KR20150139502A - 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법, 박편화 흑연, 박편화 흑연 분산액 및 박편화 흑연-수지 복합 재료 - Google Patents

박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법, 박편화 흑연, 박편화 흑연 분산액 및 박편화 흑연-수지 복합 재료 Download PDF

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Abstract

환원 처리를 필요로 하지 않고, 박편화 흑연을 용이하고 또한 확실하게 얻는 것을 가능하게 하는 박편화 흑연의 제조방법을 제공한다. 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를, 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액체에 침지시키는 공정과, 상기 액체에 침지되어 있는 탄소 재료에 전자파를 조사하여 상기 탄소 재료를 가열하는 공정을 포함하고, 상기 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하는 공정에 있어서, 탄소 재료에 접촉하고 있는 상기 액체를 기화시킴으로써 상기 탄소 재료를 박편화하는 박편화 흑연의 제조방법.

Description

박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법, 박편화 흑연, 박편화 흑연 분산액 및 박편화 흑연-수지 복합 재료{METHOD FOR MANUFACTURING FLAKED GRAPHITE AND FLAKED GRAPHITE LIQUID DISPERSION, AS WELL AS FLAKED GRAPHITE, FLAKED GRAPHITE LIQUID DISPERSION, AND FLAKED GRAPHITE/RESIN COMPOSITE MATERIAL}
본 발명은, 흑연이나 팽창흑연과 같은 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료로부터 박편화 흑연을 얻는 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법에 관한 것이다.
또, 상기 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법에 의하여 얻어진 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액, 그리고 상기 박편화 흑연 또는 상기 박편화 흑연 분산액과, 수지를 혼합하여 얻어지는 박편화 흑연-수지 복합 재료에 관한 것이다.
종래, 적은 첨가량으로 수지의 기계적 물성 등을 효과적으로 개선할 수 있어, 박편화 흑연이 주목받고 있다. 이러한 박편화 흑연의 제조방법의 일례가 하기의 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 박편화 흑연의 제조방법에서는, 흑연을 질산 등의 강산성의 수용액 중에 침지하고, 가열한다. 질산 이온 등의 산성 이온을 흑연의 그래핀 사이에 인터컬레이트시킨다. 이 질산 이온이 인터컬레이트된 흑연을 가열함으로써, 흑연을 박리하여, 그래핀 적층수가 보다 적은 박편화 흑연을 얻을 수 있다.
일본 공표특허공보 2009-511415호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 박편화 흑연의 제조방법에서는, 강산에 흑연이 노출된다. 따라서, 얻어진 박편화 흑연에서는 그래핀이 산화되어 있다. 따라서, 환원 처리를 행하지 않으면, 충분한 도전성 등을 발현시킬 수 없었다.
또, 강산에 침지하고, 가열하는 번잡한 처리를 필요로 하고 있었다.
본 발명의 목적은, 환원 처리를 필요로 하지 않고, 박편화 흑연을 용이하고 또한 확실하게 얻는 것을 가능하게 하는 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법을 제공하는 것에 있다. 또, 상기 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법에 의하여 얻어진 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액, 그리고 상기 박편화 흑연 또는 상기 박편화 흑연 분산액과, 수지를 혼합하여 얻어지는 박편화 흑연-수지 복합 재료를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법은, 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를, 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액체에 침지시키는 공정과, 상기 액체에 침지되어 있는 탄소 재료에 전자파를 조사하여 상기 탄소 재료를 가열하는 공정을 포함하고, 상기 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하는 공정에 있어서, 탄소 재료에 접촉하고 있는 상기 액체를 기화시킴으로써 상기 탄소 재료를 박편화한다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법에서는, 바람직하게는, 상기 액체로서, 비점이 50℃~250℃의 범위에 있는 액체가 이용된다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법에서는, 바람직하게는, 상기 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료가, 흑연, 팽창흑연 또는 1차 박편화 흑연이다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법의 어느 특정한 양태에서는, 상기 액체로서 반응성 화합물이 이용된다. 바람직하게는, 상기 탄소 재료를 박편화하는 공정에 있어서, 상기 탄소 재료에 상기 반응성 화합물을 화학 결합시킨다. 상기 반응성 화합물로서는, 바람직하게는, 디일스-알더(Diels-Alder) 반응성 화합물이 이용된다. 바람직하게는, 프리델-크라프츠(Friedel-Crafts) 반응성 화합물이 이용되어도 된다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법의 어느 특정한 양태에서는, 상기 액체로서 용매를 이용해도 된다. 바람직하게는, 상기 용매가, 탄소수 8 이하의 알코올류, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 브로모벤젠, 다이브로모벤젠, 벤질아민, 메틸벤질아민, N-메틸피롤리돈 및 N,N-다이메틸포름아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 용매를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법에서는, 바람직하게는, 상기 탄소 재료를 박편화하는 공정에 있어서, 상기 탄소 재료에 화합물을 화학 결합시킨다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법의 어느 특정한 양태에서는, 상기 화합물로서, 라디칼 반응성 화합물을 이용한다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법의 어느 특정한 양태에서는, 상기 화학 결합이, 가역적이 되는 화합물을 이용해도 된다.
바람직하게는, 상기 가역적 화학 결합을 형성하는 화학 결합이, 디일스-알더 반응성 화합물을 이용한 화학 결합이다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법에서는, 바람직하게는, 상기 화학 결합을 형성하는 화학 결합이, 프리델-크라프츠 반응성 화합물을 이용한 화학 결합이다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법에서는, 바람직하게는, 상기 가역적 화학 결합을 형성하는 화학 결합이, 사이클로펜타다이엔일 착체 화합물을 이용한 배위 결합이 이용되어도 된다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법에서는, 상기 전자파 조사공정 후에, 상기 탄소 재료와 상기 액체의 혼합물을 냉각하는 냉각공정이 더 포함되어 있어도 되고, 이 경우, 상기 박편화 흑연을 얻기 위하여, 전자파 조사공정과 냉각공정을 복수 회 행해도 된다.
본 발명에 관한 박편화 흑연의 제조방법의 다른 특정한 양태에서는, 상기 전자파를 조사할 때에 있어서, 상기 탄소 재료와 상기 액체의 혼합물이 부분적으로 냉각되어도 된다.
본 발명에 관한 박편화 흑연은, 본 발명의 박편화 흑연의 제조방법에 따라 얻어진다. 바람직하게는, 상기 박편화 흑연에 화학 결합한 화합물 또는 반응성 화합물의 함유량이, 박편화 흑연 100중량%에 대하여, 0.5~100중량%이다.
본 발명에 관한 박편화 흑연 분산액의 제조방법에서는, 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를, 20에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액체에 침지시키는 공정과, 상기 액체에 침지되어 있는 탄소 재료에 전자파를 조사하여 상기 탄소 재료를 가열하는 공정을 포함하고, 상기 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하는 공정에 있어서 탄소 재료에 접촉하고 있는 상기 액체의 일부를 기화시킴으로써, 상기 탄소 재료를 박편화하고, 상기 액체 중에 박편화 흑연이 분산된 박편화 흑연 분산액을 얻는다.
본 발명에 관한 박편화 흑연 분산액은, 상기 박편화 흑연 분산액의 제조방법에 따라 얻어진다. 바람직하게는, 박편화 흑연 분산액 중의 박편화 흑연에 화합물이 화학 결합하고 있으며, 상기 화합물의 함유량이 박편화 흑연 100중량%에 대하여 0.5~100중량%이다.
본 발명에 관한 박편화 흑연-수지 복합 재료는, 본 발명에 관한 박편화 흑연 또는 박편화 흑연 분산액과, 수지를 혼합함으로써 얻어진다.
본 발명에 관한 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법에 의하면, 액체에 탄소 재료를 침지한 후에 전자파를 조사하는 것만으로, 탄소 재료를 박편화하여, 박편화 흑연을 얻을 수 있다. 따라서, 용이하고 또한 확실하게 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액을 얻을 수 있다. 또한, 산화되는 공정을 필수로 하지 않기 때문에, 환원 처리를 필요로 하지도 않는다.
또, 상기 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액은 수지 중에 균일하게 분산되기 때문에, 수지의 기계적 물성이 비약적으로 향상된, 박편화 흑연-수지 복합 재료를 얻을 수 있다.
도 1은, 실시예 1에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 2는, 실시예 2에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 3은, 실시예 3에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 4는, 실시예 4에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 5는, 실시예 5에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 6은, 실시예 6에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 7은, 실시예 6에서 얻은 여액의 1H-NMR 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 8은, 실시예 7에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 9는, 실시예 8에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
도 10은, 실시예 9에서 얻은 박편화 흑연의 AFM 측정에 의하여 측정한 폭 및 두께를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
본 발명에 관한 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법에서는, 먼저, 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를, 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액체에 침지시킨다. 그렇게 한 후, 전자파를 조사하여 탄소 재료를 가열한다. 이로써, 탄소 재료에 접촉하고 있는 액체의 일부 또는 전부를 기화시켜, 탄소 재료를 박편화하고, 박편화 흑연 또는 그 박편화 흑연이 액체 중에 분산된 박편화 흑연 분산액을 얻는다.
(그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료)
본 발명에 있어서 이용되는 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료로서는, 흑연 등의 복수의 그래핀이 적층되어 있는 구조를 가지는 탄소 재료를 이용할 수 있다. 또, 흑연 원료로서 흑연에 산 처리를 실시한 열팽창성 흑연이나, 그 열팽창성 흑연을 가열 팽창화시킨 팽창흑연을 이용해도 된다. 이 경우에는, 본 발명의 제조방법에 따라 흑연으로의 액체의 침투가 용이해지기 때문에, 보다 효과적으로 박편화 흑연을 얻을 수 있다. 다만, 천연 흑연보다 그래핀 적층수가 적은, 1차 박편화 흑연을 원료로서의 탄소 재료로 이용해도 된다. 이 경우에는, 본 발명의 제조방법에 따라, 보다 더 적층수가 적은 박편화 흑연을 얻을 수 있다.
다만, 본 발명에 있어서, 박편화 흑연이란, 본래의 흑연을 박리 처리하여 얻어지는 것이며, 본래의 흑연보다 얇은 그래핀 시트 적층체를 말한다. 박편화 흑연에서의 그래핀 시트 적층수는, 본래의 흑연보다 적으면 되지만, 통상, 수층~200층 정도이다.
(액체)
본 발명에 있어서의 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법에서는, 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를, 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액체에 침지시킨 상태에서, 전자파의 조사에 의하여, 탄소 재료를 박편화하고, 박편화 흑연 또는 그 박편화 흑연이 액체 중에 분산된 박편화 흑연 분산액을 얻는다.
액체에 탄소 재료를 침지시킬 때에는, 탄소 재료가 전자파의 조사에 의하여 가열되는 한, 적절한 양의 탄소 재료를 액체에 침지하면 된다.
본 명세서에 있어서, 액체란, 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물, 혹은 적어도 일종의 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액상물의 혼합물인 것을 말한다. 상기 액상물의 혼합물에 대해서는, 혼합물 자체의 표면장력이 50mN/m 이하여도 되고, 적어도 일종의 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하고 있으면, 혼합물 자체의 표면장력은 50mN/m 이하가 아니어도 된다.
이와 같이, 본 발명에 있어서는, 액체가 적어도 1종의 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하고 있다. 따라서, 박편화를 보다 더 진행시킬 수 있다.
또, 상기 액체의 비점은 50℃~250℃의 범위 내인 것이 바람직하다. 이 경우에는 전자파의 조사에 의하여, 액체를 용이하게 기화시킬 수 있어, 박편화를 보다 효과적으로 진행시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를 침지시키는 상기 액체로서, 용매를 이용할 수 있다. 이용하는 용매로서는, 특별히 한정되지 않지만, 메탄올, 에탄올, 아이소프로필 알코올 등의 탄소수 8 이하의 알코올류, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 브로모벤젠, 다이브로모벤젠, 벤질아민, 메틸벤질아민, N-메틸피롤리돈 및 N,N-다이메틸포름아마이드 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 탄소수 8 이하의 알코올류, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 브로모벤젠, 다이브로모벤젠, 벤질아민, 메틸벤질아민, N-메틸피롤리돈 및 N,N-다이메틸포름아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함한다. 용매는, 1종만을 이용해도 되고, 2종 이상의 혼합 용매여도 된다. 또, 상기 바람직한 용매에 첨가하여, 추가로 물 등의 다른 용매를 첨가하여 이용해도 된다.
또, 본 발명에 있어서는, 상기 액체로서, 용매 대신에 반응성 화합물을 이용해도 된다. 이 경우, 용매를 사용하지 않기 때문에, 용매의 회수나 단리가 필요없어 제조공정의 간략화가 가능하다. 상기 반응성 화합물은, 상기 탄소 재료를 박편화하는 공정에 있어서, 상기 탄소 재료에 화학 결합시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 얻어진 박편화 흑연을 수지 중에 보다 더 균일하게 분산시킬 수 있다. 상기 화학 결합을 한 반응성 화합물의 함유량은, 얻어진 박편화 흑연 100중량%에 대하여, 0.5~100중량%인 것이 바람직하다.
상기 반응성 화합물로서는, 디일스-알더 반응성 화합물 또는 프리델-크라프츠 반응성 화합물인 것이 바람직하다. 디일스-알더 반응성 화합물 또는 프리델-크라프츠 반응성 화합물을 이용한 경우, 후술하는 바와 같이, 박편화를 보다 더 진행시킬 수 있다.
액체인 상기 디일스-알더 반응성 화합물로서는, 푸르푸랄, 푸르푸릴알코올, 푸르푸릴아민, 5-메틸-2-푸르알데하이드, 푸르푸릴머캅탄, 2-푸로일클로라이드 등의 푸르푸랄 유도체, 2-메틸퓨란, 2-에틸퓨란, 2-메톡시퓨란, 2-퓨로나이트릴 등의 퓨란 유도체, p-클로로스타이렌, N-바이닐-2-피롤리돈 등의 바이닐 변성 용매 또는 페닐이미다졸린 등의 이민류 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단체(單體)로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용하여 이용해도 된다.
푸르푸릴알코올이나 N-바이닐-2-피롤리돈 등을 이용한 경우, 후술의 전자파 조사에 의한 박편화 흑연 제조공정을 거쳐도, 반응 부생성물이 거의 생성되지 않기 때문에, 푸르푸릴알코올이나 N-바이닐-2-피롤리돈을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 이용한 푸르푸릴알코올을 용이하게 회수하여, 재이용할 수 있다.
액체인 프리델-크라프츠 반응성 화합물로서는, 일반적인 할로젠화물이나 카복실산 할로젠화물, 산 무수물 등이면 모두 이용할 수 있고, 예를 들면 N-클로로옥테인이나 N-옥탄오일클로라이드 등의 알킬할로젠이나 지방족산 할로젠화물, 벤조일클로라이드 등의 벤조산 할로젠화물, 무수 석신산이나 무수 프탈산, 무수 프로피온산 등의 산 무수물 등을 이용할 수 있다. 이들 화합물은 단체로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용하여 이용해도 된다.
또, 상기 액체 중에는, 촉매를 더 첨가해도 된다. 촉매를 첨가한 경우, 화학 반응이 용이하게 되는 점에서 전자파의 조사량이나 반응 시간을 보다 더 단축하여, 이용하는 반응성 화합물의 첨가량을 보다 더 저감할 수 있는 등의 효과가 얻어진다.
촉매로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 이하의 (1) MXn으로 나타나는 금속 할로젠화물(단, M은 주기율표 2~7족의 금속, X는 할로젠, n은 2~5의 정수), (2) MAX로 나타나는 복합염, (3) ML 혹은 MLX로 나타나는 착화합물, (4) 3가의 인 화합물 등이 이용된다.
(1) MXn으로 나타나는 금속 할로젠화물:
M은, 주기율표의 2~7족의 금속이다. 이러한 금속으로서는, 베릴륨, 붕소, 마그네슘, 알루미늄, 규소, 칼슘, 스칸듐, 타이타늄, 바나듐, 크로뮴, 망간, 철, 코발트, 니켈, 아연, 갈륨, 스트론튬, 이트륨, 지르코늄, 나이오븀, 몰리브데넘, 테크네튬, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 카드뮴, 인듐, 주석, 안티몬, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금, 수은, 탈륨, 납, 비스무트 등을 들 수 있다. 상기 X는, 할로젠이며, 불소, 염소, 브로민 또는 아이오딘이다. 상기 n은, 금속이 가지는 원자가에 따른 2~5의 정수이다.
상기 MXn 중에서, 바람직한 금속 할로젠화물로서는, X가 염소인, 염화 구리, 염화 철, 염화 아연 및 염화 알루미늄을 들 수 있다. 상기 금속 염화물은 저가이며, 독성이 비교적 낮기 때문에 바람직하다.
또, MXn으로 나타나는 금속 할로젠화물로서는, MX1X2와 같이 복수의 할로젠을 포함하는 금속 할로젠화물이어도 된다. 이 경우, X1과 X2는 상이한 할로젠 원소이다.
(2) MAX로 나타나는 복합염:
A를 산으로 한 경우, MAX로 나타나는, 산과 할로젠과 금속의 복합염이다. M은 상기 서술한 바와 같이, 주기율표 2족~7족의 금속 원소이다. A는 산이다. 산으로서는, 황산, 질산, 인산 또는 붕산 등의 무기산이어도 되고, 유기산이어도 된다.
(3) ML 혹은 MLX로 나타나는 착화합물
M은 2족~7족의 금속 원소이다. L은, 아세틸아세톤, 에틸렌다이아민, 프탈로사이아닌, 암모니아, 일산화 탄소 또는 사이안 등의 배위자로서 작용하는 화합물이다. X는 상기 서술한 바와 같다.
(4) 3가의 인 화합물
3가의 인 화합물로서는, 트라이페닐포스파이트, 트라이알킬포스파이트 등을 들 수 있다.
(전자파 조사)
본 발명에 있어서는, 액체에 침지되어 있는 상기 탄소 재료에 전자파를 조사한다. 이 경우의 전자파로서는, 특별히 한정되지 않고, 5kHz~100GHz 정도의 파장의 전자파를 이용할 수 있다. 따라서, 상기 전자파는 마이크로파여도 된다.
상기 전자파를 조사하는 장치에 대해서는, 상기 전자파를 조사할 수 있는 한 적절한 전자파 발생장치를 이용할 수 있다. 또, 시판 중인 조리용 전자레인지를 전자파 조사장치로서 이용해도 된다. 이 경우에는, 조리용 전자레인지 내에 상기 액체에 침지되어 있는 탄소 재료를 배치하고, 전자파를 조사하면 된다.
전자파의 조사량에 대해서는, 상기 탄소 재료를 가열하여 박편화 흑연을 얻을 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다.
전자파의 조사에 의하여, 액체에 침지되어 있는 탄소 재료가 가열된다. 그 결과, 탄소 재료에 접촉하고 있는 부분에 있어서 액체의 일부 또는 전부가 기화한다. 이 액체가 기화할 때의 응력에 의하여, 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료가 박편화한다. 이는, 그래핀끼리가 적층되어 있는 부분에 들어가 있는 액체의 일부 또는 전부가 가스가 되어 기화하고, 그 때의 체적팽창에 의한 힘에 의하여, 그래핀 사이가 박리되는 것에 의한다고 생각된다.
전자파 조사에 의한 승온 속도에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 승온 속도가 빠를 수록 기화하는 가스의 체적팽창 속도가 빠르기 때문에, 박편화 흑연을 얻기 쉽다. 따라서, 전자파의 조사에 의하여 가열되는 탄소 재료의 승온 속도는 직접 측정하는 것이 어렵지만, 탄소 재료가 침지되어 있는 액체의 온도로서의 승온 속도는, 15/분 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100/분 이상이며, 더 바람직하게는 500/분 이상이다. 승온 속도가 너무 빠르면, 전자파의 조사량이 방대해지는 경우가 있다.
본 발명에 있어서는, 전자파의 조사에 의한 가열 이외에도, 히터 등에 의한 가열을 병용해도 된다. 예를 들면, 히터 등을 이용하여 액체의 비점 이하로 예비 가열해 둠으로써, 전자파의 조사량을 저감할 수 있다. 이로써, 전자파 에너지나 장치의 부하를 낮출 수 있다.
본원 발명자들은, 상기와 같이 액체에 침지한 상태에서 가열하면, 액체가 그래핀 사이에서 기화하여, 탄소 재료를 박편화하여, 박편화 흑연이 얻어지는 것을 처음으로 발견한 것이다. 본 발명은, 이러한 본원 발명자들이 처음으로 발견한 지견에 근거하여 이루어진 것이다.
(탄소 재료 농도)
상기 탄소 재료는, 전자파의 조사에 의한 박편화에 의하여 표면적이 증대하기 때문에, 분산액 점도가 박리의 진행에 따라 높아진다. 이로 인하여, 분산액의 분산 균일성을 유지하기 위해서는, 탄소 재료 농도가 낮은 것이 바람직하다. 한편, 탄소 재료 농도가 너무 낮으면, 분산액의 가열 기화에 필요한 전자파 에너지가 방대해진다. 따라서, 탄소 재료 농도는, 초기를 높게 설정하고, 박편화가 진행함에 따라 저농도화시키는 것이 바람직하다. 이러한 탄소 재료 농도조정은, 전자파의 조사에 의한 박편화의 진행에 따라 액체를 수시 첨가하여, 농도를 저하시켜 가는 방법이나, 충분히 박편화가 진행된 박편화 흑연을 부분적으로 분리 회수하는 방법 등에 의하여 행하는 것이 바람직하다.
(화학 결합)
본 발명에 있어서는, 바람직하게는, 상기 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하여 박편화 흑연을 얻는 것에 있어서, 탄소 재료에 화합물을 화학 결합시키는 것이 바람직하다. 이로써, 적층수가 보다 적은 박편화 흑연을 얻을 수 있다. 이는, 화합물이 화학 결합에 의하여 그래핀에 결합하고, 이 결합 반응의 결과, 그래핀 사이의 π결합이 약해짐으로써, 박편화가 보다 더 진행되기 때문이라고 생각된다. 또, 바람직하게는, 상기 반응이 결합 및 해리를 가역적으로 행할 수 있는 화학 결합인 것이 바람직하다. 이 경우에는, 결합과 해리를 반복시킴으로써, 박편화를 보다 더 진행시킬 수 있다.
상기 탄소 재료에 화학 결합을 발생시키는 화합물로서는, 특별히 한정되지 않지만, 흑연이 라디칼 흡착성을 가지기 때문에, 라디칼 반응성 화합물이나 프리델-크라프츠 반응성 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 라디칼 반응성의 화합물로서는, (메트)아크릴기, 바이닐기, 바이닐에터기, 글라이시딜기, 싸이올기, 할로젠기 등을 가지는 화합물을 들 수 있다. 또 프리델-크라프츠 반응성 화합물로서는, 일반적인 할로젠화물이나 카복실산 할로젠화물, 산 무수물 등이면 모두 이용할 수 있고, 예를 들면 N-클로로옥테인이나 N-옥탄오일클로라이드 등의 알킬할로젠이나 지방족산 할로젠화물, 벤조일클로라이드 등의 벤조산 할로젠화물, 또는 무수 석신산이나 무수 프탈산, 무수 프로피온산 등의 산 무수물 등을 이용할 수 있다.
상기와 같이, 가역적 화학 결합을 형성하는 화합물로서는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 디일스-알더 반응성 화합물을 이용한 화학 결합인 것이 바람직하고, 이 경우에는, 박편화를 보다 더 진행시킬 수 있다.
디일스-알더 반응성 화합물로서는, 일반적인 다이엔, 및 친(親)다이엔체이면 모두 이용할 수 있고, 예를 들면 무수 말레산, 말레산 다이메틸, 말레이미드 등의 말레산류, 테트라사이아노에틸렌, 푸마르산 다이메틸, 아크롤레인 등의 알켄류, 아세틸렌다이카복실산 다이메틸 등의 알카인류, 벤조퀴논, 안트라퀴논, 퀴노다이메탄, 사이클로펜타다이엔, 사이클로헥센 등의 환형 다이엔, 친다이엔체, 안트라센 등의 아센류, 푸르푸릴알코올, 푸르푸랄 등의 퓨란류, 2,3-다이메틸-1,3-뷰타다이엔 등의 뷰타다이엔류, 벤자인 등의 아라인류, 벤질리덴아닐린 등의 이민류, 스타이렌이나 그들의 유도체 등을 들 수 있다.
또, 상기 가역적 화학 결합을 형성하는 화합물로서는, 사이클로펜타다이엔일 착체 화합물을 이용해도 된다. 이러한 사이클로펜타다이엔일 착체 화합물로서는, 페로센, 니켈로센, 타이타노센, 지르코노센이나 그들의 유도체를 들 수 있다. 즉, 박편화 흑연에 다른 화합물이 화학 결합하는 한 화학 결합의 형태는 특별히 한정되지 않고, 사이클로펜타다이엔일 착체 화합물을 이용한 배위 결합에 의하여 화합물이 박편화 흑연에 결합되어도 된다.
상기 사이클로펜타다이엔일 착체 화합물을 이용한 화학 결합인 경우에는, 박편화 후의 세정 등에 의하여 화합물을 제거할 수 있어, 바람직하다.
상기 화학 결합을 한 화합물은, 한 번 박리한 그래핀의 재적층화나 응집을 방해하는 효과가 있어, 용매나 수지 분산성이 뛰어나다. 따라서, 상기 화학 결합을 한 화합물의 함유량은, 얻어진 박편화 흑연 100중량%에 대하여, 0.5~100중량%인 것이 바람직하다.
상기 화학 결합한 화합물의 검출은, NMR이나 IR 등의 이미 알려진 분석법에 의하여 검출할 수 있다. 검출방법으로서는, 특정한 분석법에 한정되지 않지만, 간편함과 정량성의 관점에서 통상, 열중량 측정이 이용된다. 이 열중량 측정에서는, 화합물이 탄소 재료에 화학 결합하고 있는 경우, 일반적으로 그 분해 온도가 통상의 분해 온도보다 고온측에서 검출된다. 또, 이 열분해물의 구조 해석의 목적으로, MS 측정 등을 조합해도 된다.
(압력 제어)
본 발명의 화합물의 화학 결합 반응을 따른 전자파 조사와, 탄소 재료의 가열, 박리에 있어서는, 그 반응계 중의 압력을 1기압 이상으로 설정해도 된다. 이는 화합물의 화학 결합 반응이 계의 체적을 감소시키는 방향으로 진행되는 점에서, 압력을 높임으로써 화합물의 화학 결합을 더 진행시키는 효과가 얻어지기 때문이다. 이 때의 압력은 1기압 이상이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1.5기압 이상이다. 또, 이 압력 제어는, 전자파 조사에 의한 액체나 화합물의 가열, 기화에 의한 압력 상승에 한정되지 않고, 외부로부터의 가스 주입이나 기계적인 압력 부가에 의하여 행해도 된다. 압력은 높으면 화학 결합 반응을 보다 더 촉진하는 효과가 있지만, 너무 높으면 액체의 기화가 어려워지는 경우가 있기 때문에, 50기압 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10기압 이하이다.
(냉각공정)
본 발명에 관한 박편화 흑연 및 박편화 흑연 분산액의 제조방법에서는, 상기 전자파를 조사하여 가열하는 공정 후에, 냉각공정을 실시해도 된다. 바람직하게는, 상기 전자파의 조사에 의한 가열과, 상기 냉각공정을, 복수 회 실시해도 되고, 이로써, 탄소 재료의 액체로의 침지와 가열에 의하여 액체가 기화할 때의 응력에 의한 박리를 반복하여, 적층수가 더 적은 박편화 흑연을 얻을 수 있다. 다만, 냉각공정에서의 냉각방법은 특별히 한정되지 않고, 냉풍을 분사하는 방법, 자연방냉, 수냉 등의 적절한 방법을 이용할 수 있다.
또, 탄소 재료와 액체의 혼합물을 부분적으로 냉각해도 된다. 이로써, 전자파 조사를 연속적으로 행하는 연속, 또는 반연속 프로세스로 할 수 있다. 이 부분적인 냉각방법에 대해서는, 예를 들면 상기 탄소 재료와 상기 액체의 혼합물을 전자파 조사부와 냉각부를 순환시킴으로써 달성할 수 있다.
(박편화 흑연)
본 발명의 박편화 흑연의 제조방법에서는, 상기와 같이, 액체에 침지된 탄소 재료에 전자파를 조사하는 것만으로 박편화 흑연이 얻어진다. 따라서, 얻어진 박편화 흑연은, 산화 이력을 가지지 않기 때문에, 번잡한 환원 처리를 필요로 하지 않는다. 또, 이와 같이 하여 얻어진 박편화 흑연에서는, 산화되어 있지 않기 때문에, 높은 도전성을 발현한다.
(박편화 흑연 분산액)
본 발명에 있어서는, 상기와 같이 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하는 공정에 있어서, 탄소 재료에 접촉하고 있는 액체 전부를 기화시킴으로써 박편화 흑연을 얻을 수 있다. 다만, 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하는 공정에 있어서, 탄소 재료에 접촉하고 있는 액체의 일부를 기화시킴으로써, 박편화 흑연이 액체 중에 분산하고 있는 박편화 흑연 분산액을 얻어도 된다. 이 경우, 박편화 흑연 분산액으로부터 액체를 제거함으로써, 박편화 흑연을 회수할 수 있다.
박편화 흑연 분산액으로부터의 박편화 흑연의 회수에 있어서는, 여과, 원심분리, 중력침강, 용매분리, 응집제 또는 흡착제 등의 이미 알려진 수법을 이용할 수 있다. 다만, 얻어진 박편화 흑연 분산액을 그대로 이용할 수도 있다. 이 경우는, 미반응 화합물 등의 불순물을 용매 등을 이용하여 분리하는 것이 바람직하다.
(박편화 흑연-수지 복합 재료)
상기 박편화 흑연 또는 박편화 흑연 분산액과, 수지를 복합함으로써, 박편화 흑연-수지 복합 재료가 얻어진다. 얻어진 복합 재료는, 도전, 열전, 유전(誘電), 전자파 흡수 또는 센서 재료 등의 전기 화학적 소재나, 강성, 내열성, 치수 안정성 등의 역학적 강도 소재 등에 이용할 수 있다.
수지로서는, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등 원하는 수지를 적절히 이용할 수 있다. 상기 서술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 박편화 흑연에 화합물을 화학 결합시키는 것이 바람직하다. 따라서, 원하는 수지와 친화성이 높은 화합물을 이용함으로써, 수지 중에서의 박편화 흑연의 분산성을 보다 더 높일 수 있다.
특히 화합물을 화학적으로 결합시킨 박편화 흑연이나 박편화 흑연 분산액은, 박편화 흑연의 재응집이 일어나기 어렵고, 분산성이 뛰어난 점에서, 이들 복합 재료에 이용하는 것이 용이하다. 또, 화합물을 화학적으로 결합시킨 박편화 흑연에 있어서는, 박편화 흑연 표면에 관능기를 도입할 수 있다. 이 경우, 수지와의 상호작용을 설계할 수 있는 점에서, 얻어진 복합 재료의 전기 화학적, 역학적 소재로서의 성질이 특히 우수하다.
(실시예 및 비교예)
이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예를 듦으로써, 본 발명을 명확하게 한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
200ml의 유리병에, 그래핀 구조를 가지는 탄소 재료(도요탄소사(Toyo Tanso Co., Ltd.)제, 품번: PF 파우더 8F) 0.3g과, 에탄올(비점=78℃, 20℃에서의 표면장력=22mN/m) 10g을 넣어, 탄소 재료를 에탄올에 침지시켰다. 이와 같이 하여, 탄소 재료가 에탄올에 침지된 분산액이 들어가 있는 유리병의 개구부를 개방한 상태에서, 시판 중인 전자레인지에 세팅했다. 출력 750W로 20초간 전자레인지에 의하여 가열 처리를 행했다. 에탄올이 대략 전부 기화하여, 유리병 안에는, 탄소 재료만이 잔존하고 있었다. 이 전자파 처리 후의 탄소 재료에, 다시 에탄올 10g을 첨가하여, 에탄올을 탄소 재료에 침투시키고, 상기 전자레인지로 20초간 750W로 가열 처리를 행했다. 이 공정을 15회 반복했다. 이와 같이 하여 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연의 치수를 AFM 측정에 의하여 평가했다. 결과를 하기의 도 1에 나타낸다.
다만, 상기 AFM 측정에 의한 박편화 흑연의 측정 방법은 이하와 같다.
박편화 흑연의 치수의 평가: 얻어진 박편화 흑연에 에탄올을 첨가하여, 박편화 흑연 농도를 0.05중량%로 했다. 그렇게 한 후, 초음파 세정기에 의하여, 초음파를 부여하여, 박편화 흑연을 에탄올 중에 충분히 분산시켰다. 다음으로, 원자력 현미경(AFM) 측정용 시료대에 상기 박편화 흑연 에탄올 분산액을 캐스팅하여, 에탄올을 자연건조시켰다. AFM으로서는, 키엔스사(Keyence Corporation)제, 나노 스케일 하이브리드 현미경, 품번: VN-8000을 이용했다. 이 AFM에 의하여 박편화 흑연을 관찰하여, 그 폭과 두께를 구했다.
(실시예 2)
에탄올 대신에 N-메틸피롤리돈(비점=202℃, 20℃에서의 표면장력=41mN/m)을 이용한 것, 전자레인지 가열 후에도 충분한 양의 N-메틸피롤리돈이 유리병 안에 잔존하고 있었기 때문에 용매를 추가하지 않은 것, 최종적으로 여과에 의하여 박편화 흑연을 회수한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 박편화 흑연을 얻었다. 또, 실시예 1과 동일하게 하여, 에탄올에 의하여 희석하고 초음파를 부여하여 분산시켜 AFM에 의하여 박편화 흑연의 치수를 측정했다. 결과를 도 2에 나타낸다.
(실시예 3)
200ml의 유리병에 탄소 재료(도요탄소 제조, 품번: PF 파우더 8F) 0.3g과, N-메틸피롤리돈(비점=202℃, 20℃에서의 표면장력=41mN/m) 10g을 넣어, 탄소 재료에 N-메틸피롤리돈을 충분히 침투시켜 이루어지는 분산액을 얻었다. 이 분산액에, 글라이시딜메타크릴레이트 0.2g을 첨가하고, 충분히 교반했다. 그렇게 한 후 유리병의 개구부를 개방한 상태에서, 시판 중인 전자레인지를 이용하여, 750W의 출력으로 20초 가열 처리했다. 그렇게 한 후 분산액이 상온이 될 때까지 냉각하는 공정을 실시했다. 이 가열 및 냉각공정을 3회 반복했다. 이 글라이시딜메타크릴레이트의 첨가, 전자레인지에 의한 가열 및 냉각으로 이루어지는 공정을 3회 반복하는 스테이지를 1세트로 하고, 합계 5세트 반복했다. 얻어진 분산액을 여과하고, 아세톤을 이용하여 충분히 세정하며, 건조하여, 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 AFM 측정에 의하여 평가했다. 결과를 도 3에 나타낸다.
(실시예 4)
글라이시딜메타크릴레이트 대신에 무수 말레산을 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 박편화 흑연의 두께와 크기를 AFM 측정에 의하여 구했다. 결과를 도 4에 나타낸다.
(실시예 5)
글라이시딜메타크릴레이트 대신에 페로센을 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 박편화 흑연의 두께와 크기를 AFM 측정에 의하여 구했다. 결과를 도 5에 나타낸다.
(실시예 6)
200ml의 유리병에 탄소 재료(SEC 카본사(SEC Carbon, Limited)제, 품번: 파인 파우더 SNO15) 0.5g과, 푸르푸릴알코올(도쿄 가세이 고교사(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)제, 융점=-29℃, 비점=170℃, 20℃에서의 표면장력=38mN/m) 20g을 넣어, 탄소 재료에 푸르푸릴알코올을 충분히 침투시켜 이루어지는 분산액을 얻었다. 이 분산액의 유리병의 개구부를 개방한 상태에서, 시판 중인 전자레인지를 이용하여, 750W의 출력으로 20초 가열 처리했다. 그렇게 한 후 분산액이 상온이 될 때까지 냉각하는 공정을 실시하고, 이 가열 및 냉각공정을 15회 반복했다. 얻어진 분산액을 여과하고, 아세톤을 이용하여 충분히 세정하며, 건조하여, 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 AFM 측정에 의하여 평가했다. 결과를 도 6에 나타낸다. 또, 분산액의 여과에 의하여 얻어진 여액에 대해서는, 별도 회수하여 1H-NMR을 이용한 구조 해석을 행했다. 결과를 도 7에 나타낸다.
(실시예 7)
푸르푸릴알코올 대신에, N-바이닐-2-피롤리돈(비점=204℃, 20℃에서의 표면장력=41mN/m)을 이용한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하여, 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 박편화 흑연의 두께와 크기를 AFM 측정에 의하여 구했다. 결과를 도 8에 나타낸다.
(실시예 8)
N-메틸피롤리돈 대신에 N,N-다이메틸포름아마이드(비점=153℃, 20℃에서의 표면장력=36mN/m)를 이용하고, 글라이시딜메타크릴레이트 대신에 아조다이카본아마이드(오쓰카 가가쿠사(Otsuka Chemical Co., Ltd.)제, 바이니포(Vinyfor) AC#K3)를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 박편화 흑연의 두께와 크기를 AFM 측정에 의하여 구했다. 결과를 도 9에 나타낸다.
(실시예 9)
200ml의 유리병에 탄소 재료(도요탄소사제, 품번: PF 파우더 8F) 0.3g과, 벤조일클로라이드(비점=198℃, 20℃에서의 표면장력=39mN/m) 10g과, 촉매로서 염화 알루미늄 0.03g을 넣고, 탄소 재료에 벤조일클로라이드를 충분히 침투시켜 이루어지는 분산액을 얻었다. 이 분산액의 유리병의 개구부를 개방한 상태에서, 시판 중인 전자레인지를 이용하여, 750W의 출력으로 20초 가열 처리했다. 그렇게 한 후 분산액이 상온이 될 때까지 냉각하는 공정을 실시하고, 이 가열 및 냉각공정을 15회 반복했다. 얻어진 분산액을 여과하고, 아세톤을 이용하여 충분히 세정하며, 건조하여, 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여, 박편화 흑연의 두께와 크기를 AFM 측정에 의하여 구했다. 결과를 도 10에 나타낸다.
(비교예 1)
N-메틸피롤리돈 대신에 물(비점=100℃, 20℃에서의 표면장력=73mN/m)만으로 이루어지는 액체를 이용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여, 박편화 흑연을 얻었다. 얻어진 박편화 흑연에 대하여 실시예 1과 동일하게 하여 AFM 측정에 의하여 평가했다. 그러나, 흑연의 두께가 크기 때문에, AFM으로는 측정할 수 없었다.
도 1~도 5로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 1~5에 의하면, 두께가 약 60nm 이하인 박편화 흑연을 안정적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, 도 3~도 5와 같이, 그래프트 반응을 발생시키는 화합물을 첨가한 경우에는, 박편화가 보다 더 진행되는 것을 알 수 있다. 특히, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 무수 말레산이나 페로센을 이용하여 그래프트화를 진행시킨 경우, 박편화를 보다 더 진행시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
또, 도 6으로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 6에 의하면, 실온에서 액체의 디일스-알더 반응성 화합물인 푸르푸릴알코올을 이용함으로써, 다른 용매를 이용하지 않고, 두께가 약 60nm 이하인 박편화 흑연을 안정적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 7의 1H-NMR 스펙트럼으로부터, 푸르푸릴알코올을 이용한 경우, 전자파의 조사에 의한 박편화 흑연 제조공정을 거쳐도, 푸르푸릴알코올의 축합물과 같은 반응 부생성물이 거의 생성되지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 푸르푸릴알코올을 이용한 경우, 박편화 흑연과 화학 결합하고 있지 않은 푸르푸릴알코올을 용이하게 회수, 재이용할 수 있다.
또, 도 8~도 10으로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 7~9에 있어서도, 두께가 약 60nm 이하인 박편화 흑연을 안정적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims (24)

  1. 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를, 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액체에 침지시키는 공정과,
    상기 액체에 침지되어 있는 탄소 재료에 전자파를 조사하여 상기 탄소 재료를 가열하는 공정을 포함하고, 상기 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하는 공정에 있어서, 탄소 재료에 접촉하고 있는 상기 액체를 기화시킴으로써 상기 탄소 재료를 박편화하는, 박편화 흑연의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 액체의 비점이 50℃~250℃의 범위에 있는, 박편화 흑연의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료가, 흑연, 팽창흑연 또는 1차 박편화 흑연인, 박편화 흑연의 제조방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체가 반응성 화합물인, 박편화 흑연의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 탄소 재료를 박편화하는 공정에 있어서, 상기 탄소 재료에 상기 반응성 화합물을 화학 결합시키는, 박편화 흑연의 제조방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 반응성 화합물이 디일스-알더(Diels-Alder) 반응성 화합물인, 박편화 흑연의 제조방법.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 반응성 화합물이 프리델-크라프츠(Friedel-Crafts) 반응성 화합물인, 박편화 흑연의 제조방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체가 용매인, 박편화 흑연의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 용매가, 탄소수 8 이하의 알코올류, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 브로모벤젠, 다이브로모벤젠, 벤질아민, 메틸벤질아민, N-메틸피롤리돈 및 N,N-다이메틸포름아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 용매를 포함하는, 박편화 흑연의 제조방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3, 청구항 8 및 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 재료를 박편화하는 공정에 있어서, 상기 탄소 재료에 화합물을 화학 결합시키는, 박편화 흑연의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 화합물로서, 라디칼 반응성 화합물을 이용하는, 박편화 흑연의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 화합물로서, 상기 화학 결합이 가역적이 되는 화합물을 이용하는, 박편화 흑연의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 가역적 화학 결합을 형성하는 화학 결합이, 디일스-알더 반응성 화합물을 이용하여 이루어지는, 박편화 흑연의 제조방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 화학 결합이, 프리델-크라프츠 반응성 화합물을 이용하여 이루어지는, 박편화 흑연의 제조방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 가역적 화학 결합을 형성하는 화학 결합이, 사이클로펜타다이엔일 착체 화합물을 이용하여 이루어지는 배위 결합인, 박편화 흑연의 제조방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자파 조사공정 후에, 상기 탄소 재료와 상기 액체의 혼합물을 냉각하는 냉각공정을 더 구비하고, 상기 박편화 흑연을 얻기 위하여 상기 전자파 조사공정과, 상기 냉각공정을 복수 회 행하는, 박편화 흑연의 제조방법.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자파를 조사할 때에 있어서, 상기 탄소 재료와 상기 액체의 혼합물을 부분적으로 냉각하는, 박편화 흑연의 제조방법.
  18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 따른 박편화 흑연의 제조방법에 의하여 얻어진 박편화 흑연.
  19. 청구항 5 내지 청구항 7 및 청구항 10 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 따른 박편화 흑연의 제조방법에 의하여 얻어진 박편화 흑연으로서,
    상기 박편화 흑연에 화학 결합한 상기 화합물 또는 상기 반응성 화합물의 함유량이, 박편화 흑연 100중량%에 대하여, 0.5~100중량%인 박편화 흑연.
  20. 청구항 18 또는 청구항 19에 따른 박편화 흑연과, 수지를 혼합함으로써 얻어진 박편화 흑연-수지 복합 재료.
  21. 그래핀 적층 구조를 가지는 탄소 재료를, 20℃에서의 표면장력이 50mN/m 이하인 액상물을 포함하는 액체에 침지시키는 공정과,
    상기 액체에 침지되어 있는 탄소 재료에 전자파를 조사하여 상기 탄소 재료를 가열하는 공정을 포함하고,
    상기 전자파의 조사에 의하여 탄소 재료를 가열하는 공정에 있어서 탄소 재료에 접촉하고 있는 상기 액체의 일부를 기화시킴으로써, 상기 탄소 재료를 박편화하고, 상기 액체 중에 박편화 흑연이 분산된 박편화 흑연 분산액을 얻는 박편화 흑연 분산액의 제조방법.
  22. 청구항 21에 따른 박편화 흑연 분산액의 제조방법에 의하여 얻어진 박편화 흑연 분산액.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 박편화 흑연 분산액 중의 박편화 흑연에 화합물이 화학 결합하고 있으며, 상기 화합물의 함유량이, 박편화 흑연 100중량%에 대하여, 0.5~100중량%인 박편화 흑연 분산액.
  24. 청구항 22 또는 청구항 23에 따른 박편화 흑연 분산액과, 수지를 혼합함으로써 얻어진 박편화 흑연-수지 복합 재료.
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