JPWO2015125916A1 - 炭素材料、樹脂複合材料及びそれらの製造方法 - Google Patents

炭素材料、樹脂複合材料及びそれらの製造方法 Download PDF

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Abstract

ボイドが少なく、かつ靱性に優れた、樹脂複合材料を提供する。グラフェン構造を有し、かつ２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満である炭素材料と、熱可塑性樹脂とを混合することにより得られる樹脂複合材料。グラフェン構造を有する炭素材料と、熱可塑性樹脂とを含む、樹脂複合材料であって、前記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、前記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪が、５０％以上である、樹脂複合材料。

Description

本発明は、グラフェン構造を有する炭素材料、該炭素材料と熱可塑性樹脂とを混合して得られる樹脂複合材料及びそれらの製造方法に関する。
従来、樹脂に、黒鉛、カーボンナノチューブ、グラフェン、薄片化黒鉛等のグラフェン構造を有する炭素材料を分散させることで、樹脂の物性を高め得ることが知られている。
例えば、下記特許文献１には、微細化された黒鉛粒子がオレフィン系樹脂中に分散した複合材料が開示されている。特許文献１では、オレフィン系樹脂に、微細化された黒鉛粒子を添加することで、電気伝導性や熱伝導性、高弾性率などの物性を付与することが可能となるとされている。
下記特許文献２には、樹脂とグラフェン構造を有する炭素材料とを含む樹脂組成物に所定の条件下でせん断力を付加した後、混練する樹脂複合材料の製造方法が開示されている。特許文献２では、上記製造方法により、機械的強度が高められた樹脂複合材料を得ることができるとされている。
特開２０１２−２３６９６０号公報 特開２０１３−２３１１５８号公報
しかしながら、特許文献１や特許文献２の複合材料では、樹脂にグラフェン構造を有する炭素材料を添加することで、元の樹脂より機械的強度等が高い樹脂複合材料を得ることができる一方、靱性については低下する傾向にあった。また、得られた樹脂複合材料をシート状に賦型した場合や２次加工をした場合、ボイドが多数観察されることがあった。なお、本明細書におけるボイドとは、直径が０．１ｍｍ以上ある凹みのことである。
本発明の目的は、樹脂と複合化した場合においても、ボイドが少なく、かつ靱性に優れた樹脂複合材料を得ることができる炭素材料及び該炭素材料の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ボイドが少なく、かつ靱性に優れた、樹脂複合材料及び該樹脂複合材料の製造方法を提供することにある。
本願発明者らは、鋭意検討した結果、グラフェン構造を有し、かつ２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満である炭素材料と樹脂とを混合して得られる樹脂複合材料が、上記課題を達成し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
従って、本発明に係る炭素材料は、グラフェン構造を有し、かつ２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満である。
本発明に係る炭素材料は、好ましくは、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種である。
本発明に係る樹脂複合材料は、上記炭素材料と、熱可塑性樹脂とを混合することにより得られる樹脂複合材料である。
本発明に係る樹脂複合材料は、好ましくは、上記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、上記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、上記樹脂複合材料を、１５ｃｍ×１５ｃｍ×１ｍｍのシートに賦型したときに、上記熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合には、雰囲気温度が融点以上において、又は上記熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合には、雰囲気温度がＴｇ以上において、上記シートを、真空下で１時間放置した後に、表面に発生するボイドが３個以下である。
なお、本発明において、結晶性樹脂の融点とは、ＪＩＳ Ｋ７１２１に基づき、ＤＳＣ（示差走査熱量分析）測定により得られた融解ピーク温度をいう。非晶性樹脂のＴｇとは、ＪＩＳ Ｋ７１２１に基づき、ＤＳＣ測定により得られた中間点ガラス転移温度をいう。
本発明に係る樹脂複合材料は、好ましくは、上記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、上記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪が、５０％以上である。
本発明に係る樹脂複合材料の他の広い局面では、グラフェン構造を有する炭素材料と、熱可塑性樹脂とを含む、樹脂複合材料であって、上記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、上記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、上記樹脂複合材料を、１５ｃｍ×１５ｃｍ×１ｍｍのシートに賦型したときに、上記熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合には、雰囲気温度が融点以上において、又は上記熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合には、雰囲気温度がＴｇ以上において、上記シートを、真空下で１時間放置した後に、表面に発生するボイドが３個以下である。好ましくは、上記炭素材料が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種である。
本発明に係る樹脂複合材料の別の広い局面では、グラフェン構造を有する炭素材料と、熱可塑性樹脂とを含む、樹脂複合材料であって、上記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、上記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪が、５０％以上である。好ましくは、上記グラフェン構造を有する炭素材料が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種である。
本発明に係る樹脂複合材料では、好ましくは、上記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、上記炭素材料を５０重量部以下の割合で含有している。
本発明に係る樹脂複合材料では、好ましくは、上記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィンである。
本発明に係る樹脂複合材料では、好ましくは、上記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンである。
本発明に係る炭素材料の製造方法では、グラフェン構造を有する炭素材料を、２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満になるまで乾燥させる。好ましくは、上記グラフェン構造を有する炭素材料が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種である。
本発明に係る樹脂複合材料の製造方法では、上記炭素材料の製造方法に従って炭素材料を得る工程と、上記炭素材料と熱可塑性樹脂とを混合することにより、樹脂複合材料を得る工程とを備える。
本発明に係る炭素材料の製造方法によれば、グラフェン構造を有し、かつ２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満である炭素材料を得ることができる。また、上記炭素材料と、熱可塑性樹脂とを混合することにより、ボイドが少なく、かつ靱性に優れた、樹脂複合材料を得ることができる。
以下、本発明の詳細を説明する。
（炭素材料）
本発明に係る炭素材料は、グラフェン構造を有し、かつ２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満である。上記グラフェン構造を有する炭素材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種を好適に用いることができる。
本明細書において、薄片化黒鉛とは、グラフェンシートの積層体である。薄片化黒鉛は、黒鉛を剥離処理することにより得られる。すなわち、薄片化黒鉛は、元の黒鉛よりも薄い、グラフェンシートの積層体である。
薄片化黒鉛におけるグラフェンシートの積層数は、２層以上である。樹脂の引張弾性率等の機械的強度を効果的に高める観点から、積層数は、１００層以下であることが好ましく、３０層以下であることがより好ましい。薄片化黒鉛におけるグラフェンシートの積層数が低いほど、より一層効果的に引張り弾性率等の剛性を高めることができる。
薄片化黒鉛は、薄いグラフェンシートが積層された構造を有する。よって、薄片化黒鉛のアスペクト比は比較的大きい。なお、本発明において薄片化黒鉛のアスペクト比とは、薄片化黒鉛の厚みに対する薄片化黒鉛の積層面方向における最大寸法の比をいう。
薄片化黒鉛のアスペクト比が低すぎると、上記積層面に交差する方向に加わった外力に対する補強効果が十分でないことがある。薄片化黒鉛のアスペクト比が高すぎると、効果が飽和してそれ以上の補強効果が望めないことがある。従って、薄片化黒鉛のアスペクト比の好ましい下限は５程度であり、好ましい上限は１００程度である。
薄片化黒鉛を製造する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法により製造できる。例えば、黒鉛の層間に硝酸イオンなどのイオンを挿入した後に加熱処理する化学的処理方法、黒鉛に超音波を印加するなどの物理的処理方法、黒鉛を作用極として電気分解を行う電気化学的方法などの方法により得られる。また、薄片化黒鉛は市販されているものを用いてもよい。
本発明において、上記炭素材料の、２００℃で揮発する揮発成分の含有率は、１重量％未満である。上記揮発成分としては、特に限定されないが、例えば、水分などが挙げられる。上記揮発成分が水分である場合、上記揮発成分の含有率は、含水率である。本明細書において、含水率とは、３０℃の炭素材料に何重量％水分を含有しているかを示す指標とする。また、含水率は、後述する実施例で説明する熱重量測定により求めることができる。
ここで、樹脂複合材料は、通常、炭素材料と樹脂とを高温で混合することにより得ることができるが、含水率が１重量％以上の炭素材料と樹脂とを混合すると、気泡が発生し易い。この気泡は、ボイド発生の原因となったり、得られた樹脂複合材料をシート上に賦型し、該シートを延伸する際に破断の起点となったりすることがある。上記含水率は、０．８重量％未満であることが好ましく、０．５重量％未満であることがより好ましい。
本発明に係る炭素材料は、グラフェン構造を有する炭素材料を、含水率が１重量％未満になるまで乾燥させることにより製造することができる。
上記乾燥をさせる温度としては、特に限定されないが、２００℃〜３００℃で乾燥させることが望ましい。２００℃より低いと、十分に乾燥できない場合があるためである。他方、３００℃より高いと、炭素材料にグラフトしている樹脂が熱劣化する恐れがあるためである。
上記乾燥をさせる時間についても、特に限定されないが、１〜２時間であることが好ましい。なお、乾燥は、窒素雰囲気下で行うことが望ましい。
（樹脂複合材料）
本発明に係る樹脂複合材料は、上述した本発明に係る炭素材料と、熱可塑性樹脂とを混合することにより得られる。上記炭素材料の含水率は、１重量％未満であるため、樹脂と複合化しても、気泡が発生し難い。すなわち、上述したボイドや、樹脂複合材料をシート状に賦型し、延伸させた際の破断の起点が発生し難い。ここで、破断の起点が少ないと、破断歪が低下し難い。従って、靱性に優れた樹脂複合材料を提供することができる。
熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、従来公知の結晶性高分子や、非晶性高分子を用いることができる。例えば、ポリオレフィン等を用いることができる。ポリオレフィンとしては、特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン単独重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体などのポリプロピレン系樹脂、ブテン単独重合体、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエンの単独重合体または共重合体などが挙げられる。好ましくは、ポリプロピレンである。より好ましくは、上記ポリプロピレンとして、ＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇｆの条件で測定）が、０．５〜５．０ｇ／１０分の範囲にあるポリプロピレンが用いられる。その場合には、生産性の高い押出成形をすることができる。
本発明に係る樹脂複合材料は、樹脂１００重量部に対して、グラフェン構造を有する炭素材料を、５重量部〜５０重量部の割合で含有していることが好ましい。より好ましくは、炭素材料を５重量部〜２０重量部の割合で含有していることが望ましい。５重量部〜１０重量部の割合で含有していることがさらに好ましい。炭素材料が少なすぎると、引張弾性率などの機械的強度を効果的に高めることができない場合があり、多すぎると、破断歪などの靭性が低下する場合があるためである。
本発明に係る樹脂複合材料は、１５ｃｍ×１５ｃｍ×１ｍｍのシートに賦型し、真空下で１時間放置した後に、表面に発生するボイドが３個以下である樹脂複合材料であることが好ましい。上記真空下で１時間放置する際の温度については、熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合には、雰囲気温度が融点以上である。他方、熱可塑性樹脂が、非晶性樹脂の場合には、雰囲気温度がＴｇ以上である。なお、本明細書において、上記ボイドは、少なくとも肉眼で認識し得る大きさである。
もっとも、本発明に係る樹脂複合材料は、樹脂１００重量部に対して、グラフェン構造を有する炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、上記表面に発生するボイドが３個以下であれば、上述した本発明に係る炭素材料を用いて製造された樹脂複合材料でなくともよい。すなわち、他の方法により製造してもよい。破断の起点となるボイドの数が少なければ、靱性に優れた複合材料を提供することができるためである。もっとも、この場合においても、真空下で１時間放置する際の温度については、熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合には、雰囲気温度が融点以上であり、熱可塑性樹脂が、非晶性樹脂の場合には、雰囲気温度がＴｇ以上である。そして、上記グラフェン構造を有する炭素材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種を好適に用いることができる。
また、本発明に係る樹脂複合材料は、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪が５０％以上であることが好ましい。本明細書において、破断歪が５０％以上とは、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪の最低値が５０％以上であることを意味するものとする。
この場合においても、本発明に係る樹脂複合材料は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、グラフェン構造を有する炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪が、５０％以上であれば、上述した本発明に係る炭素材料を用いて製造された樹脂複合材料でなくともよい。上記破断歪が、５０％以上である場合、破断の起点となるボイド数も少ないためである。従って、ボイドが少なく、靱性に優れた，樹脂複合材料を提供することができる。上記グラフェン構造を有する炭素材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種を好適に用いることができる。
本発明に係る樹脂複合材料では、上記必須成分の他、任意成分として様々な添加剤を用いてもよい。添加剤としては、例えば、フェノール系、リン系、アミン系、イオウ系などの酸化防止剤；ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシフェニルトリアジン系などの紫外線吸収剤；金属害防止剤；ヘキサブロモビフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテルなどのハロゲン化難燃剤；ポリリン酸アンモニウム、トリメチルフォスフェートなどの難燃剤；各種充填剤；帯電防止剤；安定剤；顔料などが挙げられる。
（樹脂複合材料の製造方法）
本発明に係る樹脂複合材料の製造方法においては、まず、グラフェン構造を有する炭素材料を含水率が１重量％未満になるまで乾燥させることにより炭素材料を得る。次に、得られた炭素材料と、熱可塑性樹脂とを混合することにより、樹脂複合材料を得る。
上記炭素材料と、熱可塑性樹脂とを混合する方法としては、特に限定されないが、例えば、高温下で溶融混練する方法が用いられる。なお、上記混練は、樹脂が熱劣化しない程度の温度で行うことが好ましい。
上記混練をする時間についても、特に限定されないが、１〜５分であることが好ましい。短すぎると、炭素材料の分散不良が生じることがあり、長すぎると、樹脂が熱劣化する恐れがあるからである。
また、上記混練方法についても、特に限定されないが、例えば、プラストミルなどの二軸スクリュー混練機、単軸押出機、二軸押出機、バンバリ−ミキサー、ロールなどの混練装置を用いて、加熱下において混練する方法などが挙げられる。これらの中でも、プラストミルを用いて溶融混練する方法が好ましい。
さらに、本発明により得られる樹脂複合材料は、適宜の賦型方法を用いて様々な形状とすることができる。このような賦型方法としては、プレス加工、射出成型、または押出成型などの成型方法を好適に用いることができる。さらに、溶融塗工方法により賦型してもよい。上記のような賦型方法を用い、シート状などの所望の形状とすることができる。
（実施例及び比較例）
以下、本発明について、具体的な実施例に基づき、さらに説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（乾燥薄片化黒鉛の準備）
薄片化黒鉛としては、ｘＧＳｃｉｅｎｃｅ社製、商品名「ｘＧｎＰ−Ｍ５」を用いた。使用前にＳＥＭを用いて観察した層面の面方向における平均寸法は、約５．０μｍであり、層厚みは約６０ｎｍであった。また、グラフェンの積層数は、約１８０層、ＢＥＴ比表面積は、７５ｍ２／ｇであった。
上記薄片化黒鉛を２００℃、１時間、窒素雰囲気下で乾燥させたものを乾燥薄片化黒鉛Ａとした。同様に、下記の表１に示す条件下で乾燥させることにより、乾燥薄片化黒鉛Ｂ〜Ｄを得た。乾燥カーボンナノチューブＧ，Ｈを得た。得られた乾燥薄片化黒鉛Ａ〜Ｄ、乾燥黒鉛Ｅ，Ｆ及びカーボンナノチューブＧ，Ｈを空気雰囲気下、３０〜２００℃の温度範囲において、１０℃／分の昇温速度により熱重量測定（ＴＧＡ測定）を行った。このとき、３０℃における薄片化黒鉛の重量をＡ重量、２００℃に昇温されるまでに揮発した成分量をＢ重量として、下記式により含水率を求めた。
含水率（重量％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（乾燥黒鉛の準備）
黒鉛としては、ＳＥＣカーボン社製、商品名「ＳＮＯ５」を用いた。使用前にＳＥＭを用いて観察した層面の面方向における平均寸法は、約５．０μｍであり、層厚みは約５００ｎｍであった。また、グラフェンの積層数は、約１５００層であり、ＢＥＴ比表面積は、１６ｍ２／ｇであった。
上記黒鉛を、窒素雰囲気下において、下記の表１に示す条件下で乾燥させることにより、乾燥黒鉛Ｅ，Ｆを得た。得られた黒鉛Ｅ，Ｆを空気雰囲気下、３０〜２００℃の温度範囲において、１０℃／分の昇温速度により熱重量測定（ＴＧＡ測定）を行った。このとき、３０℃における黒鉛の重量をＡ重量、２００℃に昇温されるまでに揮発した水分量をＢ重量として、上記式により含水率を求めた。
（乾燥カーボンナノチューブの準備）
カーボンナノチューブとしては、ＣＮＴ社製、商品名「Ｃｔｕｂｅ−１００」を用いた。平均直径１０〜４０ｎｍ、平均長さ１３ｎｍ、ＢＥＴ比表面積１５０ｍ２／ｇであった。
上記カーボンナノチューブを、窒素雰囲気下において、下記の表１に示す条件下で乾燥させることにより、乾燥カーボンナノチューブＧ，Ｈを得た。得られたカーボンナノチューブＧ，Ｈを空気雰囲気下、３０〜２００℃の温度範囲において、１０℃／分の昇温速度により熱重量測定（ＴＧＡ測定）を行った。このとき、３０℃におけるカーボンナノチューブの重量をＡ重量、２００℃に昇温されるまでに揮発した水分量をＢ重量として、上記式により含水率を求めた。
結果を下記の表１に示す。
Figure 2015125916
（実施例１）
１００重量部のポリプロピレン系樹脂（プライムポリプロ社製、商品名：Ｅ−１５０ＧＫ、ＭＦＲ：０．６ｇ／１０分、破断歪：６００％以上）と、１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ａとを、ラボプラストミル（東洋精機社製、商品名：Ｒ−１００）を用いて、温度１８０℃で、３分間溶融混練することにより樹脂複合材料を得た。続いて、得られた樹脂複合材料をプレス加工により、シート状に成形して、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例２）
１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに、２０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ａを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例３）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥薄片化黒鉛Ｂを用いたことを除いては、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例４）
１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｂの代わりに、５０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｂを用いたこと以外は、実施例３と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例５）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥黒鉛Ｅを用いたことを除いては、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例６）
１０重量部の乾燥黒鉛Ｅの代わりに、２０重量部の乾燥黒鉛Ｅを用いたこと以外は、実施例５と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例７）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥カーボンナノチューブＧを用いたことを除いては、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例８）
１０重量部の乾燥カーボンナノチューブＧの代わりに、２０重量部の乾燥カーボンナノチューブＧを用いたこと以外は、実施例７と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例９）
ポリプロピレン系樹脂の代わりに、高密度ポリエチレン系樹脂（日本ポリエチレン社製、商品名：ＨＦ５６０、ＭＦＲ：７．０ｇ／１０分、破断歪：４００％以上）を用いたことを除いては、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例１０）
１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに、２０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｂを用いた以外は、実施例１０と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例１１）
ポリプロピレン系樹脂の代わりに、ポリカーボネート系樹脂（三菱エンジニアリングプラスチック社製、商品名：Ｈ−３０００、ＭＦＲ：３０ｇ／１０分、破断歪：１００％以上）を用いたことを除いては、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例１２）
１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに、２０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｂを用いた以外は、実施例１１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例１）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥薄片化黒鉛Ｃを用いたことを除いては、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例２）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥薄片化黒鉛Ｃを用いたことを除いては、実施例２と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例３）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥薄片化黒鉛Ｄを用いたことを除いては、実施例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例４）
１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｄの代わりに、５０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｄを用いたこと以外は、比較例３と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例５）
乾燥薄片化黒鉛Ｃの代わりに乾燥黒鉛Ｆを用いたことを除いては、比較例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例６）
１０重量部の乾燥黒鉛Ｆの代わりに、２０重量部の乾燥黒鉛Ｆを用いたこと以外は、比較例５と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例７）
乾燥薄片化黒鉛Ｃの代わりに乾燥カーボンナノチューブＨを用いたことを除いては、比較例１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例８）
１０重量部の乾燥カーボンナノチューブＨの代わりに、２０重量部の乾燥カーボンナノチューブＨを用いたこと以外は、比較例７と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例９）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥薄片化黒鉛Ｃを用いたことを除いては、実施例９と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例１０）
１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｃの代わりに、２０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｃを用いた以外は、比較例９と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例１１）
乾燥薄片化黒鉛Ａの代わりに乾燥薄片化黒鉛Ｃを用いたことを除いては、実施例１１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（比較例１２）
１０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｃの代わりに、２０重量部の乾燥薄片化黒鉛Ｃを用いた以外は、比較例１１と同様にして、厚み１．０ｍｍの樹脂複合材料シートを作製した。
（実施例及び比較例の評価）
ボイド数：実施例１〜１０及び比較例１〜１０で得られた樹脂複合材料シートを１８０℃で、実施例１１，１２、比較例１１、１２で得られた樹脂複合シートは２５０℃で、−０．１ＭＰａにしたオーブンにおいて、１時間放置したときのボイドの数を目視によって確認した。
破断歪：実施例１〜１２及び比較例１〜１２で得られた樹脂複合材料シートから、１号ダンベルを５本打ち抜きによってサンプルを作製した。得られたサンプルについて、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して、２３℃における破断歪を測定した（Ｎ＝５）。得られた５つの破断歪から最も値が小さかったものを樹脂複合材料シートの破断歪とした。
Figure 2015125916
実施例１〜１２は、乾燥薄片化黒鉛Ａ，Ｂ、乾燥黒鉛Ｅ及び乾燥カーボンナノチューブＧの含水率が１重量％未満と小さいために、ボイドの数が３個未満と小さくなっている。そして、破断の起点となるボイドの数が少なくなっているために、樹脂複合材料シートの破断歪が大きくなったと考えられる。これに対して、含水率が１重量％以上の乾燥薄片化黒鉛Ｃ，Ｄ、乾燥黒鉛Ｆ及び乾燥カーボンナノチューブＨを用いた比較例１〜１２においては、ボイドが多数観察され、破断歪が小さくなっていることを確認した。

Claims (14)

  1. グラフェン構造を有し、かつ２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満である、炭素材料。
  2. 前記炭素材料が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種である、請求項１に記載の炭素材料。
  3. 請求項１又は２に記載の炭素材料と、熱可塑性樹脂とを混合することにより得られる、樹脂複合材料。
  4. 前記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、前記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、
    前記樹脂複合材料を、１５ｃｍ×１５ｃｍ×１ｍｍのシートに賦型したときに、前記熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合には、雰囲気温度が融点以上において、又は前記熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合には、雰囲気温度がＴｇ以上において、前記シートを、真空下で１時間放置した後に、表面に発生するボイドが３個以下である、請求項３に記載の樹脂複合材料。
  5. 前記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、前記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、
    ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪が、５０％以上である、請求項３又は４に記載の樹脂複合材料。
  6. グラフェン構造を有する炭素材料と、熱可塑性樹脂とを含む、樹脂複合材料であって、
    前記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、前記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、
    前記樹脂複合材料を、１５ｃｍ×１５ｃｍ×１ｍｍのシートに賦型したときに、前記熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合には、雰囲気温度が融点以上において、又は前記熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合には、雰囲気温度がＴｇ以上において、前記シートを、真空下で１時間放置した後に、表面に発生するボイドが３個以下である、樹脂複合材料。
  7. グラフェン構造を有する炭素材料と、熱可塑性樹脂とを含む、樹脂複合材料であって、
    前記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、前記炭素材料を５重量部以上の割合で含有しており、
    ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して測定した破断歪が、５０％以上である、樹脂複合材料。
  8. 前記グラフェン構造を有する炭素材料が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種である、請求項６又は７に記載の樹脂複合材料。
  9. 前記熱可塑性樹脂１００重量部に対して、前記炭素材料を５０重量部以下の割合で含有している、請求項３〜８のいずれか１項に樹脂複合材料。
  10. 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンであることを特徴とする、請求項３〜９のいずれか１項に記載の樹脂複合材料。
  11. 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレンであることを特徴とする、請求項１０に記載の樹脂複合材料。
  12. グラフェン構造を有する炭素材料を、２００℃で揮発する揮発成分の含有率が１重量％未満になるまで乾燥させる、炭素材料の製造方法。
  13. 前記グラフェン構造を有する炭素材料が、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛、薄片化黒鉛及びグラフェンからなる群から選択された少なくとも１種である、請求項１２に記載の炭素材料の製造方法。
  14. 請求項１２又は１３に記載の炭素材料の製造方法により、炭素材料を得る工程と、
    前記炭素材料と熱可塑性樹脂とを混合することにより、樹脂複合材料を得る工程とを備える、樹脂複合材料の製造方法。
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