合材料の製造方法の一態様は、前記カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法の一態様で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を用いて複合材料を製造する方法であって、
前記混合工程は、第1混合工程であり、
前記第1混合工程で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を第1高分子物質と混合して前駆体を得る第2混合工程と、
前記前駆体を、さらに前記第2高分子物質と混合して前記複合材料を得る第3混合工程と、
をさらに含むことを特徴とする。
[4] One aspect of the method for producing a composite material according to the present invention is a method for producing a composite material using the carbon nanotube-containing composition obtained by one aspect of the method for producing the carbon nanotube-containing composition. ,
The mixing step is a first mixing step,
a second mixing step of mixing the carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step with a first polymeric substance to obtain a precursor;
a third mixing step of further mixing the precursor with the second polymeric substance to obtain the composite material;
characterized by further comprising

[5]前記複合材料の製造方法の一態様において、
前記第1高分子物質及び前記第2高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、
前記前駆体における前記多価アルコールの含有量は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して400.0質量部未満であり、
前記複合材料における前記カーボンナノチューブの含有量は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して0.1質量部以上15.0質量部以下であることができる。
[5] In one aspect of the method for manufacturing the composite material,
The first polymeric substance and the second polymeric substance are thermoplastic resins,
The content of the polyhydric alcohol in the precursor is less than 400.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin,
A content of the carbon nanotubes in the composite material may be 0.1 parts by mass or more and 15.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin.

[6]前記複合材料の製造方法の一態様において、
前記第1高分子物質及び前記第2高分子物質は、ゴム成分であり、
前記前駆体における前記多価アルコールの含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して200.0質量部以下であり、
前記複合材料における前記カーボンナノチューブの含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して0.1質量部以上30.0質量部以下であることができる。
[6] In one aspect of the method for manufacturing the composite material,
The first polymeric substance and the second polymeric substance are rubber components,
The content of the polyhydric alcohol in the precursor is 200.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component,
A content of the carbon nanotubes in the composite material may be 0.1 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

図1は、第1混合工程を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the first mixing step. 図2は、第2混合工程を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the second mixing step. 図3は、第3混合工程を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the third mixing step. 図4は、実施例1のサンプルにおけるDMA測定結果(貯蔵弾性率E’の温度依存性)を示すグラフである。4 is a graph showing the DMA measurement results (temperature dependence of storage elastic modulus E') of the sample of Example 1. FIG. 図5は、実施例2の複合材料の光学顕微鏡写真である。5 is an optical micrograph of the composite material of Example 2. FIG. 図6は、実施例11の複合材料の光学顕微鏡写真である。6 is an optical micrograph of the composite material of Example 11. FIG. 図7は、比較例2の複合材料の光学顕微鏡写真である。7 is an optical micrograph of the composite material of Comparative Example 2. FIG. 図8は、比較例6の複合材料の光学顕微鏡写真である。8 is an optical micrograph of the composite material of Comparative Example 6. FIG. 図9は、比較例20の複合材料の光学顕微鏡写真である。9 is an optical micrograph of the composite material of Comparative Example 20. FIG. 図10は、実施例5の複合材料の電子顕微鏡写真である。10 is an electron micrograph of the composite material of Example 5. FIG. 図11は、比較例4の複合材料の電子顕微鏡写真である。11 is an electron micrograph of the composite material of Comparative Example 4. FIG. 図12は、比較例8の複合材料の電子顕微鏡写真である。12 is an electron micrograph of the composite material of Comparative Example 8. FIG. 図13は、実施例21の複合材料の電子顕微鏡写真である。13 is an electron micrograph of the composite material of Example 21. FIG. 図14は、比較例31の複合材料の電子顕微鏡写真である。14 is an electron micrograph of the composite material of Comparative Example 31. FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

1.カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法
本実施形態に係るカーボンナノチューブ含有組成物の製造方法は、平均直径が0.4nm~15.0nmのカーボンナノチューブと多価アルコールとを含む混合物を、加圧して圧縮した後、圧力を解放または減圧して元の体積に復元してカーボンナノチューブ含有組成物を得る混合工程を含む。
1. Method for producing carbon nanotube-containing composition In the method for producing a carbon nanotube-containing composition according to the present embodiment, a mixture containing carbon nanotubes having an average diameter of 0.4 nm to 15.0 nm and a polyhydric alcohol is compressed under pressure. After that, the pressure is released or reduced to restore the original volume to obtain the carbon nanotube-containing composition.

以下の説明において、後述する第2混合工程等と明確に区別するため、カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法における混合工程は、「第1混合工程」と呼ぶ。 In the following description, the mixing step in the method for producing a carbon nanotube-containing composition will be referred to as the "first mixing step" in order to clearly distinguish it from the second mixing step, etc., which will be described later.

1.1.第1混合工程
第1混合工程は、カーボンナノチューブと多価アルコールとを含む混合物を、加圧して圧縮した後、圧力を解放または減圧して元の体積に復元する工程である。第1混合工程で混合物を体積変化させると擬似的に弾性変形するように混合物が流動し、凝集するカーボンナノチューブの間に多価アルコールを浸透させることができると推測できる。第1混合工程は、多価アルコールが蒸発しない比較的低い温度で行うことが好ましい。
1.1. First Mixing Step The first mixing step is a step of pressurizing and compressing a mixture containing carbon nanotubes and a polyhydric alcohol, and then releasing or reducing the pressure to restore the original volume. It can be inferred that when the volume of the mixture is changed in the first mixing step, the mixture flows so as to undergo pseudo-elastic deformation, allowing the polyhydric alcohol to permeate between the aggregated carbon nanotubes. The first mixing step is preferably performed at a relatively low temperature at which the polyhydric alcohol does not evaporate.

第1混合工程に先立って、カーボンナノチューブと多価アルコールとを含む混合物を作製することができる。例えば、当該混合物は、容器内にカーボンナノチューブと多価アルコールとを所定量入れて攪拌し、混合する。多価アルコール単体では弾性及び粘性が小さいが、カーボンナノチューブを含む混合物は弾性及び粘性が大きくなる。 A mixture including carbon nanotubes and a polyhydric alcohol can be prepared prior to the first mixing step. For example, the mixture is prepared by putting predetermined amounts of carbon nanotubes and polyhydric alcohol in a container and stirring them. A polyhydric alcohol alone has low elasticity and viscosity, but a mixture containing carbon nanotubes has high elasticity and viscosity.

第1混合工程の具体例について図1を用いて説明する。 A specific example of the first mixing step will be described with reference to FIG.

図1に示すオープンロール2に混合物80を投入し、混合物80を第1ロール10に巻き付かせる。第1ロール10及び第2ロール20のロール間隔dは、例えば0.0mmを超え0.5mm以下に設定することができる。第1ロール10及び第2ロール20の表面温度は、ロールが結露しにくい温度であって多価アルコールが蒸発しにくい温度に設定され、例えば10℃以上50℃以下であることができ、20℃以上30℃以下であることができる。第1混合工程の混練り時間は、例えば5分以上20分以下であることができる。第1混合工程を実施することで、凝集したカーボンナノチューブの間に多価アルコールを十分に浸透させ、第2混合工程において、カーボンナノチューブを解繊させやすい状況を作ることができる。混合物は弾性及び粘性が大きくなっているため、ロール間で混合物が圧縮された後に、圧力が開放されると弾性による復元力が発生する。この復元力による多価アルコールの移動と共にカーボンナノチューブが移動し、バンドルを構成するカーボンナノチューブの隙間に多価アルコールが入り込むと推測できる。 A mixture 80 is put into the open roll 2 shown in FIG. 1 and the mixture 80 is wound around the first roll 10 . A roll gap d between the first roll 10 and the second roll 20 can be set to, for example, more than 0.0 mm and 0.5 mm or less. The surface temperatures of the first roll 10 and the second roll 20 are set to a temperature at which dew condensation on the rolls is difficult to occur and the polyhydric alcohol is difficult to evaporate. It can be above 30°C and below. The kneading time in the first mixing step can be, for example, 5 minutes or more and 20 minutes or less. By performing the first mixing step, the polyhydric alcohol can be sufficiently permeated between the aggregated carbon nanotubes, and a situation can be created in which the carbon nanotubes are easily fibrillated in the second mixing step. Since the mixture is highly elastic and viscous, after the mixture is compressed between the rolls, an elastic restoring force is generated when the pressure is released. It can be inferred that the carbon nanotubes move together with the movement of the polyhydric alcohol due to this restoring force, and the polyhydric alcohol enters the gaps between the carbon nanotubes forming the bundle.

第1混合工程としてオープンロール2を用いる例について説明したが、混合物の体積を圧縮した後に復元することができる混合方法であれば、他の方法を採用することができる。例えば、セラミックロールを備える3本ロール、液体を加圧して流動させながら圧縮し、キャビテーションや乱流を発生させた後、急激に減圧する分散装置(ホモジナイザー)を用いてもよい。 Although an example of using the open roll 2 as the first mixing step has been described, other mixing methods can be adopted as long as the mixture can be restored after being compressed in volume. For example, a dispersing device (homogenizer) that pressurizes and compresses the liquid while fluidizing it, generates cavitation and turbulence, and then rapidly decompresses the liquid may be used.

1.2.カーボンナノチューブ
第1混合工程に用いるカーボンナノチューブは、平均直径が0.4nm~15.0nmである。さらに、カーボンナノチューブは、平均直径が1.0nm~15.0nmであることができる。特にカーボンナノチューブを解繊することが難しい平均直径が1.0nm~5.0nmの単層カーボンナノチューブであってもよい。カーボンナノチューブの平均直径は、電子顕微鏡による観察によって計測することができる。カーボンナノチューブは、後述する高分子物質との反応性を向上させるために、公知の表面処理を施してもよい。なお、本発明の詳細な説明においてカーボンナノチューブの平均直径は、電子顕微鏡による例えば50,000倍の撮像(カーボンナノチューブのサイズによって適宜倍率は変更できる)から200箇所以上の直径を計測し、その算術平均値として計算して得ることができる。
1.2. Carbon Nanotubes Carbon nanotubes used in the first mixing step have an average diameter of 0.4 nm to 15.0 nm. Additionally, the carbon nanotubes can have an average diameter of 1.0 nm to 15.0 nm. Single-walled carbon nanotubes having an average diameter of 1.0 nm to 5.0 nm, which are particularly difficult to defibrate, may be used. The average diameter of carbon nanotubes can be measured by observation with an electron microscope. The carbon nanotube may be subjected to a known surface treatment in order to improve reactivity with a polymeric substance, which will be described later. In the detailed description of the present invention, the average diameter of the carbon nanotube is obtained by measuring the diameter of 200 or more points from an electron microscope, for example, at a magnification of 50,000 times (magnification can be changed as appropriate depending on the size of the carbon nanotube). It can be obtained by calculating as an average value.

カーボンナノチューブは、炭素六角網面のグラファイトの1枚面(グラフェンシート)を巻いて筒状にした形状を有する単層カーボンナノチューブ(SWNT:シングルウォールカーボンナノチューブ)、多層カーボンナノチューブ(MWNT:マルチウォールカーボンナノチューブ)であることができる。多層カーボンナノチューブには、2層カーボンナノチューブ(DWNT:ダブルウォールカーボンナノチューブ)を含む。また、部分的にカーボンナノチューブの構造を有する炭素材料も使用することができる。なお、カーボ
ンナノチューブという名称の他にグラファイトフィブリルナノチューブ、気相成長炭素繊維といった名称で称されることもある。
Carbon nanotubes include single-wall carbon nanotubes (SWNT: single-wall carbon nanotubes), multi-wall carbon nanotubes (MWNT: multi-wall carbon nanotubes). Multi-walled carbon nanotubes include double-walled carbon nanotubes (DWNT). A carbon material partially having a carbon nanotube structure can also be used. In addition to the name of carbon nanotube, it is sometimes referred to by names such as graphite fibril nanotube and vapor-grown carbon fiber.

カーボンナノチューブは、公知の製造方法により得ることができ、また、市販のカーボンナノチューブを用いてもよい。例えば、カーボンナノチューブは、気相成長法によって得ることができる。気相成長法は、触媒気相合成法(Catalytic Chemical Vapor Deposition:CCVD)とも呼ばれ、炭化水素等のガスを金属系触媒の存在下で気相熱分解させて未処理のカーボンナノチューブを製造する方法である。より詳細に気相成長法を説明すると、例えば、ベンゼン、トルエン等の有機化合物を原料とし、フェロセン、ニッケルセン等の有機遷移金属化合物を金属系触媒として用い、これらをキャリアーガスとともに高温例えば400℃~1000℃の反応温度に設定された反応炉に導入し、浮遊状態あるいは反応炉壁にカーボンナノチューブを生成させる浮遊流動反応法(Floating Reaction Method)や、あらかじめアルミナ、酸化マグネシウム等のセラミックス上に担持された金属含有粒子を炭素含有化合物と高温で接触させてカーボンナノチューブを基板上に生成させる触媒担持反応法(Sub strate Reaction Method)等を用いることができる。 Carbon nanotubes can be obtained by a known production method, and commercially available carbon nanotubes may also be used. For example, carbon nanotubes can be obtained by vapor deposition. The vapor deposition method is also called a catalytic vapor deposition method (Catalytic Chemical Vapor Deposition: CCVD), and produces untreated carbon nanotubes by vapor phase pyrolysis of a gas such as a hydrocarbon in the presence of a metal catalyst. The method. To explain the vapor phase growth method in more detail, for example, organic compounds such as benzene and toluene are used as raw materials, and organic transition metal compounds such as ferrocene and nickelcene are used as metal catalysts. It is introduced into a reactor set at a reaction temperature of ~ 1000 ° C, and the floating reaction method that generates carbon nanotubes in a floating state or on the wall of the reactor, or supported on ceramics such as alumina and magnesium oxide in advance. A catalyst supporting reaction method (Substrate Reaction Method) or the like can be used in which the metal-containing particles are brought into contact with a carbon-containing compound at a high temperature to generate carbon nanotubes on a substrate.

1.3.多価アルコール
カーボンナノチューブ含有組成物中の多価アルコールは、カーボンナノチューブ含有組成物を高分子物質に複合化する際にカーボンナノチューブを解繊しやすくする。具体的には、第1混合工程によって多価アルコールが凝集するカーボンナノチューブの間に浸透することで、後述する第2混合工程においてカーボンナノチューブのバンドルや凝集塊を解しやすくすることができる。
1.3. Polyhydric Alcohol The polyhydric alcohol in the carbon nanotube-containing composition makes it easier to defibrate the carbon nanotubes when the carbon nanotube-containing composition is composited with a polymer substance. Specifically, the polyhydric alcohol permeates between aggregated carbon nanotubes in the first mixing step, so that bundles and agglomerates of carbon nanotubes can be easily loosened in the second mixing step described later.

多価アルコールは、2価アルコール及び3価アルコールの少なくとも一方を含むことができる。2価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。3価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。2価及び3価以外の多価アルコールとして例えばペンタエリスリトール、ジグリセリン、ポリグリセリン等を含んでもよい。 Polyhydric alcohols can include at least one of dihydric alcohols and trihydric alcohols. Examples of dihydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol and neopentyl glycol. Examples of trihydric alcohols include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, cyclohexanedimethanol and the like. Polyhydric alcohols other than dihydric and trihydric alcohols may include, for example, pentaerythritol, diglycerin, polyglycerin, and the like.

多価アルコールの配合量は、カーボンナノチューブ1.0質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部未満である。多価アルコールが1.0質量部より少ないと、第2混合工程でカーボンナノチューブを解繊する効果が低くなる。また、多価アルコールが10.0質量部以上配合されると、第2混合工程における加工性が低下する傾向がある。さらに、多価アルコールの配合量は、好ましくはカーボンナノチューブ1.0質量部に対して1質量部以上8.0質量部以下であることができる。 The blending amount of the polyhydric alcohol is 1.0 parts by mass or more and less than 10.0 parts by mass with respect to 1.0 parts by mass of the carbon nanotubes. If the polyhydric alcohol is less than 1.0 part by mass, the effect of fibrillating the carbon nanotubes in the second mixing step is reduced. Moreover, when 10.0 parts by mass or more of the polyhydric alcohol is added, the processability in the second mixing step tends to deteriorate. Furthermore, the amount of the polyhydric alcohol to be blended can be preferably 1 part by mass or more and 8.0 parts by mass or less with respect to 1.0 part by mass of the carbon nanotube.

1.4.カーボンナノチューブ含有組成物
第1混合工程により得られたカーボンナノチューブ含有組成物は、カーボンナノチューブと多価アルコールとを含むペースト状の物質である。カーボンナノチューブ含有組成物におけるカーボンナノチューブと多価アルコールとの質量比は、1.0:1.0~1.0:10.0である。カーボンナノチューブ含有組成物は、高分子物質や金属等のマトリックス材料と混合して、カーボンナノチューブをマトリックス材料と複合化する原料として用いることができる。
1.4. Carbon Nanotube-Containing Composition The carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step is a paste-like substance containing carbon nanotubes and polyhydric alcohol. The mass ratio of carbon nanotubes and polyhydric alcohol in the carbon nanotube-containing composition is 1.0:1.0 to 1.0:10.0. The carbon nanotube-containing composition can be mixed with a matrix material such as a polymer substance or a metal and used as a raw material for compositing the carbon nanotube with the matrix material.

2.複合材料の製造方法
本実施形態に係る複合材料の製造方法は、第1混合工程で得られるカーボンナノチューブ含有組成物を高分子物質と混合して複合材料を得る第2混合工程を含む。当該複合材料
の製造方法は、第1混合工程で得られるカーボンナノチューブ含有組成物を第1高分子物質と混合して前駆体を得る第2混合工程と、当該前駆体を、さらに第2高分子物質と混合して複合材料を得る第3混合工程と、をさらに含んでもよい。
2. Method for Producing Composite Material The method for producing a composite material according to the present embodiment includes a second mixing step of mixing the carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step with a polymeric substance to obtain a composite material. The method for producing the composite material comprises: a second mixing step of mixing the carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step with a first polymer substance to obtain a precursor; and a third mixing step of mixing with the substance to obtain a composite material.

2.1.第2混合工程
第2混合工程は、高分子物質に高いせん断力を与え、高分子物質の弾性による復元力を利用してカーボンナノチューブを解繊し高分子物質中に分散させた複合材料を製造することができる。上述したカーボンナノチューブ含有組成物を用いるため、従来のような大量の有機溶剤を用いることなくカーボンナノチューブを高分子物質に複合化することができる。
2.1. 2nd mixing process In the 2nd mixing process, a high shear force is applied to the polymer material, and the elastic restoring force of the polymer material is used to defibrate the carbon nanotubes and disperse them in the polymer material to produce a composite material. can do. Since the carbon nanotube-containing composition described above is used, carbon nanotubes can be composited with a polymer substance without using a large amount of organic solvent as in the conventional method.

複合材料におけるカーボンナノチューブの含有量は、高分子物質100質量部に対して5.0質量部以上40.0質量部以下である。カーボンナノチューブの含有量が5.0質量部以上であれば、カーボンナノチューブが高分子物質を拘束することにより弾性による復元力を利用して混合することができる。また、カーボンナノチューブの含有量が40.0質量部以下であれば、第2混合工程を実施することができる。また、複合材料におけるカーボンナノチューブの含有量は、高分子物質100質量部に対して5.0質量部以上30.0質量部以下であってもよい。その場合、第2混合工程は、より容易に実施できる。 The content of carbon nanotubes in the composite material is 5.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer substance. If the content of the carbon nanotubes is 5.0 parts by mass or more, the carbon nanotubes constrain the polymer substance, so that the elastic restoring force can be used for mixing. Moreover, if the content of the carbon nanotubes is 40.0 parts by mass or less, the second mixing step can be carried out. Also, the content of carbon nanotubes in the composite material may be 5.0 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer substance. In that case, the second mixing step can be carried out more easily.

高分子物質としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム成分の中から少なくとも一種以上を選択することができる。混合工程は、マトリクスとなる高分子物質によって条件が異なる。 At least one or more of thermoplastic resins, thermosetting resins, and rubber components can be selected as the polymer substance. The conditions for the mixing step differ depending on the polymeric substance that serves as the matrix.

第2混合工程により得られる複合材料は、後述する第3混合工程において前駆体(マスターバッチ)として用いてもよい。 The composite material obtained in the second mixing step may be used as a precursor (masterbatch) in the third mixing step described below.

2.1.1.熱可塑性樹脂を用いる第2混合工程
高分子物質が熱可塑性樹脂である場合の第2混合工程について詳細に説明する。
2.1.1. Second Mixing Step Using Thermoplastic Resin The second mixing step when the polymeric substance is a thermoplastic resin will be described in detail.

第2混合工程は、熱可塑性樹脂100質量部に対してカーボンナノチューブが5.0質量部以上40.0質量部以下となるように、熱可塑性樹脂とカーボンナノチューブ含有組成物とが混合される。第2混合工程は、熱可塑性樹脂100質量部に対してカーボンナノチューブが10.0質量部以上30.0質量部以下であることができ、さらに、熱可塑性樹脂100質量部に対してカーボンナノチューブが15.0質量部以上20.0質量部以下であることができる。 In the second mixing step, the thermoplastic resin and the carbon nanotube-containing composition are mixed so that the carbon nanotubes are 5.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin. In the second mixing step, the carbon nanotubes can be 10.0 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin. It can be 15.0 parts by mass or more and 20.0 parts by mass or less.

第2混合工程は、熱可塑性樹脂の融点(Tm℃)付近における複合材料の貯蔵弾性率における加工領域発現温度から当該貯蔵弾性率における平坦領域発現温度(T3℃)の1.06倍(T3℃×1.06)の温度までの範囲の混練温度で混練する低温混練工程を含むことができる。融点を有しない熱可塑性樹脂の場合には、融点の代わりにガラス転移点を用いて貯蔵弾性率から混練温度を設定することができる。 In the second mixing step, the temperature at which the processing region appears in the storage modulus of the composite material near the melting point (Tm ° C.) of the thermoplastic resin is 1.06 times (T3 ° C. A low-temperature kneading step of kneading at a kneading temperature in the range up to the temperature of x1.06) can be included. In the case of a thermoplastic resin that does not have a melting point, the kneading temperature can be set from the storage elastic modulus using the glass transition point instead of the melting point.

低温混練工程は、熱可塑性樹脂を溶融して成形加工するための装置、例えば、オープンロール、密閉式混練機、押出機、射出成形機などを用いることができる。図2に示すようなオープンロール2を用いる方法について説明する。 In the low-temperature kneading step, an apparatus for melting and molding a thermoplastic resin, such as an open roll, closed kneader, extruder, injection molding machine, or the like, can be used. A method using an open roll 2 as shown in FIG. 2 will be described.

低温混練工程は、第1ロール10と第2ロール20とのロール間隔dを、例えば0.5mm以下、より好ましくは0.0mmを超え0.5mm以下の間隔に設定し、高分子物質(ここでは「熱可塑性樹脂」)30とカーボンナノチューブ含有組成物80とをオープンロール2に投入して混練を行なうことができる。 In the low-temperature kneading step, the roll gap d between the first roll 10 and the second roll 20 is set to, for example, 0.5 mm or less, more preferably more than 0.0 mm and 0.5 mm or less, and the polymer substance (here Then, the “thermoplastic resin”) 30 and the carbon nanotube-containing composition 80 can be put into the open roll 2 and kneaded.

第1ロール10の表面速度をV1、第2ロール20の表面速度をV2とすると、この工程における両者の表面速度比(V1/V2)は、1.05~3.00であることができ、さらに1.05~1.2であることができる。このような表面速度比を用いることにより、所望の高い剪断力を得ることができる。このように狭いロール間から押し出された混合物は、混練温度で適度な弾性を有し、かつ、適度な粘性を有している温度範囲であることから、熱可塑性樹脂の弾性による復元力で大きく変形し、その際の熱可塑性樹脂の変形と共にカーボンナノチューブが大きく移動することができる。ゴム弾性領域については後述する。 When the surface speed of the first roll 10 is V1 and the surface speed of the second roll 20 is V2, the surface speed ratio (V1/V2) between the two in this step can be 1.05 to 3.00, Further, it can be from 1.05 to 1.2. By using such a surface velocity ratio, the desired high shear force can be obtained. The mixture extruded from such a narrow roll gap has moderate elasticity at the kneading temperature and has a moderate viscosity in the temperature range, so the restoring force due to the elasticity of the thermoplastic resin is large. The carbon nanotubes can move greatly along with the deformation of the thermoplastic resin at that time. The rubber elastic region will be described later.

混練温度は、低温混練工程における混合物の表面温度であり、加工装置の設定温度ではない。混練温度はできるだけ実際の樹脂の表面温度を測定することが望ましいが、測定できない場合は加工装置から複合材料を取り出した直後の樹脂の表面温度を測定してその温度から加工中の混練温度とすることができる。 The kneading temperature is the surface temperature of the mixture in the low temperature kneading step, not the set temperature of the processing equipment. It is desirable to measure the actual surface temperature of the resin as much as possible for the kneading temperature, but if it cannot be measured, measure the surface temperature of the resin immediately after taking out the composite material from the processing equipment, and use that temperature as the kneading temperature during processing. be able to.

オープンロール2の場合は、図1に示すように、第1ロール10に巻き付いた高分子物質30に対して非接触温度計40を用いて表面温度を測定することができる。非接触温度計40の配置は、ニップを通過した直後の位置以外であればよく、好ましくは第1ロール10の上方である。ニップを通過した直後は、高分子物質の温度が急激に変化する不安定な温度であるため、避けた方が望ましい。 In the case of the open roll 2, as shown in FIG. 1, the surface temperature of the polymeric material 30 wound around the first roll 10 can be measured using a non-contact thermometer 40. FIG. The non-contact thermometer 40 may be placed at a position other than immediately after passing through the nip, preferably above the first roll 10 . Immediately after passing through the nip, the temperature of the polymeric substance changes rapidly and is unstable, so it is desirable to avoid it.

また、密閉式混練機や押出機などのように、低温混練工程における複合材料の表面温度を測定することができない場合には、混練した後装置から取り出した直後の複合材料の表面温度を測定し、混練温度の範囲内にあることを確認することができる。また、混合中の樹脂の温度を正確にモニタリングできる混練機を用いる場合には、そのモニタリングした温度で所定の混練温度の範囲内にあることを確認してもよい。 If the surface temperature of the composite material cannot be measured during the low-temperature kneading process, such as when using an internal kneader or extruder, the surface temperature of the composite material should be measured immediately after it is removed from the apparatus after kneading. , it can be confirmed that it is within the kneading temperature range. Further, when using a kneader capable of accurately monitoring the temperature of the resin during mixing, it may be confirmed that the monitored temperature is within the predetermined kneading temperature range.

複合材料の製造方法によれば、凝集しやすいカーボンナノチューブを相互に分離した状態で熱可塑性樹脂中に分散し、かつ、熱可塑性樹脂中に分散した状態を維持することができる。 According to the method for producing a composite material, the carbon nanotubes, which tend to aggregate easily, can be separated from each other and dispersed in the thermoplastic resin, and the dispersed state can be maintained in the thermoplastic resin.

低温混練工程は、融点付近の温度から平坦領域(動的粘弾性試験(以下、DMA試験という。)の結果において融点を超えても貯蔵弾性率(E’)がほとんど低下しない平坦領域であり、すなわちエラストマーのようなゴム弾性領域)の一部までを利用して、凝集しているカーボンナノチューブをほぐすように解繊して、熱可塑性樹脂中に分散させるものである。混練温度の範囲を設定するためには、その配合の複合材料サンプルについてあらかじめDMA試験を行う必要がある。なお、低温混練温度については特開2017-145406号で詳細に説明されている。 The low-temperature kneading step is a flat region from a temperature near the melting point (a flat region where the storage elastic modulus (E') hardly decreases even after the melting point in the results of a dynamic viscoelasticity test (hereinafter referred to as a DMA test), That is, by using up to a part of the rubber elastic region like an elastomer), aggregated carbon nanotubes are defibrated so as to be loosened and dispersed in a thermoplastic resin. In order to set the kneading temperature range, it is necessary to perform a DMA test in advance on a composite material sample of that formulation. The low-temperature kneading temperature is described in detail in JP-A-2017-145406.

まず、所定の配合の複合材料サンプルについてDMA試験を行い、横軸は温度、左側の縦軸は貯蔵弾性率(E’)の対数の値(log(E’))、右側の縦軸は貯蔵弾性率(E’)の対数の値(log(E’))の温度による微分値(d(log(E’))/dT)としてグラフを作成する(例えば図4)。 First, a DMA test was performed on a composite material sample of a predetermined composition, the horizontal axis was temperature, the left vertical axis was the logarithm value (log(E')) of the storage modulus (E'), and the right vertical axis was storage A graph is created as the differential value (d(log(E'))/dT) of the logarithm of the elastic modulus (E') (log(E')) with respect to temperature (eg, FIG. 4).

log(E’)のグラフは熱可塑性樹脂の融点付近に変曲点P1を有する。変曲点P1は、d(log(E’))/dTのグラフに極点となって明確に現れる。変曲点はCNT等の配合量を変えることによりわずかに異なる温度で現れる。 The log(E') graph has an inflection point P1 near the melting point of the thermoplastic resin. The inflection point P1 clearly appears as an extreme point in the graph of d(log(E'))/dT. The inflection point appears at slightly different temperatures by changing the blending amount of CNTs and the like.

次に、d(log(E’))/dTのグラフから流動が始まる前の融点未満の領域における傾きが一定の第1の領域W1の温度範囲を求め、その温度範囲におけるlog(E’
)のグラフの外挿接線L2と、変曲点P1におけるlog(E’)のグラフの接線L1との交点P2における温度を加工領域発現温度T2として求める。加工領域発現温度T2は、低温混練工程における混練加工が可能となる下限の温度である。
Next, from the graph of d (log (E ')) / dT, the temperature range of the first region W1 in which the slope in the region below the melting point before the flow starts is constant is obtained, and log (E '
) and the tangent line L1 of the graph of log(E′) at the inflection point P1, the temperature at the intersection point P2 is obtained as the processing region manifestation temperature T2. The processing region manifestation temperature T2 is the lower limit temperature at which kneading processing in the low-temperature kneading step is possible.

さらに、d(log(E’))/dTのグラフからlog(E’)のグラフにおける傾きが一定の範囲を第2の領域W2とし、第2の領域W2の温度範囲におけるlog(E’)のグラフの外挿接線L3と、変曲点P1におけるlog(E’)のグラフの接線L1との交点P3の温度が平坦領域発現温度T3として求める。 Further, from the graph of d(log(E′))/dT, the range where the slope of the graph of log(E′) is constant is defined as a second region W2, and log(E′) in the temperature range of the second region W2 and the tangent line L1 of the graph of log(E') at the inflection point P1 is determined as the flat region appearance temperature T3.

なお、傾きが一定である領域(W1,W2)は、log(E’)のグラフの傾きが一定になる領域が少なくとも10℃以上の温度範囲で存在するものとする。平坦領域は、第2の領域W2である。 It should be noted that the regions (W1, W2) where the slope is constant are assumed to exist in a temperature range of at least 10° C. or more where the slope of the log(E′) graph is constant. The flat area is the second area W2.

こうして得られた変曲点P1の温度T1より高い温度であって、かつ複合材料サンプルの粘度が低くなって流れ出さない程度の温度、例えば平坦領域発現温度T3の1.06倍(T3℃×1.06)の温度T4を混練温度の上限とする。平坦領域発現温度(T3℃)の1.06倍(T3℃×1.06)の温度T4までであれば、あらゆる熱可塑性樹脂でカーボンナノチューブのバンドルや凝集塊を解繊することができると考えられる。加工領域発現温度T2から平坦領域発現温度(T3℃)の1.06倍(T3℃×1.06)の温度T4までの温度範囲であれば、混合物は適度な弾性と適度な粘性とを有しているため、加工が可能であって、かつ、カーボンナノチューブを解繊することができる。 A temperature higher than the temperature T1 of the inflection point P1 thus obtained, and a temperature at which the viscosity of the composite material sample becomes low and does not flow out, for example, 1.06 times the flat region manifestation temperature T3 (T3 ° C. × 1.06) is defined as the upper limit of the kneading temperature. It is believed that any thermoplastic resin can be used to defibrate carbon nanotube bundles and agglomerates up to a temperature T4 that is 1.06 times (T3°C x 1.06) the temperature at which the flat region appears (T3°C). be done. Within the temperature range from the working zone manifestation temperature T2 to the temperature T4 that is 1.06 times (T3°C x 1.06) the flat zone manifestation temperature (T3°C), the mixture has moderate elasticity and moderate viscosity. Therefore, processing is possible and the carbon nanotubes can be defibrated.

低温混練工程の混練温度の下限は、変曲点P1における変曲点温度T1以上としてもよい。第2の混合物の加工がより容易になるからである。なお、カーボンナノチューブの配合量を変えることにより、温度T2及び温度T4はわずかに異なる温度となる。 The lower limit of the kneading temperature in the low-temperature kneading step may be equal to or higher than the inflection point temperature T1 at the inflection point P1. This is because the processing of the second mixture becomes easier. It should be noted that the temperature T2 and the temperature T4 are slightly different by changing the blending amount of the carbon nanotubes.

混練温度は、熱可塑性樹脂の加工温度として採用されない比較的低い温度であり、特に、混合物の加工温度としてはこれまで採用されなかった低い温度範囲となる。 The kneading temperature is a relatively low temperature that has not been used as a processing temperature for thermoplastic resins, and in particular, it falls within a low temperature range that has not been used as a processing temperature for mixtures.

本発明において「融点(Tm)」は、示差走査熱量測定(DSC)を用いてJIS K7121に準拠して測定した値をいう。 In the present invention, "melting point (Tm)" refers to a value measured using differential scanning calorimetry (DSC) according to JIS K7121.

低温混練工程は、多価アルコールが全て揮発するとカーボンナノチューブの再凝集が起こりやすくなるため、カーボンナノチューブの解繊、分散が終わるまで多価アルコールを含んだ状態で行うことが望ましい。そのため、低温混練工程の混練温度の範囲は、多価アルコールの沸点未満であることが望ましい。 Since the carbon nanotubes tend to reaggregate when all the polyhydric alcohol volatilizes, the low-temperature kneading step is preferably carried out in a state in which the polyhydric alcohol is contained until the carbon nanotubes are completely defibrated and dispersed. Therefore, the range of the kneading temperature in the low-temperature kneading step is preferably below the boiling point of the polyhydric alcohol.

第2混合工程に用いる熱可塑性樹脂としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリルレート(PMMA)、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリウレタン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアセタール(POM)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド(PI)、フッ素樹脂(PFA)などを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。2種以上の樹脂を組み合わせて用いる場合には、それらの異なる樹脂の混合物又は異なる樹脂が溶融ブレンドしたもの又は共重合体として用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを選択することができる。熱可塑性樹脂の共重合体の例として一般的に熱可塑性エラストマーと呼ばれる樹脂を含むことができる。熱可塑性エラストマーとしては大きく分けてスチレン系(TPS:SBS(スチレンブチレンスチレンのブロ
ック共重合体)、SEBS(スチレンエチレンブチレンスチレン)、オレフィン系(TPO)、塩ビ系(TPVC)、ウレタン系(TPU)、エステル系(TPEE)、アミド系(TPAE)などを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Thermoplastic resins used in the second mixing step include, for example, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethylmethacrylate (PMMA), polyamide, and polyethylene. Terephthalate, polylactic acid, polyurethane, polyvinyl alcohol (PVA), polycarbonate (PC), polyacetal (POM), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), Polyimide (PI), fluorine resin (PFA) and the like can be used alone or in combination of two or more. When two or more resins are used in combination, a mixture of these different resins, a melt blend of different resins, or a copolymer can be used. As the thermoplastic resin, for example, polyethylene, polypropylene, or the like can be selected. Examples of copolymers of thermoplastic resins may include resins commonly called thermoplastic elastomers. Thermoplastic elastomers can be roughly divided into styrene (TPS: SBS (styrene-butylene-styrene block copolymer), SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene), olefin-based (TPO), vinyl chloride (TPVC), and urethane-based (TPU). , ester-based (TPEE), amide-based (TPAE), and the like can be used alone or in combination of two or more.

熱可塑性樹脂は、利用された後、廃棄されたプラスチックを再生させたリサイクルプラスチックであってもよい。例えば、食品容器、飲料容器、トレー等の廃プラスチックを選別、洗浄、粉砕し、ペレット化された熱可塑性樹脂を用いてもよい。リサイクルプラスチックは、ポリオレフィン系としてはポリオレフィン樹脂成分が80質量%以上であることができ、さらに90質量%以上であることができる。さらにその内の、主となる樹脂が50質量%以上であることができ、さらに70質量%以上であることができ、特に80質量%以上であることができる。 The thermoplastic resin may be a recycled plastic that is recycled from discarded plastic after being used. For example, a thermoplastic resin obtained by sorting, washing, pulverizing, and pelletizing waste plastics such as food containers, beverage containers, and trays may be used. The polyolefin resin component of the recycled plastic may be 80% by mass or more, and may be 90% by mass or more. Further, the main resin may be 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly 80% by mass or more.

熱可塑性樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で酸化防止剤、可塑剤、難燃剤等の公知の添加剤を配合してもよい。 The thermoplastic resin may contain known additives such as antioxidants, plasticizers, flame retardants, etc., as long as they do not impair the effects of the present invention.

2.1.2.ゴム成分を用いる第2混合工程
高分子物質がゴム成分である場合の第2混合工程について詳細に説明する。
2.1.2. Second Mixing Step Using Rubber Component The second mixing step when the polymeric substance is a rubber component will be described in detail.

第2混合工程は、ゴム成分100質量部に対してカーボンナノチューブが5.0質量部以上40.0質量部以下となるように、ゴム成分とカーボンナノチューブ含有組成物とが混合される。第2混合工程は、ゴム成分100質量部に対してカーボンナノチューブが5.0質量部以上35.0質量部以下であることができ、さらに、10.0質量部以上30.0質量部以下であることができる。 In the second mixing step, the rubber component and the carbon nanotube-containing composition are mixed such that the carbon nanotubes are 5.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component. In the second mixing step, carbon nanotubes can be 5.0 parts by mass or more and 35.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and further, 10.0 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less. can be.

第2混合工程に先立って、まず、図2に示すように、第1ロール10に巻き付けられた高分子物質(ここでは「ゴム成分」)30の素練りを行なってもよく、ゴム成分を適度に切断してフリーラジカルを生成する。素練りによって生成されたゴム成分のフリーラジカルがカーボンナノチューブと結びつきやすい状態となる。 Prior to the second mixing step, first, as shown in FIG. to generate free radicals. The free radicals of the rubber component generated by mastication are in a state where they are likely to bond with the carbon nanotubes.

次に、第1ロール10に巻き付けられた高分子物質(ゴム成分)30のバンク34に、カーボンナノチューブ含有組成物80を投入し、混練する。この段階でゴム成分に用いる公知の添加剤をゴム成分に混合してもよい。 Next, the carbon nanotube-containing composition 80 is added to the bank 34 of the polymer substance (rubber component) 30 wound around the first roll 10 and kneaded. At this stage, known additives used in rubber components may be mixed with the rubber component.

さらに、第2混合工程として、ロール間隙dを、例えば0.5mm以下、より好ましくは0.0mmを超え0.5mm以下に設定し、カーボンナノチューブ含有組成物が混合された高分子物質30を薄通しする。薄通しの回数は、例えば1回~10回程度行なうことができる。 Furthermore, in the second mixing step, the roll gap d is set to, for example, 0.5 mm or less, more preferably more than 0.0 mm to 0.5 mm or less, and the polymer substance 30 mixed with the carbon nanotube-containing composition is thinly let through. The thin threading can be performed, for example, about 1 to 10 times.

薄通しにおけるロールの表面速度比(V1/V2)は、1.05~3.00であることができ、さらに1.05~1.2であることが好ましい。このような表面速度比を用いることにより、所望の剪断力を得ることができる。 The surface speed ratio (V1/V2) of the rolls in thin threading can be from 1.05 to 3.00, preferably from 1.05 to 1.2. A desired shear force can be obtained by using such a surface velocity ratio.

この第2混合工程では、できるだけ高い剪断力を得るために、ロール温度を例えば0℃~50℃、より好ましくは5℃~40℃の比較的低い温度に設定して行われる。高分子物質(ゴム成分)30の実測温度も0℃~50℃に調整されることができる。 In this second mixing step, the roll temperature is set to a relatively low temperature, for example 0° C. to 50° C., more preferably 5° C. to 40° C., in order to obtain a shear force as high as possible. The measured temperature of the polymeric material (rubber component) 30 can also be adjusted from 0°C to 50°C.

オープンロール2の狭いロール間から押し出された複合材料は、ゴム成分の弾性による復元力で大きく変形し、その際にゴム成分と共にカーボンナノチューブが大きく移動する。 The composite material extruded from the narrow gap between the open rolls 2 is greatly deformed by the restoring force due to the elasticity of the rubber component, and at that time the carbon nanotubes move greatly together with the rubber component.

このようにして得られた剪断力により、ゴム成分に高い剪断力が作用し、凝集していたカーボンナノチューブがゴム分子に引き抜かれるように相互に分離して解繊し、ゴム成分中に分散される。特に、ゴム成分は、弾性と、粘性と、カーボンナノチューブとの化学的相互作用と、を有するため、カーボンナノチューブを容易に分散することができる。そして、カーボンナノチューブの分散性および分散安定性(カーボンナノチューブが再凝集しにくいこと)に優れた複合材料を得ることができる。 Due to the shearing force thus obtained, a high shearing force acts on the rubber component, and the aggregated carbon nanotubes are separated from each other and fibrillated so that they are pulled out by the rubber molecules, and dispersed in the rubber component. be. In particular, since the rubber component has elasticity, viscosity, and chemical interaction with carbon nanotubes, the carbon nanotubes can be easily dispersed. Then, it is possible to obtain a composite material excellent in the dispersibility and dispersion stability of the carbon nanotubes (the carbon nanotubes are difficult to re-aggregate).

より具体的には、オープンロールでゴム成分とカーボンナノチューブとを混合すると、粘性を有するゴム成分がカーボンナノチューブの相互に侵入し、かつ、ゴム成分の特定の部分が化学的相互作用によってカーボンナノチューブの活性の高い部分と結合する。カーボンナノチューブの表面の活性が適度に高いと、特にゴム成分分子と結合し易くなることができる。次に、ゴム成分に強い剪断力が作用すると、ゴム成分分子の移動に伴ってカーボンナノチューブも移動し、さらに剪断後の弾性によるゴム成分の復元力によって、凝集していたカーボンナノチューブが分離されて、ゴム成分中に分散されることになる。 More specifically, when the rubber component and the carbon nanotubes are mixed in an open roll, the viscous rubber component penetrates into the carbon nanotubes, and a specific portion of the rubber component chemically interacts with the carbon nanotubes. Binds to highly active moieties. If the activity of the surface of the carbon nanotube is moderately high, it can be particularly easy to bond with rubber component molecules. Next, when a strong shearing force acts on the rubber component, the carbon nanotubes move along with the movement of the rubber component molecules, and the aggregated carbon nanotubes are separated by the restoring force of the rubber component due to the elasticity after shearing. , will be dispersed in the rubber component.

薄通しは、ゴム成分にカーボンナノチューブを剪断力によって解繊させることができれば、前記オープンロール法に限定されず、密閉式混練法あるいは多軸押出し混練法を用いることもできる。要するに、この工程では、凝集したカーボンナノチューブを分離して解繊できる剪断力をゴム成分に与えることができればよい。特に、オープンロール法は、ロール温度の管理だけでなく、混合物の実際の温度を測定し管理することができるため、好ましい。なお、オープンロール法以外の場合には、混練中の混合物の温度を前記のロールの温度範囲とすることが適切な剪断力を得るために好ましい。 Thin threading is not limited to the open roll method, but may be an internal kneading method or a multi-screw extrusion kneading method, as long as the carbon nanotubes can be fibrillated in the rubber component by a shearing force. In short, in this step, it suffices if a shearing force capable of separating and fibrillating the aggregated carbon nanotubes can be applied to the rubber component. In particular, the open roll method is preferred because it allows not only control of the roll temperature, but also the actual temperature of the mixture to be measured and controlled. In cases other than the open roll method, it is preferable to keep the temperature of the mixture during kneading within the temperature range of the rolls in order to obtain an appropriate shearing force.

薄通しして得られた複合材料は、ロールで圧延されて所定厚さのシート状に分出しされる。 The composite material obtained by thinning is rolled by rolls to form a sheet having a predetermined thickness.

第2混合工程に用いるゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H-NBR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、クロロブチルゴム(CIIR)、シリコーンゴム(Q)、フッ素ゴム(FKM、FFKM、FEPMなど)、ブタジエンゴム(BR)、エポキシ化ブタジエンゴム(EBR)、ウレタンゴム(U)、ポリスルフィドゴム(T)などを採用できる。 Examples of rubber components used in the second mixing step include natural rubber (NR), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), epoxidized natural rubber (ENR), and styrene-butadiene rubber (SBR). , chloroprene rubber (CR), ethylene propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), butyl rubber (IIR), chlorobutyl rubber (CIIR), silicone rubber (Q), fluororubber (FKM, FFKM, FEPM, etc.), butadiene rubber (BR), epoxidized butadiene rubber (EBR), urethane rubber (U), polysulfide rubber (T), and the like can be employed.

2.1.3.熱硬化性樹脂を用いる第2混合工程
高分子物質が熱硬化性樹脂である場合の第2混合工程について詳細に説明する。
2.1.3. Second Mixing Step Using Thermosetting Resin The second mixing step when the polymer substance is a thermosetting resin will be described in detail.

第2混合工程は、熱硬化性樹脂の主剤にカーボンナノチューブ含有組成物を混合し、主剤の軟化点より20℃低い温度から軟化点より10℃高い温度までの範囲の混練温度で混練した後、さらに硬化剤を混合する工程を含むことができる。主剤の軟化点付近の温度であれば、完全に液体状になっておらず、試験結果によれば軟化点より20℃低い温度から軟化点より10℃高い温度までの範囲の混練温度において適度な弾性及び粘性を有することができる。 In the second mixing step, the carbon nanotube-containing composition is mixed with a thermosetting resin main agent, and kneaded at a kneading temperature in the range of 20° C. lower than the softening point of the main agent to 10° C. higher than the softening point. Furthermore, the process of mixing a hardening|curing agent can be included. If the temperature is near the softening point of the base compound, it is not completely liquid, and according to the test results, it is suitable for kneading temperatures ranging from 20°C lower than the softening point to 10°C higher than the softening point. It can be elastic and viscous.

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂などの主剤および硬化剤を用いた2液混合型の樹脂を採用できるが、これに限られるものではない。 As the thermosetting resin, a two-liquid mixed type resin using a main agent such as an epoxy resin, a phenol resin, or a urethane resin and a curing agent can be used, but the thermosetting resin is not limited thereto.

混練工程は、例えば、オープンロール、密閉式混練機、押出機などを用いることができる。 For the kneading step, for example, an open roll, closed kneader, extruder, or the like can be used.

基本的な手順は熱可塑性樹脂の場合と同様であるが、ここでは、エポキシ樹脂の場合について、ビスフェノールA型主剤(室温では固形で軟化点64℃)を例に説明する。まず、図2の第1のロール10は60~70℃及び第2のロール20は50~60℃の温度として素練りを行う。次に主剤にカーボンナノチューブ含有組成物を徐々に投入し混合する。その後、薄通し工程を、例えば、ロール間隔dを0.0mmを超え0.5mm以下に設定して行うことができる。ロールの表面速度比は熱可塑性樹脂の場合と同様である。第2混合工程の薄通し工程は、主剤の適度な弾性と適度な粘性を利用してカーボンナノチューブを解繊する。 The basic procedure is the same as for thermoplastic resins, but here, for epoxy resins, bisphenol A type base resin (solid at room temperature and softening point 64° C.) will be described as an example. First, mastication is performed at a temperature of 60 to 70° C. for the first roll 10 in FIG. 2 and a temperature of 50 to 60° C. for the second roll 20 . Next, the carbon nanotube-containing composition is gradually added to the main agent and mixed. After that, a thin threading step can be performed by setting the roll gap d to more than 0.0 mm and not more than 0.5 mm, for example. The surface speed ratio of the rolls is the same as for thermoplastics. The thin threading step of the second mixing step defibrates the carbon nanotubes by utilizing the moderate elasticity and moderate viscosity of the main agent.

主剤とカーボンナノチューブとの混練後、さらに、硬化剤(例えば、ポリアミドアミン)を添加して、再度、主剤の場合と同様の方法、条件で混錬し、硬化剤を均一に混合することができる。その後、成型(プレス加工、圧縮成型、押し出し成型等)を行い、例えば、室温で1日置いて硬化させ、その後、ポストベーク(80℃、15時間)を行い、複合材料を得ることができる。 After kneading the main agent and carbon nanotubes, a curing agent (for example, polyamidoamine) is added, and kneaded again under the same method and conditions as in the case of the main agent to uniformly mix the curing agent. . After that, molding (pressing, compression molding, extrusion molding, etc.) is performed, for example, it is cured by leaving it at room temperature for one day, and then post-baking (80 ° C., 15 hours) is performed to obtain a composite material.

2.1.4.複合材料(前駆体)
第2混合工程により得られる複合材料は、高分子物質中にカーボンナノチューブが解繊した状態で分散している。第2混合工程により得られる複合材料は、最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドル又は凝集塊を含まないことができる。
2.1.4. Composite material (precursor)
In the composite material obtained by the second mixing step, the carbon nanotubes are dispersed in the macromolecular substance in a fibrillated state. The composite resulting from the second mixing step may be free of carbon nanotube bundles or agglomerates having a maximum width of 1 μm or greater.

一般に、カーボンナノチューブを解繊する処理を施さなければ、単層カーボンナノチューブは、複数本が束になってバンドルを形成する。また、多層カーボンナノチューブの場合も、繊維が絡まり合って毛玉状の凝集塊を形成する。単層カーボンナノチューブを用いた複合材料は最大幅が1μm以上のバンドルがなく、また、多層カーボンナノチューブを用いた複合材料は最大幅が1μm以上の凝集塊がない。バンドルにおける最大幅は、顕微鏡による観察面において、束になった繊維の長手方向に直交する方向の幅の最大値である。凝集塊における最大幅は、顕微鏡による観察面における塊りの幅の最大値である。 In general, a plurality of single-walled carbon nanotubes are bundled together to form a bundle unless the carbon nanotube is defibrated. Also in the case of multi-walled carbon nanotubes, the fibers are entangled to form a pill-like aggregate. A composite material using single-walled carbon nanotubes has no bundles with a maximum width of 1 μm or more, and a composite material using multi-walled carbon nanotubes has no agglomerates with a maximum width of 1 μm or more. The maximum width of the bundle is the maximum width of the bundled fibers in the direction perpendicular to the longitudinal direction when viewed under a microscope. The maximum width of the agglomerate is the maximum width of the agglomerate in the microscopic view.

第2混合工程により得られる複合材料は、熱可塑性樹脂中又はゴム成分中に平均直径が0.4nm~15.0nmのカーボンナノチューブを含む複合材料であることができる。当該複合材料は、高分子物質である熱可塑性樹脂100質量部又はゴム成分100質量部に対して、カーボンナノチューブを5.0質量部以上40.0質量部以下含む。 The composite material obtained by the second mixing step can be a composite material containing carbon nanotubes with an average diameter of 0.4 nm to 15.0 nm in the thermoplastic resin or rubber component. The composite material contains 5.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less of carbon nanotubes with respect to 100 parts by mass of thermoplastic resin or 100 parts by mass of a rubber component, which are polymeric substances.

2.2.第3混合工程
第3混合工程は、第2工程で得られる複合材料を「前駆体」として、さらに当該前駆体を高分子物質と混合して複合材料を得ることができる。第3混合工程では、第2混合工程における高分子物質を第1高分子物質と呼び、第3混合工程における高分子物質を第2高分子物質と呼ぶ。なお、第1高分子物質と第2高分子物質とは、同じ種類の高分子物質でもよいし、異なる種類の高分子物質でもよい。
2.2. Third Mixing Step In the third mixing step, the composite material obtained in the second step is used as a "precursor", and the precursor is further mixed with a polymer substance to obtain a composite material. In the third mixing step, the polymeric material in the second mixing step is called the first polymeric substance, and the polymeric substance in the third mixing step is called the second polymeric substance. The first polymeric substance and the second polymeric substance may be the same type of polymeric substance or different types of polymeric substances.

第3混合工程は、前駆体を第2高分子物質と混合し、複合材料におけるカーボンナノチューブの濃度を調整することができる。第3混合工程は、第2混合工程と同様に、第2高分子物質に高いせん断力を与え、第2高分子物質の弾性による復元力を利用してカーボンナノチューブを解繊し第2高分子物質中に分散させた複合材料を製造することができる。すなわち、第3混合工程は、図3に示すように、図2の高分子物質30の代わりに前駆体32を用いて、カーボンナノチューブ含有組成物80の代わりに第2高分子物質31を用いることで混練りを行う。したがって、第3混合工程の説明では、第2混合工程と重複する説明は省略する。 A third mixing step may mix the precursor with a second polymeric material to adjust the concentration of carbon nanotubes in the composite. In the third mixing step, similarly to the second mixing step, a high shearing force is applied to the second polymer substance, and the elastic restoring force of the second polymer substance is used to fibrillate the carbon nanotubes to form the second polymer. Composite materials can be produced that are dispersed in a substance. That is, in the third mixing step, as shown in FIG. 3, the precursor 32 is used instead of the polymer 30 of FIG. 2, and the second polymer 31 is used instead of the carbon nanotube-containing composition 80. knead with Therefore, in the explanation of the third mixing step, the explanation that overlaps with the second mixing step is omitted.

第2高分子物質としては、第2混合工程で挙げた熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム成
分の中から少なくとも一種以上を選択することができる。
At least one or more of the thermoplastic resin, thermosetting resin, and rubber component mentioned in the second mixing step can be selected as the second polymer substance.

2.2.1.熱可塑性樹脂を用いる第3混合工程
第1高分子物質及び第2高分子物質が熱可塑性樹脂である場合の第3混合工程について説明する。
2.2.1. Third Mixing Step Using Thermoplastic Resin The third mixing step when the first polymer substance and the second polymer substance are thermoplastic resins will be described.

第3混合工程は、前駆体における多価アルコールの含有量が熱可塑性樹脂100質量部に対して400.0質量部未満であり、複合材料におけるカーボンナノチューブの含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して0.1質量部以上15.0質量部以下であることができる。第3混合工程は、多価アルコールが400.0質量部未満であれば、加工が可能である。第3混合工程で第2高分子物質により複合材料におけるカーボンナノチューブの含有量を下げることができるため、複合材料の用途に応じて適切なカーボンナノチューブの含有量を設定することができる。 In the third mixing step, the content of the polyhydric alcohol in the precursor is less than 400.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin, and the content of the carbon nanotubes in the composite material is 100 parts by mass of the thermoplastic resin. It can be 0.1 parts by mass or more and 15.0 parts by mass or less. In the third mixing step, processing is possible as long as the polyhydric alcohol is less than 400.0 parts by mass. Since the content of carbon nanotubes in the composite material can be reduced by the second polymer substance in the third mixing step, the content of carbon nanotubes can be appropriately set according to the application of the composite material.

2.2.2.ゴム成分を用いる第3混合工程
第1高分子物質及び第2高分子物質がゴム成分である場合の第3混合工程について説明する。
2.2.2. Third Mixing Step Using Rubber Component The third mixing step when the first polymeric substance and the second polymeric substance are rubber components will be described.

第3混合工程は、前駆体における多価アルコールの含有量がゴム成分100質量部に対して200.0質量部以下であり、複合材料におけるカーボンナノチューブの含有量は、ゴム成分100質量部に対して0.1質量部以上30.0質量部以下であることができる。第3混合工程は、多価アルコールが200.0質量部以下であれば、加工が可能である。第3混合工程で第2高分子物質により複合材料におけるカーボンナノチューブの含有量を下げることができるため、複合材料の用途に応じて適切なカーボンナノチューブの含有量を設定することができる。 In the third mixing step, the content of polyhydric alcohol in the precursor is 200.0 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component, and the content of carbon nanotubes in the composite material is 0.1 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less. In the third mixing step, processing is possible as long as the polyhydric alcohol is 200.0 parts by mass or less. Since the content of carbon nanotubes in the composite material can be reduced by the second polymer substance in the third mixing step, the content of carbon nanotubes can be appropriately set according to the application of the composite material.

3.複合材料
3.1.熱可塑性樹脂を用いた複合材料
第3混合工程によって得られる複合材料は、熱可塑性樹脂中に平均直径が0.4nm~15.0nmのカーボンナノチューブを含む複合材料である。当該複合材料は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、カーボンナノチューブを0.1質量部以上40.0質量部以下含む。当該複合材料は、熱可塑性樹脂を平均直径の細いカーボンナノチューブを用いて補強し、最大幅が1μm以上の前記カーボンナノチューブのバンドル又は凝集塊を含まない。
3. Composite materials 3.1. Composite Material Using Thermoplastic Resin The composite material obtained by the third mixing step is a composite material containing carbon nanotubes with an average diameter of 0.4 nm to 15.0 nm in a thermoplastic resin. The composite material contains 0.1 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less of carbon nanotubes with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin. The composite material comprises a thermoplastic resin reinforced with small average diameter carbon nanotubes and does not contain bundles or agglomerates of said carbon nanotubes with a maximum width greater than 1 μm.

第2混合工程又は第3混合工程によって得られる複合材料は、JIS K 6251に準拠して測定した破断伸びの変動係数(標準偏差/平均値)が0.4以下であり、かつ、熱可塑性樹脂単体における破断伸びに対する破断伸びの変化率が-99.0%以上であることができる。ここでいう「変動係数」とは、標準偏差(σ)を算術平均(x)で除して[CV=(σ/x)]であらわされるもので、相対的なばらつきを表す単位のない数である。破断伸びの変動係数CVを算出する際のサンプル数(n)は、少なくとも5以上であることが望ましい。 The composite material obtained by the second mixing step or the third mixing step has a coefficient of variation (standard deviation / average value) of elongation at break measured in accordance with JIS K 6251 of 0.4 or less, and a thermoplastic resin The rate of change in breaking elongation with respect to the breaking elongation in a simple substance can be -99.0% or more. The "coefficient of variation" here is expressed as [CV = (σ/x)] by dividing the standard deviation (σ) by the arithmetic mean (x). is. The number of samples (n) for calculating the coefficient of variation CV of elongation at break is desirably at least 5 or more.

また、第2混合工程又は第3混合工程によって得られる複合材料は、JIS K 6251に準拠して測定した引張試験において降伏現象を示し、かつ、熱可塑性樹脂単体における降伏応力に対する複合材料における降伏応力の変化率が1.0%以上であることができる。 In addition, the composite material obtained by the second mixing step or the third mixing step exhibits a yield phenomenon in a tensile test measured in accordance with JIS K 6251, and the yield stress in the composite material with respect to the yield stress in the thermoplastic resin alone can be 1.0% or more.

また、第2混合工程又は第3混合工程によって得られる複合材料は、動的ひずみ±0.05%、周波数1HzでJIS K 7244に準拠した動的粘弾性試験における室温で
の前記複合材料の貯蔵弾性率(E’)が、前記熱可塑性樹脂単体における同試験の貯蔵弾性率(E’)よりも0.5%以上大きくてもよい。
In addition, the composite material obtained by the second mixing step or the third mixing step is stored at room temperature in a dynamic viscoelasticity test in accordance with JIS K 7244 at a dynamic strain of ± 0.05% and a frequency of 1 Hz. The elastic modulus (E') may be 0.5% or more greater than the storage elastic modulus (E') of the thermoplastic resin alone in the same test.

また、高分子物質として熱可塑性樹脂を用いた第2混合工程又は第3混合工程によって得られる複合材料は、熱可塑性樹脂の融点以上(融点を有しない熱可塑性樹脂の場合にはガラス転移点以上)の温度に加熱した複合材料が直径0.2mmのノズルから押出することが可能であることができる。複合材料が直径0.2mmのノズルから押し出すことができれば、複合材料を原料に射出成形や押出成形してカーボンナノチューブで補強された製品を成形することができる。 In addition, the composite material obtained by the second mixing step or the third mixing step using a thermoplastic resin as a polymer substance has a melting point of the thermoplastic resin or higher (in the case of a thermoplastic resin having no melting point, a glass transition point or higher). ) can be extruded through a 0.2 mm diameter nozzle. If the composite material can be extruded through a nozzle with a diameter of 0.2 mm, the composite material can be used as a raw material for injection molding or extrusion to form a product reinforced with carbon nanotubes.

3.2.ゴム成分を用いた複合材料
第3混合工程によって得られる複合材料は、ゴム成分中に平均直径が0.4nm~15.0nmのカーボンナノチューブを含む複合材料である。当該複合材料は、ゴム成分100質量部に対して、カーボンナノチューブを0.1質量部以上40.0質量部未満含む。当該複合材料は、最大幅が1μm以上の前記カーボンナノチューブのバンドル又は凝集塊を含まない。
3.2. Composite Material Using Rubber Component The composite material obtained by the third mixing step is a composite material containing carbon nanotubes with an average diameter of 0.4 nm to 15.0 nm in the rubber component. The composite material contains 0.1 parts by mass or more and less than 40.0 parts by mass of carbon nanotubes with respect to 100 parts by mass of the rubber component. The composite does not contain bundles or agglomerates of said carbon nanotubes with a maximum width of 1 μm or more.

複合材料は、ゴム成分を平均直径の細いカーボンナノチューブを用いて補強し、しかも最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドル又は凝集塊がない。また、複合材料は、細いカーボンナノチューブが解繊されてゴム成分中に分散することにより、疲労耐久性に優れることができる。 The composite reinforces the rubber component with small average diameter carbon nanotubes and is free of carbon nanotube bundles or agglomerates with a maximum width greater than 1 μm. In addition, the composite material can be excellent in fatigue durability by defibrating fine carbon nanotubes and dispersing them in the rubber component.

複合材料は、架橋剤が添加されて、所望形状のゴム製品に架橋成型することができる。 A cross-linking agent is added to the composite material so that it can be cross-linked and molded into a rubber product of desired shape.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (configurations that have the same function, method and result, or configurations that have the same purpose and effect). Moreover, the present invention includes configurations obtained by replacing non-essential portions of the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effects or achieves the same purpose as the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes configurations obtained by adding known techniques to the configurations described in the embodiments.

以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these.

(A)実施例1~12のサンプルの作製
(A-1)第1混合工程
第1混合工程として、表の「CNT含有組成物の配合」の欄に示す配合に従って、容器内にカーボンナノチューブ(表では「CNT-1」~「CNT-3」)と多価アルコール(表では「DEG」)とを入れてスパチュラで混合して混合物を得た。当該混合物を、オープンロール(二本ロール)に投入し、10分間混練りしてカーボンナノチューブ含有組成物(表では「CNT含有組成物」)を得た。オープンロールは、ロール温度が23℃、ロール間隔が0.1mmに設定され、ロール速度比が1.1に設定された。表の「CNT含有組成物の配合」の欄では、カーボンナノチューブと多価アルコールの質量比で示すため、カーボンナノチューブの配合量を1質量部としたときの多価アルコールの質量部を記載した。第1混合工程を実施した実施例には、表の「第1混合工程」の欄に「〇」を記入した。なお、第1混合工程~第3混合工程におけるロール間隔は設定値であるため、実際の混練ではわずかにロール間隔が変動することがあるが、実測値としては0.2mm程度であった。
(A) Preparation of samples of Examples 1 to 12 (A-1) First mixing step As the first mixing step, carbon nanotubes ( "CNT-1" to "CNT-3" in the table) and a polyhydric alcohol ("DEG" in the table) were added and mixed with a spatula to obtain a mixture. The mixture was put into an open roll (two rolls) and kneaded for 10 minutes to obtain a carbon nanotube-containing composition (“CNT-containing composition” in the table). The open roll was set at a roll temperature of 23° C., a roll gap of 0.1 mm, and a roll speed ratio of 1.1. In the column of "Composition of CNT-containing composition" in the table, the mass ratio of the carbon nanotubes to the polyhydric alcohol is shown, so the mass parts of the polyhydric alcohol is shown when the blending amount of the carbon nanotubes is 1 mass part. Examples in which the first mixing step was carried out are marked with "o" in the "first mixing step" column of the table. Since the roll gap in the first mixing step to the third mixing step is a set value, the roll gap may slightly fluctuate in actual kneading, but the measured value was about 0.2 mm.

(A-2)第2混合工程
第2混合工程として、表の「前駆体の配合」の欄に示す配合に従って、熱可塑性樹脂をオープンロールに巻き付け、第1混合工程で得られたカーボンナノチューブ含有組成物を徐々に投入し、混練して中間混合物を得て、さらに中間混合物を複数回薄通し(ロール温度が160℃、ロール間隔0.1mm、ロール速度比1.1)して前駆体を得た。さらにロール間隔を広げた160℃のオープンロールで前駆体を10分間混練りして、前駆体に含まれる多価アルコールを蒸発させた。第2混合工程を実施した実施例には、表の「第2混合工程」の欄に「〇」を記入した。多価アルコールの除去工程においては一般的な乾燥炉等を用いることもできる。
(A-2) Second mixing step As the second mixing step, the thermoplastic resin is wound around an open roll according to the formulation shown in the "precursor formulation" column of the table, and the carbon nanotubes obtained in the first mixing step are included. The composition was gradually added and kneaded to obtain an intermediate mixture, and the intermediate mixture was thinly passed several times (roll temperature: 160°C, roll spacing: 0.1 mm, roll speed ratio: 1.1) to obtain a precursor. Obtained. Further, the precursor was kneaded for 10 minutes with an open roll at 160° C. with a wider roll interval to evaporate the polyhydric alcohol contained in the precursor. For the examples in which the second mixing step was performed, "O" was entered in the "second mixing step" column of the table. A general drying oven or the like can also be used in the step of removing the polyhydric alcohol.

第2混合工程における混練温度は、上述の通りDMA試験を行い、例えば実施例1の試験結果について説明すると、図4のように横軸は温度、左側の縦軸は貯蔵弾性率(E’)の対数の値(log(E’))、右側の縦軸は貯蔵弾性率(E’)の対数の値(log(E’))の温度による微分値(d(log(E’))/dT)としてグラフを作成し、加工領域発現温度T2~温度T4を求めて設定した。具体的には図4のlog(E’)のグラフは162℃(温度T1)に変曲点P1を有していた。次に、d(log(E’))/dTのグラフから傾きが一定の第1の領域W1の温度範囲を求め、log(E’)のグラフの外挿接線L2と、変曲点P1におけるlog(E’)のグラフの接線L1との交点P2における温度を加工領域発現温度T2(148℃)として求めた。さらにd(log(E’))/dTのグラフから傾きが一定の範囲を第2の領域W2としてこれに対応するlog(E’)の外挿接線L3と、変曲点P1におけるlog(E’)のグラフの接線L1との交点P3の温度を平坦領域発現温度T3(168℃)として求めた。実施例1の前駆体サンプルの平坦領域発現温度T3の1.06倍(T3℃×1.06)の温度T4(178℃)を混練温度の上限とした。 For the kneading temperature in the second mixing step, the DMA test was performed as described above. For example, the test results of Example 1 will be described. As shown in FIG. The logarithm value (log(E')) of , and the vertical axis on the right is the differential value (d(log(E'))/ dT), a graph was created, and the processing area manifestation temperature T2 to temperature T4 were obtained and set. Specifically, the graph of log(E') in FIG. 4 had an inflection point P1 at 162° C. (temperature T1). Next, from the graph of d (log (E')) / dT, the temperature range of the first region W1 with a constant slope is obtained, and the extrapolated tangent line L2 of the graph of log (E') and the inflection point P1 The temperature at the intersection point P2 with the tangent line L1 of the graph of log(E') was obtained as the processed region manifestation temperature T2 (148°C). Further, from the graph of d(log(E′))/dT, a range with a constant slope is defined as a second region W2, and an extrapolated tangent line L3 of log(E′) corresponding to this and log(E ') was determined as the flat region appearance temperature T3 (168° C.) at the intersection point P3 with the tangent line L1 of the graph. The temperature T4 (178°C), which is 1.06 times (T3°C x 1.06) the flat region appearance temperature T3 of the precursor sample of Example 1, was set as the upper limit of the kneading temperature.

図4で求めた温度T1~温度T4の結果から実施例1~12の第2混合工程における混練温度を160℃に設定することでいずれの配合においても温度T2~温度T4の範囲に入ることがわかったため、実施例1~実施例12における第1混合工程の混練温度は、160℃とした。 From the results of temperature T1 to temperature T4 obtained in FIG. 4, by setting the kneading temperature in the second mixing step of Examples 1 to 12 to 160 ° C., it is possible to fall within the range of temperature T2 to temperature T4 in any formulation. Therefore, the kneading temperature in the first mixing step in Examples 1 to 12 was set to 160°C.

(A-3)第3混合工程
第3混合工程として、表の「複合材料の配合」の欄に示す配合に従って、熱可塑性樹脂をオープンロールに巻き付け、第2混合工程で得られた前駆体を徐々に投入し、混練して中間混合物を得て、さらに中間混合物を複数回薄通し(ロール温度が160℃、ロール間隔0.1mm、ロール速度比1.1)して複合材料を得た。実施例1,6,8,10の前駆体については、第3混合工程を実施しなかった。第3混合工程を実施した実施例には、表の「第3混合工程」の欄に「〇」を記入した。
(A-3) Third mixing step As the third mixing step, the thermoplastic resin is wound around an open roll according to the formulation shown in the "Composite material formulation" column of the table, and the precursor obtained in the second mixing step is The mixture was gradually added and kneaded to obtain an intermediate mixture, and the intermediate mixture was thinly passed several times (roll temperature: 160°C, roll spacing: 0.1 mm, roll speed ratio: 1.1) to obtain a composite material. For the precursors of Examples 1, 6, 8 and 10, the third mixing step was not performed. For the examples in which the third mixing step was performed, "o" was entered in the "third mixing step" column of the table.

表1~表8(表9~表12においても同様である)において、
「CNT-1」:平均直径(走査型電子顕微鏡の撮像を用いて200か所以上の測定値を算術平均した値であり、以下同じ。)5.0nm(カタログ値では3nm~5nm)の単層カーボンナノチューブ(ゼオンナノテクノロジーズ社製、グレード名:SG101)、「CNT-2」:平均直径2.1nm(カタログ値では1.5nm)の単層カーボンナノチューブ(OCSiAl社製、グレード名:TUBALL)、
「CNT-3」:平均直径10nm(カタログ値は9.5nm)の多層カーボンナノチューブ(Nanocyl社製、グレード名:NC7000)、
「DEG」:和光純薬工業社製、ジエチレングリコール、特級、
「PP」:プライムポリマー社製ポリプロピレンの「F-300SP」であり、融点が165℃であった。
In Tables 1 to 8 (the same applies to Tables 9 to 12),
"CNT-1": Average diameter (A value obtained by arithmetically averaging measurements of 200 or more locations using scanning electron microscope imaging, the same applies hereinafter.) 5.0 nm (3 nm to 5 nm in the catalog value) Wall carbon nanotube (manufactured by Zeon Nano Technologies, grade name: SG101), “CNT-2”: Single-walled carbon nanotube (manufactured by OCSiAl, grade name: TUBALL) with an average diameter of 2.1 nm (1.5 nm in the catalog value) ,
"CNT-3": multi-walled carbon nanotubes (manufactured by Nanocyl, grade name: NC7000) with an average diameter of 10 nm (catalog value is 9.5 nm),
"DEG": manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., diethylene glycol, special grade,
"PP": Polypropylene "F-300SP" manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., having a melting point of 165°C.

表1~表8において、複合材料及び前駆体中におけるカーボンナノチューブの配合量は
、熱可塑性樹脂(PP)を100質量部(phr)としたときのカーボンナノチューブの質量部を示した。なお、特に断らない限り表9~表12の各原料の配合量の記載も表1~表8と同様である。
In Tables 1 to 8, the blending amount of carbon nanotubes in the composite material and the precursor indicates parts by mass of carbon nanotubes when the thermoplastic resin (PP) is 100 parts by mass (phr). The amounts of each raw material in Tables 9 to 12 are the same as those in Tables 1 to 8 unless otherwise specified.

成型工程:実施例1,6,8,10の前駆体及び実施例2~5,7,9,11,12の複合材料を、220℃で熱プレスしてシート状に成型した。成型したシートから各試験片を切り抜いた。 Molding process: The precursors of Examples 1, 6, 8, and 10 and the composite materials of Examples 2 to 5, 7, 9, 11, and 12 were hot-pressed at 220°C to form sheets. Each specimen was cut from the molded sheet.

(B)比較例1~比較例22のサンプルの作製
比較例1は、原料のPPのペレットを加熱したオープンロールにて160℃で混練り後、220℃で熱プレスしてシート状に成型した。成型したシートから各試験片を切り抜いた。
(B) Preparation of samples of Comparative Examples 1 to 22 In Comparative Example 1, pellets of raw material PP were kneaded at 160 ° C. with a heated open roll, and then hot-pressed at 220 ° C. to form a sheet. . Each specimen was cut from the molded sheet.

比較例2~5は、原料のPPのペレットを160℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表に示す種類のカーボンナノチューブを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更し薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Examples 2 to 5, raw material PP pellets were wound around an open roll heated to 160 ° C., carbon nanotubes of the types shown in the table were added and kneaded, and then the roll interval was changed to 0.1 mm and thinly passed. The mixture was removed with The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例6~8は、比較例5の複合材料を160℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表に示す「複合材料の配合」になるようにPPのペレットを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更し薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Examples 6 to 8, the composite material of Comparative Example 5 was wound around an open roll heated to 160 ° C., and PP pellets were added and kneaded so that the "composite material formulation" shown in the table was obtained. The gap was changed to 0.1 mm, and the mixture was taken out. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例9は、ロール温度23℃、ロール間隔0.1mm、及びロール速度比1.1に設定されたオープンロールにカーボンナノチューブを投入して解砕した。次に、原料のPPのペレットを160℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表に示す種類のカーボンナノチューブ20質量部を投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 9, carbon nanotubes were put into open rolls set to a roll temperature of 23° C., a roll interval of 0.1 mm, and a roll speed ratio of 1.1, and pulverized. Next, the raw material PP pellets are wound around an open roll heated to 160 ° C., 20 parts by mass of carbon nanotubes of the type shown in the table are added and kneaded, and the roll interval is changed to 0.1 mm. The mixture was removed with The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例10は、比較例9で得られた混合物を160℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表の「複合材料の配合」欄の配合量になるようにPPペレットを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 10, the mixture obtained in Comparative Example 9 was wound around an open roll heated to 160 ° C., and PP pellets were added so that the amount shown in the "composite material composition" column in the table was added and kneaded. , the roll interval was changed to 0.1 mm, and the mixture was taken out. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例11は、表の「CNT含有組成物の配合」に従って、容器にカーボンナノチューブと多価アルコールを入れてスパチュラで混合した。次に、原料のPPのペレットを160℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表の「前駆体の配合」に示す種類のカーボンナノチューブ20質量部を投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 11, carbon nanotubes and polyhydric alcohol were placed in a container and mixed with a spatula according to the "Formulation of CNT-containing composition" in the table. Next, the raw material PP pellets were wound around an open roll heated to 160° C., and 20 parts by mass of carbon nanotubes of the type shown in the table “precursor composition” were added and kneaded. The mixture was taken out by changing to 1 mm and passing through thinly. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例12は、比較例11で多価アルコールを蒸発させた混合物を160℃に加熱したオープンロールに巻き付け、表の「複合材料の配合」欄の配合量になるようにPPペレットを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 12, the mixture obtained by evaporating the polyhydric alcohol in Comparative Example 11 was wound around an open roll heated to 160 ° C., and PP pellets were added so that the amount shown in the "Composition of composite material" column in the table. After kneading, the mixture was taken out by thinly passing the rolls at a roll interval of 0.1 mm. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例13は、表の「CNT含有組成物の配合」に従って、実施例1と同様の工程によりカーボンナノチューブ含有組成物を得た。次に、原料のPPのペレットを160℃に加
熱したオープンロールに巻き付けて、表の「前駆体の配合」に示す種類のカーボンナノチューブ20質量部を投入して混練して混合物(薄通しをしていない)を取り出した。さらにロール間隔が1.0mm、160℃のオープンロールで混合物を10分間混練りして、混合物に含まれる多価アルコールを蒸発させた。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。
In Comparative Example 13, a carbon nanotube-containing composition was obtained in the same steps as in Example 1 according to the "Formulation of CNT-containing composition" in the table. Next, the raw material PP pellets are wound around an open roll heated to 160 ° C., 20 parts by mass of carbon nanotubes of the type shown in the table "precursor blend" are added and kneaded to form a mixture (thinly passed through not included). Further, the mixture was kneaded for 10 minutes with an open roll having a roll interval of 1.0 mm and a temperature of 160° C. to evaporate the polyhydric alcohol contained in the mixture. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例14は、比較例13で多価アルコールを蒸発させた混合物を160℃に加熱したオープンロールに巻き付け、表の「複合材料の配合」欄の配合量になるようにPPペレットを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 14, the mixture obtained by evaporating the polyhydric alcohol in Comparative Example 13 was wound around an open roll heated to 160 ° C., and PP pellets were added so that the amount shown in the "composite material composition" column of the table. After kneading, the mixture was taken out by thinly passing the rolls at a roll interval of 0.1 mm. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例15は、表の「CNT含有組成物の配合」に従って、実施例1と同様の工程によりカーボンナノチューブ含有組成物を得た。次に、原料のPPのペレットを160℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表の「前駆体の配合」に示す配合でカーボンナノチューブ含有組成物を投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。さらにロール間隔を広げた160℃のオープンロールで混合物を10分間混練りして、混合物に含まれる多価アルコールを蒸発させた。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 15, a carbon nanotube-containing composition was obtained in the same steps as in Example 1 according to the "Formulation of CNT-containing composition" in the table. Next, the raw material PP pellets were wound around an open roll heated to 160° C., and the carbon nanotube-containing composition was charged and kneaded according to the formulation shown in the table "precursor formulation". The mixture was taken out by changing to 1 mm and passing through thinly. Furthermore, the mixture was kneaded for 10 minutes with an open roll at 160° C. with a wider roll interval to evaporate the polyhydric alcohol contained in the mixture. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例16は、比較例15で多価アルコールを蒸発させた混合物を160℃に加熱したオープンロールに巻き付け、表の「複合材料の配合」欄の配合量になるようにPPペレットを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 16, the mixture obtained by evaporating the polyhydric alcohol in Comparative Example 15 was wound around an open roll heated to 160 ° C., and PP pellets were added so that the amount shown in the "composite material composition" column of the table. After kneading, the mixture was taken out by thinly passing the rolls at a roll interval of 0.1 mm. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例17は、表の「CNT含有組成物の配合」に従って、実施例1と同様の工程によりカーボンナノチューブ含有組成物を得た。次に、原料のPPのペレットを160℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表の「前駆体の配合」に示す配合でカーボンナノチューブ含有組成物を投入して混練して混合物(薄通しをしていない)を取り出した。さらにロール間隔1.0mm、160℃のオープンロールで混合物を10分間混練りして、混合物に含まれる多価アルコールを蒸発させた。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 17, a carbon nanotube-containing composition was obtained in the same steps as in Example 1 according to the "Formulation of CNT-containing composition" in the table. Next, the raw material PP pellets are wound around an open roll heated to 160 ° C., and the carbon nanotube-containing composition is added and kneaded according to the formulation shown in the "precursor formulation" in the table to form a mixture (thinly passed through). not included). Further, the mixture was kneaded for 10 minutes with an open roll having a roll interval of 1.0 mm and a temperature of 160° C. to evaporate the polyhydric alcohol contained in the mixture. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例18は、比較例17で多価アルコールを蒸発させた混合物を160℃に加熱したオープンロールに巻き付け、表の「複合材料の配合」欄の配合量になるようにPPペレットを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更して薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例1と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 18, the mixture obtained by evaporating the polyhydric alcohol in Comparative Example 17 was wound around an open roll heated to 160 ° C., and PP pellets were added so that the amount shown in the "composite material composition" column of the table. After kneading, the mixture was taken out by thinly passing the rolls at a roll interval of 0.1 mm. The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a test piece.

比較例19は、比較例1と全く同じ試験片である。 Comparative Example 19 is the same test piece as Comparative Example 1.

比較例20は、表の「複合材料の配合」に従って、比較例2~4と同様の工程により、試験片を得た。比較例20では、「CNT-1」に替えて「CNT-2」を配合した。 For Comparative Example 20, a test piece was obtained by the same steps as Comparative Examples 2 to 4 according to the "composite material formulation" in the table. In Comparative Example 20, "CNT-2" was blended instead of "CNT-1".

比較例21及び比較例22は、表の「複合材料の配合」に従って、比較例2~4と同様の工程により、試験片を得た。比較例21及び比較例22では、「CNT-1」に替えて「CNT-3」を配合した。 For Comparative Examples 21 and 22, test pieces were obtained in the same steps as in Comparative Examples 2 to 4 according to the "composite material composition" in the table. In Comparative Examples 21 and 22, "CNT-3" was blended instead of "CNT-1".

(C)評価方法
(C-1)引張試験
実施例及び比較例のサンプルについて、JIS K7161 1BAのダンベル試験片について、島津製作所社製オートグラフAG-Xの引張試験機を用いて、23±2℃、標準線間距離25mm、引張速度50mm/minでJIS K7161に基づいて引張試験を行い、引張強さ(TS(MPa))、切断時伸び(Eb(%))、及び引張降伏応力(σy(MPa))を測定し、n数=5の平均値を表1~表8に示した。さらに、この平均値から破断伸びの変動係数(「Eb変動係数」)を求めて、その値を表1~表8の「Eb変動係数」の欄にそれぞれ示した。また、各実施例の破断伸びの平均値からマトリックスとなる熱可塑性樹脂単体(比較例1)の破断伸びの平均値(813%)を減算して得られた値を、熱可塑性樹脂単体の破断伸びの平均値で除算し、その値を表1~表8の「Eb変化率」の欄にそれぞれ示した。また、各実施例の引張降伏応力の平均値からマトリックスとなる熱可塑性樹脂単体の引張降伏応力の平均値(25.9MPa)を減算して得られた値を、熱可塑性樹脂単体の引張降伏応力の平均値で除算し、その値を表1~表8の「σy変化率」の欄にそれぞれ示した。なお、第3工程を行わない実施例1,6,8,10及び比較例9,11,13,15,17のサンプルについては引張試験を実施しなかった。
(C) Evaluation method (C-1) Tensile test For the samples of Examples and Comparative Examples, JIS K7161 1BA dumbbell test pieces were measured using a Shimadzu Autograph AG-X tensile tester, 23 ± 2 A tensile test was performed based on JIS K7161 at ° C., a standard line distance of 25 mm, and a tensile speed of 50 mm / min, tensile strength (TS (MPa)), elongation at break (Eb (%)), and tensile yield stress (σ (MPa)) was measured, and the average values of n = 5 are shown in Tables 1 to 8. Furthermore, the coefficient of variation of elongation at break (“Eb coefficient of variation”) was obtained from this average value, and the values are shown in the “Eb coefficient of variation” column of Tables 1 to 8, respectively. Further, the value obtained by subtracting the average breaking elongation (813%) of the thermoplastic resin alone serving as the matrix (Comparative Example 1) from the average breaking elongation of each example was It was divided by the average value of elongation, and the values are shown in the column of "Eb change rate" in Tables 1 to 8, respectively. In addition, the value obtained by subtracting the average tensile yield stress (25.9 MPa) of the thermoplastic resin alone serving as the matrix from the average tensile yield stress of each example was calculated as the tensile yield stress of the thermoplastic resin alone. , and the values are shown in the column of "σy change rate" in Tables 1 to 8, respectively. The samples of Examples 1, 6, 8, 10 and Comparative Examples 9, 11, 13, 15, 17, which were not subjected to the third step, were not subjected to the tensile test.

(C-2)DMA試験
実施例及び比較例のサンプルについて、短冊形(40×4×プレスシート厚みmm)に切り出した試験片について、日立ハイテクサイエンス社製の動的粘弾性試験機DMS7100を用いて、チャック間距離20mm、測定温度―60~400℃、昇温ペース1.5℃、動的ひずみ±0.05%、周波数1HzでJIS K 7244に基づいてDMA試験(動的粘弾性試験)を行い、貯蔵弾性率(E’)を測定した。
(C-2) DMA Test For the samples of Examples and Comparative Examples, a test piece cut into a rectangular shape (40 × 4 × press sheet thickness mm) was used with a dynamic viscoelasticity tester DMS7100 manufactured by Hitachi High-Tech Science. DMA test (dynamic viscoelasticity test) based on JIS K 7244 at a distance between chucks of 20 mm, a measurement temperature of -60 to 400°C, a heating pace of 1.5°C, a dynamic strain of ±0.05%, and a frequency of 1 Hz. was performed to measure the storage modulus (E').

DMA試験結果から測定温度が25℃における貯蔵弾性率(E’)を測定し、n数=5の平均値を表1~表8に示した。さらに、この平均値から貯蔵弾性率(E’)の変動係数(「E’変動係数」)を求めた。さらに、この平均値から貯蔵弾性率(E’)の変動係数(「E’変動係数」)を求めて、その値を表1~表8の「E’変動係数」の欄にそれぞれ示した。また、25℃における貯蔵弾性率の平均値について、各実施例の平均値をマトリックスとなる熱可塑性樹脂単体(比較例1)の平均値(1.95GPa)で除算し、その値を表1~表8の「E’変化率」の欄に示した。なお、第3工程を行わない実施例1,6,8,10及び比較例9,11,13,15,17のサンプルについてはDMA試験を実施しなかった。 From the DMA test results, the storage elastic modulus (E') at a measurement temperature of 25°C was measured, and the average values of n = 5 are shown in Tables 1 to 8. Furthermore, the variation coefficient of the storage modulus (E') ("E' variation coefficient") was obtained from this average value. Furthermore, from this average value, the coefficient of variation of the storage modulus (E') ("E' coefficient of variation") was obtained, and the values are shown in the column of "E' coefficient of variation" in Tables 1 to 8, respectively. In addition, regarding the average value of the storage elastic modulus at 25 ° C., the average value of each example is divided by the average value (1.95 GPa) of the thermoplastic resin alone (Comparative Example 1) serving as the matrix, and the values are shown in Tables 1 to 1. It is shown in the column of "E' change rate" in Table 8. The samples of Examples 1, 6, 8, and 10 and Comparative Examples 9, 11, 13, 15, and 17, which were not subjected to the third step, were not subjected to the DMA test.

(C-3)解繊性の評価
実施例及び比較例の厚さ0.5mm~0.8mmに成形したシート状のサンプルについて、上記複合材における解繊性の評価を行った。光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で各サンプルを観察した。走査型電子顕微鏡観察においてはシート状サンプルを液体窒素にて冷却、割断したときの割断面を観察した。評価結果(「なし」は最大幅が1μm以上のバンドル又は凝集塊なし、「あり」は最大幅が1μm以上のバンドル又は凝集塊ありとした)を表1~表8に示した。また、「なし」のサンプルとして図5に実施例2の低倍率の光学顕微鏡写真、図6に実施例11の低倍率の光学顕微鏡写真、図10に実施例5の電子顕微鏡写真を示し、「あり」のサンプルとして、図7に比較例2の低倍率の光学顕微鏡写真、図8に比較例6の低倍率の光学顕微鏡写真、図9に比較例20の低倍率の光学顕微鏡写真、図11に比較例4の電子顕微鏡写真、図12に比較例8の電子顕微鏡写真を示した。図7~図9における黒い部分が凝集塊であり、図11における破線の楕円で囲んだ中に最大幅32μmのバンドルがあり、図12における破線の楕円で囲んだ中に最大幅5μmのバンドルがある。
(C-3) Evaluation of defibrillation performance Evaluation of fibrillation performance of the composite material was performed on the sheet-shaped samples of Examples and Comparative Examples molded to a thickness of 0.5 mm to 0.8 mm. Each sample was observed under an optical microscope or scanning electron microscope. In observation with a scanning electron microscope, the sheet-like sample was cooled with liquid nitrogen, and the cut surface was observed when the sample was cut. Tables 1 to 8 show the evaluation results ("absence" means no bundles or aggregates with a maximum width of 1 μm or more, and "yes" means there are bundles or aggregates with a maximum width of 1 μm or more). 5 shows a low-magnification optical micrograph of Example 2, FIG. 6 shows a low-magnification optical micrograph of Example 11, and FIG. 10 shows an electron micrograph of Example 5. 7 shows a low-magnification optical micrograph of Comparative Example 2, FIG. 8 shows a low-magnification optical micrograph of Comparative Example 6, FIG. 9 shows a low-magnification optical micrograph of Comparative Example 20, and FIG. is an electron micrograph of Comparative Example 4, and FIG. 12 is an electron micrograph of Comparative Example 8. The black parts in FIGS. 7 to 9 are agglomerates, and the bundles with a maximum width of 32 μm are surrounded by the dashed ellipse in FIG. 11, and the bundles with a maximum width of 5 μm are surrounded by the dashed ellipse in FIG. be.

(C-4)押出成形性の評価
実施例及び比較例のサンプルについて、押出成形機を用いて直径2mmのノズルから押
し出すことが可能か否かで押出成形性の評価を行った。押出時のノズル温度は、熱プレスと同じ220℃とした。評価結果として、押出成形できた場合は「可」、押出成形できなかった場合は「不可」と表1~表8に示した。
(C-4) Evaluation of Extrusion Moldability The samples of Examples and Comparative Examples were evaluated for extrusion moldability based on whether or not they could be extruded from a nozzle with a diameter of 2 mm using an extruder. The nozzle temperature during extrusion was 220° C., which is the same as the heat press. The evaluation results are shown in Tables 1 to 8 as "passable" when extrusion molding is possible and "fail" when extrusion molding is not possible.

Figure 0007324492000001
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Figure 0007324492000002
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Figure 0007324492000003
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Figure 0007324492000004
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Figure 0007324492000005
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Figure 0007324492000008
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(D)評価
実施例1~実施例12のサンプルには、最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドル及び凝集塊がなかった。これに対し、比較例2~18及び比較例20~22のサンプルには、最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドルがあった。
(D) Evaluation The samples of Examples 1 to 12 were free of bundles and agglomerates of carbon nanotubes with a maximum width of 1 μm or greater. In contrast, the samples of Comparative Examples 2-18 and Comparative Examples 20-22 had carbon nanotube bundles with a maximum width of 1 μm or more.

また、実施例1~実施例12のサンプルは、直径0.2mmのノズルから押出することができた。 Also, the samples of Examples 1 to 12 could be extruded through a nozzle with a diameter of 0.2 mm.

実施例1~実施例12のサンプルは、破断伸びの変動係数(標準偏差/平均値)が0.4以下であり、かつ、熱可塑性樹脂単体(比較例1,19)における破断伸びに対する前記破断伸びの変化率が-99.0%以上であった。これに対し、比較例1~22のサンプルは、破断伸びの変動係数及び破断伸びの変化率の両方を満たすものはなかった。 The samples of Examples 1 to 12 have a coefficient of variation (standard deviation/average value) of elongation at break of 0.4 or less, and the breaking elongation of the thermoplastic resin alone (Comparative Examples 1 and 19) The rate of change in elongation was -99.0% or more. In contrast, none of the samples of Comparative Examples 1 to 22 satisfied both the coefficient of variation of elongation at break and the change rate of elongation at break.

実施例1~実施例12のサンプルは、動的粘弾性試験における室温での複合材料の貯蔵弾性率(E’)が、熱可塑性樹脂単体(比較例1,19)における同試験の貯蔵弾性率(E’)よりも0.5%以上大きかった。 In the samples of Examples 1 to 12, the storage elastic modulus (E') of the composite material at room temperature in the dynamic viscoelasticity test is higher than the storage elastic modulus of the same test in the thermoplastic resin alone (Comparative Examples 1 and 19). It was greater than (E') by 0.5% or more.

実施例1~実施例12のサンプルは、引張試験において降伏現象を示し、かつ、熱可塑性樹脂単体(比較例1,19)における降伏応力に対する複合材料における降伏応力の変化率が1.0%以上であった。 The samples of Examples 1 to 12 exhibit a yield phenomenon in the tensile test, and the rate of change in the yield stress of the composite material relative to the yield stress of the thermoplastic resin alone (Comparative Examples 1 and 19) is 1.0% or more. Met.

(E)実施例13~19及び比較例23~29のサンプルの作製
実施例13は、表の「CNT含有組成物の配合」及び「前駆体の配合」に従って、実施例1と同様の第1混合工程及び第2混合工程を実施して前駆体を得た。さらにこの試験片を用いて実施例1と同様に成型工程を実施して試験片を得た。なお、実施例13~17及び比較例23~27における第2混合工程及び第3混合工程におけるロール温度は、あらかじめ実施したDMA試験により求めた温度T3と温度T4との間の130℃に設定し、
成型工程の金型温度は180℃に設定した。
(E) Preparation of samples of Examples 13-19 and Comparative Examples 23-29 A mixing step and a second mixing step were performed to obtain a precursor. Further, using this test piece, a molding step was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a test piece. The roll temperature in the second mixing step and the third mixing step in Examples 13 to 17 and Comparative Examples 23 to 27 was set to 130° C. between the temperature T3 and the temperature T4 determined by the DMA test conducted in advance. ,
The mold temperature in the molding process was set at 180°C.

実施例14及び実施例15は、表の「複合材料の配合」に従って、実施例13の前駆体を用いて実施例2と同様に第3混合工程を実施して複合材料を得た。さらに、各実施例の複合材料を用いて実施例2と同様に成型工程を実施して試験片を得た。 In Examples 14 and 15, composite materials were obtained by performing the third mixing step in the same manner as in Example 2 using the precursor of Example 13 in accordance with the "Formulation of composite material" in the table. Furthermore, using the composite material of each example, a molding step was performed in the same manner as in Example 2 to obtain a test piece.

比較例23は、原料のPEのペレットを加熱したオープンロールにて130℃で混練り後、180℃で熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 23, raw material PE pellets were kneaded at 130° C. with a heated open roll, and then hot-pressed at 180° C. to obtain a test piece.

比較例24,25は、原料のPEのペレットを130℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表に示す種類のカーボンナノチューブを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更し薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例23と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Examples 24 and 25, raw material PE pellets were wound around an open roll heated to 130° C., carbon nanotubes of the types shown in the table were charged and kneaded, and then the roll interval was changed to 0.1 mm and thinly passed. The mixture was removed with The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 23 to obtain a test piece.

実施例16は、表の「CNT含有組成物の配合」及び「前駆体の配合」に従って、実施例1と同様の第1混合工程及び第2混合工程を実施して前駆体を得た。さらにこの試験片を用いて実施例1と同様に成型工程を実施して試験片を得た。 In Example 16, a precursor was obtained by carrying out the same first mixing step and second mixing step as in Example 1 according to "Formulation of CNT-containing composition" and "Formulation of precursor" in the table. Further, using this test piece, a molding step was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a test piece.

実施例17は、表の「複合材料の配合」に従って、実施例16の前駆体を用いて実施例2と同様に第3混合工程を実施して複合材料を得た。さらに、実施例17の複合材料を用いて実施例2と同様に成型工程を実施して試験片を得た。 In Example 17, a composite material was obtained by performing the third mixing step in the same manner as in Example 2 using the precursor of Example 16 according to the "composite material formulation" in the table. Further, using the composite material of Example 17, a molding step was performed in the same manner as in Example 2 to obtain a test piece.

比較例26は、原料のRe-PEのペレットを加熱したオープンロールにて130℃で混練り後、180℃で熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 26, pellets of Re-PE as a raw material were kneaded at 130° C. with a heated open roll, and then hot-pressed at 180° C. to obtain a test piece.

比較例27は、原料のRe-PEのペレットを130℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表に示す種類のカーボンナノチューブを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更し薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例26と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 27, the raw material Re-PE pellets were wound around an open roll heated to 130 ° C., the types of carbon nanotubes shown in the table were added and kneaded, and then the roll interval was changed to 0.1 mm and thinly passed. The mixture was removed with The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 26 to obtain a test piece.

実施例18は、表の「CNT含有組成物の配合」及び「前駆体の配合」に従って、実施例1と同様の第1混合工程及び第2混合工程を実施して前駆体を得た。さらにこの試験片を用いて実施例1と同様に成型工程を実施して試験片を得た。なお、実施例18,19及び比較例28,29における第2混合工程及び第3混合工程におけるロール温度は、あらかじめ実施したDMA試験により求めた温度T3と温度T4との間の170℃に設定し、成型工程の金型温度は220℃に設定した。 In Example 18, a precursor was obtained by carrying out the same first mixing step and second mixing step as in Example 1 in accordance with "Formulation of CNT-containing composition" and "Formulation of precursor" in the table. Further, using this test piece, a molding step was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a test piece. In addition, the roll temperature in the second mixing step and the third mixing step in Examples 18 and 19 and Comparative Examples 28 and 29 was set to 170° C. between the temperature T3 and the temperature T4 obtained by the DMA test performed in advance. , the mold temperature in the molding process was set to 220°C.

実施例19は、表の「複合材料の配合」に従って、実施例18の前駆体を用いて実施例2と同様に第3混合工程を実施して複合材料を得た。さらに、実施例19の複合材料を用いて実施例2と同様に成型工程を実施して試験片を得た。 In Example 19, a composite material was obtained by performing the third mixing step in the same manner as in Example 2 using the precursor of Example 18 according to the "composite material formulation" in the table. Further, using the composite material of Example 19, a molding step was performed in the same manner as in Example 2 to obtain a test piece.

比較例28は、原料のRe-PPのペレットを加熱したオープンロールにて170℃で混練り後、220℃で熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 28, pellets of raw material Re-PP were kneaded at 170° C. with a heated open roll and then hot-pressed at 220° C. to obtain a test piece.

比較例29は、原料のRe-PPのペレットを170℃に加熱したオープンロールに巻き付けて、表に示す種類のカーボンナノチューブを投入して混練した後、ロール間隔を0.1mmに変更し薄通して混合物を取り出した。オープンロールから取り出した混合物を比較例28と同様に熱プレスして試験片を得た。 In Comparative Example 29, the raw material Re-PP pellets were wound around an open roll heated to 170 ° C., and the carbon nanotubes of the types shown in the table were added and kneaded, and then the roll interval was changed to 0.1 mm and thinly passed. The mixture was removed with The mixture taken out from the open roll was hot-pressed in the same manner as in Comparative Example 28 to obtain a test piece.

表9~表11において、
「LLDPE」:Eastern Petrochemical Company製、直鎖状低密度ポリエチレンQAMAR FC21HS、融点122℃、
「Re-PE」:融点が131℃、樹脂成分の90質量%がポリエチレンとポリプロピレン成分であり、かつその内、80質量%がポリエチレンであるリサイクルプラスチック(富山環境整備社にて選別、ペレット化した材料)、
「Re-PP」:融点が163℃、樹脂成分の90質量%がポリエチレンとポリプロピレン成分であり、かつその内、82質量%がポリプロピレンであるリサイクルプラスチック(富山環境整備社にて選別、ペレット化した材料)、
であった。
In Tables 9 to 11,
"LLDPE": manufactured by Eastern Petrochemical Company, linear low density polyethylene QAMAR FC21HS, melting point 122°C;
"Re-PE": Recycled plastic with a melting point of 131 ° C., 90% by mass of the resin component being polyethylene and polypropylene components, and 80% by mass of it being polyethylene (selected and pelletized by Toyama Environmental Improvement Co., Ltd. material),
"Re-PP": Recycled plastic with a melting point of 163 ° C., 90% by mass of the resin component being polyethylene and polypropylene components, and 82% by mass of that being polypropylene (selected and pelletized by Toyama Environmental Improvement Co., Ltd. material),
Met.

各サンプルの評価は、上記「(C)評価方法」に従って評価し、評価結果を表9~表11に示した。 Each sample was evaluated according to the above "(C) Evaluation method", and the evaluation results are shown in Tables 9 to 11.

Figure 0007324492000009
Figure 0007324492000009

Figure 0007324492000010
Figure 0007324492000010

Figure 0007324492000011
Figure 0007324492000011

(F)評価
実施例13~実施例19のサンプルには、最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドル及び凝集塊がなかった。これに対し、比較例24,25,27,29のサンプルには、最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドルがあった。
(F) Evaluation The samples of Examples 13-19 were free of carbon nanotube bundles and agglomerates with a maximum width of 1 μm or greater. In contrast, the samples of Comparative Examples 24, 25, 27, and 29 had carbon nanotube bundles with a maximum width of 1 μm or more.

また、実施例14,15,17,19のサンプルは、直径0.2mmのノズルから押出することができた。 Also, the samples of Examples 14, 15, 17 and 19 could be extruded through a nozzle with a diameter of 0.2 mm.

実施例14,15,17,19のサンプルは、破断伸びの変動係数(標準偏差/平均値)が0.4以下であり、かつ、熱可塑性樹脂単体における破断伸びに対する前記破断伸びの変化率が-99.0%以上であった。これに対し、比較例23~29のサンプルは、破断伸びの変動係数及び破断伸びの変化率の両方を満たすものはなかった。 The samples of Examples 14, 15, 17, and 19 had a coefficient of variation (standard deviation/average value) of elongation at break of 0.4 or less, and the rate of change in elongation at break with respect to the elongation at break of the thermoplastic resin alone was −99.0% or more. In contrast, none of the samples of Comparative Examples 23 to 29 satisfied both the coefficient of variation of elongation at break and the change rate of elongation at break.

実施例14,15,17,19のサンプルは、動的粘弾性試験における室温での複合材料の貯蔵弾性率(E’)が、熱可塑性樹脂単体における同試験の貯蔵弾性率(E’)よりも0.5%以上大きかった。 In the samples of Examples 14, 15, 17, and 19, the storage elastic modulus (E') of the composite material at room temperature in the dynamic viscoelasticity test is higher than the storage elastic modulus (E') of the same test in the thermoplastic resin alone. was also greater than 0.5%.

実施例14,15,17,19のサンプルは、引張試験において降伏現象を示し、かつ、熱可塑性樹脂単体における降伏応力に対する複合材料における降伏応力の変化率が1.0%以上であった。 The samples of Examples 14, 15, 17, and 19 showed a yield phenomenon in the tensile test, and the rate of change of the yield stress of the composite material relative to the yield stress of the thermoplastic resin alone was 1.0% or more.

(G)実施例20,21及び比較例30,31のサンプルの作製
実施例20のサンプルは、まず、表の「CNT含有組成物の配合」に従って、実施例1と同様の第1混合工程を実施してカーボンナノチューブ含有組成物を得た。次に、第2混合工程として、表の「前駆体の配合」の欄に示す配合に従って、ゴム成分としてNBRをオープンロールに巻き付け、第1混合工程で得られたカーボンナノチューブ含有組成物をNBRに徐々に投入し、5回薄通し(ロール温度が30℃、ロール間隔0.1mm、ロール速度比1.1)して前駆体を得た。さらに、実施例21のサンプルは、第3混合工程として、表の「複合材料の配合」の欄に示す配合に従って、NBRと第2混合工程で得られた前駆体をオープンロールに巻き付けた後、混練して中間混合物を得て、さらに中間混合物を複数回薄通し(ロール温度が30℃、ロール間隔0.1mm、ロール速度比1.1)して複合材料を得た。こうして得られた複合材料を真空乾燥(120℃、8時間)して複合材料から多価アルコールを蒸発させた。さらに、実施例21の複合材料に架橋剤3.2質量部を加えて混練りし、165℃、30分間で架橋して、架橋した複合材料から試験片を切り出した。
(G) Preparation of samples of Examples 20 and 21 and Comparative Examples 30 and 31 The samples of Example 20 were first mixed in the same manner as in Example 1 according to the "Formulation of CNT-containing composition" in the table. A carbon nanotube-containing composition was obtained. Next, in the second mixing step, NBR as a rubber component is wound around an open roll according to the formulation shown in the "precursor formulation" column of the table, and the carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step is applied to the NBR. It was gradually added and thinly passed five times (roll temperature: 30°C, roll interval: 0.1 mm, roll speed ratio: 1.1) to obtain a precursor. Furthermore, for the sample of Example 21, as the third mixing step, NBR and the precursor obtained in the second mixing step were wound around an open roll according to the formulation shown in the column "Composite material formulation" in the table, An intermediate mixture was obtained by kneading, and the intermediate mixture was thinly passed several times (roll temperature: 30°C, roll interval: 0.1 mm, roll speed ratio: 1.1) to obtain a composite material. The composite material thus obtained was vacuum dried (120° C., 8 hours) to evaporate the polyhydric alcohol from the composite material. Furthermore, 3.2 parts by mass of a cross-linking agent was added to the composite material of Example 21, kneaded, cross-linked at 165° C. for 30 minutes, and a test piece was cut out from the cross-linked composite material.

比較例30のサンプルは、NBRに架橋剤3.2質量部を加えて混練りし、165℃、30分間で架橋して、架橋されたNBRから試験片を切り出した。 For the sample of Comparative Example 30, 3.2 parts by mass of a cross-linking agent was added to NBR, kneaded, cross-linked at 165° C. for 30 minutes, and a test piece was cut out from the cross-linked NBR.

比較例31のサンプルは、表の「CNT含有組成物の配合」に従って、オープンロールに巻き付けたNBRにカーボンナノチューブを投入して室温で混合し、さらに架橋剤3.2質量部を投入して165℃、30分間で架橋して、架橋した複合材料から試験片を切り出した。 For the sample of Comparative Example 31, carbon nanotubes were added to NBR wound around an open roll and mixed at room temperature according to the "Formulation of CNT-containing composition" in the table. C. for 30 minutes, and specimens were cut from the crosslinked composite material.

表12において、「NBR」:カルボキシ変性アクリロニトリルブタジエンゴム、日本ゼオン社製 Nipol NX775、アクリルニトリル量26.7%であった。 In Table 12, "NBR": carboxy-modified acrylonitrile-butadiene rubber, Nipol NX775 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., acrylonitrile content of 26.7%.

各サンプルの評価は、「押出成形性」を除いて上記「(C)評価方法」に従って評価し、評価結果を表12に示した。 Each sample was evaluated according to the above "(C) Evaluation method" except for "Extrudability", and the evaluation results are shown in Table 12.

Figure 0007324492000012
Figure 0007324492000012

(H)評価
実施例20,21のサンプルには、最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドル又は凝集塊がなかった。これに対し、比較例31のサンプルには、最大幅が1μm以上のカーボンナノチューブのバンドルがあった。
(H) Evaluation The samples of Examples 20 and 21 had no bundles or agglomerates of carbon nanotubes with a maximum width of 1 μm or more. In contrast, the sample of Comparative Example 31 had a bundle of carbon nanotubes with a maximum width of 1 μm or more.

実施例21のサンプルは、破断伸びの変動係数(標準偏差/平均値)が0.4以下であり、かつ、ゴム成分単体における破断伸びに対する前記破断伸びの変化率が-99.0%以上であった。これに対し、比較例31のサンプルは、破断伸びの変動係数及び破断伸びの変化率の両方を満たすものはなかった。 The sample of Example 21 had a coefficient of variation of elongation at break (standard deviation/average value) of 0.4 or less, and a rate of change in elongation at break relative to the elongation at break of the rubber component alone was -99.0% or more. there were. In contrast, none of the samples of Comparative Example 31 satisfied both the coefficient of variation of elongation at break and the change rate of elongation at break.

2…オープンロール、10…第1ロール、20…第2ロール、30…高分子物質、31…第2高分子物質、32…前駆体、34…バンク、40…非接触温度計、80…カーボンナノチューブ含有組成物 2... open roll, 10... first roll, 20... second roll, 30... polymer substance, 31... second polymer substance, 32... precursor, 34... bank, 40... non-contact thermometer, 80... carbon Nanotube-containing composition

Claims (6)

平均直径が0.4nm~15.0nmのカーボンナノチューブと多価アルコールとを含む混合物を、加圧して圧縮した後、圧力を解放または減圧して元の体積に復元してカーボンナノチューブ含有組成物を得る混合工程を含み、
前記多価アルコールの配合量は、前記カーボンナノチューブ1.0質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部未満である、カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。
A mixture containing carbon nanotubes having an average diameter of 0.4 nm to 15.0 nm and a polyhydric alcohol is pressurized and compressed, and then the pressure is released or reduced to restore the original volume to obtain a carbon nanotube-containing composition. including a mixing step to obtain
The method for producing a carbon nanotube-containing composition, wherein the blending amount of the polyhydric alcohol is 1.0 parts by mass or more and less than 10.0 parts by mass with respect to 1.0 parts by mass of the carbon nanotubes.
請求項1において、
前記多価アルコールは、2価アルコール及び3価アルコールの少なくとも一方を含む、カーボンナノチューブ含有組成物の製造方法。
In claim 1,
The method for producing a carbon nanotube-containing composition, wherein the polyhydric alcohol includes at least one of dihydric alcohol and trihydric alcohol.
請求項1又は請求項2で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を用いて複合材料を製造する方法であって、
前記混合工程は、第1混合工程であり、
前記第1混合工程で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を高分子物質と混合して複合材料を得る第2混合工程をさらに含み、
前記複合材料における前記カーボンナノチューブの含有量は、前記高分子物質100質量部に対して5.0質量部以上40.0質量部以下である、複合材料の製造方法。
A method for producing a composite material using the carbon nanotube-containing composition obtained in claim 1 or claim 2,
The mixing step is a first mixing step,
further comprising a second mixing step of mixing the carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step with a polymeric substance to obtain a composite material;
The method for producing a composite material, wherein the content of the carbon nanotubes in the composite material is 5.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer substance.
請求項1又は請求項2で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を用いて複合材料を製造する方法であって、
前記混合工程は、第1混合工程であり、
前記第1混合工程で得られる前記カーボンナノチューブ含有組成物を第1高分子物質と混合して前駆体を得る第2混合工程と、
前記前駆体を、さらに前記第2高分子物質と混合して前記複合材料を得る第3混合工程と、
をさらに含む、複合材料の製造方法。
A method for producing a composite material using the carbon nanotube-containing composition obtained in claim 1 or claim 2,
The mixing step is a first mixing step,
a second mixing step of mixing the carbon nanotube-containing composition obtained in the first mixing step with a first polymeric substance to obtain a precursor;
a third mixing step of further mixing the precursor with the second polymeric substance to obtain the composite material;
A method of manufacturing a composite material, further comprising:
請求項4において、
前記第1高分子物質及び前記第2高分子物質は、熱可塑性樹脂であり、
前記前駆体における前記多価アルコールの含有量は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して400.0質量部未満であり、
前記複合材料における前記カーボンナノチューブの含有量は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して0.1質量部以上15.0質量部以下である、複合材料の製造方法。
In claim 4,
The first polymeric substance and the second polymeric substance are thermoplastic resins,
The content of the polyhydric alcohol in the precursor is less than 400.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin,
The method for producing a composite material, wherein the content of the carbon nanotubes in the composite material is 0.1 parts by mass or more and 15.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
請求項4において、
前記第1高分子物質及び前記第2高分子物質は、ゴム成分であり、
前記複合材料における前記カーボンナノチューブの含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して0.1質量部以上40.0質量部以下である、複合材料の製造方法。
In claim 4,
The first polymeric substance and the second polymeric substance are rubber components,
The method for producing a composite material, wherein the content of the carbon nanotubes in the composite material is 0.1 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
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