JPWO2019188050A1 - Method of manufacturing composite materials - Google Patents

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Abstract

ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体とを混練して、予備混練物を得る予備混練工程と、予備混練工程後に、更に、予備混練物を混練する本混練工程とを含む複合材料の製造方法である。そして、予備混練工程における混練温度を、本混練工程における混練温度よりも高くする。A method for producing a composite material, which includes a pre-kneading step of kneading rubber and a fibrous carbon nanostructure to obtain a pre-kneaded product, and a main kneading step of further kneading the pre-kneaded product after the pre-kneading step. is there. Then, the kneading temperature in the pre-kneading step is made higher than the kneading temperature in the main kneading step.

Description

本発明は、複合材料の製造方法に関し、特には、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体とを含む複合材料の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a composite material, and more particularly to a method for producing a composite material containing rubber and a fibrous carbon nanostructure.

カーボンナノチューブ(以下「CNT」と称することがある。)などの繊維状炭素ナノ構造体は、導電性、熱伝導性、摺動特性、機械特性等に優れるため、幅広い用途への応用が検討されている。
近年、繊維状炭素ナノ構造体の優れた特性を活かし、ゴムと繊維状炭素ナノ構造体とを複合化することで、加工性や強度といったゴムの特性と、補強性などの繊維状炭素ナノ構造体の特性とを併せ持つ複合材料を提供する技術の開発が進められている。
Fibrous carbon nanostructures such as carbon nanotubes (hereinafter sometimes referred to as "CNT") are excellent in conductivity, thermal conductivity, sliding properties, mechanical properties, etc., and therefore their application to a wide range of applications is being studied. ing.
In recent years, by taking advantage of the excellent properties of fibrous carbon nanostructures and combining rubber and fibrous carbon nanostructures, rubber properties such as workability and strength and fibrous carbon nanostructures such as reinforcing properties have been used. The development of technology to provide composite materials that combine the characteristics of the body is underway.

ここで、複合材料の機械的特性を良好に向上させる観点からは、CNTなどの繊維状炭素ナノ構造体をゴムのマトリックス中に均一に分散させる必要がある。そこで、分散媒中に繊維状炭素ナノ構造体を均一に分散させて調製した調製分散液と、ゴムとを混合してなる分散液を用いて複合材料を調製することにより、ゴムのマトリックス中に繊維状炭素ナノ構造体が均一に分散した複合材料を得る技術が提案されている。 Here, from the viewpoint of satisfactorily improving the mechanical properties of the composite material, it is necessary to uniformly disperse the fibrous carbon nanostructures such as CNTs in the rubber matrix. Therefore, a composite material is prepared in a rubber matrix by using a prepared dispersion prepared by uniformly dispersing fibrous carbon nanostructures in a dispersion medium and a dispersion prepared by mixing rubber. A technique for obtaining a composite material in which fibrous carbon nanostructures are uniformly dispersed has been proposed.

具体的には、例えば特許文献1では、溶媒中にCNTなどの炭素質材料を分散させてなる分散液に、ゴムなどのエラストマーを溶解させてエラストマー溶液を得た後、該エラストマー溶液から溶媒を除去して、炭素質材料を含むエラストマー組成物を製造することが開示されている。 Specifically, for example, in Patent Document 1, an elastomer such as rubber is dissolved in a dispersion liquid obtained by dispersing a carbonaceous material such as CNT in a solvent to obtain an elastomer solution, and then the solvent is used from the elastomer solution. It is disclosed to remove to produce an elastomeric composition comprising a carbonaceous material.

特開2017−8244号公報JP-A-2017-8244

ところで、自動車産業、化学産業、機械関連産業などにおいて用いられる複合材料には、高温条件下において高い引張強度が求められることがある。しかし、従来の方法によって得られる複合材料は、高温条件下における引張強度が必ずしも十分とは言えない。そのため、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体とを含有する複合材料の従来の製造方法には改良の余地があった。 By the way, composite materials used in the automobile industry, the chemical industry, the machine-related industry, and the like may be required to have high tensile strength under high temperature conditions. However, the composite material obtained by the conventional method does not always have sufficient tensile strength under high temperature conditions. Therefore, there is room for improvement in the conventional method for producing a composite material containing rubber and fibrous carbon nanostructures.

そこで、本発明は、高温条件下における引張強度に優れた複合材料の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた。そして、本発明者らは、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体とを含む複合混合物を、混練温度の異なる少なくとも2段階の混練工程で混練することで、高温条件下における引張強度が向上した複合材料が得られることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have made extensive studies to achieve the above object. Then, the present inventors kneaded the composite mixture containing the rubber and the fibrous carbon nanostructures in at least two kneading steps having different kneading temperatures to improve the tensile strength under high temperature conditions. We have found that a material can be obtained and completed the present invention.

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の複合材料の製造方法は、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体とを含む複合混合物を混練して、予備混練物を得る予備混練工程と、前記予備混練工程後に、更に、前記予備混練物を混練する本混練工程とを含み、前記予備混練工程における混練温度は、前記本混練工程における混練温度よりも高いことを特徴とする。このように、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体とを含む複合混合物を混練して、予備混練物を得る予備混練工程と、予備混練工程後に、更に、予備混練物を混練する本混練工程との少なくとも2段階の混練工程を含むことで、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を得ることができる。 That is, the present invention aims to advantageously solve the above problems, and the method for producing a composite material of the present invention is to knead a composite mixture containing rubber and a fibrous carbon nanostructure. The kneading temperature in the pre-kneading step is higher than the kneading temperature in the main kneading step. It is also characterized by being expensive. In this way, a pre-kneading step of kneading a composite mixture containing rubber and a fibrous carbon nanostructure to obtain a pre-kneaded product, and a main kneading step of further kneading the pre-kneaded product after the pre-kneading step. By including at least two steps of kneading, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be obtained.

ここで、本発明の複合材料の製造方法において、前記複合混合物は、前記ゴムと、該ゴムに対する貧溶媒と、前記繊維状炭素ナノ構造体と、を含む組成物を分散処理して分散物を得る手順と、得られた該分散物から該貧溶媒を除去する手順と、を経て得られるものとしてもよい。このような手順を経て得られる複合混合物とすれば、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を効率的に得ることができる。 Here, in the method for producing a composite material of the present invention, the composite mixture is prepared by dispersing a composition containing the rubber, a poor solvent for the rubber, and the fibrous carbon nanostructures. It may be obtained through a procedure for obtaining the mixture and a procedure for removing the poor solvent from the obtained dispersion. If the composite mixture obtained through such a procedure is used, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be efficiently obtained.

また、本発明の複合材料の製造方法において、前記複合混合物は、前記ゴムと、該ゴムを溶解し得る良溶媒と、前記繊維状炭素ナノ構造体と、を含む組成物を分散処理して分散物を得る手順と、得られた該分散物から該良溶媒を除去する手順と、を経て得られるものとしてもよい。このような手順を経て得られる複合混合物としても、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を効率的に得ることができる。 Further, in the method for producing a composite material of the present invention, the composite mixture is dispersed by dispersing a composition containing the rubber, a good solvent capable of dissolving the rubber, and the fibrous carbon nanostructures. It may be obtained through a procedure for obtaining a product and a procedure for removing the good solvent from the obtained dispersion. Even as a composite mixture obtained through such a procedure, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be efficiently obtained.

なお、本発明の複合材料の製造方法において、前記複合混合物は、粒子状フィラーを含有してもよい。粒子状フィラーを含有する複合混合物としても、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を効率的に得ることができる。 In the method for producing a composite material of the present invention, the composite mixture may contain a particulate filler. Even as a composite mixture containing a particulate filler, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be efficiently obtained.

ここで、本発明の複合材料の製造方法において、前記ゴムは、前記予備混練工程の混練温度におけるせん断速度0.1(1/s)条件下での複素粘度が、200,000Pa・s以下であることが好ましい。ゴムの複素粘度が上記上限値以下であれば、高温条件下における引張強度により優れた複合材料を効率的に得ることができる。 Here, in the method for producing a composite material of the present invention, the rubber has a complex viscosity of 200,000 Pa · s or less under the condition of a shear rate of 0.1 (1 / s) at the kneading temperature of the pre-kneading step. It is preferable to have. When the complex viscosity of the rubber is not more than the above upper limit value, a composite material having a higher tensile strength under high temperature conditions can be efficiently obtained.

また、本発明の複合材料の製造方法において、前記予備混練工程の混練温度が80℃以上であることが好ましい。予備混練工程の混練温度が80℃以上であれば、高温条件下における引張強度に更に優れた複合材料を効率的に得ることができる。 Further, in the method for producing a composite material of the present invention, the kneading temperature in the pre-kneading step is preferably 80 ° C. or higher. When the kneading temperature in the pre-kneading step is 80 ° C. or higher, a composite material having further excellent tensile strength under high temperature conditions can be efficiently obtained.

更に、本発明の複合材料の製造方法において、前記ゴムは、フッ素ゴム、ニトリルゴム及び水素化ニトリルゴムからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。このようなゴムを使用することで、耐油性、耐老化性などに優れる複合材料を得ることができる。 Further, in the method for producing a composite material of the present invention, the rubber is preferably at least one selected from the group consisting of fluororubber, nitrile rubber and hydrogenated nitrile rubber. By using such rubber, a composite material having excellent oil resistance, aging resistance and the like can be obtained.

また、本発明の複合材料の製造方法において、前記繊維状炭素ナノ構造体がカーボンナノチューブを含むことが好ましい。カーボンナノチューブを含む繊維状炭素ナノ構造体を使用すれば、複合材料中に含まれる繊維状炭素ナノ構造体の量が少ない場合であっても、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を得ることができる。 Further, in the method for producing a composite material of the present invention, it is preferable that the fibrous carbon nanostructure contains carbon nanotubes. By using the fibrous carbon nanostructures containing carbon nanotubes, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be obtained even when the amount of the fibrous carbon nanostructures contained in the composite material is small. be able to.

そして、本発明の複合材料の製造方法において、前記繊維状炭素ナノ構造体は、BET比表面積が600m/g以上であることが好ましい。繊維状炭素ナノ構造体のBET比表面積が600m/g以上であれば、高温条件下における引張強度に十分に優れた複合材料を提供することができる。In the method for producing a composite material of the present invention, the fibrous carbon nanostructure preferably has a BET specific surface area of 600 m 2 / g or more. When the BET specific surface area of the fibrous carbon nanostructure is 600 m 2 / g or more, it is possible to provide a composite material having sufficiently excellent tensile strength under high temperature conditions.

本発明の複合材料の製造方法によれば、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を効率的に製造することができる。 According to the method for producing a composite material of the present invention, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be efficiently produced.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の複合材料は、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む複合材料を製造する際に用いられる。そして、本発明の複合材料の製造方法を用いて製造した複合材料は、高温条件下での引張強度に優れている。そのため、例えば、シート材、シール材などの、高温条件下での高い引張強度が求められる各種用途に用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the composite material of the present invention is used in producing a composite material containing rubber, a fibrous carbon nanostructure, and an arbitrary particulate filler. The composite material produced by using the method for producing a composite material of the present invention is excellent in tensile strength under high temperature conditions. Therefore, for example, it is used for various applications such as sheet materials and sealing materials that require high tensile strength under high temperature conditions.

(複合材料の製造方法)
本発明の複合材料の製造方法は、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む複合混合物を混練して、予備混練物を得る予備混練工程と、予備混練工程後に、更に、予備混練物を混練する本混練工程とを含み、予備混練工程における混練温度は、本混練工程における混練工程よりも高い。また、本発明の複合材料の製造方法は、任意に、上記予備混練工程の前に、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む複合混合物を調製する調製工程を更に含んでいてもよい。
(Manufacturing method of composite material)
The method for producing a composite material of the present invention includes a pre-kneading step of kneading a composite mixture containing rubber, a fibrous carbon nanostructure, and an arbitrary particulate filler to obtain a pre-kneaded product, and after the pre-kneading step. Further, the kneading temperature in the pre-kneading step is higher than that in the kneading step in the main kneading step, including the main kneading step of kneading the pre-kneaded product. In addition, the method for producing a composite material of the present invention optionally comprises a preparation step of preparing a composite mixture containing rubber, a fibrous carbon nanostructure, and an arbitrary particulate filler before the pre-kneading step. Further may be included.

そして、本発明の複合材料の製造方法は、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む複合混合物を混練して、予備混練物を得る予備混練工程と、予備混練工程後に、更に、予備混練物を混練する本混練工程との少なくとも2段階の混練工程によって混練し、予備混練工程における混練温度を本混練工程における混練温度よりも高くするため、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を得ることができる。
ここで、本発明の製造方法によって得られる複合材料が、高温条件下において引張強度に優れる理由は、明らかではないが、次のように推察される。即ち、本混練工程よりも高温で行われる予備混練工程では、混練の際の熱によってゴムが繊維状炭素ナノ構造体と繊維状炭素ナノ構造体との間の隙間に侵入し易くなることで、繊維状炭素ナノ構造体が解繊して分散し易くなる。そのため、予備混練工程の後に本混練工程を実施することで、繊維状炭素ナノ構造体が良好に分散するためと推察される。
The method for producing a composite material of the present invention includes a pre-kneading step of kneading a composite mixture containing rubber, a fibrous carbon nanostructure, and an arbitrary particulate filler to obtain a pre-kneaded product, and a pre-kneading process. After the step, the pre-kneaded product is further kneaded by a kneading step of at least two steps with the main kneading step of kneading the pre-kneaded product, and the kneading temperature in the pre-kneading step is higher than the kneading temperature in the main kneading step. A composite material having excellent strength can be obtained.
Here, the reason why the composite material obtained by the production method of the present invention is excellent in tensile strength under high temperature conditions is not clear, but it is presumed as follows. That is, in the pre-kneading step performed at a higher temperature than the main kneading step, the rubber easily invades the gap between the fibrous carbon nanostructures and the fibrous carbon nanostructures due to the heat during kneading. The fibrous carbon nanostructures are defibrated and easily dispersed. Therefore, it is presumed that the fibrous carbon nanostructures are well dispersed by carrying out the main kneading step after the pre-kneading step.

<調製工程>
調製工程は、本発明の複合材料の製造方法に任意に含まれ得る工程である。そして、調製工程では、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む複合混合物を調製する。
<Preparation process>
The preparation step is a step that can be arbitrarily included in the method for producing a composite material of the present invention. Then, in the preparation step, a composite mixture containing rubber, fibrous carbon nanostructures, and an arbitrary particulate filler is prepared.

<<複合混合物の調製>>
予備混練工程で混練する、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む複合混合物は、例えば、下記(1)または(2)の方法により得ることができる。
(1)ゴムと、このゴムに対する貧溶媒と、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む組成物を分散処理して分散物を得る手順と、得られた分散物から貧溶媒を除去する手順と、を含む方法
(2)ゴムと、このゴムを溶解し得る良溶媒と、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む組成物を分散処理して分散物を得る手順と、得られた分散物から良溶媒を除去する手順と、を含む方法
<< Preparation of complex mixture >>
The composite mixture containing the rubber, the fibrous carbon nanostructures, and any particulate filler to be kneaded in the pre-kneading step can be obtained, for example, by the method (1) or (2) below.
(1) A procedure for obtaining a dispersion by dispersing a composition containing rubber, a poor solvent for the rubber, a fibrous carbon nanostructure, and an arbitrary particulate filler, and poor from the obtained dispersion. Method including step of removing solvent (2) A composition containing a rubber, a good solvent capable of dissolving the rubber, a fibrous carbon nanostructure, and an arbitrary particulate filler is dispersed and dispersed. A method comprising a procedure for obtaining a substance and a procedure for removing a good solvent from the obtained dispersion.

[ゴム]
ここで、ゴムとしては、特に限定されず、公知のゴムを用いることができるが、ゴムは、フッ素ゴム、ニトリルゴムおよび水素化ニトリルゴムからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。このようなゴムを使用することで、耐油性、耐老化性などに優れる複合材料を得ることができる。なお、これらのゴムは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
[Rubber]
Here, the rubber is not particularly limited, and a known rubber can be used, but the rubber is preferably at least one selected from the group consisting of fluororubber, nitrile rubber, and hydrogenated nitrile rubber. .. By using such rubber, a composite material having excellent oil resistance, aging resistance and the like can be obtained. In addition, these rubbers may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

−フッ素ゴム−
そして、フッ素ゴムとしては、例えば、四フッ化エチレン−プロピレン系ゴム(FEPM)、フッ化ビニリデン系ゴム(FKM)、四フッ化エチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル系ゴム(FFKM)、テトラフルオロエチレン系ゴム(TFE)などが挙げられる。これらの中でも、四フッ化エチレン−プロピレン系ゴム(FEPM)、フッ化ビニリデン系ゴム(FKM)が好ましい。
-Fluororubber-
Examples of the fluororubber include ethylene tetrafluoroethylene-propylene rubber (FEPM), vinylidene fluoride rubber (FKM), ethylene tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether rubber (FFKM), and tetrafluoroethylene rubber. (TFE) and the like. Among these, ethylene tetrafluoroethylene-propylene rubber (FEPM) and vinylidene fluoride rubber (FKM) are preferable.

−ニトリルゴム−
また、ニトリルゴムとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、カルボキシル変性アクリロニトリルブタジエン(XNBR)、アクリロニトリルブタジエンイソプレンゴム(NBIR)などが挙げられる。これらの中でも、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)が好ましい。
-Nitrile rubber-
Examples of the nitrile rubber include acrylonitrile butadiene rubber (NBR), carboxyl-modified acrylonitrile butadiene (XNBR), and acrylonitrile butadiene isoprene rubber (NBIR). Among these, acrylonitrile butadiene rubber (NBR) is preferable.

−水素化ニトリルゴム−
更に、水素化ニトリルゴムとしては、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム(HNBR)などが挙げられる。
-Hydrogenated nitrile rubber-
Further, examples of the hydrogenated nitrile rubber include hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (HNBR).

[複素粘度(η*)]
そして、ゴムは、本発明の予備混練工程の混練温度におけるせん断速度0.1(1/s)の条件下での複素粘度(η)が200,000Pa・s以下であることが好ましく、70,000Pa・s以下であることがより好ましく、65,000Pa・s以下であることが更に好ましく、40,000以下であることが特に好ましい。ゴムの複素粘度が上記上限値以下であれば、高温条件下における引張強度により優れた複合材料を効率的に得ることができる。なお、ゴムの複素粘度は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
[Complex viscosity (η * )]
The rubber preferably has a complex viscosity (η * ) of 200,000 Pa · s or less under the condition of a shear rate of 0.1 (1 / s) at the kneading temperature of the pre-kneading step of the present invention. It is more preferably 000 Pa · s or less, further preferably 65,000 Pa · s or less, and particularly preferably 40,000 Pa · s or less. When the complex viscosity of the rubber is not more than the above upper limit value, a composite material having a higher tensile strength under high temperature conditions can be efficiently obtained. The complex viscosity of rubber can be measured by using the measuring method described in the examples of the present specification.

[繊維状炭素ナノ構造体]
また、繊維状炭素ナノ構造体としては、特に限定されることなく、導電性を有する繊維状炭素ナノ構造体を用いることができる。具体的には、繊維状炭素ナノ構造体としては、例えば、カーボンナノチューブ(CNT)等の円筒形状の炭素ナノ構造体や、炭素の六員環ネットワークが扁平筒状に形成されてなる炭素ナノ構造体等の非円筒形状の炭素ナノ構造体を用いることができる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
[Fibrous carbon nanostructures]
Further, the fibrous carbon nanostructure is not particularly limited, and a conductive fibrous carbon nanostructure can be used. Specifically, the fibrous carbon nanostructures include, for example, cylindrical carbon nanostructures such as carbon nanotubes (CNTs) and carbon nanostructures in which a six-membered ring network of carbon is formed in a flat tubular shape. Non-cylindrical carbon nanostructures such as bodies can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

そして、上述した中でも、繊維状炭素ナノ構造体としては、CNTを含む繊維状炭素ナノ構造体を用いることがより好ましい。CNTを含む繊維状炭素ナノ構造体を使用すれば、混合液中に含まれる繊維状炭素ナノ構造体の量が少ない場合であっても、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を提供することができる。 And among the above-mentioned, as the fibrous carbon nanostructure, it is more preferable to use the fibrous carbon nanostructure containing CNT. By using the fibrous carbon nanostructures containing CNTs, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be provided even when the amount of the fibrous carbon nanostructures contained in the mixed solution is small. be able to.

ここで、CNTを含む繊維状炭素ナノ構造体は、CNTのみからなるものであってもよいし、CNTと、CNT以外の繊維状炭素ナノ構造体との混合物であってもよい。
そして、繊維状炭素ナノ構造体中のCNTとしては、特に限定されることなく、単層カーボンナノチューブおよび/または多層カーボンナノチューブを用いることができるが、CNTは、単層から5層までのカーボンナノチューブであることが好ましく、単層カーボンナノチューブであることがより好ましい。カーボンナノチューブの層数が少ないほど、混合液中に含まれる繊維状炭素ナノ構造体の量が少ない場合であっても、引張強度に優れた複合材料を効率的に製造することができる。
Here, the fibrous carbon nanostructure containing CNT may be composed of only CNT, or may be a mixture of CNT and a fibrous carbon nanostructure other than CNT.
The CNTs in the fibrous carbon nanostructures are not particularly limited, and single-walled carbon nanotubes and / or multi-walled carbon nanotubes can be used, but the CNTs are carbon nanotubes having one to five layers. It is preferable that it is a single-walled carbon nanotube, and it is more preferable that it is a single-walled carbon nanotube. As the number of carbon nanotube layers is smaller, a composite material having excellent tensile strength can be efficiently produced even when the amount of fibrous carbon nanostructures contained in the mixed solution is small.

また、繊維状炭素ナノ構造体の平均直径は、1nm以上であることが好ましく、60nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、10nm以下であることが更に好ましい。繊維状炭素ナノ構造体の平均直径が1nm以上であれば、繊維状炭素ナノ構造体の分散性を高めることができる。また、繊維状炭素ナノ構造体の平均直径が60nm以下であれば、複合混合物中に含まれる繊維状炭素ナノ構造体の量が少ない場合であっても、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を効率的に製造することができる。
なお、本発明において、「繊維状炭素ナノ構造体の平均直径」は、透過型電子顕微鏡(TEM)画像上で、例えば、20本の繊維状炭素ナノ構造体について直径(外径)を測定し、個数平均値を算出することで求めることができる。
The average diameter of the fibrous carbon nanostructures is preferably 1 nm or more, preferably 60 nm or less, more preferably 30 nm or less, and even more preferably 10 nm or less. When the average diameter of the fibrous carbon nanostructures is 1 nm or more, the dispersibility of the fibrous carbon nanostructures can be enhanced. Further, when the average diameter of the fibrous carbon nanostructures is 60 nm or less, the composite having excellent tensile strength under high temperature conditions even when the amount of the fibrous carbon nanostructures contained in the composite mixture is small. The material can be manufactured efficiently.
In the present invention, the "average diameter of fibrous carbon nanostructures" is determined by measuring the diameter (outer diameter) of, for example, 20 fibrous carbon nanostructures on a transmission electron microscope (TEM) image. , It can be obtained by calculating the number average value.

また、繊維状炭素ナノ構造体としては、平均直径(Av)に対する、直径の標準偏差(σ:標本標準偏差)に3を乗じた値(3σ)の比(3σ/Av)が0.20超0.80未満の繊維状炭素ナノ構造体を用いることが好ましく、3σ/Avが0.25超の繊維状炭素ナノ構造体を用いることがより好ましく、3σ/Avが0.40超の繊維状炭素ナノ構造体を用いることが更に好ましい。3σ/Avが0.20超0.80未満の繊維状炭素ナノ構造体を使用すれば、製造される複合材料の性能を更に向上させることができる。
なお、繊維状炭素ナノ構造体の平均直径(Av)および標準偏差(σ)は、繊維状炭素ナノ構造体の製造方法や製造条件を変更することにより調整してもよいし、異なる製法で得られた繊維状炭素ナノ構造体を複数種類組み合わせることにより調整してもよい。
Further, as the fibrous carbon nanostructure, the ratio (3σ / Av) of the value (3σ) obtained by multiplying the standard deviation (σ: sample standard deviation) of the diameter by 3 with respect to the average diameter (Av) is more than 0.20. It is preferable to use a fibrous carbon nanostructure of less than 0.80, more preferably a fibrous carbon nanostructure having a 3σ / Av of more than 0.25, and a fibrous having a 3σ / Av of more than 0.40. It is more preferred to use carbon nanostructures. By using a fibrous carbon nanostructure having a 3σ / Av of more than 0.20 and less than 0.80, the performance of the produced composite material can be further improved.
The average diameter (Av) and standard deviation (σ) of the fibrous carbon nanostructures may be adjusted by changing the manufacturing method and manufacturing conditions of the fibrous carbon nanostructures, or may be obtained by different manufacturing methods. It may be adjusted by combining a plurality of types of the obtained fibrous carbon nanostructures.

そして、繊維状炭素ナノ構造体としては、前述のようにして測定した直径を横軸に、その頻度を縦軸に取ってプロットし、ガウシアンで近似した際に、正規分布を取るものが通常使用される。 As the fibrous carbon nanostructures, those measured as described above are usually plotted with the diameter measured on the horizontal axis and the frequency on the vertical axis, and when approximated by Gaussian, a normal distribution is usually used. Will be done.

また、繊維状炭素ナノ構造体は、平均長さが、10μmm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、80μm以上であることが更に好ましく、600μm以下であることが好ましく、550μm以下であることがより好ましく、500μm以下であることが更に好ましい。平均長さが10μm以上であれば、複合混合物中に含まれる繊維状炭素ナノ構造体の量が少ない場合であっても、複合材料の引張強度を向上させることができる。そして、平均長さが600μm以下であれば、後述する分散処理において繊維状炭素ナノ構造体の分散性を高めることができる。
なお、本発明において、「繊維状炭素ナノ構造体」の平均長さは、走査型電子顕微鏡(SEM)画像上で、例えば、20本の繊維状炭素ナノ構造体について長さを測定し、個数平均値を算出することで求めることができる。
Further, the fibrous carbon nanostructure preferably has an average length of 10 μm or more, more preferably 50 μm or more, further preferably 80 μm or more, preferably 600 μm or less, and preferably 550 μm. It is more preferably 5 μm or less, and further preferably 500 μm or less. When the average length is 10 μm or more, the tensile strength of the composite material can be improved even when the amount of the fibrous carbon nanostructures contained in the composite mixture is small. When the average length is 600 μm or less, the dispersibility of the fibrous carbon nanostructure can be enhanced in the dispersion treatment described later.
In the present invention, the average length of the "fibrous carbon nanostructures" is determined by measuring the length of, for example, 20 fibrous carbon nanostructures on a scanning electron microscope (SEM) image. It can be obtained by calculating the average value.

更に、繊維状炭素ナノ構造体は、通常、アスペクト比が10超である。なお、繊維状炭素ナノ構造体のアスペクト比は、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて、無作為に選択した繊維状炭素ナノ構造体100本の直径および長さを測定し、直径と長さとの比(長さ/直径)の平均値を算出することにより求めることができる。 Furthermore, fibrous carbon nanostructures typically have an aspect ratio greater than 10. The aspect ratio of the fibrous carbon nanostructures was determined by measuring the diameter and length of 100 randomly selected fibrous carbon nanostructures using a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. It can be obtained by calculating the average value of the ratio (length / diameter) to the length.

−BET比表面積−
更に、繊維状炭素ナノ構造体は、BET比表面積が600m/g以上であることが好ましく、800m/g以上であることがより好ましく、2500m/g以下であることが好ましく、1200m/g以下であることがより好ましい。繊維状炭素ナノ構造体のBET比表面積上記範囲内であれば、高温条件下における引張強度により優れた複合材料を提供することができる。
なお、本発明において、「BET比表面積」とは、BET法を用いて測定した窒素吸着
比表面積を指す。
-BET specific surface area-
Further, the fibrous carbon nanostructure preferably has a BET specific surface area of 600 m 2 / g or more, more preferably 800 m 2 / g or more, preferably 2500 m 2 / g or less, and 1200 m 2 or less. More preferably, it is / g or less. If the BET specific surface area of the fibrous carbon nanostructure is within the above range, it is possible to provide a composite material having a higher tensile strength under high temperature conditions.
In the present invention, the "BET specific surface area" refers to the nitrogen adsorption specific surface area measured by using the BET method.

また、繊維状炭素ナノ構造体は、吸着等温線から得られるt−プロットが上に凸な形状を示すことが好ましい。なお、「t−プロット」は、窒素ガス吸着法により測定された繊維状炭素ナノ構造体の吸着等温線において、相対圧を窒素ガス吸着層の平均厚みt(nm)に変換することにより得ることができる。すなわち、窒素ガス吸着層の平均厚みtを相対圧P/P0に対してプロットした、既知の標準等温線から、相対圧に対応する窒素ガス吸着層の平均厚みtを求めて上記変換を行うことにより、繊維状炭素ナノ構造体のt−プロットが得られる(de Boerらによるt−プロット法)。 Further, it is preferable that the fibrous carbon nanostructure has an upwardly convex shape in the t-plot obtained from the adsorption isotherm. The "t-plot" can be obtained by converting the relative pressure into the average thickness t (nm) of the nitrogen gas adsorption layer in the adsorption isotherm of the fibrous carbon nanostructure measured by the nitrogen gas adsorption method. Can be done. That is, the above conversion is performed by obtaining the average thickness t of the nitrogen gas adsorption layer corresponding to the relative pressure from a known standard isotherm obtained by plotting the average thickness t of the nitrogen gas adsorption layer with respect to the relative pressure P / P0. Provides a t-plot of fibrous carbon nanostructures (t-plot method by de Boer et al.).

ここで、表面に細孔を有する物質では、窒素ガス吸着層の成長は、次の(1)〜(3)の過程に分類される。そして、下記の(1)〜(3)の過程によって、t−プロットの傾きに変化が生じる。
(1)全表面への窒素分子の単分子吸着層形成過程
(2)多分子吸着層形成とそれに伴う細孔内での毛管凝縮充填過程
(3)細孔が窒素によって満たされた見かけ上の非多孔性表面への多分子吸着層形成過程
Here, in a substance having pores on the surface, the growth of the nitrogen gas adsorption layer is classified into the following processes (1) to (3). Then, the slope of the t-plot changes due to the following processes (1) to (3).
(1) Single-molecule adsorption layer formation process of nitrogen molecules on the entire surface (2) Multi-molecule adsorption layer formation and accompanying capillary condensation and filling process in the pores (3) Apparently the pores are filled with nitrogen Process of forming a multi-molecule adsorption layer on a non-porous surface

そして、上に凸な形状を示すt−プロットは、窒素ガス吸着層の平均厚みtが小さい領域では、原点を通る直線上にプロットが位置するのに対し、tが大きくなると、プロットが当該直線から下にずれた位置となる。かかるt−プロットの形状を有する繊維状炭素ナノ構造体は、繊維状炭素ナノ構造体の全比表面積に対する内部比表面積の割合が大きく、繊維状炭素ナノ構造体を構成する炭素ナノ構造体に多数の開口が形成されていることを示している。 In the t-plot showing an upwardly convex shape, the plot is located on a straight line passing through the origin in the region where the average thickness t of the nitrogen gas adsorption layer is small, whereas when t is large, the plot is the straight line. The position is shifted downward from. The fibrous carbon nanostructures having such a t-plot shape have a large ratio of the internal specific surface area to the total specific surface area of the fibrous carbon nanostructures, and are abundant in the carbon nanostructures constituting the fibrous carbon nanostructures. It shows that the opening of is formed.

なお、繊維状炭素ナノ構造体のt−プロットの屈曲点は、0.2≦t(nm)≦1.5を満たす範囲にあることが好ましく、0.45≦t(nm)≦1.5の範囲にあることがより好ましく、0.55≦t(nm)≦1.0の範囲にあることが更に好ましい。繊維状炭素ナノ構造体のt−プロットの屈曲点がかかる範囲内にあれば、繊維状炭素ナノ構造体の分散性を高めることができる。具体的には、屈曲点の値が0.2未満であれば、繊維状炭素ナノ構造体が凝集し易く分散性が低下し、屈曲点の値が1.5超であれば繊維状炭素ナノ構造体同士が絡み合いやすくなり分散性が低下する虞がある。
なお、「屈曲点の位置」は、前述した(1)の過程の近似直線Aと、前述した(3)の過程の近似直線Bとの交点である。
The bending point of the t-plot of the fibrous carbon nanostructure is preferably in the range satisfying 0.2 ≦ t (nm) ≦ 1.5, and 0.45 ≦ t (nm) ≦ 1.5. It is more preferable that it is in the range of 0.55 ≦ t (nm) ≦ 1.0. If the inflection point of the t-plot of the fibrous carbon nanostructure is within such a range, the dispersibility of the fibrous carbon nanostructure can be enhanced. Specifically, if the bending point value is less than 0.2, the fibrous carbon nanostructures are likely to aggregate and the dispersibility is lowered, and if the bending point value is more than 1.5, the fibrous carbon nanostructures are likely to aggregate. There is a risk that the structures will be easily entangled with each other and the dispersibility will be reduced.
The "position of the bending point" is the intersection of the approximate straight line A in the process (1) described above and the approximate straight line B in the process (3) described above.

更に、繊維状炭素ナノ構造体は、t−プロットから得られる全比表面積S1に対する内部比表面積S2の比(S2/S1)が0.05以上0.30以下であるのが好ましい。繊維状炭素ナノ構造体のS2/S1の値がかかる範囲内であれば、繊維状炭素ナノ構造体の分散性を高め、少ない使用量で、本発明の製造方法によって得られる複合材料の高温条件下における引張強度を高めることができる。
ここで、繊維状炭素ナノ構造体の全比表面積S1および内部比表面積S2は、そのt−プロットから求めることができる。具体的には、まず、(1)の過程の近似直線の傾きから全比表面積S1を、(3)の過程の近似直線の傾きから外部比表面積S3を、それぞれ求めることができる。そして、全比表面積S1から外部比表面積S3を差し引くことにより、内部比表面積S2を算出することができる。
Further, in the fibrous carbon nanostructure, the ratio (S2 / S1) of the internal specific surface area S2 to the total specific surface area S1 obtained from the t-plot is preferably 0.05 or more and 0.30 or less. When the value of S2 / S1 of the fibrous carbon nanostructure is within such a range, the dispersibility of the fibrous carbon nanostructure is enhanced, and the high temperature condition of the composite material obtained by the production method of the present invention is used in a small amount. The tensile strength underneath can be increased.
Here, the total specific surface area S1 and the internal specific surface area S2 of the fibrous carbon nanostructure can be obtained from the t-plot. Specifically, first, the total specific surface area S1 can be obtained from the slope of the approximate straight line in the process (1), and the external specific surface area S3 can be obtained from the slope of the approximate straight line in the process (3). Then, the internal specific surface area S2 can be calculated by subtracting the external specific surface area S3 from the total specific surface area S1.

因みに、繊維状炭素ナノ構造体の吸着等温線の測定、t−プロットの作成、および、t−プロットの解析に基づく全比表面積S1と内部比表面積S2との算出は、例えば、市販の測定装置である「BELSORP(登録商標)−mini」(日本ベル(株)製)を用いて行うことができる。 Incidentally, the measurement of the adsorption isotherm of the fibrous carbon nanostructure, the creation of the t-plot, and the calculation of the total specific surface area S1 and the internal specific surface area S2 based on the analysis of the t-plot can be performed by, for example, a commercially available measuring device. "BELSORP (registered trademark) -mini" (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) can be used.

更に、繊維状炭素ナノ構造体として好適なCNTを含む繊維状炭素ナノ構造体は、ラマン分光法を用いて評価した際に、Radial Breathing Mode(RBM)のピークを有することが好ましい。なお、三層以上の多層カーボンナノチューブのみからなる繊維状炭素ナノ構造体のラマンスペクトルには、RBMが存在しない。 Further, the fibrous carbon nanostructures containing CNTs suitable as fibrous carbon nanostructures preferably have a Radial Breathing Mode (RBM) peak when evaluated using Raman spectroscopy. RBM does not exist in the Raman spectrum of the fibrous carbon nanostructure composed of only three or more layers of multi-walled carbon nanotubes.

また、CNTを含む繊維状炭素ナノ構造体は、ラマンスペクトルにおけるDバンドピーク強度に対するGバンドピーク強度の比(G/D比)が0.5以上5.0以下であることが好ましい。G/D比が0.5以上5.0以下であれば、本発明の製造方法によって得られる複合材料の性能を更に向上させることができる。 Further, in the fibrous carbon nanostructure containing CNT, the ratio (G / D ratio) of the G band peak intensity to the D band peak intensity in the Raman spectrum is preferably 0.5 or more and 5.0 or less. When the G / D ratio is 0.5 or more and 5.0 or less, the performance of the composite material obtained by the production method of the present invention can be further improved.

なお、CNTを含む繊維状炭素ナノ構造体は、特に限定されることなく、アーク放電法、レーザーアブレーション法、化学的気相成長法(CVD法)などの既知のCNTの合成方法を用いて製造することができる。具体的には、CNTを含む繊維状炭素ナノ構造体は、例えば、カーボンナノチューブ製造用の触媒層を表面に有する基材上に原料化合物およびキャリアガスを供給し、化学的気相成長法(CVD法)によりCNTを合成する際に、系内に微量の酸化剤(触媒賦活物質)を存在させることで、触媒層の触媒活性を飛躍的に向上させるという方法(スーパーグロース法;国際公開第2006/011655号参照)に準じて、効率的に製造することができる。なお、以下では、スーパーグロース法により得られるカーボンナノチューブを「SGCNT」と称する。
そして、スーパーグロース法により製造された繊維状炭素ナノ構造体は、SGCNTのみから構成されていてもよいし、SGCNTに加え、例えば、非円筒形状の炭素ナノ構造体等の他の炭素ナノ構造体を含んでいてもよい。
The fibrous carbon nanostructure containing CNT is not particularly limited, and is produced by using a known CNT synthesis method such as an arc discharge method, a laser ablation method, or a chemical vapor deposition method (CVD method). can do. Specifically, in the fibrous carbon nanostructure containing CNT, for example, a raw material compound and a carrier gas are supplied on a substrate having a catalyst layer for producing carbon nanotubes on the surface, and a chemical vapor deposition method (CVD) is performed. When CNTs are synthesized by the method), the catalytic activity of the catalyst layer is dramatically improved by the presence of a trace amount of oxidizing agent (catalyst activator) in the system (super growth method; International Publication No. 2006). It can be efficiently manufactured according to (see No. 011655). In the following, the carbon nanotubes obtained by the super growth method will be referred to as "SGCNT".
The fibrous carbon nanostructures produced by the super growth method may be composed of only SGCNTs, or in addition to SGCNTs, for example, other carbon nanostructures such as non-cylindrical carbon nanostructures. May include.

[粒子状フィラー]
また、本発明において複合混合物が任意に含み得る粒子状フィラーとしては、特に限定されることない。そして、粒子状フィラーの材料として、例えば非炭素フィラーを用いることができ、中でも、タルク(MgSi10(OH))、炭酸カルシウム(CaCO)、酸化亜鉛(ZnO)などを用いることが好ましく、タルクを用いることがより好ましい。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、本発明において、「粒子状」には、球状、楕円形状、多角形状、鱗片状などが含まれるものとする。
[Particular filler]
Further, the particulate filler that the composite mixture can optionally contain in the present invention is not particularly limited. Then, for example, a non-carbon filler can be used as the material of the particulate filler, and among them, talc (Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), zinc oxide (ZnO) and the like are used. It is preferable, and it is more preferable to use talc. These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, the "particle shape" includes a spherical shape, an elliptical shape, a polygonal shape, a scaly shape, and the like.

−平均粒径−
ここで、粒子状フィラーの平均粒径は、0.5μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、10μm以下であることが好ましく、8.5μm以下であることがより好ましく、また、5μm以下としてもよい。粒子状フィラーの平均粒径が上記範囲内であることにより、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を得ることができる。なお、粒子状フィラーが真球状でない場合には、粒子状フィラーの長径を粒子状フィラーの粒径とする。
また、粒子状フィラーの平均粒径は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
-Average particle size-
Here, the average particle size of the particulate filler is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, preferably 10 μm or less, and more preferably 8.5 μm or less. Further, it may be 5 μm or less. When the average particle size of the particulate filler is within the above range, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be obtained. When the particulate filler is not spherical, the major axis of the particulate filler is the particle size of the particulate filler.
In addition, the average particle size of the particulate filler can be measured by using the measuring method described in the examples of the present specification.

−モース硬度−
更に、粒子状フィラーのモース硬度は、0.5以上であることが好ましく、1.0以上であることがより好ましく、3.5以下であることが好ましく、3.0以下であることがより好ましく、2.0以下であることが更に好ましい。粒子状フィラーのモース硬度が上記下限値以上であれば、粒子状フィラーの損傷を防止して、引張強度が向上した複合材料を得ることができる。また、粒子状フィラーのモース硬度が上記上限値以下であれば、繊維状炭素ナノ構造体の損傷を防止して、引張強度が向上した複合材料を提供することができる。
ここで、粒子状フィラーのモース硬度は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
-Mohs hardness-
Further, the Mohs hardness of the particulate filler is preferably 0.5 or more, more preferably 1.0 or more, preferably 3.5 or less, and more preferably 3.0 or less. It is preferably 2.0 or less, and more preferably 2.0 or less. When the Mohs hardness of the particulate filler is at least the above lower limit value, damage to the particulate filler can be prevented and a composite material having improved tensile strength can be obtained. Further, when the Mohs hardness of the particulate filler is not more than the above upper limit value, it is possible to prevent damage to the fibrous carbon nanostructures and provide a composite material having improved tensile strength.
Here, the Mohs hardness of the particulate filler can be measured using the method described in the examples of the present specification.

[貧溶媒]
そして、複合混合物の調製において、上述した(1)の方法を採用する場合、用いる貧溶媒としては、水やシクロヘキサンなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で、または、2種類以上を組み合わせて用いることができる。ここで、貧溶媒とは、温度30℃におけるゴムの溶解度が10g/100g以下の溶媒をいう。具体的には、例えばゴムとしてFEPMを用いた場合には、貧溶媒として、シクロヘキサンや、水、アルコール類(イソプロピルアルコール、メタノール等)、ケトン類(メチルエチルケトン、アセトン等)等を挙げることができる。また、ゴムとしてFKMを用いた場合には、貧溶媒として、シクロヘキサンや、水等を挙げることができる。ゴムとしてNBRを用いた場合には、貧溶媒として、シクロヘキサンや、水、アルコール類(イソプロピルアルコール、メタノール等)等を挙げることができる。
[Poor solvent]
When the method (1) described above is adopted in the preparation of the composite mixture, examples of the poor solvent to be used include water and cyclohexane. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Here, the poor solvent means a solvent having a rubber solubility of 10 g / 100 g or less at a temperature of 30 ° C. Specifically, for example, when FEPM is used as the rubber, cyclohexane, water, alcohols (isopropyl alcohol, methanol, etc.), ketones (methyl ethyl ketone, acetone, etc.) and the like can be mentioned as the poor solvent. When FKM is used as the rubber, cyclohexane, water and the like can be mentioned as the poor solvent. When NBR is used as the rubber, cyclohexane, water, alcohols (isopropyl alcohol, methanol, etc.) and the like can be mentioned as the poor solvent.

[良溶媒]
また、複合混合物の調製において、上述した(2)の方法を採用する場合、用いる良溶媒としては、テトラヒドロフラン(THF)やメチルエチルケトン(MEK)などが挙げられる。これらは、1種類を単独で、または、2種類以上を組み合わせて用いることができる。ここで、良溶媒とは、温度30℃におけるゴムの溶解度が90g/100g以上の溶媒をいう。具体的には、例えばゴムとしてFEPMを用いた場合には、良溶媒として、THF等を挙げることができる。また、ゴムとしてFKMを用いた場合には、良溶媒として、MEK等を挙げることができる。ゴムとしてNBRを用いた場合には、良溶媒として、MEK等を挙げることができる。
[Good solvent]
When the method (2) described above is adopted in the preparation of the composite mixture, examples of the good solvent to be used include tetrahydrofuran (THF) and methyl ethyl ketone (MEK). These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Here, the good solvent means a solvent having a rubber solubility of 90 g / 100 g or more at a temperature of 30 ° C. Specifically, for example, when FEPM is used as the rubber, THF and the like can be mentioned as a good solvent. When FKM is used as the rubber, MEK or the like can be mentioned as a good solvent. When NBR is used as the rubber, MEK or the like can be mentioned as a good solvent.

−複合混合物中のゴムと繊維状炭素ナノ構造体との含有割合−
そして、複合混合物中の繊維状炭素ナノ構造体の含有量に対するゴムの含有量の比は、質量比(ゴム/繊維状炭素ナノ構造体)で5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、15以上であることが更に好ましく、120以下であることが好ましく、50以下であることがより好ましく、30以下であることが更に好ましい。複合混合物中のゴムと繊維状炭素ナノ構造体との含有割合が上記範囲内であれば、高温条件下における引張強度が高められた複合材料を得ることができる。
-Content ratio of rubber and fibrous carbon nanostructures in the composite mixture-
The ratio of the content of rubber to the content of fibrous carbon nanostructures in the composite mixture is preferably 5 or more and 10 or more in terms of mass ratio (rubber / fibrous carbon nanostructures). Is more preferable, 15 or more is further preferable, 120 or less is preferable, 50 or less is more preferable, and 30 or less is further preferable. When the content ratio of the rubber and the fibrous carbon nanostructures in the composite mixture is within the above range, a composite material having increased tensile strength under high temperature conditions can be obtained.

−複合混合物中のゴムと粒子状フィラーとの含有割合−
また、複合混合物中の粒子状フィラーの含有量に対するゴムの含有量の比は、質量比(ゴム/粒子状フィラー)で5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、15以上であることが更に好ましく、120以下であることが好ましく、50以下であることがより好ましく、30以下であることが更に好ましい。複合混合物中のゴムと粒子状フィラーとの含有割合が上記範囲内であれば、高温条件下における引張強度がより高められた複合材料を得ることができる。
-Content ratio of rubber and particulate filler in the composite mixture-
The ratio of the rubber content to the particulate filler content in the composite mixture is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and 15 or more in terms of mass ratio (rubber / particulate filler). It is more preferably 120 or less, more preferably 50 or less, and even more preferably 30 or less. When the content ratio of the rubber and the particulate filler in the composite mixture is within the above range, a composite material having higher tensile strength under high temperature conditions can be obtained.

−複合混合物中の繊維状炭素ナノ構造体と粒子状フィラーとの含有割合−
更に、複合混合物中の粒子状フィラーの含有量に対する繊維状炭素ナノ構造体の含有量の比は、質量比(繊維状炭素ナノ構造体/粒子状フィラー)で0.1以上であることが好ましく、0.2以上であることがより好ましく、0.4以上であることが更に好ましく、0.6以上であることが特に好ましく、12以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましく、2以下であることが更に好ましく、1以下であることが特に好ましい。複合混合物中の繊維状炭素ナノ構造体と粒子状フィラーとの含有割合が上記範囲内であれば、高温条件下における引張強度が更に高められた複合材料を得ることができる。
-Content ratio of fibrous carbon nanostructures and particulate filler in the composite mixture-
Further, the ratio of the content of the fibrous carbon nanostructures to the content of the particulate fillers in the composite mixture is preferably 0.1 or more in terms of mass ratio (fibrous carbon nanostructures / particulate fillers). , 0.2 or more, more preferably 0.4 or more, particularly preferably 0.6 or more, preferably 12 or less, and more preferably 5 or less. It is more preferably 2 or less, and particularly preferably 1 or less. When the content ratio of the fibrous carbon nanostructure and the particulate filler in the composite mixture is within the above range, a composite material having further increased tensile strength under high temperature conditions can be obtained.

−複合混合物中のゴムの固形分濃度−
また、複合混合物中のゴムの固形分は、複合混合物(100質量%)中、2質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、8質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以下であることが好ましく、16質量%以下であることがより好ましく、12質量%以下であることが更に好ましい。複合混合物中のゴムの固形分の濃度が上記下限値以上であれば、後に分散処理する際に、各成分を効率的に分散させることができる。一方、複合混合物中のゴムの固形分の濃度が上記上限値以下であれば、後に溶媒を除去する際に、溶媒の除去が容易になる。
-Rubber solids concentration in composite mixture-
The solid content of the rubber in the composite mixture is preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, and 8% by mass or more in the composite mixture (100% by mass). It is more preferably 20% by mass or less, more preferably 16% by mass or less, and further preferably 12% by mass or less. When the concentration of the solid content of the rubber in the composite mixture is at least the above lower limit value, each component can be efficiently dispersed in the subsequent dispersion treatment. On the other hand, when the concentration of the solid content of the rubber in the composite mixture is not more than the above upper limit value, the solvent can be easily removed when the solvent is later removed.

ここで、複合混合物の調製において、各成分の混合は、既知の方法により行えばよい。また、上述した各成分を混合する順番は、特に限定されることはなく、全成分を一括で混合してもよいし、一部の成分を混合した後に残部の成分を添加して更に混合してもよい。 Here, in the preparation of the composite mixture, the mixing of each component may be carried out by a known method. The order in which each of the above-mentioned components is mixed is not particularly limited, and all the components may be mixed at once, or a part of the components may be mixed and then the remaining components may be added and further mixed. You may.

また、複合混合物の調製において、上述した(1)の方法を採用する場合には、例えば、ゴムの塊と、任意の粒子状フィラーとを含む混合物を粉砕して、ゴムと、粒子状フィラーとが混合した粉砕混合物を得た後に、この粉砕混合物と、残りの成分とを一括で混合してもよい。あるいは、例えば、粉砕や乳化重合などの既知の方法で調製したゴム粒子と、繊維状炭素ナノ構造体と、貧溶媒と、任意の粒子状フィラーと混合してもよい。 When the method (1) described above is adopted in the preparation of the composite mixture, for example, a mixture containing a lump of rubber and an arbitrary particulate filler is pulverized to obtain a rubber and a particulate filler. After obtaining the pulverized mixture mixed with the above, the pulverized mixture and the remaining components may be mixed together. Alternatively, for example, rubber particles prepared by a known method such as pulverization or emulsion polymerization, fibrous carbon nanostructures, a poor solvent, and an arbitrary particulate filler may be mixed.

−ゴムの平均粒径−
その際、ゴムの塊と粒子状フィラーとを含む混合物の粉砕は、粉砕して得られるゴムが、好ましくは平均粒径が1mm以下、より好ましくは0.5mm以下のゴムの粒子となるまで粉砕することが好ましい。粉砕によってゴムを平均粒径が1mm以下のゴムの粒子とすることで、複合材料中でのゴムの分散性をより高めることができる。
-Average particle size of rubber-
At that time, the mixture containing the lump of rubber and the particulate filler is pulverized until the rubber obtained by pulverization becomes rubber particles having an average particle size of preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less. It is preferable to do so. By pulverizing the rubber into rubber particles having an average particle size of 1 mm or less, the dispersibility of the rubber in the composite material can be further enhanced.

なお、ゴムの塊と粒子状フィラーとを含む混合物の粉砕方法は特に限定されず、ゴムの塊と、粒子状フィラーとを含む混合物を、凍結粉砕機などの既知の粉砕機を用いて粉砕することができる。また、粉砕強度などの粉砕条件は、粉砕して得られるゴム粒子の所望の粒径などに合わせて適宜調整すればよい。 The method for crushing the mixture containing the rubber lump and the particulate filler is not particularly limited, and the mixture containing the rubber lump and the particulate filler is crushed using a known crusher such as a freeze crusher. be able to. Further, the crushing conditions such as the crushing strength may be appropriately adjusted according to the desired particle size of the rubber particles obtained by crushing.

[分散処理]
そして、複合混合物の調製において、上述した(1)の方法を用いる場合には、ゴムと、ゴムに対する貧溶媒と、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む組成物を分散処理して分散物を得る。
また、複合混合物の調製において、上述した(2)の方法を用いる場合には、ゴムと、ゴムを溶解し得る良溶媒と、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む組成物を分散処理して分散物を得る。
[Distributed processing]
Then, when the method (1) described above is used in the preparation of the composite mixture, a composition containing rubber, a poor solvent for rubber, fibrous carbon nanostructures, and an arbitrary particulate filler is dispersed. Process to obtain dispersion.
Further, when the method (2) described above is used in the preparation of the composite mixture, a composition containing rubber, a good solvent capable of dissolving the rubber, fibrous carbon nanostructures, and an arbitrary particulate filler. Disperse the material to obtain a dispersion.

なお、分散処理する方法は特に限定されないが、複合混合物中の各成分を均一に分散させることができる観点から、分散処理は、複合混合物にせん断力を加えて行うことが好ましい。 The method for the dispersion treatment is not particularly limited, but the dispersion treatment is preferably performed by applying a shearing force to the composite mixture from the viewpoint that each component in the composite mixture can be uniformly dispersed.

ここで、複合混合物にせん断力を加えた分散処理に関し、以下ではメディアレス高速せん断機を用いた湿式分散処理を例に挙げて説明するが、本発明の複合材料の製造方法において、分散処理の方法は以下の一例に限定されるものではない。 Here, regarding the dispersion treatment in which a shearing force is applied to the composite mixture, a wet dispersion treatment using a medialess high-speed shearing machine will be described below as an example, but in the method for producing a composite material of the present invention, the dispersion treatment is performed. The method is not limited to the following example.

−メディアレス高速せん断機−
メディアレス高速せん断機としては、高速撹拌機、ホモジナイザーおよびインラインミキサーなどの、分散メディアを使用せずに湿式で高速せん断力を用いて分散処理をすることが可能な既知のメディアレス分散機を用いることができる。メディアレス高速せん断機を用いることにより、ジェットミル等の高圧型の高速せん断機に比べ、一度に多量の混合液を短時間で分散処理することができる。
-Medialess high-speed shear machine-
As the medialess high-speed shearing machine, a known medialess high-speed shearing machine such as a high-speed stirrer, a homogenizer, and an in-line mixer, which can perform dispersion processing using a wet high-speed shearing force without using a dispersion medium, is used. be able to. By using a medialess high-speed shearing machine, it is possible to disperse a large amount of mixed liquid at one time in a short time as compared with a high-pressure type high-speed shearing machine such as a jet mill.

−圧力−
ここで、湿式分散処理において上記複合混合物にかかる圧力、即ち、メディアレス高速せん断機へ上記複合混合物を供給してから湿式分散処理の終了までの間に混合液にかかる圧力は、ゲージ圧で5MPa以下であることが好ましく、4MPa以下であることがより好ましい。そして、混合液の分散処理は無加圧下で行うことが更に好ましい。複合混合物にかかる圧力を上記上限値以下とすれば、繊維状炭素ナノ構造体や粒子状フィラーに損傷が発生するのを抑制することができる。
− Pressure −
Here, the pressure applied to the composite mixture in the wet dispersion treatment, that is, the pressure applied to the mixture from the supply of the composite mixture to the medialess high-speed shearing machine to the end of the wet dispersion treatment is 5 MPa in gauge pressure. It is preferably less than or equal to, and more preferably 4 MPa or less. Further, it is more preferable that the dispersion treatment of the mixed solution is performed under no pressure. When the pressure applied to the composite mixture is not more than the above upper limit value, damage to the fibrous carbon nanostructures and the particulate filler can be suppressed.

そして、複合混合物にかかる圧力(ゲージ圧)が5MPa以下の条件下において繊維状炭素ナノ構造体や粒子状フィラーを良好に分散させる観点から、メディアレス高速せん断機としては、回転式のメディアレス高速せん断機が好ましく、回転式ホモジナイザー、または、固定されたステーターとステーターに対抗して高速回転するローターとを備えるインライン・ローター・ステーター式ミキサーが好ましい。 From the viewpoint of satisfactorily dispersing the fibrous carbon nanostructures and particulate filler under the condition that the pressure (gauge pressure) applied to the composite mixture is 5 MPa or less, the rotary medialess high speed shearing machine has a rotary medialess high speed. A shear machine is preferred, and a rotary homogenizer or an in-line rotor-stator mixer with a fixed stator and a rotor that rotates at high speed against the stator is preferred.

なお、メディアレス高速せん断機として回転式ホモジナイザーを使用する場合には、湿式分散処理は、翼周速度が5m/秒以上となる条件で行うことが好ましい。翼周速度が5m/秒以上であれば、繊維状炭素ナノ構造体や粒子状フィラーを十分に分散させることができる。また、処理時間は、10分以上300分以下が好ましい。更に、回転部の形状としては、例えば、鋸歯ブレード、閉式ローター、ローター/ステーター式が好ましい。閉式ローターのスリット幅またはローター/ステーターの最小クリアランスは、3mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。 When a rotary homogenizer is used as the medialess high-speed shearing machine, the wet dispersion treatment is preferably performed under the condition that the blade peripheral speed is 5 m / sec or more. When the blade peripheral speed is 5 m / sec or more, the fibrous carbon nanostructures and the particulate filler can be sufficiently dispersed. The processing time is preferably 10 minutes or more and 300 minutes or less. Further, as the shape of the rotating portion, for example, a saw blade, a closed rotor, and a rotor / stator type are preferable. The slit width of the closed rotor or the minimum clearance of the rotor / stator is preferably 3 mm or less, and more preferably 1 mm or less.

また、メディアレス高速せん断機としてインライン・ローター・ステーター式ミキサーを使用する場合には、湿式分散処理は、周速度が5m/秒以上となる条件で行うことが好ましい。周速度が5m/秒以上であれば、繊維状炭素ナノ構造体や粒子状フィラーを十分に分散させることができる。また、回転部への混合液の通過回数は10回以上であることが好ましい。混合液を回転部に10回以上通過させることで、繊維状炭素ナノ構造体や粒子状フィラーを均一かつ良好に分散させることができる。更に、処理時間は10分以上300分以下が好ましい。また、回転部の形状としては、スリット式が好ましい。ローター/ステーターの最小クリアランスは3mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。また、スリット幅は2mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。 Further, when an in-line rotor-stator type mixer is used as the medialess high-speed shearing machine, the wet dispersion treatment is preferably performed under the condition that the peripheral speed is 5 m / sec or more. When the peripheral speed is 5 m / sec or more, the fibrous carbon nanostructures and the particulate filler can be sufficiently dispersed. Further, the number of times the mixed solution passes through the rotating portion is preferably 10 times or more. By passing the mixed solution through the rotating portion 10 times or more, the fibrous carbon nanostructures and the particulate filler can be uniformly and satisfactorily dispersed. Further, the processing time is preferably 10 minutes or more and 300 minutes or less. Further, as the shape of the rotating portion, a slit type is preferable. The minimum rotor / stator clearance is preferably 3 mm or less, more preferably 1 mm or less. The slit width is preferably 2 mm or less, and more preferably 1 mm or less.

湿式分散処理は、湿式分散処理によって得られる分散物中の繊維状炭素ナノ構造体の平均バンドル径が、10μm以下となったときに終了することが好ましく、0.1μm以下となったときに終了することがより好ましい。分散物中の繊維状炭素ナノ構造体の平均バンドル径が10μm以下であれば、繊維状炭素ナノ構造体のバンドルが十分ほぐれた状態で分散される。ここで、分散物中の繊維状炭素ナノ構造体の平均バンドル径が3nm以上であれば、繊維状炭素ナノ構造体が繊維形状を損なうことなく分散される。このことから、繊維状炭素ナノ構造体の平均バンドル径は3nm以上になるようにして、湿式分散処理を終了することが好ましい。 The wet dispersion treatment is preferably completed when the average bundle diameter of the fibrous carbon nanostructures in the dispersion obtained by the wet dispersion treatment is 10 μm or less, and is terminated when the average bundle diameter is 0.1 μm or less. It is more preferable to do so. When the average bundle diameter of the fibrous carbon nanostructures in the dispersion is 10 μm or less, the bundles of the fibrous carbon nanostructures are dispersed in a sufficiently loosened state. Here, if the average bundle diameter of the fibrous carbon nanostructures in the dispersion is 3 nm or more, the fibrous carbon nanostructures are dispersed without impairing the fiber shape. From this, it is preferable to end the wet dispersion treatment so that the average bundle diameter of the fibrous carbon nanostructures is 3 nm or more.

分散物中の繊維状炭素ナノ構造体の平均バンドル径は、湿式分散処理の途中で分取した分散物を、マイクロスコープを用いて観察して、無作為に選択した20本の繊維状炭素ナノ構造体のバンドルのバンドル径を測定して算術平均により求めることができる。 The average bundle diameter of the fibrous carbon nanostructures in the dispersion was 20 fibrous carbon nanostructures randomly selected by observing the dispersion separated during the wet dispersion treatment with a microscope. The bundle diameter of the bundle of structures can be measured and calculated by the arithmetic mean.

なお、湿式分散処理の終了時は、繊維状炭素ナノ構造体の平均バンドル径を指標とすることができる。 At the end of the wet dispersion treatment, the average bundle diameter of the fibrous carbon nanostructures can be used as an index.

[溶媒の除去]
そして、複合混合物の調製において、上述した(1)の方法を用いる場合には、分散処理によって得られた分散物から貧溶媒を除去する。
また、複合混合物の調製において、上述した(2)の方法を用いる場合には、分散処理によって得られた分散物から良溶媒を除去する。
これにより、(1)および(2)のいずれの方法を用いた場合でも、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーを含む複合混合物を得ることができる。
[Removal of solvent]
Then, when the method (1) described above is used in the preparation of the composite mixture, the poor solvent is removed from the dispersion obtained by the dispersion treatment.
When the method (2) described above is used in the preparation of the composite mixture, the good solvent is removed from the dispersion obtained by the dispersion treatment.
Thereby, when any of the methods (1) and (2) is used, a composite mixture containing rubber, fibrous carbon nanostructures, and an arbitrary particulate filler can be obtained.

ここで、分散物から貧溶媒または良溶媒を除去する方法としては、特に限定されることなく、乾燥やろ過などの既知の方法を用いることができる。中でも、貧溶媒または良溶媒を除去する方法としては、ろ過と乾燥とを組み合わせることが好ましい。ろ過としては、自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、遠心ろ過など公知のろ過方法を用いればよい。乾燥としては、真空乾燥、不活性ガスの流通による乾燥、スプレードライヤーを用いた乾燥およびCDドライヤーを用いた乾燥が好ましく、真空乾燥、スプレードライヤーを用いた乾燥およびCDドライヤーを用いた乾燥がより好ましい。 Here, the method for removing the poor solvent or the good solvent from the dispersion is not particularly limited, and a known method such as drying or filtration can be used. Above all, as a method for removing a poor solvent or a good solvent, it is preferable to combine filtration and drying. As the filtration, a known filtration method such as natural filtration, vacuum filtration, pressure filtration, and centrifugal filtration may be used. As the drying, vacuum drying, drying by flowing an inert gas, drying using a spray dryer and drying using a CD dryer are preferable, and vacuum drying, drying using a spray dryer and drying using a CD dryer are more preferable. ..

<予備混練工程>
そして、本発明の複合材料の製造方法において、予備混練工程では、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含む複合混合物を混練する。この際、混練温度は、後工程である本混練工程における混練温度よりも高いことを必要とする。
なお、予備混練工程で用いる複合混合物は、ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを含んでいればよく、複合混合物の調製方法は上述した調製方法に限定されるものではない。したがって、市販のゴム粒子と、繊維状炭素ナノ構造体と、任意の粒子状フィラーとを用いて複合混合物を調製し、予備混練工程を実施してもよいし、上述した調製方法によって得られた複合混合物を用いて予備混練工程を実施してもよい。なお、予備混練工程で用いる複合混合物中に含まれる各成分は、上述した複合混合物の調製方法において複合混合物中に含まれていたものとすることができ、それらの好適な存在比は、上述した複合混合物中の各成分の好適な存在比と同じである。
<Preliminary kneading process>
Then, in the method for producing a composite material of the present invention, in the pre-kneading step, a composite mixture containing rubber, fibrous carbon nanostructures, and an arbitrary particulate filler is kneaded. At this time, the kneading temperature needs to be higher than the kneading temperature in the main kneading step which is a subsequent step.
The composite mixture used in the pre-kneading step may contain rubber, fibrous carbon nanostructures, and an arbitrary particulate filler, and the method for preparing the composite mixture is limited to the above-mentioned preparation method. is not it. Therefore, a composite mixture may be prepared using commercially available rubber particles, fibrous carbon nanostructures, and an arbitrary particulate filler, and a pre-kneading step may be carried out, or the above-mentioned preparation method may be used. The pre-kneading step may be carried out using the composite mixture. It should be noted that each component contained in the composite mixture used in the pre-kneading step can be assumed to have been contained in the composite mixture in the above-mentioned method for preparing the composite mixture, and their preferred abundance ratios are described above. It is the same as the preferred abundance ratio of each component in the composite mixture.

[混練温度]
そして、予備混練工程における混練温度は、後工程としての本混練工程における混練温度よりも高いことが必要である。そして、予備混練工程における混練温度は、80℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることが更に好ましく、200℃以上であることが最も好ましく、300℃以下であることが好ましく、280℃以下であることがより好ましく、250℃以下であることが更に好ましい。予備混練工程における混練温度が上記下限値以上であれば、ゴムと、粒子状フィラーと、繊維状炭素ナノ構造体とを十分に混練することができる。一方、予備混練工程における混練温度が上記上限値以下であれば、ゴムの分解や劣化を抑制することができる。
[Kneading temperature]
The kneading temperature in the pre-kneading step needs to be higher than the kneading temperature in the main kneading step as a subsequent step. The kneading temperature in the pre-kneading step is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, further preferably 150 ° C. or higher, most preferably 200 ° C. or higher, and 300. The temperature is preferably 280 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and even more preferably 250 ° C. or lower. When the kneading temperature in the pre-kneading step is at least the above lower limit value, the rubber, the particulate filler, and the fibrous carbon nanostructures can be sufficiently kneaded. On the other hand, if the kneading temperature in the pre-kneading step is not more than the above upper limit value, decomposition and deterioration of the rubber can be suppressed.

[混練時間]
また、予備混練工程における混練時間は、特に限定されることはなく、例えば1分以上60分以下とすることができる。
[Kneading time]
The kneading time in the preliminary kneading step is not particularly limited, and may be, for example, 1 minute or more and 60 minutes or less.

[混練方法]
更に、予備混練工程における予備混練方法は、特に限定されることなく、ニーダー;ホバードミキサー、バンバリミキサー、ハイスピードミキサーなどのミキサー;二軸混練機械;ロール;等の既知の混練装置を用いて行うことができる。
[Kneading method]
Further, the pre-kneading method in the pre-kneading step is not particularly limited, and a known kneading device such as a kneader; a mixer such as a hovered mixer, a Bambari mixer, or a high-speed mixer; a biaxial kneading machine; a roll; is used. It can be carried out.

<本混練工程>
そして、本混練工程では、予備混練工程の後に、更に、予備混練工程によって得られた予備混練物を、予備混練工程における混練温度よりも低い温度で混練する。
<Main kneading process>
Then, in the main kneading step, after the pre-kneading step, the pre-kneaded product obtained by the pre-kneading step is further kneaded at a temperature lower than the kneading temperature in the pre-kneading step.

[混練温度]
ここで、本混練工程における混練温度は、予備混練工程における混練温度よりも低いことが必要である。そして、本混練工程における混練温度は、60℃以下であることが好ましく、50℃以下であることがより好ましく、40℃以下であることが更に好ましく、5℃以上であることが好ましく、10℃以上であることがより好ましい。本混練工程における混練温度が上記範囲内であれば、ゴムと、粒子状フィラーと、繊維状炭素ナノ構造体とを十分に混練することができる。
[混練時間]
そして、本混練工程における混練時間は、特に限定されることなく、例えば1分以上60分以下とすることができる。
[Kneading temperature]
Here, the kneading temperature in the main kneading step needs to be lower than the kneading temperature in the pre-kneading step. The kneading temperature in this kneading step is preferably 60 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower, further preferably 40 ° C. or lower, preferably 5 ° C. or higher, and 10 ° C. The above is more preferable. When the kneading temperature in the main kneading step is within the above range, the rubber, the particulate filler, and the fibrous carbon nanostructures can be sufficiently kneaded.
[Kneading time]
The kneading time in the main kneading step is not particularly limited, and can be, for example, 1 minute or more and 60 minutes or less.

[混練方法]
また、本混練工程における本混練方法は、特に限定されることなく、予備混練工程において例示した既知の混練装置を用いて行うことができる。本発明によれば、本混練工程を経た後に、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を得ることができる。
なお、得られた複合材料に任意のゴム用配合剤として、例えば、架橋剤、補強材、酸化防止剤などを更に含有させて混練し、成形加工および架橋を行って所望の成形体を得ることもできる。ここで、混練、成形加工および架橋は、公知の方法および装置を用いて行うことができる。なお、本混練工程は予備混練工程よりも低い混練温度で実施するため、例えば、架橋剤を添加する場合であっても、繊維状炭素ナノ構造体を良好に分散させつつ、架橋することができる。
[Kneading method]
Further, the main kneading method in the main kneading step is not particularly limited, and can be carried out by using the known kneading apparatus exemplified in the preliminary kneading step. According to the present invention, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be obtained after the kneading step.
The obtained composite material is further mixed with, for example, a cross-linking agent, a reinforcing material, an antioxidant, etc. as an arbitrary compounding agent for rubber, kneaded, and molded and cross-linked to obtain a desired molded product. You can also. Here, kneading, molding and crosslinking can be carried out using known methods and devices. Since the main kneading step is carried out at a kneading temperature lower than that of the pre-kneading step, for example, even when a cross-linking agent is added, the fibrous carbon nanostructures can be cross-linked while being well dispersed. ..

そして、本発明の複合材料の製造方法によって得られる複合材料は、JIS K7194に準拠し、抵抗率計を用いて四探針法によって測定される体積抵抗率が1.0×10Ωcm以下であることが好ましい。ここで、本発明の製造方法によって得られる複合材料の体積抵抗率が低い理由は、明らかではないが、予備混練工程における混練の際の熱によってゴムの粘度が低下し、繊維状炭素ナノ構造体と繊維状炭素ナノ構造体との間の隙間にゴムが侵入することが、繊維状炭素ナノ構造体を分散させ、繊維状炭素ナノ構造体のネットワークの形成に寄与し、複合材料の体積抵抗率の低下に寄与すると推察される。The composite material obtained by the method for producing a composite material of the present invention conforms to JIS K7194 and has a volume resistivity of 1.0 × 10 2 Ωcm or less measured by a four-probe method using a resistivity meter. It is preferable to have. Here, the reason why the volume resistance of the composite material obtained by the production method of the present invention is low is not clear, but the viscosity of the rubber decreases due to the heat during kneading in the pre-kneading step, and the fibrous carbon nanostructures. Invasion of rubber into the gap between the fibrous carbon nanostructure and the fibrous carbon nanostructure disperses the fibrous carbon nanostructure and contributes to the formation of a network of the fibrous carbon nanostructure, and the volume resistance of the composite material It is presumed that it contributes to the decrease in.

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例におけるフィラーの平均粒径およびモース硬度、各実施例および各比較例におけるゴムの複素粘度、CNTに対するゴムの比、フィラーに対するCNTの比、および、フィラーに対するCNTの比、ならびに各実施例および各比較例で作製したゴムシートの引張強度は、以下の方法を使用して測定した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
The average particle size and Mohs hardness of the filler in the examples, the complex viscosity of the rubber in each example and each comparative example, the ratio of rubber to CNT, the ratio of CNT to filler, and the ratio of CNT to filler, and each example and The tensile strength of the rubber sheet produced in each comparative example was measured using the following method.

<フィラーの平均粒径>
実施例および比較例で使用したフィラーの平均粒径は、沈降法によって測定した。具体的には、JIS R1619に従った遠心沈降法によって粒子径分布を測定した。そして得られた粒子径分布におけるメディアン径をフィラーの平均粒径とした。
<Average particle size of filler>
The average particle size of the fillers used in Examples and Comparative Examples was measured by the sedimentation method. Specifically, the particle size distribution was measured by the centrifugal sedimentation method according to JIS R1619. Then, the median diameter in the obtained particle size distribution was taken as the average particle size of the filler.

<モース硬度>
実施例および比較例で使用したフィラーのモース硬度は、モース硬度計によって測定した。ここで、モース硬度計は鉱物の「ひっかき硬度」を測定するために用いられる器具であり、硬度の異なる10種の標準鉱物により成り立っている。本実施例および比較例では、フィラーのモース硬度を測定するために、モース硬度計の標準鉱物を用いてフィラーの表面をひっかき、表面にひっかき傷がつくか否かを確かめた。そして、フィラーの表面に傷がつかなかった場合は、更に硬度の高い標準鉱物を使用して、フィラーの表面に傷がつくまでひっかき操作を繰り返した。そして、フィラーの表面に傷がついた場合には、その傷がついたフィラーでモース硬度計の標準鉱物の表面をひっかき、フィラーおよび標準鉱物の双方にひっかき傷がついたときの標準鉱物の硬度を、フィラーの硬度とした。
<Mohs hardness>
The Mohs hardness of the fillers used in Examples and Comparative Examples was measured by a Mohs hardness tester. Here, the Mohs hardness tester is an instrument used to measure the "scratch hardness" of minerals, and is composed of 10 types of standard minerals having different hardnesses. In this example and the comparative example, in order to measure the Mohs hardness of the filler, the surface of the filler was scratched using a standard mineral of a Mohs hardness tester, and it was confirmed whether or not the surface was scratched. When the surface of the filler was not scratched, the scratching operation was repeated until the surface of the filler was scratched using a standard mineral having a higher hardness. When the surface of the filler is scratched, the scratched filler scratches the surface of the standard mineral of the Mohs hardness tester, and the hardness of the standard mineral when both the filler and the standard mineral are scratched. Was defined as the hardness of the filler.

<複素粘度(η)>
レオメータとして、粘弾性測定装置(アルファテクノロジーズ社製、製品名「ラバープロセスアナライザー RPA−2000」、)を用いて、予備混練工程の混練温度におけるせん断速度0.1(1/s)の条件下で、ゴムの複素粘度(η)を測定した。結果を表1に示す。
<Complex viscosity (η * )>
As a rheometer, a viscoelasticity measuring device (manufactured by Alpha Technologies, product name "Rubber Process Analyzer RPA-2000") was used under the condition of a shear rate of 0.1 (1 / s) at the kneading temperature of the pre-kneading step. , The complex viscosity (η * ) of rubber was measured. The results are shown in Table 1.

<CNTに対するゴムの比、フィラーに対するCNTの比、および、フィラーに対するCNTの比>
実施例および比較例で使用したゴム、フィラーおよびCNTの量を用いて、CNTに対するゴムの比、フィラーに対するCNTの比、および、フィラーに対するCNTの比を求めた。結果を表1に示す。
<Ratio of rubber to CNT, ratio of CNT to filler, and ratio of CNT to filler>
Using the amounts of rubber, filler and CNT used in Examples and Comparative Examples, the ratio of rubber to CNT, the ratio of CNT to filler, and the ratio of CNT to filler were determined. The results are shown in Table 1.

<引張強度>
得られたゴムシートを、ダンベル試験片状(JIS3号)に打ち抜き、試験片を作製した。引張試験機(ストログラフVG、東洋精機社製)を用い、JIS K6251:2010に準拠して、試験温度230℃、200℃または120℃、試験湿度50%、引張速度500±50mm/minの条件下で引張試験を行い、引張強度(試験片を切断するまで引っ張ったときに記録される最大の引張力を試験片の初期断面積で除した値)を測定した。引張強度の値が大きい程、高温条件下における引張強度に優れる。
<Tensile strength>
The obtained rubber sheet was punched into a dumbbell test piece (JIS No. 3) to prepare a test piece. Using a tensile tester (Strograph VG, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.), the test temperature is 230 ° C, 200 ° C or 120 ° C, the test humidity is 50%, and the tensile speed is 500 ± 50 mm / min in accordance with JIS K6251: 2010. A tensile test was performed below, and the tensile strength (the maximum tensile force recorded when the test piece was pulled until it was cut divided by the initial cross-sectional area of the test piece) was measured. The larger the tensile strength value, the better the tensile strength under high temperature conditions.

(実施例1)
フッ素ゴムとしてのFKM(フッ化ビニリデン系ゴム、ケマーズ社製、製品名「バイトン GBL600S」の塊100質量部と、フィラーとしてのタルク(竹原化学工業社製、製品名「TTタルク」、組成:MgSi10(OH)、平均粒径:8.5μm、モース硬度:1)5質量部とを凍結粉砕機(粉体技研社製、液体窒素冷却)に投入して、平均粒径が400μm程度のFKM粒子が得られるまで粉砕して、FKMとタルクとを含む粉砕混合物を得た。
次いで、0.9Lのガラス瓶に、得られた粉砕混合物55g(105質量部)と、FKMの貧溶媒としてのイオン交換水495gと、繊維状炭素ナノ構造体としてのカーボンナノチューブ(ゼオンナノテクノロジー社製、製品名「ZEONANO SG101」、SGCNT、比重:1.7、平均直径:3.5nm、平均長さ:400μm、BET比表面積:1050m/g、G/D比:2.1、t−プロットは上に凸)2.2g(4質量部)とを投入し、これらを混合した。
そして、メディアレスせん断機(プライミクス社製、撹拌羽「ネオミクサー(登録商標)」ロータ/ステータ、最少クリアランス0.5mm)を用いて、温度40℃、回転数17000rpm(翼周速度:24m/秒)で、30分間分散処理を行い、FKMと、タルクと、イオン交換水と、カーボンナノチューブとを含むスラリー状の混合液(混合液中のゴム固形分濃度:10質量%)を得た。なお、この分散処理は、必要量のスラリーが得られるまで繰り返した。
それから、得られたスラリーを風乾させて、貧溶媒としてのイオン交換水を除去した。その後、真空乾燥機(ヤマト科学社製)を用いて、温度80℃で12時間真空乾燥することで、FKMと、タルクと、カーボンナノチューブとを含む複合混合物を得た。
次いで、得られた複合混合物87.4gを、高温混練機であるラボプラストミル(東洋精機製作所社製、製品名「10C100」、容量:60ml、50rpm)を用いて、混練温度100℃で3分間、混練した(予備混練工程)。
更に、予備混練物(FKM 100質量部/タルク 5質量部/CNT 4質量部)109質量部に、架橋助剤としての酸化亜鉛(亜鉛華二種)3質量部と、第一架橋剤としてのトリアリルイソシアヌレート(日本化成社製、製品名「TAIC(登録商標)」)3質量部と、第二架橋剤としての2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン(日油社製、製品名「パーヘキサ25B‐40」)2質量部とを加えた後、これらを水冷しながら混練温度5℃で、ロールを用いて混練し(本混練工程)、一次加硫(160℃、15分)および二次加硫(232℃、2時間)の処理を施して、厚さ2mmのゴムシートを得た。
得られたゴムシートを用いて、試験温度を200℃として引張強度試験を行った。結果を表1に示す。
(Example 1)
FKM as fluororubber (vinylidene fluoride rubber, manufactured by Chemers, product name "Baiton GBL600S" 100 parts by mass and talc as filler (manufactured by Takehara Chemical Industry Co., Ltd., product name "TT talc", composition: Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 , average particle size: 8.5 μm, talc hardness: 1) 5 parts by mass was put into a freezing crusher (manufactured by Powder Giken Co., Ltd., liquid nitrogen cooling), and the average particle size. The mixture was pulverized until FKM particles having a size of about 400 μm were obtained to obtain a pulverized mixture containing FKM and talc.
Next, 55 g (105 parts by mass) of the obtained pulverized mixture, 495 g of ion-exchanged water as a poor solvent for FKM, and carbon nanotubes as fibrous carbon nanostructures (manufactured by Zeon Nanotechnology) were placed in a 0.9 L glass bottle. , Product name "ZEONANO SG101", SGCNT, specific gravity: 1.7, average diameter: 3.5 nm, average length: 400 μm, BET specific surface area: 1050 m 2 / g, G / D ratio: 2.1, t-plot (Convex upward) 2.2 g (4 parts by mass) was added and these were mixed.
Then, using a medialess shearing machine (manufactured by Primix Corporation, stirring blade "Neomixer (registered trademark)" rotor / stator, minimum clearance 0.5 mm), the temperature is 40 ° C. and the rotation speed is 17,000 rpm (blade peripheral speed: 24 m / sec). The dispersion treatment was carried out for 30 minutes to obtain a slurry-like mixed solution containing FKM, talc, ion-exchanged water, and carbon nanotubes (rubber solid content concentration in the mixed solution: 10% by mass). This dispersion treatment was repeated until a required amount of slurry was obtained.
Then, the obtained slurry was air-dried to remove ion-exchanged water as a poor solvent. Then, it was vacuum-dried at a temperature of 80 ° C. for 12 hours using a vacuum dryer (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) to obtain a composite mixture containing FKM, talc, and carbon nanotubes.
Next, 87.4 g of the obtained composite mixture was kneaded at a kneading temperature of 100 ° C. for 3 minutes using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., product name “10C100”, capacity: 60 ml, 50 rpm). , Kneaded (preliminary kneading process).
Further, 109 parts by mass of the pre-kneaded product (100 parts by mass of FKM / 5 parts by mass of talc / 4 parts by mass of CNT), 3 parts by mass of zinc oxide (zinc oxide type 2) as a cross-linking aid, and 3 parts by mass of zinc oxide as a first cross-linking agent. Triallyl isocyanurate (manufactured by Nihon Kasei Co., Ltd., product name "TAIC (registered trademark)") 3 parts by mass and 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane as a second cross-linking agent (Manufactured by Nihon Kasei Co., Ltd., product name "Perhexa 25B-40") After adding 2 parts by mass, knead them with a roll at a kneading temperature of 5 ° C while cooling them with water (main kneading step), and perform primary vulcanization. Treatment with (160 ° C., 15 minutes) and secondary vulcanization (232 ° C., 2 hours) was performed to obtain a rubber sheet having a thickness of 2 mm.
Using the obtained rubber sheet, a tensile strength test was conducted at a test temperature of 200 ° C. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
予備混練工程における混練温度を150℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ゴムシートを得た。そして、得られたゴムシートを用いて、試験温度を200℃として引張強度試験を行った。結果を表1に示す。
(Example 2)
A rubber sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the kneading temperature in the pre-kneading step was changed to 150 ° C. Then, using the obtained rubber sheet, a tensile strength test was conducted at a test temperature of 200 ° C. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
予備混練工程における混練温度を200℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ゴムシートを得た。そして、得られたゴムシートを用いて、試験温度を200℃として引張強度試験を行った。結果を表1に示す。
(Example 3)
A rubber sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the kneading temperature in the pre-kneading step was changed to 200 ° C. Then, using the obtained rubber sheet, a tensile strength test was conducted at a test temperature of 200 ° C. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
予備混練工程における混練温度を230℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、ゴムシートを得た。そして、得られたゴムシートを用いて、試験温度を200℃として引張強度試験を行った。結果を表1に示す。
(Example 4)
A rubber sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the kneading temperature in the pre-kneading step was changed to 230 ° C. Then, using the obtained rubber sheet, a tensile strength test was conducted at a test temperature of 200 ° C. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
FKMに替えて、FEPM(四フッ化エチレン−プロピレン系ゴム、AGC社製、製品名「アフラス100S」、シクロヘキサンに対する不溶分100%)を用いた。また、繊維状炭素ナノ構造体としてのカーボンナノチューブの添加量が3質量部になるように、投入するカーボンナノチューブの量を変更した。更に、貧溶媒としてのイオン交換水に替えてシクロヘキサン495gを用いた。それ以外は、実施例1と同様にして複合混合物を得た。そして、予備混練工程における混練温度を230℃に変更した以外は実施例1と同様にして予備混練工程を行った。
更に、予備混練物(FEPM 100質量部/タルク 5質量部/CNT 3質量部)108質量部に、カーボンブラック(カンカーブ社製、製品名「サ―マックス(登録商標)MT」5質量部と、第一架橋剤としてのトリアリルイソシアヌレート(日本化成社製、製品名「TAIC(登録商標)」)5質量部と、第二架橋剤としての有機過酸化物である1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン(日油社製、製品名「ペロキシモンF−40」)2.5質量部と、ステアリン酸Ca1質量部とを加えた後、これらを水冷しながら混練温度5℃で、ロールを用いて混練し(本混練工程)、一次加硫(170℃、20分)および二次加硫(200℃、4時間)の処理を施して、厚さ2mmのゴムシートを得た。
得られたゴムシートを用いて、試験温度を230℃として引張強度を測定した。結果を表1に示す。
(Example 5)
Instead of FKM, FEPM (tetrafluoroethylene-propylene rubber, manufactured by AGC, product name "Afras 100S", 100% insoluble in cyclohexane) was used. Further, the amount of carbon nanotubes to be added was changed so that the amount of carbon nanotubes added as the fibrous carbon nanostructure was 3 parts by mass. Further, 495 g of cyclohexane was used instead of ion-exchanged water as a poor solvent. Other than that, a composite mixture was obtained in the same manner as in Example 1. Then, the pre-kneading step was performed in the same manner as in Example 1 except that the kneading temperature in the pre-kneading step was changed to 230 ° C.
Further, 108 parts by mass of pre-kneaded product (100 parts by mass of FEPM / 5 parts by mass of talc / 3 parts by mass of CNT), 5 parts by mass of carbon black (manufactured by Cancurve, product name "Thermax (registered trademark) MT") and 5 parts by mass. 5 parts by mass of triallyl isocyanurate (manufactured by Nihon Kasei Co., Ltd., product name "TAIC (registered trademark)") as the first cross-linking agent and 1,3-bis (t) which is an organic peroxide as the second cross-linking agent. -Butyl peroxyisopropyl) benzene (manufactured by Nihon Kasei Co., Ltd., product name "Peroxymon F-40") 2.5 parts by mass and 1 part by mass of Ca stearate are added, and these are kneaded at a kneading temperature of 5 ° C. while cooling with water. , Kneaded using a roll (main kneading step), and subjected to primary vulcanization (170 ° C., 20 minutes) and secondary vulcanization (200 ° C., 4 hours) to obtain a rubber sheet having a thickness of 2 mm. ..
Using the obtained rubber sheet, the tensile strength was measured at a test temperature of 230 ° C. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
FKMの塊に替えて、NBR(ニトリルゴム、日本ゼオン社製、製品名「Nipol(登録商標)DN3350」、シクロヘキサンに対する不溶分100%)の塊を用いた。また、繊維状炭素ナノ構造体としてのカーボンナノチューブの添加量が10質量部になるように、投入するカーボンナノチューブの量を変更した。更に、貧溶媒としてのイオン交換水に替えてシクロヘキサン495gを用いた。それ以外は、実施例1と同様にして複合混合物を得て、予備混練工程を行った。
更に、予備混練物(NBR 100質量部/タルク 5質量部/CNT 10質量部)115質量部に、架橋助剤としての酸化亜鉛(亜鉛華二種)5質量部と、ステアリン酸1質量部と、加硫剤としての硫黄(S#325)0.5質量部と、第一加硫促進剤としてのテトラメチルチウラムジスルフィド(大内新興化学工業社製、製品名「ノクセラーTT」)1.5質量部と、第二加硫促進剤としてのN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業社製、製品名「ノクセラーCZG」)1.5質量部とを加えた後、これらを混練温度50℃で、ロールを用いて混練し(本混練工程)、加硫(160℃、10分)処理を施して、厚さ2mmのゴムシートを得た。
得られたゴムシートを用いて、試験温度を120℃として引張強度を測定した。結果を表1に示す。
(Example 6)
Instead of the FKM lump, a lump of NBR (nitrile rubber, manufactured by Zeon Corporation, product name "Nipol (registered trademark) DN3350", 100% insoluble in cyclohexane) was used. Further, the amount of carbon nanotubes to be added was changed so that the amount of carbon nanotubes added as the fibrous carbon nanostructure was 10 parts by mass. Further, 495 g of cyclohexane was used instead of ion-exchanged water as a poor solvent. Other than that, a composite mixture was obtained in the same manner as in Example 1, and a pre-kneading step was performed.
Further, 115 parts by mass of the pre-kneaded product (100 parts by mass of NBR / 5 parts by mass of talc / 10 parts by mass of CNT), 5 parts by mass of zinc oxide (two types of zinc oxide) as a cross-linking aid, and 1 part by mass of stearic acid. , 0.5 parts by mass of sulfur (S # 325) as a vulcanizing agent, and tetramethylthiuram disulfide (manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd., product name "Noxeller TT") as a first vulcanization accelerator 1.5 After adding 1.5 parts by mass and 1.5 parts by mass of N-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfeneamide (manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd., product name "Noxeller CZG") as a second vulcanization accelerator. These were kneaded with a roll at a kneading temperature of 50 ° C. (main kneading step) and vulcanized (160 ° C. for 10 minutes) to obtain a rubber sheet having a thickness of 2 mm.
Using the obtained rubber sheet, the tensile strength was measured at a test temperature of 120 ° C. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
予備混練工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、厚さ2mmのゴムシートを得た。得られたゴムシートを用いて、試験温度を200℃として引張強度試験を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A rubber sheet having a thickness of 2 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pre-kneading step was not performed. Using the obtained rubber sheet, a tensile strength test was conducted at a test temperature of 200 ° C. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
予備混練工程を行わなかったこと以外は、実施例5と同様にして、厚さ2mmのゴムシートを得た。得られたゴムシートを用いて、試験温度を230℃として引張強度試験を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A rubber sheet having a thickness of 2 mm was obtained in the same manner as in Example 5 except that the pre-kneading step was not performed. Using the obtained rubber sheet, a tensile strength test was conducted at a test temperature of 230 ° C. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
予備混練工程を行わなかったこと以外は、実施例6と同様にして、厚さ2mmのゴムシートを得た。得られたゴムシートを用いて、試験温度を120℃として引張強度試験を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
A rubber sheet having a thickness of 2 mm was obtained in the same manner as in Example 6 except that the pre-kneading step was not performed. Using the obtained rubber sheet, a tensile strength test was conducted at a test temperature of 120 ° C. The results are shown in Table 1.

なお、以下に示す表1中、「CNT」はカーボンナノチューブを示し、「FKM」はフッ化ビニリデン系ゴムを示し、「FEPM」は四フッ化エチレン−プロピレン系ゴムを示し、「NBR」はアクリロニトリルブタジエンゴムを示し、「CHX」はシクロヘキサンを示す。 In Table 1 shown below, "CNT" indicates carbon nanotubes, "FKM" indicates vinylidene fluoride rubber, "FEPM" indicates ethylene tetrafluoride-propylene rubber, and "NBR" indicates acrylonitrile. Indicates butadiene rubber, and "CHX" indicates cyclohexane.

Figure 2019188050
Figure 2019188050

表1より、予備混練工程および本混練工程を行い、且つ、予備混練工程における混練温度を本混練工程における混練温度よりも高くした実施例1〜6では、得られたゴムシートの引張強度が高いことが分かる。
一方、比較例1では、予備混練工程を行わなかったために、得られたゴムシートの引張強度は、同じ種類のゴムを用いて得られた実施例1〜4のゴムシートの引張強度よりも低下していることがわかる。
更に、比較例2では、予備混練工程を行わなかったために、得られたゴムシートの引張強度は、同じ種類のゴムを用いて得られた実施例5のゴムシートの引張強度よりも低下していることがわかる。
更に、比較例3では、予備混練工程を行わなかったために、得られたゴムシートの引張強度は、同じ種類のゴムを用いて得られた実施例6のゴムシートの引張強度よりも低下していることが分かる。
From Table 1, in Examples 1 to 6 in which the pre-kneading step and the main kneading step were performed and the kneading temperature in the pre-kneading step was higher than the kneading temperature in the main kneading step, the tensile strength of the obtained rubber sheet was high. You can see that.
On the other hand, in Comparative Example 1, since the pre-kneading step was not performed, the tensile strength of the obtained rubber sheet was lower than the tensile strength of the rubber sheets of Examples 1 to 4 obtained by using the same type of rubber. You can see that it is doing.
Further, in Comparative Example 2, since the pre-kneading step was not performed, the tensile strength of the obtained rubber sheet was lower than the tensile strength of the rubber sheet of Example 5 obtained by using the same type of rubber. You can see that there is.
Further, in Comparative Example 3, since the pre-kneading step was not performed, the tensile strength of the obtained rubber sheet was lower than the tensile strength of the rubber sheet of Example 6 obtained by using the same type of rubber. You can see that there is.

本発明の複合材料の製造方法によれば、高温条件下における引張強度に優れた複合材料を製造することができる。 According to the method for producing a composite material of the present invention, a composite material having excellent tensile strength under high temperature conditions can be produced.

Claims (9)

ゴムと、繊維状炭素ナノ構造体とを含む複合混合物を混練して、予備混練物を得る予備混練工程と、
前記予備混練工程後に、更に、前記予備混練物を混練する本混練工程とを含み、
前記予備混練工程における混練温度は、前記本混練工程における混練温度よりも高い、複合材料の製造方法。
A pre-kneading step of kneading a composite mixture containing rubber and a fibrous carbon nanostructure to obtain a pre-kneaded product,
After the pre-kneading step, the main kneading step of kneading the pre-kneaded product is further included.
A method for producing a composite material, wherein the kneading temperature in the pre-kneading step is higher than the kneading temperature in the main kneading step.
前記複合混合物は、
前記ゴムと、該ゴムに対する貧溶媒と、前記繊維状炭素ナノ構造体と、を含む組成物を分散処理して分散物を得る手順と、
得られた前記分散物から前記貧溶媒を除去する手順と、を経て得られる、請求項1に記載の複合材料の製造方法。
The composite mixture is
A procedure for obtaining a dispersion by dispersing a composition containing the rubber, a poor solvent for the rubber, and the fibrous carbon nanostructures.
The method for producing a composite material according to claim 1, which is obtained through a procedure for removing the poor solvent from the obtained dispersion.
前記複合混合物は、
前記ゴムと、該ゴムを溶解し得る良溶媒と、前記繊維状炭素ナノ構造体と、を含む組成物を分散処理して分散物を得る手順と、
得られた前記分散物から前記良溶媒を除去する手順と、を経て得られる、請求項1に記載の複合材料の製造方法。
The composite mixture is
A procedure for obtaining a dispersion by dispersing a composition containing the rubber, a good solvent capable of dissolving the rubber, and the fibrous carbon nanostructures.
The method for producing a composite material according to claim 1, which is obtained through a procedure for removing the good solvent from the obtained dispersion.
前記複合混合物は、粒子状フィラーを含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite mixture contains a particulate filler. 前記ゴムは、前記予備混練工程の混練温度におけるせん断速度0.1(1/s)条件下での複素粘度が、200,000Pa・s以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。 The rubber has a complex viscosity of 200,000 Pa · s or less under the condition of a shear rate of 0.1 (1 / s) at the kneading temperature of the pre-kneading step, according to any one of claims 1 to 4. The method for producing a composite material according to the description. 前記予備混練工程の混練温度が80℃以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein the kneading temperature in the pre-kneading step is 80 ° C. or higher. 前記ゴムは、フッ素ゴム、ニトリルゴム及び水素化ニトリルゴムからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the rubber is at least one selected from the group consisting of fluororubber, nitrile rubber and hydrogenated nitrile rubber. 前記繊維状炭素ナノ構造体がカーボンナノチューブを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。 The method for producing a composite material according to any one of claims 1 to 7, wherein the fibrous carbon nanostructure contains carbon nanotubes. 前記繊維状炭素ナノ構造体は、BET比表面積が600m/g以上である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合材料の製造方法。The method for producing a composite material according to any one of claims 1 to 8, wherein the fibrous carbon nanostructure has a BET specific surface area of 600 m 2 / g or more.
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