WO2011155487A1 - 樹脂複合材料 - Google Patents

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WO2011155487A1
WO2011155487A1 PCT/JP2011/063038 JP2011063038W WO2011155487A1 WO 2011155487 A1 WO2011155487 A1 WO 2011155487A1 JP 2011063038 W JP2011063038 W JP 2011063038W WO 2011155487 A1 WO2011155487 A1 WO 2011155487A1
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graphite particles
composite material
resin composite
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resin
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田中 洋充
加藤 誠
渡辺 修
研一 林田
岡本 浩孝
敏雄 渡邉
隆之 永井
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株式会社豊田中央研究所
トヨタ自動車株式会社
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    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
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    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06Polystyrene

Definitions

  • the present invention relates to a resin composite material containing graphite particles.
  • the olefin resin is excellent in balance between price and mechanical properties, and is one of the most widely used resins. Even in such olefin resins, conventionally, various properties are imparted. For this purpose, various fillers such as graphite particles are added.
  • a thermoplastic filler such as polypropylene is blended with a conductive filler such as carbon black or graphite to impart conductivity to the thermoplastic resin, thereby shielding an electromagnetic wave. It is disclosed to improve the performance.
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-268245 (Patent Document 7)).
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a novel resin composite material in which graphite particles are dispersed in a resin without impairing the characteristics thereof.
  • the present inventors have obtained a refined graphite obtained by mixing and pulverizing graphite particles, a specific aromatic vinyl copolymer, and a hydrogen peroxide.
  • the plate-like graphite particles constituting the fine graphite particles are dispersed in polystyrene, polyphenylene ether, or a mixture thereof, so that high rigidity and high.
  • the inventors have found that electrical conductivity is imparted and have completed the present invention.
  • the inventors of the present invention in particular, by introducing at least one hydrocarbon chain of an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain into the aromatic vinyl copolymer constituting the fine graphite particle.
  • the plate-like graphite particles can be easily dispersed in the olefin resin, and the present invention has been completed by finding that the olefin resin has high rigidity.
  • the first resin composite material of the present invention is plate graphite particles and the following formula (1) adsorbed on the plate graphite particles: — (CH 2 —CHX) — (1)
  • X represents a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, or a pyrenyl group, and these groups may have a substituent.
  • a fine graphite particle comprising an aromatic vinyl copolymer containing a vinyl aromatic monomer unit represented by the formula: and at least one aromatic polymer selected from the group consisting of polystyrene and polyphenylene ether Is.
  • the content of the fine graphite particles is preferably 0.1 to 80% by mass.
  • the aromatic polymer is preferably a mixture of polystyrene and polyphenylene ether. In this case, the polystyrene content in the mixture is preferably 20 to 80% by mass.
  • the aromatic vinyl copolymer preferably includes the vinyl aromatic monomer unit and the polar monomer unit
  • the polar monomer unit includes (meth) Monomer units derived from at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid, (meth) acrylates, (meth) acrylamides, vinylpyridines, maleic anhydride, maleimides and vinylimidazoles are preferred.
  • the first resin composite material of the present invention preferably has a storage elastic modulus at 40 ° C. of 2 GPa or more, and preferably has an electrical resistance per unit length of 10 4 ⁇ / cm or less. .
  • the second resin composite material of the present invention has plate-like graphite particles and the following formula (1) adsorbed on the plate-like graphite particles: — (CH 2 —CHX) — (1)
  • X represents a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, or a pyrenyl group, and these groups may have a substituent.
  • the content of the fine graphite particles is preferably 0.1 to 80% by mass.
  • the fine graphite particles are preferably present in a state dispersed in the olefin resin.
  • the aromatic vinyl copolymer preferably has a functional group, and the hydrocarbon chain has at least one selected from an alkyl compound, an oligoolefin, and a polyolefin having a site that reacts with the functional group. Are preferably formed by bonding to the functional group.
  • the aromatic vinyl copolymer having the functional group includes the group consisting of the vinyl aromatic monomer unit, (meth) acrylic acid, (meth) acrylates, (meth) acrylamides, vinylimidazoles, and vinylpyridines. And other monomer units derived from at least one monomer selected from:
  • the functional group is preferably an amino group, and the site that reacts with the functional group is preferably at least one selected from the group consisting of a chlorine atom, a carboxyl group, and a carboxylic anhydride group.
  • the content of the fine graphite particles is preferably 0.1 to 80% by mass.
  • the fine graphite particles according to the present invention disperse plate-like graphite particles in at least one aromatic polymer selected from the group consisting of polystyrene and polyphenylene ether, so that high rigidity and high electrical conductivity can be obtained.
  • aromatic polymer selected from the group consisting of polystyrene and polyphenylene ether.
  • the vinyl aromatic monomer unit constituting the aromatic vinyl copolymer is excellent in affinity with the aromatic polymer (especially polystyrene)
  • the fine graphite particles have the aromatic polymer ( In particular, it is presumed to be well dispersed in polystyrene.
  • the said vinyl aromatic monomer unit has the stable adsorptivity with respect to plate-like graphite particle
  • the said refined graphite particle is disperse
  • the plate-like graphite particles can be easily dispersed in the olefin resin, although the reason why high rigidity is imparted to the resin is not necessarily clear, the present inventors infer as follows. That is, normal graphite particles are easy to aggregate and the surface thereof is chemically inert, so that it is difficult to disperse them in an olefin resin having a low polarity. On the other hand, in the refined graphite particles according to the present invention, since the aromatic vinyl copolymer is adsorbed on the surface of the refined plate-like graphite particles, the cohesive force between the plate-like graphite particles is reduced.
  • the aromatic vinyl copolymer is introduced with at least one hydrocarbon chain of an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain, the surface of the fine graphite particles is alkylated.
  • the refined graphite particles whose surfaces are alkylated in this way have improved affinity for olefin resins and can be easily dispersed without aggregation in the olefin resin.
  • the olefin resin It is inferred that high rigidity is imparted to.
  • the reason why the rigidity and electrical conductivity are further improved by using a mixture of polystyrene and polyphenylene ether as the aromatic polymer according to the present invention is not necessarily clear.
  • the present inventors infer as follows. That is, the fine graphite particles according to the present invention exhibit high dispersibility with respect to polystyrene, but dispersibility with respect to polyphenylene ether tends to be lower than that of polystyrene. For this reason, when polystyrene and polyphenylene ether are mixed and the proportion of polyphenylene ether increases, the dispersibility of the fine graphite particles in the mixture decreases, and some fine graphite particles exist in contact with each other.
  • the particles are connected to form a network structure, and the first resin composite material is electrically conductive. Since a path is formed, it is presumed that high electrical conductivity is exhibited as compared with a state in which fine graphite particles are completely dispersed or agglomerated.
  • the network structure effectively reinforces the structure, so that high rigidity is obtained compared to a state where the fine graphite particles are completely dispersed or agglomerated. Inferred to show.
  • FIG. 3 is an optical micrograph of a PP resin composite material produced in Example 2.
  • 4 is an optical micrograph of the PP resin composite material produced in Example 3.
  • 4 is an optical micrograph of a PP resin composite material produced in Example 4.
  • 6 is an optical micrograph of a PP resin composite material produced in Example 5.
  • 6 is an optical micrograph of a PP resin composite material produced in Example 6.
  • 6 is an optical micrograph of an HDPE resin composite material produced in Example 6.
  • 2 is an optical micrograph of a PP resin composite material produced in Comparative Example 1.
  • 3 is a graph showing the relationship between the temperature and storage elastic modulus of the polyphenylene ether resin composite materials obtained in Examples 20 to 26 and the polyphenylene ether resin material obtained in Comparative Example 14.
  • 6 is a graph showing the relationship between the temperature and loss elastic modulus of the polyphenylene ether resin composite materials obtained in Examples 20 to 26 and the polyphenylene ether resin material obtained in Comparative Example 14. It is a graph which shows the relationship between content of the refined graphite particle in a polyphenylene ether resin composite material, a storage elastic modulus, and an electrical resistance.
  • 3 is a graph showing the relationship between the content of fine graphite particles in a polystyrene-polyphenylene ether resin composite material and the storage elastic modulus.
  • the first resin composite material of the present invention (hereinafter also referred to as “aromatic polymer composite material”) is a refinement comprising plate-like graphite particles and a specific aromatic vinyl copolymer adsorbed on the plate-like graphite particles. It contains graphite particles and at least one aromatic polymer selected from the group consisting of polystyrene and polyphenylene ether.
  • the second resin composite material of the present invention (hereinafter also referred to as “olefin resin composite material”) includes plate-like graphite particles, a specific aromatic vinyl copolymer adsorbed on the plate-like graphite particles, It contains finely divided graphite particles having at least one hydrocarbon chain of an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain bonded to the aromatic vinyl copolymer, and an olefin resin.
  • the fine graphite particles are preferably present in a state dispersed in the aromatic polymer or the olefin resin.
  • characteristics such as electrical conductivity, thermal conductivity, and rigidity of the graphite particles tend to be sufficiently imparted to the aromatic polymer and the olefin resin.
  • the fine graphite particles according to the present invention comprise plate-like graphite particles and an aromatic vinyl copolymer adsorbed on the plate-like graphite particles. Such fine graphite particles can be highly dispersed in the aromatic polymer.
  • the fine graphite particles according to the present invention preferably further comprise at least one hydrocarbon chain of an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain bonded to the aromatic vinyl copolymer. .
  • the refined graphite particles having such hydrocarbon chains can be easily dispersed in the olefin resin.
  • the plate-like graphite particles constituting the fine graphite particles are not particularly limited, and for example, known graphite having a graphite structure (artificial graphite, natural graphite (for example, flaky graphite, massive graphite, earthy graphite)) is used. What is obtained by grind
  • the thickness of such plate-like graphite particles is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 1000 nm, more preferably 0.3 to 100 nm, and particularly preferably 1 to 100 nm.
  • the size of the plate-like graphite particles in the planar direction is not particularly limited.
  • the length (major axis) in the major axis direction is preferably 0.1 to 500 ⁇ m, more preferably 1 to 500 ⁇ m, and the minor axis.
  • the length (minor axis) in the direction is preferably 0.1 to 500 ⁇ m, more preferably 0.3 to 100 ⁇ m.
  • a functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or an epoxy group is bonded (more preferably a covalent bond) to the surface of the plate-like graphite particles according to the present invention.
  • the functional group has an affinity with the aromatic vinyl copolymer according to the present invention, and the adsorption amount and adsorption force of the aromatic vinyl copolymer to the plate-like graphite particles are increased, so that the fine graphite particles Tends to be highly dispersible in the aromatic polymer (particularly polystyrene) or the olefin resin according to the present invention.
  • Such a functional group is 50% or less (more preferably 20% or less, particularly preferably 10% or less) of the total carbon atoms in the vicinity of the surface of the plate-like graphite particles (preferably, a region from the surface to a depth of 10 nm). It is preferable that it is bonded to the carbon atom.
  • the ratio of the carbon atom to which the functional group is bonded exceeds the upper limit, the plate-like graphite particles tend to have a low affinity with the aromatic vinyl copolymer because the hydrophilicity increases.
  • bonded However 0.01% or more is preferable.
  • the functional group such as a hydroxyl group can be quantified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the amount of the functional group present in a region from the particle surface to a depth of 10 nm can be measured.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the thickness of the plate-like graphite particles is 10 nm or less, the amount of functional groups present in the entire region of the plate-like graphite particles is measured.
  • the aromatic vinyl copolymer according to the present invention has the following formula (1): — (CH 2 —CHX) — (1)
  • X represents a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, or a pyrenyl group, and these groups may have a substituent.
  • the vinyl aromatic monomer unit represented by these and other monomer units are contained.
  • the vinyl aromatic monomer unit exhibits adsorptivity to the graphite particles, whereby the aromatic vinyl copolymer is adsorbed on the plate-like graphite particles. It becomes possible to reduce the cohesive force between the plate-like graphite particles.
  • the vinyl aromatic monomer unit has a high affinity with the aromatic polymer (particularly polystyrene) according to the present invention. Indicates. Thereby, the aromatic vinyl copolymer gives the plate-like graphite particles affinity with the aromatic polymer (particularly polystyrene) according to the present invention, and the plate-like graphite particles according to the present invention. Highly dispersible in polymers (particularly polystyrene). Further, in the aromatic polymer composite material, when the other monomer unit is a polar monomer unit, the polar monomer unit is a functional group near the surface of the aromatic polymer (particularly polystyrene) and graphite particles according to the present invention.
  • the aromatic vinyl copolymer preferably has a functional group.
  • a functional group include an amino group, a carboxyl group, a carboxylic acid ester group, a hydroxyl group, an amide group, an imino group, and a glycidyl group, and among these, an amino group is preferable.
  • the functional group may be present in at least one of the vinyl aromatic monomer unit and the other monomer unit.
  • the other monomer unit has the functional group, and an alkyl chain, an oligoolefin chain, and a polyolefin chain can be easily introduced.
  • the other monomer unit is more preferably another vinyl monomer unit having the functional group.
  • the aromatic vinyl copolymer according to the present invention has a higher content of vinyl aromatic monomer unit as the plate-like graphite.
  • the amount of adsorption to the particles increases, and the fine graphite particles tend to be highly dispersible in the aromatic polymer (especially polystyrene) or olefin resin according to the present invention.
  • the content of the vinyl aromatic monomer unit is preferably 10 to 98% by mass, more preferably 30 to 98% by mass, and particularly preferably 50 to 95% by mass with respect to the entire aromatic vinyl copolymer.
  • the content of the vinyl aromatic monomer unit is less than the lower limit, the amount of adsorption of the aromatic vinyl copolymer to the plate-like graphite particles tends to decrease, and the dispersibility of the fine graphite particles tends to decrease.
  • the content of the vinyl aromatic monomer unit exceeds the upper limit, the aromatic polymer composite material has an affinity for the plate-like graphite particles with the aromatic polymer (especially polystyrene) according to the present invention.
  • the dispersibility of the fine graphite particles tends to be lowered.
  • the alkyl chain, the oligoolefin chain, and the polyolefin chain are less likely to be bonded to the aromatic vinyl copolymer. Affinity with the olefin resin is not imparted to the graphite particles, and the dispersibility of the fine graphite particles tends to decrease.
  • Examples of the vinyl aromatic monomer unit according to the present invention include a styrene monomer unit, a vinyl naphthalene monomer unit, a vinyl anthracene monomer unit, and a vinyl pyrene monomer unit.
  • These vinyl aromatic monomer units may have a substituent.
  • a substituent that is, a substituent that the group represented by X in the formula (1) may have include an amino group, a carboxyl group, a carboxylic acid ester group, a hydroxyl group, an amide group, and an imino group.
  • an alkoxy group such as a methoxy group is preferable, a methoxy group is more preferable, and in the olefin resin composite material, the vinyl aroma is used.
  • the functional group is preferable.
  • the vinyl aromatic monomer unit having such a substituent include an aminostyrene monomer unit, a vinyl benzoate ester monomer unit, a hydroxystyrene monomer unit, a vinylanisole monomer unit, and an acetylstyrene monomer unit.
  • a styrene monomer unit, a vinyl naphthalene monomer unit, and a vinyl anisole monomer unit are preferable, and the olefin resin composite
  • an aminostyrene monomer unit is preferable from the viewpoint that an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain can be bonded.
  • the aromatic polymer (especially polystyrene) concerning this invention and From the viewpoint of showing affinity with the functional group in the vicinity of the graphite particle surface, polar monomer units are preferable, and among them, (meth) acrylic acid, (meth) acrylates, (meth) acrylamides, vinylimidazoles, vinylpyridines More preferred are monomer units derived from at least one monomer selected from the group consisting of maleic anhydride and maleimides.
  • the fine graphite particles have improved affinity with the aromatic polymer (especially polystyrene) according to the present invention, and the aromatic according to the present invention. It becomes possible to highly disperse in a group polymer (particularly polystyrene).
  • the second resin composite material (olefin resin composite material) of the present invention (meth) acrylic acid, (meth) acrylates, (meth) acrylamides, vinylimidazoles and vinylpyridines are selected.
  • functional group-containing vinyl monomer units derived from vinyl monomers having at least one selected functional group By using an aromatic vinyl copolymer containing other vinyl monomer units having such a functional group, an alkyl chain, an oligoolefin chain, and a polyolefin chain can be easily introduced into the aromatic vinyl copolymer.
  • the obtained fine graphite particles have improved affinity with the olefin resin, and can be easily dispersed in the olefin resin.
  • Examples of the (meth) acrylates include alkyl (meth) acrylate, substituted alkyl (meth) acrylate (for example, hydroxyalkyl (meth) acrylate such as hydroxyethyl (meth) acrylate, and aminoalkyl such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate). (Meth) acrylate) and the like.
  • Examples of the (meth) acrylamides include (meth) acrylamide, N-alkyl (meth) acrylamide, N, N-dialkyl (meth) acrylamide (for example, N, N-dimethyl (meth) acrylamide) and the like.
  • Examples of the vinylimidazoles include 1-vinylimidazole.
  • Examples of the vinyl pyridines include 2-vinyl pyridine and 4-vinyl pyridine.
  • Examples of the maleimides include maleimide, alkylmaleimide (eg, methylmaleimide, ethylmaleimide), arylmaleimide (eg, phenylmaleimide), and the like.
  • Examples of the other vinyl monomer having an amino group include aminoalkyl (meth) acrylates, vinyl pyridines (eg, 2-vinyl pyridine, 4-vinyl pyridine), vinyl imidazoles (eg, 1-vinyl imidazole), and the like. Is mentioned.
  • Examples of the other vinyl monomer having a carboxyl group include (meth) acrylic acid.
  • alkyl (meth) acrylate as the other vinyl monomer having the hydroxyl group, hydroxyalkyl (meth) acrylate, as the other vinyl monomer having the amide group, (Meth) acrylamide, N-alkyl (meth) acrylamide, N, N-dialkyl (meth) acrylamide and the like can be mentioned.
  • alkyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, aminoalkyl (meta) (meta) from the viewpoint of improving the dispersibility of the fine graphite particles.
  • Acrylate, N, N-dialkyl (meth) acrylamide, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, arylmaleimide are preferred, hydroxyalkyl (meth) acrylate, N, N-dialkyl (meth) acrylamide, 2-vinylpyridine, Aryl maleimide is more preferred, and phenyl maleimide is particularly preferred.
  • hydroxyalkyl (meth) acrylate, aminoalkyl ( (Meth) acrylate, N, N-dialkyl (meth) acrylamide, 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine are preferred, aminoalkyl (meth) acrylate, 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine are more preferred, and 2-vinylpyridine. Is particularly preferred.
  • the number average molecular weight of the aromatic vinyl copolymer is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 100,000. If the number average molecular weight of the aromatic vinyl copolymer is less than the lower limit, the adsorptive capacity to graphite particles tends to be reduced. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the solubility in a solvent is reduced or the viscosity is remarkably increased. It tends to rise and become difficult to handle.
  • the number average molecular weight of the aromatic vinyl copolymer was measured by gel permeation chromatography (column: Shodex GPC K-805L and Shodex GPC K-800RL (both manufactured by Showa Denko KK), eluent: chloroform). It is a value converted with standard polystyrene.
  • a random copolymer or a block copolymer may be used as the aromatic vinyl copolymer, but the dispersibility of the refined graphite particles is improved. From the viewpoint of achieving this, it is preferable to use a block copolymer.
  • the content of the aromatic vinyl copolymer preferably from 10 -7 to 10 -1 parts by weight with respect to the plate-like graphite particles 100 parts by weight, 10 -5 10-2 parts by mass is more preferred.
  • the content of the aromatic vinyl copolymer is less than the lower limit, because the adsorption of the aromatic vinyl copolymer to the plate-like graphite particles is insufficient, the dispersibility of the fine graphite particles tends to decrease.
  • the upper limit is exceeded, there is a tendency that an aromatic vinyl copolymer that is not directly adsorbed on the plate-like graphite particles exists.
  • the fine graphite particles according to the present invention further include at least one hydrocarbon chain of an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain bonded to the aromatic vinyl copolymer.
  • the fine graphite particles are alkylated on the surface, exhibit affinity for low-polarity olefin resins, and can be easily dispersed in the olefin resins.
  • such an alkyl chain, oligoolefin chain and polyolefin chain are preferably bonded to a side chain of the aromatic vinyl copolymer. This tends to further improve the affinity of the fine graphite particles for the olefin resin.
  • the alkyl chain, oligoolefin chain, and polyolefin chain include an aromatic vinyl copolymer having the functional group and a site that reacts with the functional group (hereinafter referred to as “reactive site”).
  • the alkyl compound, oligoolefin and polyolefin react with each other, and the reactive site of the alkyl compound, oligoolefin and polyolefin is bonded to the functional group of the aromatic vinyl copolymer. It is preferable.
  • Such reactive sites include halogen atoms (such as chlorine, bromine and iodine atoms), carboxyl groups, carboxylic anhydride groups (such as maleic anhydride groups), sulfonic acid groups, aldehyde groups, and glycidyl groups.
  • halogen atoms such as chlorine, bromine and iodine atoms
  • carboxyl groups such as maleic anhydride groups
  • carboxylic anhydride groups such as maleic anhydride groups
  • sulfonic acid groups aldehyde groups
  • aldehyde groups aldehyde groups
  • glycidyl groups glycidyl groups.
  • a halogen atom, a carboxyl group, and a carboxylic anhydride group are preferable, a halogen atom is more preferable, and a chlorine atom is further preferable.
  • the combination of the functional group and the reactive site is preferably a combination of an amino group and a halogen atom, or a combination of an amino group and a carboxyl group or a carboxylic acid anhydride group from the viewpoint of increasing the reactivity of each other.
  • a combination of an amino group and a chlorine atom, a combination of an amino group and a maleic anhydride group is more preferable, and a combination of an amino group and a chlorine atom is particularly preferable.
  • the alkyl compound, oligoolefin and polyolefin having such a reactive site are not particularly limited, but the alkyl compound, oligoolefin and polyolefin having the functional group at the molecular terminal (hereinafter referred to as “terminal functional group-containing”, respectively).
  • Such a terminal functional group-containing alkyl compound, a terminal functional group-containing oligoolefin, and a terminal functional group-containing polyolefin easily react with the aromatic vinyl copolymer having the functional group, and the aromatic vinyl copolymer can be easily alkylated. Chains, oligoolefin chains and polyolefin chains can be introduced.
  • alkyl compounds oligoolefins and polyolefins having a reactive site, specifically, chlorinated products, brominated products, hydroxyl group-containing products, maleic acid modified products, (meth) acrylic acid modified products of alkyl compounds, oligoolefins and polyolefins Among them, terminal chlorinated products and terminal hydroxyl group-containing products are preferable, and terminal chlorinated products are more preferable.
  • oligoolefin and polyolefin There are no particular restrictions on the type of oligoolefin and polyolefin, but from the viewpoint of easy introduction of oligoolefin chains and polyolefin chains, ethylene oligomers, polyethylene, propylene oligomers, polypropylene, and ethylene-propylene copolymers (oligomers and polymers) are used. preferable.
  • the number average molecular weight of the polyolefin having such a reactive site is not particularly limited, but is preferably 1 to 1,000,000, more preferably 1,000 to 10,000. When the number average molecular weight of the polyolefin is less than the lower limit, the introduced polyolefin chain is short, and the affinity of the fine graphite particles to the olefin resin tends not to be sufficiently improved. It is difficult to bond to an aromatic vinyl copolymer, and it is difficult to introduce a polyolefin chain.
  • the molecular weight of the alkyl compound having the reactive site is not particularly limited, but is preferably 70 to 500, and the number average molecular weight of the oligoolefin having the reactive site is not particularly limited. ⁇ 5000 is preferred.
  • the fine graphite particles according to the present invention have a high affinity with the aromatic polymer (especially polystyrene) or the olefin resin according to the present invention. It is highly or easily dispersed in a group-based polymer (especially polystyrene) or an olefin-based resin, but is further excellent in dispersibility in a solvent.
  • the fine graphite particles can be dispersed highly or easily in the solvent. It is possible to easily obtain the resin composite material of the present invention in which fine graphite particles are uniformly dispersed in the aromatic polymer or olefin resin of the present invention. It is possible.
  • Fine graphite particles according to the present invention are obtained by mixing raw material graphite particles, an aromatic vinyl copolymer containing a vinyl aromatic monomer unit represented by the above formula (1), a hydrogen peroxide, and a solvent, It can manufacture by removing a solvent, after giving the grinding
  • raw graphite particles As the graphite particles used as raw materials when producing the fine graphite particles according to the present invention (hereinafter referred to as “raw graphite particles”), known graphites having a graphite structure (artificial graphite, natural graphite (for example, scaly) Graphite, lump graphite, earthy graphite)), and among them, those that become plate-like graphite particles having a thickness in the above range by pulverization are preferable.
  • the particle diameter of such raw material graphite particles is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 5 mm, and more preferably 0.1 to 1 mm.
  • the functional groups such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and an epoxy group are bonded (preferably covalently bonded) to the surface of the plate-like graphite particles constituting the raw graphite particles.
  • the functional group has an affinity with the aromatic vinyl copolymer, and the adsorption amount and adsorption force of the aromatic vinyl copolymer to the plate-like graphite particles are increased.
  • the obtained fine graphite particles have dispersibility in the aromatic polymer (particularly polystyrene) according to the present invention. It tends to be higher.
  • the second resin composite material (olefin resin composite material) of the present invention since the introduction amount of alkyl chain, oligoolefin chain and polyolefin chain increases, the resulting fine graphite particles have an affinity for olefin resin. Tend to improve the dispersibility.
  • Such a functional group is 50% or less (more preferably 20% or less, particularly preferably 10% or less) of the total carbon atoms in the vicinity of the surface of the plate-like graphite particles (preferably, a region from the surface to a depth of 10 nm). It is preferable that it is bonded to the carbon atom.
  • the ratio of the carbon atom to which the functional group is bonded exceeds the upper limit, the plate-like graphite particles tend to have a low affinity with the aromatic vinyl copolymer because the hydrophilicity increases.
  • bonded However 0.01% or more is preferable.
  • Examples of the hydrogen peroxide used in the production of the fine graphite particles include compounds having a carbonyl group (for example, urea, carboxylic acid (benzoic acid, salicylic acid, etc.), ketone (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), carboxylic acid ester. (Methyl benzoate, ethyl salicylate, etc.)) and hydrogen peroxide complexes; quaternary ammonium salts, potassium fluoride, rubidium carbonate, phosphoric acid, uric acid and other compounds with hydrogen peroxide coordinated .
  • a carbonyl group for example, urea, carboxylic acid (benzoic acid, salicylic acid, etc.), ketone (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), carboxylic acid ester. (Methyl benzoate, ethyl salicylate, etc.)
  • hydrogen peroxide complexes quaternary ammonium salts,
  • Such hydrogen peroxide acts as an oxidant when producing fine graphite particles according to the present invention, and facilitates exfoliation between carbon layers without destroying the graphite structure of the raw graphite particles. is there. That is, hydrogen peroxide enters between the carbon layers to oxidize the surface of the layer, and proceeds with cleavage. At the same time, the aromatic vinyl copolymer penetrates into the cleaved carbon layer and stabilizes the cleavage surface. Promoted. As a result, in the aromatic polymer composite material, the aromatic vinyl copolymer is adsorbed on the surface of the plate-like graphite particles, and the fine graphite particles are converted into the aromatic polymer according to the present invention (particularly polystyrene).
  • the olefin resin composite material fine graphite particles can be easily dispersed in the olefin resin by bonding an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain to the aromatic vinyl copolymer. Is possible.
  • the solvent used for the production of the fine graphite particles is not particularly limited, but dimethylformamide (DMF), chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, N-methylpyrrolidone (NMP), hexane, toluene, dioxane, propanol, ⁇ -picoline, acetonitrile, dimethyl sulfoxide (DMSO) and dimethylacetamide (DMAC) are preferred, and dimethylformamide (DMF), chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, N-methylpyrrolidone (NMP), hexane and toluene are more preferred.
  • DMF dimethylformamide
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the raw graphite particles, the aromatic vinyl copolymer, the hydrogen peroxide, and the solvent are mixed (mixing step).
  • the mixing amount of the raw graphite particles is preferably 0.1 to 500 g / L per liter of solvent, and more preferably 10 to 200 g / L.
  • the mixing amount of the raw material graphite particles is less than the lower limit, the consumption of the solvent tends to increase, which tends to be economically disadvantageous.
  • the upper limit is exceeded, the viscosity of the liquid increases and handling becomes difficult. There is a tendency.
  • the mixing amount of the aromatic vinyl copolymer is preferably 0.1 to 1000 parts by mass, more preferably 0.1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw graphite particles.
  • the mixing amount of the aromatic vinyl copolymer is less than the lower limit, the dispersibility of the resulting fine graphite particles in the aromatic polymer (particularly polystyrene) or olefin resin according to the present invention tends to decrease.
  • the upper limit is exceeded, the aromatic vinyl copolymer does not dissolve in the solvent, and the viscosity of the liquid tends to increase, making it difficult to handle.
  • the mixing amount of the hydrogen peroxide is preferably 0.1 to 500 parts by mass, and more preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw graphite particles.
  • the mixing amount of the hydrogen peroxide is less than the lower limit, the dispersibility of the obtained fine graphite particles tends to be lowered.
  • the upper limit is exceeded, the raw graphite particles are excessively oxidized and obtained. There is a tendency for the conductivity of the fine graphite particles to decrease.
  • the mixture obtained in the mixing step is pulverized to pulverize the raw graphite particles into plate-like graphite particles (pulverization step). Since the aromatic vinyl copolymer is adsorbed on the surface of the plate-like graphite particles produced by this, the aromatic polymer composite material in the aromatic polymer (especially polystyrene) according to the present invention. The dispersion stability of the fine graphite particles is improved.
  • Examples of the pulverization treatment according to the present invention include ultrasonic treatment (oscillation frequency is preferably 15 to 400 kHz, output is preferably 500 W or less), treatment with a ball mill, wet pulverization, explosion, mechanical pulverization, and the like. This makes it possible to obtain plate-like graphite particles by pulverizing the raw graphite particles without destroying the graphite structure of the raw graphite particles.
  • the temperature during the pulverization treatment is not particularly limited, and examples thereof include ⁇ 20 to 100 ° C.
  • the pulverization time is not particularly limited, and examples thereof include 0.01 to 50 hours.
  • the fine graphite particles thus obtained are in a state of being dispersed in a solvent, and can be recovered by removing the solvent by filtration or centrifugation.
  • the refined graphite particles obtained in the pulverization step and at least one of an alkyl compound, an oligoolefin, and a polyolefin having the reactive site.
  • at least one hydrocarbon chain of an alkyl chain, an oligoolefin chain and a polyolefin chain is introduced into the aromatic vinyl copolymer in the fine graphite particles (hydrocarbon chain introduction step) ).
  • the aromatic vinyl copolymer needs to have a functional group, and the functional group and the reactive site are bonded to the aromatic vinyl copolymer to form an alkyl chain, an oligoolefin chain.
  • at least one hydrocarbon chain of the polyolefin chains is introduced.
  • the refined graphite particles obtained in the pulverization step, at least one of alkyl compounds, oligoolefins and polyolefins having the reactive site, and a solvent are mixed,
  • the aromatic vinyl copolymer having a functional group is reacted with at least one of an alkyl compound, an oligoolefin, and a polyolefin having a reactive site by heating the obtained mixture as necessary.
  • a solvent The solvent illustrated above can be used.
  • the reaction temperature is preferably ⁇ 10 to 150 ° C., and the reaction time is preferably 0.1 to 10 hours.
  • the mixing amount of the fine graphite particles in the hydrocarbon chain introduction step is preferably 1 to 200 g / L, more preferably 1 to 50 g / L, per liter of the solvent.
  • the mixing amount of the fine graphite particles is less than the lower limit, the consumption of the solvent tends to increase, which tends to be economically disadvantageous.
  • the upper limit is exceeded, the viscosity of the liquid increases and handling is difficult. Tend to be.
  • the mixing amount of the alkyl compound, oligoolefin and polyolefin having the reactive site is preferably 0.001 to 500 parts by mass, more preferably 10 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine graphite particles. preferable.
  • the mixing amount of the alkyl compound, oligoolefin and polyolefin is less than the lower limit, the introduction amount of the alkyl chain, oligoolefin chain and polyolefin chain is small, and the dispersibility of the fine graphite particles to the olefin resin does not sufficiently improve
  • the above upper limit is exceeded, the viscosity of the liquid tends to increase and handling tends to be difficult.
  • the refined graphite particles according to the present invention in which the alkyl chain, the oligoolefin chain and the polyolefin chain are introduced are in a state of being dispersed in the solvent, and are recovered by removing the solvent by filtration or centrifugation. be able to.
  • the aromatic polymer according to the present invention is at least one polymer selected from the group consisting of polystyrene and polyphenylene ether.
  • polystyrene examples include a styrene homopolymer; a styrene homopolymer having a substituent on an aromatic ring such as 4-methylstyrene, 4-hydroxystyrene, and 4-aminostyrene; and a substituent on styrene and the aromatic ring. Examples thereof include a copolymer with styrene.
  • polyphenylene ether include polyphenylene having a substituent such as an alkyl group on an aromatic ring represented by poly (1,4-phenylene oxide) and poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide). And oxides.
  • the number average molecular weight of such aromatic polymers such as polystyrene and polyphenylene ether is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 1,000,000.
  • the mechanical strength of the first resin composite material (aromatic polymer composite material) of the present invention tends to decrease, and on the other hand, when the upper limit is exceeded. The viscosity becomes too high, and it tends to be difficult to mold the aromatic polymer resin composite material.
  • the number average molecular weight of the aromatic polymer according to the present invention is determined by gel permeation chromatography (column: Shodex GPC K-805L and Shodex GPC K-800RL (both manufactured by Showa Denko KK), eluent: chloroform). It is a value measured by the above and converted with standard polystyrene.
  • the olefin resin is not particularly limited, and is a low density polyethylene (LDPE), a high density polyethylene (HDPE), polypropylene, an ethylene-propylene copolymer, an ethylene-acrylic copolymer, a propylene-acrylic copolymer.
  • LDPE low density polyethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • polypropylene an ethylene-propylene copolymer
  • ethylene-acrylic copolymer ethylene-acrylic copolymer
  • propylene-acrylic copolymer a propylene-acrylic copolymer.
  • Known olefin resins such as polyisoprene, neoprene, polybutadiene, and alicyclic olefin polymers can be used.
  • the weight average molecular weight of such an olefin resin is not particularly limited, but is preferably 5,000 to 1,000,000.
  • the mechanical strength of the second resin composite material (olefin resin composite material) of the present invention tends to decrease, and on the other hand, when the upper limit is exceeded, the viscosity is increased.
  • the melt flow index of the olefin resin is not particularly limited, but preferably 1 to 100 g / min (190 ° C. (polyethylene) or 230 ° C. (polypropylene), 2.16 kg load).
  • the melt flow index of the olefin resin is less than the lower limit, the fluidity is low, and it tends to be difficult to mold the olefin resin composite material.
  • the upper limit is exceeded, the fluidity becomes too high. , It tends to be difficult to stably mold the olefin-based resin composite material.
  • the first resin composite material (aromatic polymer composite material) of the present invention contains the fine graphite particles and at least one aromatic polymer selected from the group consisting of polystyrene and polyphenylene ether. It is. Thus, by including the refined graphite particles according to the present invention, it is possible to impart high rigidity and high electrical conductivity to the aromatic polymer while maintaining high heat resistance.
  • the second resin composite material (olefin resin composite material) of the present invention contains the fine graphite particles and the olefin resin.
  • the olefin resin has electrical conductivity, thermal conductivity, high elastic modulus, high strength, high rigidity, slidability, and low linear expansion. It becomes possible to grant.
  • the content of the fine graphite particles is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 80% by mass with respect to the entire resin composite material. 1 to 50% by mass is more preferable, and 1 to 30% by mass is particularly preferable.
  • the content of the fine graphite particles is less than the lower limit, the characteristics of the resin composite material tend to be lowered.
  • the content exceeds the upper limit it tends to be difficult to mold the resin composite material.
  • the storage elastic modulus can be increased and the electric resistance can be reduced. When it exceeds%, it tends to show a substantially constant value.
  • the aromatic polymer composite material it is possible to use only one of polystyrene and polyphenylene ether as the aromatic polymer, but from the viewpoint of higher rigidity and electrical conductivity. It is preferable to use a mixture of polystyrene and polyphenylene ether. In addition, since polystyrene and polyphenylene ether are completely compatible, the use of such a mixture tends to improve the heat resistance of the aromatic polymer composite material.
  • the polystyrene content is not particularly limited, but is preferably 20 to 80% by mass, and preferably 30 to 70% by mass with respect to the entire mixture from the viewpoint of further increasing rigidity and electrical conductivity. Is more preferable.
  • the aromatic polymer composite material high rigidity and high electrical conductivity can be achieved by adjusting the content of fine graphite particles and the mixing ratio of polystyrene and polyphenylene ether.
  • the storage elastic modulus at 40 ° C. can be preferably 2 GPa or more, more preferably 5 GPa or more, and particularly preferably 10 GPa or more.
  • the electrical resistance per unit length of the surface can be preferably 10 4 ⁇ / cm or less, more preferably 10 3 ⁇ / cm or less, and particularly preferably 10 2 ⁇ / cm or less.
  • Such a resin composite material of the present invention can be produced, for example, by mixing the aromatic polymer or olefin resin according to the present invention and fine graphite particles at a predetermined ratio. At this time, they may be kneaded (preferably melt-kneaded) or mixed in a solvent. There is no restriction
  • the aromatic polymer or olefin resin according to the present invention and the fine graphite particles are mixed in a solvent
  • the aromatic polymer or olefin resin dissolves in the solvent and becomes a uniform state. Since the particles are also highly dispersed in the solvent, they are easily mixed with each other, and a highly uniform dispersion can be easily obtained. Moreover, the uniformity tends to be further improved by subjecting the obtained dispersion to ultrasonic treatment. Then, by removing the solvent from the dispersion thus obtained, the resin composite material of the present invention in which fine graphite particles are highly dispersed in the aromatic polymer or olefin resin can be obtained. it can.
  • the obtained graphite particle dispersion was filtered, the filter cake was washed with DMF, and then vacuum dried to recover fine graphite particles.
  • the fine graphite particles were observed with a scanning electron microscope (SEM), they were refined into a plate shape having a length of 1 to 20 ⁇ m, a width of 1 to 20 ⁇ m, and a thickness of 10 to 50 nm. confirmed.
  • Terminal hydroxyl group-containing polyolefin (Idemitsu Kosan Co., Ltd. “Epol (R)”) 4.59 g, triphenylphosphine 1.1 g and carbon tetrachloride 40 ml are mixed and heated in a nitrogen atmosphere at 80 ° C. with stirring for 12 hours. The mixture was refluxed to synthesize terminal chlorinated polyolefin. After evaporating the solution after heating to reflux, the terminal chlorinated polyolefin was extracted with hexane. Then, it refine
  • purified with silica gel chromatography (hexane solvent), and obtained 1.5-g terminal chlorinated polyolefin (Mn 2000 (catalog value)).
  • Second resin composite material 0.2 g of refined graphite particles treated with the terminal chlorinated polyolefin and 20 g of isotactic polypropylene (PP, manufactured by Aldrich, weight average molecular weight 190,000) are used at 190 ° C. for 5 minutes using a kneader (minilab). Kneading was performed to obtain a PP resin composite material.
  • PP isotactic polypropylene
  • HDPE high density polyethylene
  • DMAMA 2-dimethylaminoethyl methacrylate
  • the obtained graphite particle dispersion was filtered, the filter cake was washed with DMF, and then vacuum dried to recover fine graphite particles.
  • the fine graphite particles were observed with a scanning electron microscope (SEM), they were refined into a plate shape having a length of 1 to 20 ⁇ m, a width of 1 to 20 ⁇ m, and a thickness of 10 to 50 nm. confirmed.
  • the refined graphite particles treated with the terminal chlorinated polyolefin were prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 mg of the refined graphite particles were used, and further a PP resin composite material and an HDPE resin composite material were produced.
  • 4VP 4-vinylpyridine
  • a graphite particle dispersion was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of this ST-4VP (9: 1) random copolymer was used instead of the ST-2VP (9: 1) random copolymer. Obtained. The graphite particle dispersion was allowed to stand for 24 hours and then visually observed. As a result, the graphite particles did not settle, and the obtained dispersion was excellent in dispersion stability.
  • the obtained graphite particle dispersion was filtered, the filter cake was washed with DMF, and then vacuum dried to recover fine graphite particles.
  • the fine graphite particles were observed with a scanning electron microscope (SEM), they were refined into a plate shape having a length of 1 to 20 ⁇ m, a width of 1 to 20 ⁇ m, and a thickness of 10 to 50 nm. confirmed.
  • the refined graphite particles treated with the terminal chlorinated polyolefin were prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 mg of the refined graphite particles were used, and further a PP resin composite material and an HDPE resin composite material were produced.
  • LICOCENE MA (R) maleic anhydride-modified polypropylene
  • Example 6 12.5 g of graphite particles (“EXP-P” manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., particle size 100 to 600 ⁇ m), 12.5 g of urea-hydrogen peroxide inclusion complex, ST-2VP prepared in the same manner as in Example 1 (9: 1) 1.25 g of random copolymer and 500 ml of DMF are mixed and wetted 10 times under the conditions of room temperature and cylinder pressure of 200 MPa using a wet atomizer (“Starburst Lab” manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.). A pulverization process was performed to obtain a graphite particle dispersion. The graphite particle dispersion was allowed to stand for 24 hours and then visually observed. As a result, the graphite particles did not settle, and the obtained dispersion was excellent in dispersion stability.
  • EXP-P manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., particle size 100 to 600 ⁇ m
  • ST-2VP prepared in the same manner as in
  • the obtained graphite particle dispersion was filtered, the filter cake was washed with DMF, and then vacuum dried to recover fine graphite particles.
  • the fine graphite particles were observed with a scanning electron microscope (SEM), they were refined into a plate shape having a length of 1 to 20 ⁇ m, a width of 1 to 20 ⁇ m, and a thickness of 10 to 50 nm. confirmed.
  • the refined graphite particles treated with the terminal chlorinated polyolefin were prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 mg of the refined graphite particles were used, and further a PP resin composite material and an HDPE resin composite material were produced.
  • the obtained graphite particle dispersion was filtered, the filter cake was washed with DMF, and then vacuum dried to recover fine graphite particles.
  • the fine graphite particles were observed with a scanning electron microscope (SEM), they were refined into a plate shape having a length of 1 to 20 ⁇ m, a width of 1 to 20 ⁇ m, and a thickness of 10 to 50 nm. confirmed.
  • the refined graphite particles treated with the terminal chlorinated polyolefin were prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 mg of the refined graphite particles were used, and further a PP resin composite material and an HDPE resin composite material were produced.
  • the 2VP unit is more reactive with the terminal chlorinated polyolefin than the DMAMA unit or 4VP unit, or the terminal chlorinated polyolefin having a functional group at the molecular end has a functional group inside the molecule.
  • the reactivity with 2VP units is high and the polyolefin chain is easily introduced. Therefore, it is assumed that the three-dimensional polar group is effectively shielded by the polyolefin chain. .
  • Example 7 In the same manner as in Example 1, the fine graphite particles treated with the terminal chlorinated polyolefin were pulverized with a dry pulverizer. 5 parts by mass of fine graphite particles treated with the terminal chlorinated polyolefin and 95 parts by mass of isotactic polypropylene (PP, manufactured by Aldrich, weight average molecular weight 190,000) were mixed to prepare a PP resin composite material.
  • PP isotactic polypropylene
  • the PP resin composite material having a volume calculated from the specific gravity of 80 ml was kneaded at 190 ° C. and 100 rpm for 5 minutes using a lab plast mill (“18B-200” manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.). The torque during kneading is shown in FIG.
  • the obtained kneaded material was taken out and hot pressed at 190 ° C. and 40 kg / cm 2 to prepare a test piece having a length of 30 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 0.5 mm.
  • the photograph of the obtained test piece is shown in FIG. Further, the elastic modulus of the test piece was measured using a viscoelastic spectrometer (“DVA-220” manufactured by IT Measurement Control Co., Ltd.). The storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS.
  • Example 8 A PP resin composite material was prepared in the same manner as in Example 7 except that the amount of fine graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin was changed to 10 parts by mass and the amount of the isotactic polypropylene was changed to 90 parts by mass.
  • a test piece was prepared. The torque during kneading is shown in FIG. The elastic modulus of the obtained test piece was measured in the same manner as in Example 7. The storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS.
  • Example 9 A PP resin composite material was prepared in the same manner as in Example 7 except that the amount of fine graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin was changed to 20 parts by mass and the amount of the isotactic polypropylene was changed to 80 parts by mass.
  • a test piece was prepared. The torque during kneading is shown in FIG.
  • the elastic modulus of the obtained test piece was measured in the same manner as in Example 7.
  • the storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS. Moreover, the temperature dependence of the storage elastic modulus is shown in FIG.
  • Example 10 Example 7 except that refined graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin as in Example 6 were used instead of refined graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin as in Example 1.
  • a PP resin composite material was prepared in the same manner as described above to prepare a test piece. The torque during kneading is shown in FIG. The elastic modulus of the obtained test piece was measured in the same manner as in Example 7. The storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS.
  • Example 11 A PP resin composite material was prepared in the same manner as in Example 10 except that the amount of fine graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin was changed to 10 parts by mass, and the amount of the isotactic polypropylene was changed to 90 parts by mass.
  • a test piece was prepared. The torque during kneading is shown in FIG.
  • the elastic modulus of the obtained test piece was measured in the same manner as in Example 7.
  • the storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS.
  • Example 12 A PP resin composite material was prepared in the same manner as in Example 10 except that the amount of fine graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin was changed to 20 parts by mass and the amount of the isotactic polypropylene was changed to 80 parts by mass.
  • a test piece was prepared. The torque during kneading is shown in FIG.
  • the elastic modulus of the obtained test piece was measured in the same manner as in Example 7.
  • the storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS. Moreover, the temperature dependence of the storage elastic modulus is shown in FIG.
  • Example 2 A PP resin material was prepared in the same manner as in Example 7 except that fine graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin were not mixed, and a test piece was prepared. The torque during kneading is shown in FIG. The elastic modulus of the obtained test piece was measured in the same manner as in Example 7. The storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS. Moreover, the temperature dependence of the storage elastic modulus is shown in FIG.
  • Example 3 (Comparative Example 3) PP was used in the same manner as in Example 7 except that graphite particles (“EXP-P” manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., particle diameter of 100 to 600 ⁇ m) were used instead of the refined graphite particles treated with terminal chlorinated polyolefin.
  • a resin composite material was prepared and a test piece was prepared. A photograph of the obtained test piece is shown in FIG. Further, the elastic modulus of this test piece was measured in the same manner as in Example 7.
  • the storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS.
  • Comparative Example 4 A PP resin composite material was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the amount of the graphite particles “EXP-P” was changed to 10 parts by mass, and the amount of the isotactic polypropylene was changed to 90 parts by mass to prepare a test piece. .
  • the elastic modulus of this test piece was measured in the same manner as in Example 7.
  • the storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS.
  • Comparative Example 5 A PP resin composite material was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the amount of the graphite particles “EXP-P” was changed to 20 parts by mass, and the amount of the isotactic polypropylene was changed to 80 parts by mass to prepare a test piece. .
  • the elastic modulus of this test piece was measured in the same manner as in Example 7.
  • the storage elastic modulus, loss elastic modulus and loss tangent at 40 ° C. are shown in Table 2 and FIGS. Moreover, the temperature dependence of the storage elastic modulus is shown in FIG.
  • the elastic modulus of the PP resin composite material increases as the addition amount increases. It was confirmed that it increased. Further, it has been found that the increasing tendency of the elastic modulus is larger than that in the case of adding non-fine graphite particles. Furthermore, it has been found that the increasing tendency of the elastic modulus does not depend on the dispersion treatment (ultrasonic treatment or wet pulverization treatment) of the graphite particles when preparing the fine graphite particles according to the present invention.
  • Example 13 ⁇ Preparation of fine graphite particles> 36 g of styrene (ST), 4 g of N-phenylmaleimide (PM), 100 mg of azobisisobutyronitrile, and 50 ml of toluene were mixed, and a polymerization reaction was performed at 85 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere. After allowing to cool, the mixture was purified by reprecipitation using chloroform-hexane to obtain 27 g of ST-PM (90:10) random copolymer. The number average molecular weight (Mn) of this ST-PM (90:10) random copolymer was 5.3 ⁇ 10 4 .
  • Mn number average molecular weight
  • first resin composite material 900 mg of polystyrene (PS, manufactured by Aldrich, number average molecular weight 1 ⁇ 10 5 ) and 100 mg of the fine graphite particles (G1) are added to 10 ml of chloroform, and the polystyrene is dissolved by stirring and dispersed. The obtained dispersion was subjected to ultrasonic treatment (output: 250 W) for 30 minutes at room temperature. Next, 10 ml of the dispersion was cast into a petri dish having a diameter of 10 cm, and chloroform was removed to obtain a PS-G1 resin composite material. This PS-G1 resin composite material was subjected to a press treatment at 150 ° C. and 5 MPa for 1 minute using a hot press. A series of these operations (cast-press) was repeated 5 times to obtain a PS-G1 (90:10) resin composite material in which fine graphite particles were uniformly dispersed in an aromatic polymer.
  • PS polystyrene
  • G1 fine graphite particles
  • Example 14 PS in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 13 except that the amount of polystyrene (PS) is changed to 800 mg and the amount of fine graphite particles (G1) is changed to 200 mg.
  • a G1 (80:20) resin composite material was obtained.
  • Example 15 PS in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 13 except that the amount of polystyrene (PS) is changed to 600 mg and the amount of fine graphite particles (G1) is changed to 400 mg.
  • a G1 (60:40) resin composite material was obtained.
  • Example 16 PS in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 13 except that the amount of polystyrene (PS) is changed to 500 mg and the amount of fine graphite particles (G1) is changed to 500 mg.
  • a G1 (50:50) resin composite material was obtained.
  • Example 17 PS in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 13 except that the amount of polystyrene (PS) is changed to 400 mg and the amount of fine graphite particles (G1) is changed to 600 mg.
  • a G1 (40:60) resin composite material was obtained.
  • Example 18 PS in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 13 except that the amount of polystyrene (PS) is changed to 300 mg and the amount of fine graphite particles (G1) is changed to 700 mg.
  • a G1 (30:70) resin composite material was obtained.
  • Example 19 PS in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 13 except that the amount of polystyrene (PS) is changed to 200 mg and the amount of fine graphite particles (G1) is changed to 800 mg.
  • a G1 (20:80) resin composite material was obtained.
  • the elastic modulus of the obtained test piece was increased at 10 Hz while increasing the temperature from room temperature to 150 ° C at 5 ° C / min. Measured with shaking.
  • 14 to 15 show the measurement results of the storage elastic modulus and loss elastic modulus of the test pieces prepared from the PS-G1 resin composite materials of Examples 15 to 19 and the PS resin material of Comparative Example 7. Further, the storage elastic modulus at 40 ° C. of each test piece is shown in Tables 3 to 4 and FIGS. 16 to 17, and the loss elastic modulus at 40 ° C. is shown in Table 3.
  • the electrical resistance of the test piece was measured by bringing a tester (“CDM-09” manufactured by Custom Co., Ltd.) into contact with the surface of the test piece at a probe interval of 1 cm. The results are shown in Table 3 and FIG. In addition, in FIG. 16, the electrical resistance measured about G1 graphite particle material itself obtained by the comparative example 6 without producing a test piece was shown as a case where content of refined graphite particle
  • the storage elastic modulus of the resin composite material can be increased by the reinforcing effect by adding the fine graphite particles according to the present invention to polystyrene and making it composite. confirmed. Further, when the content of the fine graphite particles is 60% or less, the storage elastic modulus tends to increase as the content of the fine graphite particles increases, and on the other hand, when the content exceeds 60%, it becomes constant. I understood.
  • the refined graphite particles according to the present invention are compounded by adding to polystyrene, the electrical resistance of the resin composite material is reduced, and the content of the refined graphite particles becomes 80% (Example 19). It turned out that it falls to the electric resistance (2 (ohm)) vicinity in the case of only the refined graphite particle (comparative example 6).
  • the electrical resistance of the test piece was substantially constant at a plurality of measurement locations, whereas the refined graphite particles When the raw material graphite particles are added as they are (Comparative Examples 8 to 9), the electric resistance varies depending on the measurement location. For example, even on the same test piece surface, a portion showing insulation and a portion showing conductivity are seen. It was. As described above, this is considered to be due to the difference in the dispersibility of the graphite particles.
  • Example 20 Except using 900 mg of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE, Aldrich, number average molecular weight 5 ⁇ 10 4 ) instead of polystyrene, and changing the press temperature to 290 ° C. In the same manner as in Example 13, a PPE-G1 (90:10) resin composite material in which fine graphite particles were uniformly dispersed in an aromatic polymer was obtained.
  • PPE poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)
  • Aldrich number average molecular weight 5 ⁇ 10 4
  • Example 21 In the same manner as in Example 20, except that the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE) was changed to 800 mg and the amount of fine graphite particles (G1) was changed to 200 mg, an aromatic was obtained.
  • PPE-G1 (80:20) resin composite material in which fine graphite particles were uniformly dispersed in a polymer was obtained.
  • Example 22 In the same manner as in Example 20, except that the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE) was changed to 600 mg and the amount of fine graphite particles (G1) was changed to 400 mg, an aromatic was obtained.
  • PPE-G1 (60:40) resin composite material in which fine graphite particles were uniformly dispersed in a polymer was obtained.
  • Example 23 In the same manner as in Example 20, except that the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE) was changed to 500 mg and the amount of fine graphite particles (G1) was changed to 500 mg, the aromatic was changed.
  • PPE-G1 (50:50) resin composite material in which fine graphite particles were uniformly dispersed in a polymer was obtained.
  • Example 24 In the same manner as in Example 20, except that the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE) was changed to 400 mg and the amount of fine graphite particles (G1) was changed to 600 mg, an aromatic was obtained.
  • PPE-G1 (40:60) resin composite material in which fine graphite particles were uniformly dispersed in a polymer was obtained.
  • Example 25 In the same manner as in Example 20, except that the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE) was changed to 300 mg and the amount of fine graphite particles (G1) was changed to 700 mg, aromatics were used. A PPE-G1 (30:70) resin composite material in which fine graphite particles were uniformly dispersed in a polymer was obtained.
  • PPE poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)
  • G1 fine graphite particles
  • Example 26 In the same manner as in Example 20, except that the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE) was changed to 200 mg and the amount of fine graphite particles (G1) was changed to 800 mg, an aromatic was obtained.
  • the PPE-G1 resin composite material prepared in Examples 20 to 26 or the PPE resin material prepared in Comparative Example 14 is placed in a press mold, press-molded at 300 ° C. and 5 MPa, and has a length of 30 mm, a width of 5 mm, and a thickness. A test piece of 0.5 mm was obtained.
  • the elastic modulus of the obtained test piece was measured according to the method described in the above ⁇ Elastic modulus and electrical resistance> except that the measurement temperature range was changed from room temperature to 300 ° C.
  • 20 to 21 show the measurement results of the storage elastic modulus and loss elastic modulus of the test pieces prepared from the PPE-G1 resin composite materials of Examples 20 to 26 and the PPE resin material of Comparative Example 14. Further, the storage elastic modulus at 40 ° C. for each test piece is shown in Table 5 and FIG. 22, and the loss elastic modulus at 40 ° C. is shown in Table 5.
  • the electrical resistance of the test piece was measured according to the method described in the above ⁇ elastic modulus and electrical resistance>. The results are shown in Table 5 and FIG. In FIG. 22, the electrical resistance measured for the G1 graphite particle material itself obtained in Comparative Example 6 without preparing a test piece is shown as the case where the content of fine graphite particles is 100 mass%.
  • the storage elastic modulus of the resin composite material is increased by the reinforcing effect by adding the fine graphite particles according to the present invention to polyphenylene ether to form a composite.
  • the storage elastic modulus tends to increase as the content of the fine graphite particles increases, and on the other hand, when the content exceeds 60%, it becomes constant. I understood.
  • Example 27 300 mg of polystyrene (PS, manufactured by Aldrich, number average molecular weight 1 ⁇ 10 5 ) and 700 mg of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPE, manufactured by Aldrich, number average molecular weight 5 ⁇ 10 4 ) Were mixed and dissolved in 10 mg of chloroform, and the resulting solution was cast into a petri dish and dried at 25 ° C., followed by vacuum drying to obtain a PS30PPE70 resin composition.
  • PS polystyrene
  • PPE poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide
  • Example 28 PS30PPE70 in which finely divided graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 27 except that the amount of the PS30PPE70 resin composition is changed to 600 mg and the amount of the finely divided graphite particles (G1) is changed to 400 mg.
  • a G1 (60:40) resin composite material was obtained.
  • Example 29 PS30PPE70 in which finely divided graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 27 except that the amount of the PS30PPE70 resin composition is changed to 400 mg and the amount of the finely divided graphite particles (G1) is changed to 600 mg.
  • a G1 (40:60) resin composite material was obtained.
  • Example 30 A PS50PPE50 resin composition was obtained in the same manner as in Example 27 except that the amount of polystyrene was changed to 500 mg and the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) was changed to 500 mg.
  • PS50PPE50-G1 (80:20) resin composite in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 27 except that 800 mg of PS50PPE50 resin composition was used instead of the PS30PPE70 resin composition. Obtained material.
  • Example 31 PS50PPE50 in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 30, except that the amount of the PS50PPE50 resin composition is changed to 600 mg and the amount of the fine graphite particles (G1) is changed to 400 mg.
  • a G1 (60:40) resin composite material was obtained.
  • Example 32 PS50PPE50 in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 30, except that the amount of the PS50PPE50 resin composition is changed to 400 mg and the amount of the fine graphite particles (G1) is changed to 600 mg.
  • a G1 (40:60) resin composite material was obtained.
  • Example 33 A PS70PPE30 resin composition was obtained in the same manner as in Example 27 except that the amount of polystyrene was changed to 700 mg and the amount of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) was changed to 300 mg.
  • PS70PPE30-G1 (80:20) resin composite in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 27 except that 800 mg of PS70PPE30 resin composition was used instead of PS30PPE70 resin composition Obtained material.
  • Example 34 PS70PPE30 in which finely divided graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 33 except that the amount of the PS70PPE30 resin composition is changed to 600 mg and the amount of the finely divided graphite particles (G1) is changed to 400 mg.
  • a G1 (60:40) resin composite material was obtained.
  • Example 35 PS70PPE30 in which fine graphite particles are uniformly dispersed in an aromatic polymer in the same manner as in Example 33 except that the amount of the PS70PPE30 resin composition is changed to 400 mg and the amount of the fine graphite particles (G1) is changed to 600 mg.
  • a G1 (40:60) resin composite material was obtained.
  • the elastic modulus of the obtained test piece was measured according to the method described in the above ⁇ Elastic modulus and electrical resistance> except that the measurement temperature range was changed from room temperature to 300 ° C.
  • Table 6 and FIGS. 23 to 24 show the storage elastic modulus at 40 ° C. of each test piece, and Table 6 shows the loss elastic modulus at 40 ° C.
  • FIG. 24 shows the storage elastic modulus and PS content of the PS-G1 resin composite materials of Examples 14, 15, and 17 and the PS resin material of Comparative Example 7 as a result of the PS content of 100 mass%.
  • the storage modulus of the PPE-G1 resin composite material of Examples 21, 22, and 24 and the PPE resin material of Comparative Example 14 was shown as a result of 0 mass%.
  • the electrical resistance of the test piece was measured according to the method described in the above ⁇ elastic modulus and electrical resistance>.
  • the results are shown in Table 6 and FIG. In FIG. 25, as a result of the PS content of 100% by mass, the electrical resistance and the PS content of the PS-G1 resin composite materials of Examples 14, 15, and 17 and the PS resin material of Comparative Example 7 are 0.
  • the electric resistance of the PPE-G1 resin composite material of Examples 21, 22, and 24 and the PPE resin material of Comparative Example 14 was shown as a result of mass%.
  • any resin composition can be obtained by adding the fine graphite particles according to the present invention to a resin composition containing polystyrene and polyphenylene ether to form a composite.
  • the storage elastic modulus of the resin composite material was confirmed to increase as the content of the fine graphite particles increased.
  • a highly complex resin composite material in which fine graphite particles are highly dispersed in polystyrene, polyphenylene ether, or a mixture thereof, or an olefin resin. Can be obtained.
  • the resin composite material of the present invention is obtained by dispersing finely divided graphite particles in an aromatic polymer or an olefin resin. Therefore, in addition to high rigidity, graphite such as electrical conductivity and thermal conductivity is used. Particle properties are sufficiently imparted to aromatic polymers and olefin resins, and applications requiring high rigidity and high electrical conductivity and applications requiring high thermal conductivity, such as automotive parts (for example, , Resin molded body, resin for outer plate, sliding member, interior material), various parts for electric / electronic devices (for example, electrode material, heat dissipation material, package material), heater material and the like.
  • automotive parts for example, Resin molded body, resin for outer plate, sliding member, interior material
  • various parts for electric / electronic devices for example, electrode material, heat dissipation material, package material
  • heater material and the like.

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Abstract

 板状黒鉛粒子と、該板状黒鉛粒子に吸着した、下記式(1): -(CH-CHX)- (1) (式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。) で表されるビニル芳香族モノマー単位を含有する芳香族ビニル共重合体と、該芳香族ビニル共重合体に結合した、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖からなる群から選択される少なくとも1種の炭化水素鎖とを備える微細化黒鉛粒子を含有する樹脂複合材料。

Description

樹脂複合材料
 本発明は、黒鉛粒子を含有する樹脂複合材料に関する。
 従来から、樹脂に様々な充填剤を添加して充填剤の特性を樹脂に付与することが検討されている。例えば、ガラス繊維や炭素繊維などを添加することによって剛性を付与したり、銅やアルミニウムなどの金属フィラー、黒鉛やカーボンブラック、カーボンナノチューブなどのカーボンフィラーを添加して電気伝導性を付与したりすることが検討されてきた(例えば、特開2007-5547号公報(特許文献1)、特開2010-155993号公報(特許文献2))。
 特に、オレフィン系樹脂は、価格と機械特性とのバランスに優れており、最も広範に使用される樹脂の1つであり、このようなオレフィン系樹脂においても、従来から、様々な特性を付与するために、黒鉛粒子などの様々な充填剤が添加されている。例えば、特開昭59-96142号公報(特許文献3)には、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂にカーボンブラックや黒鉛などの導電性フィラーを配合して熱可塑性樹脂に導電性を付与し、電磁波シールド性を向上させることが開示されている。
 しかしながら、前記特許文献1~3に記載のように、ガラス繊維や炭素繊維、金属フィラーやカーボンフィラーをそのまま樹脂と混合しただけでは、これらの充填剤の特性を樹脂に十分に付与しているとは言えなかった。例えば、黒鉛粒子は、凝集しやすい上に、樹脂との親和性が低く、樹脂中には凝集した状態で分散されるため、凝集した粒子では、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、熱伝導性、導電性といった黒鉛粒子の特性を十分に発現させることは困難であった。特に、黒鉛粒子は、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂との親和性が著しく低いため、オレフィン系樹脂中で凝集しやすく、均一に分散させることが困難であり、黒鉛粒子の電気伝導性や機械特性がオレフィン系樹脂に十分に付与されているとは言えなかった。
 そこで、樹脂中に黒鉛粒子を高度に分散させる様々な方法が提案されている。例えば、グラファイトなどのカーボンフィラーの表面をカルボン酸エステルで修飾して改質し、これをポリマーに添加する方法(例えば、特表2002-508422号公報(特許文献4))、有機オニウムイオンをインターカレートさせた酸化グラファイトを熱可塑性樹脂と溶融混練する方法(特開2006-233017号公報(特許文献5))などが開示されている。また、黒鉛粒子ではないが、ナノカーボンを高度に分散させる方法として、表面をポリイミド系樹脂などで被覆したナノカーボン複合体を添加する方法(特開2006-144201号公報(特許文献6))、水素化またはアルキル化処理された層状炭素を樹脂中に均一に微分散させる方法(特開2003-268245号公報(特許文献7))なども開示されている。
 しかしながら、上記のようにカーボン材料に表面改質処理を施すとカーボン材料の特性(特に、電気伝導性)が損なわれる傾向にあり、カーボン材料は樹脂中に高度に分散するものの、特性が十分に付与されず、前記特許文献4~7に記載の方法には、未だ改良の余地があった。特に、前記特許文献7に記載の方法に従って、アルキル亜鉛化合物を用いて黒鉛粒子にアルキル化処理を施しても、黒鉛粒子の表面はアルキル化されず、さらに、黒鉛粒子表面の共役構造が破壊され、電気伝導性が低下するという問題があった。また、アルキル亜鉛化合物などの有機金属化合物は不安定で取扱いが困難であり、工業的な生産には不向きであった。
特開2007-5547号公報 特開2010-155993号公報 特開昭59-96142号公報 特表2002-508422号公報 特開2006-233017号公報 特開2006-144201号公報 特開2003-268245号公報
 本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、黒鉛粒子が、その特性を損なわずに、樹脂中に分散した新規な樹脂複合材料を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、黒鉛粒子、特定の芳香族ビニル共重合体、過酸化水素化物を混合して粉砕処理を施すことによって得られる微細化黒鉛粒子を、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、またはこれらの混合物に添加することによって、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、またはこれらの混合物に、前記微細化黒鉛粒子を構成する板状黒鉛粒子が分散して、高い剛性と高い電気伝導性とが付与されることを見出し、本発明を完成するに至った。
 また、本発明者らは、特に、前記微細化黒鉛粒子を構成する芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖を導入することによって、前記板状黒鉛粒子をオレフィン系樹脂中に容易に分散させることが可能となり、オレフィン系樹脂に高い剛性が付与されることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明の第一の樹脂複合材料は、板状黒鉛粒子と、該板状黒鉛粒子に吸着した、下記式(1):
-(CH-CHX)-     (1)
(式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
で表されるビニル芳香族モノマー単位を含有する芳香族ビニル共重合体とを備える微細化黒鉛粒子、ならびに、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマーを含有するものである。
 このような第一の樹脂複合材料において、前記微細化黒鉛粒子の含有量としては0.1~80質量%が好ましい。また、前記芳香族系ポリマーとしては、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混合物が好ましく、この場合、前記混合物中のポリスチレン含有量が20~80質量%であることが好ましい。
 また、本発明の第一の樹脂複合材料において、前記芳香族ビニル共重合体としては、前記ビニル芳香族モノマー単位と極性モノマー単位とを備えるものが好ましく、前記極性モノマー単位としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルピリジン類、無水マレイン酸、マレイミド類およびビニルイミダゾール類からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーから誘導されるモノマー単位が好ましい。
 本発明の第一の樹脂複合材料としては、40℃における貯蔵弾性率が2GPa以上であるものが好ましく、また、表面の単位長さ当たりの電気抵抗が10Ω/cm以下であるものが好ましい。
 また、本発明の第二の樹脂複合材料は、板状黒鉛粒子と、該板状黒鉛粒子に吸着した、下記式(1):
-(CH-CHX)-     (1)
(式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
で表されるビニル芳香族モノマー単位を含有する芳香族ビニル共重合体と、該芳香族ビニル共重合体に結合した、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖からなる群から選択される少なくとも1種の炭化水素鎖とを備える微細化黒鉛粒子、ならびにオレフィン系樹脂を含有するものである。
 このような第二の樹脂複合材料において、前記微細化黒鉛粒子の含有量としては0.1~80質量%が好ましい。また、前記微細化黒鉛粒子は前記オレフィン系樹脂中に分散した状態で存在していることが好ましい。さらに、前記芳香族ビニル共重合体としては官能基を有するものが好ましく、前記炭化水素鎖としては、前記官能基と反応する部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンから選択される少なくとも1種が前記官能基と結合することにより形成されたものが好ましい。
 前記官能基を有する芳香族ビニル共重合体としては、前記ビニル芳香族モノマー単位と、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルイミダゾール類およびビニルピリジン類からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される他のモノマー単位とを備えるものが好ましい。また、前記官能基としてはアミノ基が好ましく、前記官能基と反応する部位としては塩素原子、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
 本発明の第一および第二の樹脂複合材料において、前記微細化黒鉛粒子の含有量としては0.1~80質量%が好ましい。
 なお、本発明にかかる微細化黒鉛粒子によって、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマーに、板状黒鉛粒子が分散して、高い剛性と高い電気伝導性が付与される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明にかかる微細化黒鉛粒子においては、微細化された板状の黒鉛粒子の表面に前記芳香族ビニル共重合体が吸着しているため、板状黒鉛粒子間の凝集力が低下するとともに、前記芳香族ビニル共重合体を構成するビニル芳香族モノマー単位が前記芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)との親和性に優れているため、前記微細化黒鉛粒子は前記芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)に良好に分散すると推察される。さらに、前記ビニル芳香族モノマー単位は、板状黒鉛粒子に対する吸着性が安定しているため、微細化黒鉛粒子の分散安定性も向上すると推察される。このように、本発明の第一の樹脂複合材料においては、前記微細化黒鉛粒子が前記芳香族系ポリマー中に高度に分散しているため、高い剛性や高い電気伝導性を示すと推察される。
 また、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を構成する芳香族ビニル共重合体に炭化水素鎖を導入することによって、前記板状黒鉛粒子をオレフィン系樹脂中に容易に分散させることが可能となり、オレフィン系樹脂に高い剛性が付与される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、通常の黒鉛粒子は、凝集しやすく、また、その表面が化学的に不活性であるため、極性の低いオレフィン系樹脂中に分散させることは困難であった。一方、本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、微細化された板状の黒鉛粒子の表面に前記芳香族ビニル共重合体が吸着しているため、板状黒鉛粒子間の凝集力が低下するとともに、前記芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖が導入されているため、微細化黒鉛粒子の表面がアルキル化される。このように表面がアルキル化された微細化黒鉛粒子は、オレフィン系樹脂に対する親和性が向上し、オレフィン樹脂中において、凝集することなく、容易に分散させることが可能となり、その結果、オレフィン系樹脂に高い剛性が付与されると推察される。
 さらに、本発明の第一の樹脂複合材料において、本発明にかかる芳香族系ポリマーとして、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混合物を用いることによって、剛性や電気伝導性がさらに向上する理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、ポリスチレンに対して高い分散性を示すが、ポリフェニレンエーテルに対する分散性はポリスチレンに比べて低下する傾向にある。このため、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを混合し、ポリフェニレンエーテルの割合が多くなると、混合物中での微細化黒鉛粒子の分散性が低下し、一部の微細化黒鉛粒子同士が接触した状態で存在すると推察される。このように、第一の樹脂複合材料中の一部の微細化黒鉛粒子が接触した状態になると、粒子が連結してネットワーク構造が形成された状態となり、第一の樹脂複合材料中に電気伝導パスが形成されるため、微細化黒鉛粒子が完全に分散した状態や凝集した状態に比べて、高い電気伝導性を示すと推察される。また、第一の樹脂複合材料が機械的に変形した場合においても、前記ネットワーク構造が効果的に補強するため、微細化黒鉛粒子が完全に分散した状態や凝集した状態に比べて、高い剛性を示すと推察される。
 本発明によれば、微細化された黒鉛粒子が、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、またはこれらの混合物、あるいはオレフィン系樹脂中に分散した、高い剛性を有する樹脂複合材料を得ることが可能となる。
実施例1で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 実施例2で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 実施例3で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 実施例4で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 実施例5で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 実施例6で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 実施例6で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 実施例6で作製したHDPE樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 比較例1で作製したPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真である。 PP樹脂複合材料中の微細化黒鉛粒子または黒鉛粒子の含有量とPP樹脂複合材料混練時のトルクとの関係を示すグラフである。 (a)は実施例7で作製したPP樹脂複合材料の写真であり、(b)は比較例3で作製したPP樹脂複合材料の写真である。 PP樹脂複合材料中の微細化黒鉛粒子または黒鉛粒子の含有量とPP樹脂複合材料の貯蔵弾性率との関係を示すグラフである。 PP樹脂複合材料中の微細化黒鉛粒子または黒鉛粒子の含有量とPP樹脂複合材料の損失弾性率との関係を示すグラフである。 実施例9、12および比較例5で作製したPP樹脂複合材料ならびに比較例2で作製したPP樹脂材料の貯蔵弾性率の温度依存性を示すグラフである。 実施例15~19で得られたポリスチレン樹脂複合材料および比較例7で得られたポリスチレン樹脂材料の温度と貯蔵弾性率との関係を示すグラフである。 実施例15~19で得られたポリスチレン樹脂複合材料および比較例7で得られたポリスチレン樹脂材料の温度と損失弾性率との関係を示すグラフである。 ポリスチレン樹脂複合材料中の微細化黒鉛粒子の含有量と貯蔵弾性率および電気抵抗との関係を示すグラフである。 実施例14で得られたポリスチレン樹脂複合材料および比較例10~13で得られたポリスチレン樹脂複合材料の貯蔵弾性率を示すグラフである。 実施例14で得られたポリスチレン樹脂複合材料の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。 比較例8で得られたポリスチレン樹脂複合材料の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。 実施例20~26で得られたポリフェニレンエーテル樹脂複合材料および比較例14で得られたポリフェニレンエーテル樹脂材料の温度と貯蔵弾性率との関係を示すグラフである。 実施例20~26で得られたポリフェニレンエーテル樹脂複合材料および比較例14で得られたポリフェニレンエーテル樹脂材料の温度と損失弾性率との関係を示すグラフである。 ポリフェニレンエーテル樹脂複合材料中の微細化黒鉛粒子の含有量と貯蔵弾性率および電気抵抗との関係を示すグラフである。 ポリスチレン-ポリフェニレンエーテル樹脂複合材料中の微細化黒鉛粒子の含有量と貯蔵弾性率との関係を示すグラフである。 ポリスチレン-ポリフェニレンエーテル樹脂複合材料中のポリスチレン含有量と貯蔵弾性率との関係を示すグラフである。 ポリスチレン-ポリフェニレンエーテル樹脂複合材料中のポリスチレン含有量と電気抵抗との関係を示すグラフである。
 以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
 本発明の第一の樹脂複合材料(以下、「芳香族系ポリマー複合材料」ともいう)は、板状黒鉛粒子およびこの板状黒鉛粒子に吸着した特定の芳香族ビニル共重合体を備える微細化黒鉛粒子と、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマーとを含有するものである。
 また、本発明の第二の樹脂複合材料(以下、「オレフィン系樹脂複合材料」ともいう)は、板状黒鉛粒子と、この板状黒鉛粒子に吸着した特定の芳香族ビニル共重合体と、この芳香族ビニル共重合体に結合した、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖とを備える微細化黒鉛粒子、およびオレフィン系樹脂を含有するものである。
 このような芳香族系ポリマー複合材料およびオレフィン系樹脂複合材料において、前記微細化黒鉛粒子は、前記芳香族系ポリマー中または前記オレフィン系樹脂中に分散した状態で存在していることが好ましい。これにより、黒鉛粒子が有する電気伝導性や熱伝導性、剛性といった特性が、前記芳香族系ポリマーや前記オレフィン系樹脂に十分に付与される傾向にある。
 <微細化黒鉛粒子>
 先ず、本発明にかかる微細化黒鉛粒子について説明する。本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、板状黒鉛粒子と、この板状黒鉛粒子に吸着した芳香族ビニル共重合体とを備えるものである。このような微細化黒鉛粒子は、前記芳香族系ポリマー中に高度に分散させることができる。
 また、本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、前記芳香族ビニル共重合体に結合した、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖をさらに備えていることが好ましい。このような炭化水素鎖を備える微細化黒鉛粒子は、オレフィン系樹脂中に容易に分散させることができる。
 前記微細化黒鉛粒子を構成する板状黒鉛粒子としては特に制限はなく、例えば、グラファイト構造を有する公知の黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛(例えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛))をグラファイト構造が破壊されないように粉砕することによって得られるものが挙げられる。
 このような板状黒鉛粒子の厚さとしては特に制限はないが、0.3~1000nmが好ましく、0.3~100nmがより好ましく、1~100nmが特に好ましい。また、板状黒鉛粒子の平面方向の大きさとしては特に制限はないが、例えば、長軸方向の長さ(長径)としては0.1~500μmが好ましく、1~500μmがより好ましく、短軸方向の長さ(短径)としては0.1~500μmが好ましく、0.3~100μmがより好ましい。
 また、本発明にかかる板状黒鉛粒子の表面には、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基などの官能基が結合(より好ましくは共有結合)していることが好ましい。前記官能基は本発明にかかる芳香族ビニル共重合体との親和性を有するものであり、芳香族ビニル共重合体の板状黒鉛粒子への吸着量および吸着力が増大し、微細化黒鉛粒子は、本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)中またはオレフィン系樹脂中への分散性が高くなる傾向にある。
 このような官能基は、板状黒鉛粒子の表面近傍(好ましくは、表面から深さ10nmまでの領域)の全炭素原子の50%以下(より好ましくは20%以下、特に好ましくは10%以下)の炭素原子に結合していることが好ましい。官能基が結合している炭素原子の割合が前記上限を超えると、板状黒鉛粒子は、親水性が増大するため、芳香族ビニル共重合体との親和性が低下する傾向にある。また、官能基が結合している炭素原子の割合の下限としては特に制限はないが、0.01%以上が好ましい。なお、水酸基などの前記官能基はX線光電子分光法(XPS)により定量することができ、粒子表面から深さ10nmまでの領域に存在する官能基の量を測定することができる。なお、板状黒鉛粒子の厚さが10nm以下の場合には、板状黒鉛粒子の全領域に存在する官能基の量が測定される。
 本発明にかかる芳香族ビニル共重合体は、下記式(1):
-(CH-CHX)-     (1)
(式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
で表されるビニル芳香族モノマー単位と他のモノマー単位とを含有するものである。
 このような芳香族ビニル共重合体において、前記ビニル芳香族モノマー単位は、黒鉛粒子に対する吸着性を示すものであり、これにより、前記芳香族ビニル共重合体は、板状黒鉛粒子に吸着して板状黒鉛粒子同士の凝集力を低下させることが可能となる。
 また、本発明の第一の樹脂複合材料(芳香族系ポリマー複合材料)においては、前記ビニル芳香族モノマー単位は、本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)との間で高い親和性を示す。これにより、前記芳香族ビニル共重合体は、板状黒鉛粒子に本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)との親和性を付与し、板状黒鉛粒子を本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)中に高度に分散させることが可能となる。さらに、前記芳香族系ポリマー複合材料において、他のモノマー単位が極性モノマー単位である場合には、極性モノマー単位は本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)および黒鉛粒子表面近傍の官能基との親和性を示す。したがって、このような芳香族ビニル共重合体は、板状黒鉛粒子に吸着して板状黒鉛粒子同士の凝集力をさらに低下させるとともに板状黒鉛粒子に本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)とのより高い親和性を付与し、板状黒鉛粒子を本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)中にさらに高度に分散させることが可能となる。
 一方、本発明の第二の樹脂複合材料(オレフィン系樹脂複合材料)においては、前記芳香族ビニル共重合体は、官能基を有するものであることが好ましい。これにより、前記芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖を容易に導入することが可能となる。このような官能基としては、アミノ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、水酸基、アミド基、イミノ基、グリシジル基などが挙げられ、中でも、アミノ基が好ましい。また、前記官能基を有する芳香族ビニル共重合体において、前記官能基は前記ビニル芳香族モノマー単位および前記他のモノマー単位のうちの少なくとも一方に存在していればよいが、板状黒鉛粒子に対する芳香族ビニル共重合体の吸着性が損なわれないという観点から、前記他のモノマー単位が前記官能基を有するものであることが好ましく、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖を容易に導入できるという観点から、前記他のモノマー単位が前記官能基を有する他のビニルモノマー単位であることがより好ましい。
 上述したように、ビニル芳香族モノマー単位は黒鉛粒子に吸着しやすいものであるため、本発明にかかる芳香族ビニル共重合体は、ビニル芳香族モノマー単位の含有率が高いものほど、板状黒鉛粒子への吸着量が増大し、微細化黒鉛粒子は本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)またはオレフィン系樹脂中への分散性が高くなる傾向にある。
 ビニル芳香族モノマー単位の含有量としては、芳香族ビニル共重合体全体に対して10~98質量%が好ましく、30~98質量%がより好ましく、50~95質量%が特に好ましい。ビニル芳香族モノマー単位の含有量が前記下限未満になると、芳香族ビニル共重合体の板状黒鉛粒子への吸着量が低下し、微細化黒鉛粒子の分散性が低下する傾向にある。他方、ビニル芳香族モノマー単位の含有量が前記上限を超えると、前記芳香族系ポリマー複合材料においては、板状黒鉛粒子に本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)との親和性が付与されず、微細化黒鉛粒子の分散性が低下する傾向にある。また、前記オレフィン系樹脂複合材料においては、他のモノマー単位が官能基を有するものである場合に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖が芳香族ビニル共重合体に結合しにくくなり、板状黒鉛粒子にオレフィン系樹脂との親和性が付与されず、微細化黒鉛粒子の分散性が低下する傾向にある。
 本発明にかかるビニル芳香族モノマー単位としては、スチレンモノマー単位、ビニルナフタレンモノマー単位、ビニルアントラセンモノマー単位、ビニルピレンモノマー単位が挙げられる。
 これらのビニル芳香族モノマー単位は置換基を有していてもよい。このような置換基、すなわち、前記式(1)中のXで表される基が有していてもよい置換基としては、アミノ基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、水酸基、アミド基、イミノ基、グリシジル基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基)、カルボニル基、イミド基、リン酸エステル基などが挙げられる。このような置換基の中でも、微細化黒鉛粒子の分散性が向上するという観点からは、メトキシ基などのアルコキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましく、前記オレフィン系樹脂複合材料においては、前記ビニル芳香族モノマー単位に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖を結合させることが可能となるという観点から、前記官能基が好ましい。このような置換基を有するビニル芳香族モノマー単位としては、例えば、アミノスチレンモノマー単位、ビニル安息香酸エステルモノマー単位、ヒドロキシスチレンモノマー単位、ビニルアニソールモノマー単位、アセチルスチレンモノマー単位などが挙げられる。
 これらの置換または無置換のビニル芳香族モノマー単位のうち、微細化黒鉛粒子の分散性が向上するという観点から、スチレンモノマー単位、ビニルナフタレンモノマー単位、ビニルアニソールモノマー単位が好ましく、前記オレフィン系樹脂複合材料においては、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖を結合できるという観点から、アミノスチレンモノマー単位が好ましい。
 本発明にかかる他のモノマー単位としては特に制限はないが、本発明の第一の樹脂複合材料(芳香族系ポリマー複合材料)においては、本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)および黒鉛粒子表面近傍の官能基との親和性を示すという観点から、極性モノマー単位が好ましく、中でも、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルイミダゾール類、ビニルピリジン類、無水マレイン酸およびマレイミド類からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーから誘導されるモノマー単位がより好ましい。このような極性モノマー単位を含む芳香族ビニル共重合体を用いることによって、微細化黒鉛粒子は本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)との親和性が向上し、本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)中に高度に分散させることが可能となる。
 一方、本発明の第二の樹脂複合材料(オレフィン系樹脂複合材料)においては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルイミダゾール類およびビニルピリジン類からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有するビニルモノマーから誘導される官能基含有ビニルモノマー単位が好ましい。このような官能基を有する他のビニルモノマー単位を含む芳香族ビニル共重合体を用いることによって、芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖を容易に導入することができ、また、得られた微細化黒鉛粒子はオレフィン系樹脂との親和性が向上し、オレフィン系樹脂中に容易に分散させることが可能となる。
 前記(メタ)アクリレート類としては、アルキル(メタ)アクリレート、置換アルキル(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのアミノアルキル(メタ)アクリレート)などが挙げられる。前記(メタ)アクリルアミド類としては、(メタ)アクリルアミド、N-アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド(例えば、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド)などが挙げられる。前記ビニルイミダゾール類としては、1-ビニルイミダゾールなどが挙げられる。前記ビニルピリジン類としては、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジンなどが挙げられる。前記マレイミド類としては、マレイミド、アルキルマレイミド(例えば、メチルマレイミド、エチルマレイミド)、アリールマレイミド(例えば、フェニルマレイミド)などが挙げられる。
 また、前記アミノ基を有する他のビニルモノマーとしては、アミノアルキル(メタ)アクリレート、ビニルピリジン類(例えば、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン)、ビニルイミダゾール類(例えば、1-ビニルイミダゾール)などが挙げられる。前記カルボキシル基を有する他のビニルモノマーとしては、(メタ)アクリル酸が挙げられる。前記カルボン酸エステル基を有する他のビニルモノマーとしては、アルキル(メタ)アクリレート、前記水酸基を有する他のビニルモノマーとしては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、前記アミド基を有する他のビニルモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、N-アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。
 このような他のモノマーのうち、前記芳香族系ポリマー複合材料においては、微細化黒鉛粒子の分散性が向上するという観点から、アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、アリールマレイミドが好ましく、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド、2-ビニルピリジン、アリールマレイミドがより好ましく、フェニルマレイミドが特に好ましい。
 一方、前記オレフィン系樹脂複合材料においては、芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖を容易に導入することができるという観点から、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジンが好ましく、アミノアルキル(メタ)アクリレート、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジンがより好ましく、2-ビニルピリジンが特に好ましい。
 本発明にかかる微細化黒鉛粒子において、前記芳香族ビニル共重合体の数平均分子量としては特に制限はないが、1千~100万が好ましく、5千~10万がより好ましい。芳香族ビニル共重合体の数平均分子量が前記下限未満になると、黒鉛粒子に対する吸着能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、溶媒への溶解性が低下したり、粘度が著しく上昇して取り扱いが困難になる傾向にある。なお、芳香族ビニル共重合体の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(カラム:Shodex GPC K-805LおよびShodex GPC K-800RL(ともに、昭和電工(株)製)、溶離液:クロロホルム)により測定し、標準ポリスチレンで換算した値である。
 また、本発明にかかる微細化黒鉛粒子においては、前記芳香族ビニル共重合体としてランダム共重合体を用いても、ブロック共重合体を用いてもよいが、微細化黒鉛粒子の分散性が向上するという観点から、ブロック共重合体を用いることが好ましい。
 本発明にかかる微細化黒鉛粒子において、前記芳香族ビニル共重合体の含有量としては、前記板状黒鉛粒子100質量部に対して10-7~10-1質量部が好ましく、10-5~10-2質量部がより好ましい。芳香族ビニル共重合体の含有量が前記下限未満になると、板状黒鉛粒子への芳香族ビニル共重合体の吸着が不十分なため、微細化黒鉛粒子の分散性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、板状黒鉛粒子に直接吸着していない芳香族ビニル共重合体が存在する傾向にある。
 また、本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、前記芳香族ビニル共重合体に結合した、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖をさらに備えるものであることが好ましい。これにより、前記微細化黒鉛粒子は、その表面がアルキル化され、極性の低いオレフィン系樹脂に対する親和性を示し、オレフィン系樹脂中に容易に分散させることができる。また、このようなアルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖は、前記芳香族ビニル共重合体の側鎖に結合していることが好ましい。これにより、オレフィン系樹脂に対する微細化黒鉛粒子の親和性がさらに向上する傾向にある。
 このような微細化黒鉛粒子において、前記アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖としては、前記官能基を有する芳香族ビニル共重合体と、この官能基と反応する部位(以下、「反応性部位」という)を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンとがそれぞれ反応して、前記アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンの反応性部位が前記芳香族ビニル共重合体の官能基に結合することによって形成されたものであることが好ましい。
 このような反応性部位としては、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、カルボキシル基、カルボン酸無水物基(無水マレイン酸基など)、スルホン酸基、アルデヒド基、グリシジル基などが挙げられ、前記官能基との反応性が高いという観点から、ハロゲン原子、カルボキシル基、カルボン酸無水物基が好ましく、ハロゲン原子がより好ましく、塩素原子がさらに好ましい。さらに、前記官能基と前記反応性部位との組み合わせとしては、互いの反応性が高くなるという観点から、アミノ基とハロゲン原子の組み合わせ、アミノ基とカルボキシル基またはカルボン酸無水物基の組み合わせが好ましく、アミノ基と塩素原子の組み合わせ、アミノ基と無水マレイン酸基の組み合わせがより好ましく、アミノ基と塩素原子の組み合わせが特に好ましい。
 このような反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンとしては特に制限はないが、分子末端に前記官能基を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィン(以下、それぞれ、「末端官能基含有アルキル化合物」、「末端官能基含有オリゴオレフィン」および「末端官能基含有ポリオレフィン」という)が好ましい。このような末端官能基含有アルキル化合物、末端官能基含有オリゴオレフィンおよび末端官能基含有ポリオレフィンは、前記官能基を有する芳香族ビニル共重合体と反応しやすく、芳香族ビニル共重合体に容易にアルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖を導入することができる。
 反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンとして、具体的には、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンの塩素化物、臭素化物、水酸基含有物、マレイン酸変性物、(メタ)アクリル酸変性物などが挙げられ、中でも、末端塩素化物、末端水酸基含有物が好ましく、末端塩素化物がより好ましい。オリゴオレフィンおよびポリオレフィンの種類としては特に制限はないが、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖が導入されやすいという観点から、エチレンオリゴマー、ポリエチレン、プロピレンオリゴマー、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体(オリゴマーおよびポリマー)が好ましい。
 このような反応性部位を有するポリオレフィンの数平均分子量としては特に制限はないが、100~100万が好ましく、1千~1万がより好ましい。前記ポリオレフィンの数平均分子量が前記下限未満になると、導入されたポリオレフィン鎖が短く、オレフィン系樹脂に対する微細化黒鉛粒子の親和性が十分に向上しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、芳香族ビニル共重合体に結合しにくく、ポリオレフィン鎖が導入されにくい傾向にある。また、同様に、前記反応性部位を有するアルキル化合物の分子量としては特に制限はないが、70~500が好ましく、前記反応性部位を有するオリゴオレフィンの数平均分子量としては特に制限はないが、100~5000が好ましい。
 本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、上述したように、本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)またはオレフィン系樹脂との親和性が高く、本発明の樹脂複合材料においては、前記芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)またはオレフィン系樹脂中に高度にあるいは容易に分散するものであるが、さらに、溶媒への分散性に優れており、例えば、後述するように、本発明にかかる芳香族系ポリマーまたはオレフィン系樹脂と微細化黒鉛粒子とを溶媒中で混合して本発明の樹脂複合材料を製造する場合においては、溶媒中に微細化黒鉛粒子を高度にあるいは容易に分散させることが可能であり、本発明にかかる芳香族系ポリマーまたはオレフィン系樹脂中に微細化黒鉛粒子が均一に分散した本発明の樹脂複合材料を容易に得ることができる。
 次に、本発明にかかる微細化黒鉛粒子の製造方法について説明する。本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、原料の黒鉛粒子、前記式(1)で表されるビニル芳香族モノマー単位を含有する芳香族ビニル共重合体、過酸化水素化物、および溶媒を混合し、得られた混合物に粉砕処理を施した後、溶媒を除去することによって製造することができる。また、本発明にかかる炭化水素鎖を備える微細化黒鉛粒子は、前記粉砕処理を施した後、微細化された黒鉛粒子中の芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖をさらに導入することによって製造することができる。
 本発明にかかる微細化黒鉛粒子を製造する際に原料として用いられる黒鉛粒子(以下、「原料黒鉛粒子」という)としては、グラファイト構造を有する公知の黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛(例えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛))が挙げられ、中でも、粉砕することによって前記範囲の厚さを有する板状黒鉛粒子となるものが好ましい。このような原料黒鉛粒子の粒子径としては特に制限はないが、0.01~5mmが好ましく、0.1~1mmがより好ましい。
 また、原料黒鉛粒子を構成する板状黒鉛粒子の表面には、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基などの官能基が結合(好ましくは共有結合)していることが好ましい。前記官能基は前記芳香族ビニル共重合体との親和性を有するものであり、芳香族ビニル共重合体の板状黒鉛粒子への吸着量および吸着力が増大する。その結果、本発明の第一の樹脂複合材料(芳香族系ポリマー複合材料)においては、得られる微細化黒鉛粒子は、本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)中への分散性が高くなる傾向にある。一方、本発明の第二の樹脂複合材料(オレフィン系樹脂複合材料)においては、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖の導入量が増大するため、得られる微細化黒鉛粒子はオレフィン系樹脂に対する親和性が向上し、分散性も高くなる傾向にある。
 このような官能基は、板状黒鉛粒子の表面近傍(好ましくは、表面から深さ10nmまでの領域)の全炭素原子の50%以下(より好ましくは20%以下、特に好ましくは10%以下)の炭素原子に結合していることが好ましい。官能基が結合している炭素原子の割合が前記上限を超えると、板状黒鉛粒子は、親水性が増大するため、芳香族ビニル共重合体との親和性が低下する傾向にある。また、官能基が結合している炭素原子の割合の下限としては特に制限はないが、0.01%以上が好ましい。
 また、前記微細化黒鉛粒子の製造に用いられる過酸化水素化物としては、カルボニル基を有する化合物(例えば、ウレア、カルボン酸(安息香酸、サリチル酸など)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトンなど)、カルボン酸エステル(安息香酸メチル、サリチル酸エチルなど))と過酸化水素との錯体;四級アンモニウム塩、フッ化カリウム、炭酸ルビジウム、リン酸、尿酸などの化合物に過酸化水素が配位したものなどが挙げられる。このような過酸化水素化物は、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を製造する際に酸化剤として作用し、原料黒鉛粒子のグラファイト構造を破壊せずに、炭素層間の剥離を容易にするものである。すなわち、過酸化水素化物が炭素層間に侵入して層表面を酸化しながら劈開を進行させ、同時に芳香族ビニル共重合体が劈開した炭素層間に侵入して劈開面を安定化させ、層間剥離が促進される。その結果、前記芳香族系ポリマー複合材料においては、板状黒鉛粒子の表面に前記芳香族ビニル共重合体が吸着して、微細化黒鉛粒子を本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)中に高度に分散させることが可能となる。一方、前記オレフィン系樹脂複合材料においては、前記芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖が結合することによって、微細化黒鉛粒子をオレフィン系樹脂中に容易に分散させることが可能となる。
 前記微細化黒鉛粒子の製造に用いられる溶媒としては特に制限はないが、ジメチルホルムアミド(DMF)、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、N-メチルピロリドン(NMP)、ヘキサン、トルエン、ジオキサン、プロパノール、γ-ピコリン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAC)が好ましく、ジメチルホルムアミド(DMF)、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、N-メチルピロリドン(NMP)、ヘキサン、トルエンがより好ましい。
 本発明にかかる微細化黒鉛粒子を製造する場合には、先ず、前記原料黒鉛粒子と前記芳香族ビニル共重合体と前記過酸化水素化物と前記溶媒とを混合する(混合工程)。前記原料黒鉛粒子の混合量としては、溶媒1L当たり0.1~500g/Lが好ましく、10~200g/Lがより好ましい。原料黒鉛粒子の混合量が前記下限未満になると、溶媒の消費量が増大し、経済的に不利となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると液の粘度が上昇して取り扱いが困難となる傾向にある。
 また、前記芳香族ビニル共重合体の混合量としては、前記原料黒鉛粒子100質量部に対して0.1~1000質量部が好ましく、0.1~200質量部がより好ましい。芳香族ビニル共重合体の混合量が前記下限未満になると、得られる微細化黒鉛粒子の本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)またはオレフィン系樹脂中での分散性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、芳香族ビニル共重合体が溶媒に溶解しなくなるとともに、液の粘度が上昇して取り扱いが困難となる傾向にある。
 また、前記過酸化水素化物の混合量としては、前記原料黒鉛粒子100質量部に対して0.1~500質量部が好ましく、1~100質量部がより好ましい。前記過酸化水素化物の混合量が前記下限未満になると、得られる微細化黒鉛粒子の分散性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、原料黒鉛粒子が過剰に酸化され、得られる微細化黒鉛粒子の導電性が低下する傾向にある。
 次に、前記混合工程で得られた混合物に粉砕処理を施して原料黒鉛粒子を板状黒鉛粒子に粉砕する(粉砕工程)。これにより生成した板状黒鉛粒子の表面には前記芳香族ビニル共重合体が吸着するため、前記芳香族系ポリマー複合材料においては、本発明にかかる芳香族系ポリマー(特に、ポリスチレン)中での微細化黒鉛粒子の分散安定性が向上する。
 本発明にかかる粉砕処理としては、超音波処理(発振周波数としては15~400kHzが好ましく、出力としては500W以下が好ましい。)、ボールミルによる処理、湿式粉砕、爆砕、機械式粉砕などが挙げられる。これにより、原料黒鉛粒子のグラファイト構造を破壊させずに原料黒鉛粒子を粉砕して板状黒鉛粒子を得ることが可能となる。また、粉砕処理時の温度としては特に制限はなく、例えば、-20~100℃が挙げられる。また、粉砕処理時間についても特に制限はなく、例えば、0.01~50時間が挙げられる。
 このようにして得られる微細化黒鉛粒子は、溶媒に分散した状態であり、ろ過や遠心分離などにより前記溶媒を除去することによって回収することができる。
 一方、前記炭化水素鎖を備える微細化黒鉛粒子を製造する場合には、前記粉砕工程で得られた微細化黒鉛粒子と、前記反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンのうちの少なくとも1種とを混合し、前記微細化黒鉛粒子中の芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖を導入する(炭化水素鎖導入工程)。この場合、前記芳香族ビニル共重合体は官能基を有するものである必要があり、この官能基と前記反応性部位とを結合せしめて前記芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖を導入する。
 この炭化水素鎖導入工程においては、前記粉砕工程で得られた微細化黒鉛粒子と、前記反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンのうちの少なくとも1種と、溶媒とを混合し、必要に応じて得られた混合物を加熱することによって、官能基を有する芳香族ビニル共重合体と、反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンのうちの少なくとも1種とを反応させる。溶媒としては特に制限はなく、上記で例示した溶媒を使用することができる。また、反応温度としては-10~150℃が好ましく、反応時間としては0.1~10時間が好ましい。
 炭化水素鎖導入工程における前記微細化黒鉛粒子の混合量としては、溶媒1L当たり1~200g/Lが好ましく、1~50g/Lがより好ましい。微細化黒鉛粒子の混合量が前記下限未満になると、溶媒の消費量が増大し、経済的に不利となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると液の粘度が上昇して取り扱いが困難となる傾向にある。
 また、前記反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンの混合量としては、前記微細化黒鉛粒子100質量部に対して0.001~500質量部が好ましく、10~500質量部がより好ましい。前記アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンの混合量が前記下限未満になると、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖の導入量が少なく、オレフィン系樹脂に対する微細化黒鉛粒子の分散性が十分に向上しない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、液の粘度が上昇して取り扱いが困難となる傾向にある。
 このようにしてアルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖が導入された本発明にかかる微細化黒鉛粒子は、溶媒に分散した状態であり、ろ過や遠心分離などにより前記溶媒を除去することによって回収することができる。
 <芳香族系ポリマー>
 次に、本発明にかかる芳香族系ポリマーについて説明する。本発明にかかる芳香族系ポリマーは、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーである。
 前記ポリスチレンとしては、スチレンの単独重合体;4-メチルスチレンや4-ヒドロキシスチレン、4-アミノスチレンといった芳香族環に置換基を有するスチレンの単独重合体;スチレンと前記芳香族環に置換基を有するスチレンとの共重合体などが挙げられる。また、前記ポリフェニレンエーテルとしては、ポリ(1,4-フェニレンオキシド)、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)に代表される芳香族環にアルキル基などの置換基を有するポリフェニレンオキシドなどが挙げられる。
 このようなポリスチレンやポリフェニレンエーテルドといった芳香族系ポリマーの数平均分子量としては特に制限はないが、1千~100万が好ましく、1万~100万がより好ましい。芳香族系ポリマーの数平均分子量が前記下限未満になると、本発明の第一の樹脂複合材料(芳香族系ポリマー複合材料)の機械的強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、粘度が高くなりすぎて、芳香族系ポリマー樹脂複合材料を成形することが困難となる傾向にある。なお、本発明にかかる芳香族系ポリマーの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(カラム:Shodex GPC K-805LおよびShodex GPC K-800RL(ともに、昭和電工(株)製)、溶離液:クロロホルム)により測定し、標準ポリスチレンで換算した値である。
 <オレフィン系樹脂>
 また、本発明にかかるオレフィン系樹脂について説明する。本発明において、オレフィン系樹脂としては特に制限はなく、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-アクリル共重合体、プロピレン-アクリル共重合体、ポリイソプレン、ネオプレン、ポリブタジエン、脂環式オレフィン重合体など公知のオレフィン系樹脂を使用することができる。
 このようなオレフィン系樹脂の重量平均分子量としては特に制限はないが、5千~100万が好ましい。オレフィン系樹脂の重量平均分子量が前記下限未満になると、本発明の第二の樹脂複合材料(オレフィン系樹脂複合材料)の機械的強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、粘度が高くなりすぎて、オレフィン系樹脂複合材料を成形することが困難となる傾向にある。
 また、前記オレフィン系樹脂のメルトフローインデックスとしては特に制限はないが、1~100g/min(190℃(ポリエチレン)または230℃(ポリプロピレン)、2.16kg荷重)が好ましい。オレフィン系樹脂のメルトフローインデックスが前記下限未満になると、流動性が低く、オレフィン系樹脂複合材料を成形することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、流動性が高くなりすぎ、オレフィン系樹脂複合材料を安定して成形することが困難となる傾向にある。
 <樹脂複合材料>
 本発明の第一の樹脂複合材料(芳香族系ポリマー複合材料)は、前記微細化黒鉛粒子と、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマーとを含有するものである。このように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を含有させることによって、前記芳香族系ポリマーに、高い耐熱性を維持しながら、高い剛性と高い電気伝導性を付与することが可能となる。
 また、本発明の第二の樹脂複合材料(オレフィン系樹脂複合材料)は、前記微細化黒鉛粒子と前記オレフィン系樹脂とを含有するものである。このように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を含有させることによって、前記オレフィン系樹脂に、電気伝導性や熱伝導性、高弾性率、高強度、高剛性、摺動性、低線膨張を付与することが可能となる。
 このような芳香族系ポリマー複合材料およびオレフィン系樹脂複合材料において、前記微細化黒鉛粒子の含有量としては特に制限はないが、樹脂複合材料全体に対して、0.1~80質量%が好ましく、1~50質量%がより好ましく、1~30質量%が特に好ましい。微細化黒鉛粒子の含有量が前記下限未満になると、樹脂複合材料の前記特性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、樹脂複合材料を成形することが困難となる傾向にある。なお、前記範囲内で微細化黒鉛粒子の含有量を増加させることによって貯蔵弾性率を高く、電気抵抗を小さくすることができるが、貯蔵弾性率については、微細化黒鉛粒子の含有量が60質量%を超えるとほぼ一定の値を示す傾向にある。
 また、前記芳香族系ポリマー複合材料において、前記芳香族系ポリマーとしては、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルのいずれか一方のみを使用することも可能であるが、剛性および電気伝導性がより高くなるという観点から、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混合物を使用することが好ましい。また、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルは完全に相溶するため、このような混合物を使用することによって、前記芳香族系ポリマー複合材料の耐熱性が向上する傾向にある。このような混合物において、ポリスチレンの含有量としては特に制限はないが、剛性および電気伝導性がさらに高くなるという観点から、混合物全体に対して、20~80質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましい。
 このように、前記芳香族系ポリマー複合材料においては、微細化黒鉛粒子の含有量や、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混合比を調整することによって、高い剛性と高い電気伝導性を達成することができる。その結果、前記芳香族系ポリマー複合材料においては、40℃での貯蔵弾性率を、好ましくは2GPa以上、より好ましくは5GPa以上、特に好ましくは10GPa以上にすることができる。また、表面の単位長さ当たりの電気抵抗については、好ましくは10Ω/cm以下、より好ましくは10Ω/cm以下、特に好ましくは10Ω/cm以下にすることが可能となる。
 このような本発明の樹脂複合材料は、例えば、本発明にかかる芳香族系ポリマーまたはオレフィン系樹脂と微細化黒鉛粒子とを所定の割合で混合することによって製造することができる。このとき、混練(好ましくは溶融混練)してもよいし、溶媒中で混合してもよい。前記溶媒としては特に制限はなく、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を製造する際に用いられる溶媒として例示したものを使用することができる。
 溶媒中で本発明にかかる芳香族系ポリマーまたはオレフィン系樹脂と微細化黒鉛粒子とを混合すると、前記芳香族系ポリマーまたはオレフィン系樹脂が溶媒に溶解して均一な状態になるとともに、微細化黒鉛粒子も溶媒中で高度に分散するため、互いに混ざり合いやすくなり、高度で均一な分散液を容易に得ることができる。また、得られた分散液に超音波処理を施すことによって、その均一性がさらに向上する傾向にある。そして、このようにして得られた分散液から溶媒を除去することによって、前記芳香族系ポリマーまたはオレフィン系樹脂中に微細化黒鉛粒子が高度に分散した、本発明の樹脂複合材料を得ることができる。
 以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、芳香族ビニル共重合体の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(昭和電工(株)製「Shodex GPC101」)を用いて以下の条件で測定した。
<芳香族ビニル共重合体の測定条件>
・カラム:Shodex GPC K-805LおよびShodex GPC K-800RL(ともに、昭和電工(株)製)
・溶離液:クロロホルム
・測定温度:25℃
・サンプル濃度:0.1mg/ml
・検出手段:RI
 なお、芳香族ビニル共重合体の数平均分子量(Mn)は、標準ポリスチレンで換算した値を示した。
 (実施例1)
 <微細化黒鉛粒子の調製>
 スチレン(ST)18g、2-ビニルピリジン(2VP)2g、アゾビスイソブチロニトリル50mgおよびトルエン100mlを混合し、窒素雰囲気下、85℃で6時間重合反応を行なった。放冷後、クロロホルム-ヘキサンを用いて再沈殿により精製し、真空乾燥して3.3gのST-2VP(9:1)ランダム共重合体(Mn=25000)を得た。
 黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「EXP-P」、粒子径100~600μm)20mg、ウレア-過酸化水素包接錯体80mg、前記ST-2VP(9:1)ランダム共重合体20mgおよびN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)2mlを混合し、室温で5時間超音波処理(出力:250W)を施して黒鉛粒子分散液を得た。この黒鉛粒子分散液を24時間静置した後、目視により観察したところ、黒鉛粒子は沈降せず、得られた分散液は分散安定性に優れたものであった。また、得られた黒鉛粒子分散液をろ過し、ろ滓をDMFで洗浄した後、真空乾燥して微細化黒鉛粒子を回収した。この微細化黒鉛粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、長さが1~20μm、幅が1~20μm、厚さが10~50nmの板状に微細化されたものであることが確認された。
 <微細化黒鉛粒子のアルキル化>
 末端水酸基含有ポリオレフィン(出光興産(株)製「エポール(R)」)4.59g、トリフェニルホスフィン1.1gおよび四塩化炭素40mlを混合し、窒素雰囲気下、80℃で攪拌しながら12時間加熱還流し、末端塩素化ポリオレフィンを合成した。加熱還流後の溶液にエバポレーションを施した後、ヘキサンを用いて末端塩素化ポリオレフィンを抽出した。その後、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン溶媒)で精製して1.5gの末端塩素化ポリオレフィン(Mn=2000(カタログ値))を得た。
 次に、この末端塩素化ポリオレフィン20mg、前記微細化黒鉛粒子10mgおよびトルエン1mlを混合し、窒素雰囲気下、100℃で6時間攪拌した。得られた分散液をろ過し、ろ滓をトルエンで洗浄して末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子を得た。
 <第二の樹脂複合材料の作製>
 この末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子0.2gとアイソタクティックポリプロピレン(PP、Aldrich社製、重量平均分子量19万)20gとを混練器(ミニラボ)を用いて190℃で5分間混練し、PP樹脂複合材料を得た。
 また、前記末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子0.2gと高密度ポリエチレン(HDPE、Aldrich社製、メルトフローインデックス12g/min(190℃、2.16kg荷重))20gとを混練器(ミニラボ)を用いて190℃で5分間混練し、HDPE樹脂複合材料を得た。
 (実施例2)
 2-ビニルピリジンの代わりに2-ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAMA)0.2gを用い、スチレン(ST)の量を1.8g、アゾビスイソブチロニトリルの量を8mg、トルエンの量を10mlに変更した以外は実施例1と同様にして0.61gのST-DMAMA(9:1)ランダム共重合体(Mn=32000)を得た。
 前記ST-2VP(9:1)ランダム共重合体の代わりに、このST-DMAMA(9:1)ランダム共重合体0.1gを用い、黒鉛粒子の量を1g、ウレア-過酸化水素包接錯体の量を1g、DMFの量を50mlに変更した以外は実施例1と同様にして黒鉛粒子分散液を得た。この黒鉛粒子分散液を24時間静置した後、目視により観察したところ、黒鉛粒子は沈降せず、得られた分散液は分散安定性に優れたものであった。
 得られた黒鉛粒子分散液をろ過し、ろ滓をDMFで洗浄した後、真空乾燥して微細化黒鉛粒子を回収した。この微細化黒鉛粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、長さが1~20μm、幅が1~20μm、厚さが10~50nmの板状に微細化されたものであることが確認された。
 この微細化黒鉛粒子10mgを用いた以外は実施例1と同様にして、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子を調製し、さらに、PP樹脂複合材料およびHDPE樹脂複合材料を作製した。
 (実施例3)
 2-ジメチルアミノエチルメタクリレートの代わりに4-ビニルピリジン(4VP)0.2gを用い、トルエンの量を7.5mlに変更した以外は実施例2と同様にして0.73gのST-4VP(9:1)ランダム共重合体(Mn=18000)を得た。
 前記ST-2VP(9:1)ランダム共重合体の代わりに、このST-4VP(9:1)ランダム共重合体0.1gを用いた以外は実施例1と同様にして黒鉛粒子分散液を得た。この黒鉛粒子分散液を24時間静置した後、目視により観察したところ、黒鉛粒子は沈降せず、得られた分散液は分散安定性に優れたものであった。
 得られた黒鉛粒子分散液をろ過し、ろ滓をDMFで洗浄した後、真空乾燥して微細化黒鉛粒子を回収した。この微細化黒鉛粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、長さが1~20μm、幅が1~20μm、厚さが10~50nmの板状に微細化されたものであることが確認された。
 この微細化黒鉛粒子10mgを用いた以外は実施例1と同様にして、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子を調製し、さらに、PP樹脂複合材料およびHDPE樹脂複合材料を作製した。
 (実施例4)
 末端塩素化ポリオレフィンの代わりに塩素化ポリプロピレン(アルドリッチ社製、Mn=100000)20mgを用いた以外は実施例1と同様にして、塩素化ポリプロピレンで処理された微細化黒鉛粒子を調製し、さらに、PP樹脂複合材料およびHDPE樹脂複合材料を作製した。
 (実施例5)
 末端塩素化ポリオレフィンの代わりに無水マレイン酸変性ポリプロピレン(Clariant社製「LICOCENE MA(R)」、粘度(140℃)=300mPa・s)20mgを用いた以外は実施例1と同様にして、無水マレイン酸変性ポリプロピレンで処理された微細化黒鉛粒子を調製し、さらに、PP樹脂複合材料およびHDPE樹脂複合材料を作製した。
 (実施例6)
 黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「EXP-P」、粒子径100~600μm)12.5g、ウレア-過酸化水素包接錯体12.5g、実施例1と同様にして調製したST-2VP(9:1)ランダム共重合体1.25g、DMF500mlを混合し、湿式微粒化装置((株)スギノマシン製「スターバーストラボ」)を用いて、室温、シリンダー圧力200MPaの条件で10回湿式粉砕処理を行い、黒鉛粒子分散液を得た。この黒鉛粒子分散液を24時間静置した後、目視により観察したところ、黒鉛粒子は沈降せず、得られた分散液は分散安定性に優れたものであった。
 得られた黒鉛粒子分散液をろ過し、ろ滓をDMFで洗浄した後、真空乾燥して微細化黒鉛粒子を回収した。この微細化黒鉛粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、長さが1~20μm、幅が1~20μm、厚さが10~50nmの板状に微細化されたものであることが確認された。
 この微細化黒鉛粒子10mgを用いた以外は実施例1と同様にして、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子を調製し、さらに、PP樹脂複合材料およびHDPE樹脂複合材料を作製した。
 (比較例1)
 2-ビニルピリジンの代わりにN-フェニルマレイミド(PM)4gを用い、スチレン(ST)の量を36g、アゾビスイソブチロニトリルの量を100mg、トルエンの量を50mlに変更した以外は実施例1と同様にして25.6gのST-PM(9:1)ランダム共重合体(Mn=37000)を得た。
 前記ST-2VP(9:1)ランダム共重合体の代わりに、このST-PM(9:1)ランダム共重合体0.7gを用い、黒鉛粒子の量を7g、ウレア-過酸化水素包接錯体の量を7g、DMFの量を300mlに変更した以外は実施例1と同様にして黒鉛粒子分散液を得た。この黒鉛粒子分散液を24時間静置した後、目視により観察したところ、黒鉛粒子は沈降せず、得られた分散液は分散安定性に優れたものであった。
 得られた黒鉛粒子分散液をろ過し、ろ滓をDMFで洗浄した後、真空乾燥して微細化黒鉛粒子を回収した。この微細化黒鉛粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、長さが1~20μm、幅が1~20μm、厚さが10~50nmの板状に微細化されたものであることが確認された。
 この微細化黒鉛粒子10mgを用いた以外は実施例1と同様にして、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子を調製し、さらに、PP樹脂複合材料およびHDPE樹脂複合材料を作製した。
 <光学顕微鏡による観察>
 実施例1~6および比較例1で得られたPP樹脂複合材料およびHDPE樹脂複合材料に190℃、40kg/cmでホットプレスを行い、厚さ0.5mmの薄膜を作製した。この薄膜を光学顕微鏡により観察した。図1~6および図8には、実施例1~6および比較例1で得られたPP樹脂複合材料の光学顕微鏡写真を、図7には、実施例6で得られたHDPE樹脂複合材料の光学顕微鏡写真を示す。また、これらの写真に基づいて、PP樹脂複合材料中およびHDPE樹脂複合材料中の微細化黒鉛粒子の分散性を評価した。その結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1および図1~8に示した結果から明らかなように、アミノ基を有する芳香族ビニル共重合体を備える微細化黒鉛粒子を反応性部位を有するポリオレフィンで処理した場合(実施例1~6)には、微細化黒鉛粒子をオレフィン系樹脂中に容易に分散させることが可能であることが確認された。これは、前記アミノ基と前記反応性部位とが反応することによって、微細化黒鉛粒子にポリオレフィン鎖が導入され、微細化黒鉛粒子のオレフィン系樹脂に対する親和性が高くなったためと推察される。
 一方、アミノ基を有しない芳香族ビニル共重合体を備える微細化黒鉛粒子を反応性部位を有するポリオレフィンで処理した場合(比較例1)には、微細化黒鉛粒子はオレフィン系樹脂中で凝集し、分散させることは困難であった。これは、比較例1においては、微細化黒鉛粒子中の芳香族ビニル共重合体にアミノ基などの官能基が存在せず、反応性部位を有するポリオレフィンとの反応が進行しないため、前記芳香族ビニル共重合体にポリオレフィン鎖が結合せず、微細化黒鉛粒子にオレフィン系樹脂に対する親和性が付与されなかったためと推察される。
 また、2VP単位を含有する芳香族ビニル共重合体を備える微細化黒鉛粒子を末端塩素化ポリオレフィンで処理した場合(実施例1および実施例6)には、DMAMA単位または4VP単位を含有する芳香族ビニル共重合体を備える微細化黒鉛粒子を末端塩素化ポリオレフィンで処理した場合(実施例2~3)、2VP単位を含有する芳香族ビニル共重合体を備える微細化黒鉛粒子を塩素化ポリプロピレンまたは無水マレイン酸変性ポリプロピレンで処理した場合(実施例4~5)に比べて、微細化黒鉛粒子をオレフィン系樹脂中により均一且つ高度に分散させることが可能であることがわかった。これは、2VP単位が、DMAMA単位や4VP単位に比べて、末端塩素化ポリオレフィンとの反応性が高く、あるいは分子末端に官能基を有する末端塩素化ポリオレフィンが、分子内部に官能基を有する塩素化ポリプロピレンや無水マレイン酸変性ポリプロピレンに比べて、2VP単位との反応性が高く、ポリオレフィン鎖が導入されやすいため、ポリオレフィン鎖によって立体的な極性基が効果的に遮蔽されたことによるものと推察される。
 (実施例7)
 実施例1と同様にして末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子をドライ粉砕機で粉砕した。この末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子5質量部とアイソタクティックポリプロピレン(PP、Aldrich社製、重量平均分子量19万)95質量部とを混合し、PP樹脂複合材料を調製した。
 比重から計算した体積が80mlとなる量の前記PP樹脂複合材料を、ラボプラストミル((株)東洋精機製作所製「18B-200」)を用いて190℃、100rpmで5分間混錬した。混練時のトルクを図9に示す。得られた混練物を取り出し、190℃、40kg/cmでホットプレスを行い、長さ30mm、幅5mm、厚さ0.5mmの試験片を作製した。
 得られた試験片の写真を図10に示す。また、この試験片の弾性率を、粘弾性スペクトロメーター(アイティー計測制御(株)製「DVA-220」)を用いて測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。
 (実施例8)
 末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子の量を10質量部、前記アイソタクティックポリプロピレンの量を90質量部に変更した以外は実施例7と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。混練時のトルクを図9に示す。得られた試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。
 (実施例9)
 末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子の量を20質量部、前記アイソタクティックポリプロピレンの量を80質量部に変更した以外は実施例7と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。混練時のトルクを図9に示す。得られた試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。また、貯蔵弾性率の温度依存性を図13に示す。
 (実施例10)
 実施例1と同様にして末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子の代わりに、実施例6と同様にして末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子を用いた以外は実施例7と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。混練時のトルクを図9に示す。得られた試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。
 (実施例11)
 末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子の量を10質量部、前記アイソタクティックポリプロピレンの量を90質量部に変更した以外は実施例10と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。混練時のトルクを図9に示す。得られた試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。
 (実施例12)
 末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子の量を20質量部、前記アイソタクティックポリプロピレンの量を80質量部に変更した以外は実施例10と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。混練時のトルクを図9に示す。得られた試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。また、貯蔵弾性率の温度依存性を図13に示す。
 (比較例2)
 末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子を混合しなかった以外は実施例7と同様にしてPP樹脂材料を調製し、試験片を作製した。混練時のトルクを図9に示す。得られた試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。また、貯蔵弾性率の温度依存性を図13に示す。
 (比較例3)
 末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子の代わりに黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「EXP-P」、粒子径100~600μm)を用いた以外は実施例7と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。得られた試験片の写真を図10に示す。また、この試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。
 (比較例4)
 黒鉛粒子「EXP-P」の量を10質量部、前記アイソタクティックポリプロピレンの量を90質量部に変更した以外は比較例3と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。この試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。
 (比較例5)
 黒鉛粒子「EXP-P」の量を20質量部、前記アイソタクティックポリプロピレンの量を80質量部に変更した以外は比較例3と同様にしてPP樹脂複合材料を調製し、試験片を作製した。この試験片の弾性率を実施例7と同様に測定した。40℃における貯蔵弾性率、損失弾性率および損失正接を表2、図11~12に示す。また、貯蔵弾性率の温度依存性を図13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 一般に、充填剤を樹脂に添加すると、その添加量の増加とともに、樹脂複合材料の粘度が増大し、混練時のトルクは増大するが、図9に示した結果から明らかなように、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子をPP樹脂に添加した場合には、その添加量を増加しても、トルクの上昇は比較的小さく、成形時に有利なPP樹脂複合材料が得られた。特に、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を調製する際に湿式粉砕処理を施した場合においては、添加量の増加とともにトルクが低下する傾向にあることがわかった。
 図10に示した結果から明らかなように、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子をPP樹脂に添加した場合には、微細化黒鉛粒子がPP樹脂中に均一に分散していることが確認された(図10(a))。一方、微細化していない黒鉛粒子を添加した場合には、黒鉛粒子の凝集が目視でも確認できるものであった(図10(b))。
 表2、図11~12に示した結果から明らかなように、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子をPP樹脂に添加すると、その添加量の増加とともにPP樹脂複合材料の弾性率が増大することが確認された。また、弾性率の増大傾向は、微細化していない黒鉛粒子を添加した場合に比べて、大きくなることがわかった。さらに、弾性率の増大傾向は、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を調製する際の黒鉛粒子の分散処理(超音波処理または湿式粉砕処理)に依存しないことがわかった。
 図13に示した結果から明らかなように、末端塩素化ポリオレフィンで処理された微細化黒鉛粒子と複合化したPP樹脂複合材料(実施例9および12)が、PP樹脂(比較例2)や微細化していない黒鉛粒子と複合化したPP樹脂複合材料(比較例5)に比べて、弾性率が増大する傾向は、PP樹脂の融点(150℃)付近まで維持されることがわかった。
 (実施例13)
 <微細化黒鉛粒子の調製>
 スチレン(ST)36g、N-フェニルマレイミド(PM)4g、アゾビスイソブチロニトリル100mg、およびトルエン50mlを混合し、窒素雰囲気下、85℃で10時間重合反応を行なった。放冷後、クロロホルム-ヘキサンを用いて再沈殿により精製し、27gのST-PM(90:10)ランダム共重合体を得た。このST-PM(90:10)ランダム共重合体の数平均分子量(Mn)は5.3×10であった。
 黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「EXP-P」、粒子径100~600μm)12.5g、ウレア-過酸化水素包接錯体12.5g、前記ST-PM(90:10)ランダム共重合体1.25g、およびN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)500mlを混合し、室温で5時間の超音波処理(出力:250W)を施して黒鉛粒子分散液を得た。この黒鉛粒子分散液をろ過してDMFを除去し、ろ滓に真空乾燥を施して微細化黒鉛粒子(G1)を得た。
 <第一の樹脂複合材料の作製>
 ポリスチレン(PS、アルドリッチ社製、数平均分子量1×10)900mgと前記微細化黒鉛粒子(G1)100mgとをクロロホルム10mlに添加し、撹拌によりポリスチレンを溶解させるとともに微細化黒鉛粒子を分散させ、得られた分散液に室温で30分間の超音波処理(出力:250W)を施した。次いで、分散液10mlを直径10cmのシャーレにキャストし、クロロホルムを除去してPS-G1樹脂複合材料を得た。このPS-G1樹脂複合材料にホットプレスを用いて150℃で5MPaのプレス処理を1分間施した。これら一連の操作(キャスト-プレス)を5回繰り返して、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS-G1(90:10)樹脂複合材料を得た。
 (実施例14)
 ポリスチレン(PS)の量を800mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を200mgに変更した以外は実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS-G1(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (実施例15)
 ポリスチレン(PS)の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS-G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
 (実施例16)
 ポリスチレン(PS)の量を500mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を500mgに変更した以外は実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS-G1(50:50)樹脂複合材料を得た。
 (実施例17)
 ポリスチレン(PS)の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS-G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
 (実施例18)
 ポリスチレン(PS)の量を300mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を700mgに変更した以外は実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS-G1(30:70)樹脂複合材料を得た。
 (実施例19)
 ポリスチレン(PS)の量を200mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を800mgに変更した以外は実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS-G1(20:80)樹脂複合材料を得た。
 (比較例6)
 実施例13と同様にして調製した微細化黒鉛粒子(G1)1000mgをクロロホルム10mlに添加し、撹拌により微細化黒鉛粒子を分散させ、得られた分散液に室温で30分間の超音波処理(出力:250W)を施した。次いで、分散液10mlを直径10cmのシャーレにキャストし、クロロホルムを除去して微細化黒鉛粒子を得た。この微細化黒鉛粒子にホットプレスを用いて150℃で5MPaのプレス処理を1分間施した。これら一連の操作(キャスト-プレス)を5回繰り返して、G1黒鉛粒子材料を得た。
 (比較例7)
 ポリスチレン(PS、アルドリッチ社製、数平均分子量1×10)1000mgをクロロホルム10mlに添加し、撹拌によりポリスチレンを溶解させ、得られた溶液に室温で30分間の超音波処理(出力:250W)を施した。次いで、溶液10mlを直径10cmのシャーレにキャストし、クロロホルムを除去してポリスチレンを得た。このポリスチレンにホットプレスを用いて150℃で5MPaのプレス処理を1分間施した。これら一連の操作(キャスト-プレス)を5回繰り返して、PS樹脂材料を得た。
 (比較例8)
 前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「EXP-P」、粒子径1mm以下)200mgを用いた以外は実施例14と同様にして、PS-EXP-P(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (比較例9)
 前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、黒鉛粒子(日本黒鉛工業(株)製「UP-15N」、粒子径15μm)200mgを用いた以外は実施例14と同様にして、PS-UP-15N(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (比較例10)
 前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、カーボンブラック(三菱化学(株)製「MCF-1000」、粒子径18nm)200mgを用いた以外は実施例14と同様にして、PS-MCF(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (比較例11)
 前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、カーボンファイバー(日本グラファイトファイバー(株)製、商品名「グラノックCF15M」(直径9.5μm、長さ200μm)、商品名「グラノックCF03S」(直径9.1μm、長さ400μm)、または商品名「グラノックCF03Z」(直径10μm、長さ240μm))200mgを用いた以外は実施例14と同様にして、各商品名のカーボンファイバーについて、それぞれPS-CF(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (比較例12)
 前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、カーボンナノチューブ(昭和電工(株)製、商品名「VGCF」(外径150nm、長さ10~20μm)、商品名「VGCF-X」(外径10~15nm、長さ3μm)、または商品名「VGCF-S」(外径100nm、長さ10μm))200mgを用いた以外は実施例14と同様にして、各商品名のカーボンナノチューブについて、それぞれPS-VGCF(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (比較例13)
 前記微細化黒鉛粒子(G1)の代わりに、ガラス繊維(セントラル硝子(株)製、商品名「ECS03-615」(直径9μm、長さ3mm)または商品名「ECS03-631K」(直径13μm、長さ3mm))200mgを用いた以外は実施例14と同様にして、各商品名のガラス繊維について、それぞれPS-ECS(80:20)樹脂複合材料を得た。
 <弾性率および電気抵抗>
 実施例13~19で調製したPS-G1樹脂複合材料、比較例7で調製したPS樹脂材料、または比較例8~13で調製した各種樹脂複合材料をプレス型に入れ、190℃、5MPaでプレス成形を行い、長さ30mm、幅5mm、厚さ0.5mmの試験片を得た。一方、比較例6で調製したG1黒鉛粒子材料については、流動性がなく、試験片の作製が困難であった。
 得られた試験片の弾性率を、粘弾性スペクトロメーター(アイティー計測制御(株)製「DVA-220」)を用いて、室温から150℃まで5℃/分で昇温しながら10Hzで加震して測定した。図14~15には、実施例15~19のPS-G1樹脂複合材料および比較例7のPS樹脂材料から作製した試験片の貯蔵弾性率および損失弾性率の測定結果を示す。また、各試験片についての40℃での貯蔵弾性率を表3~4および図16~17に、40℃での損失弾性率を表3に示す。なお、図17に示したカーボンナノファイバー(比較例11)を添加した場合の貯蔵弾性率としては、各商品名のカーボンナノファイバーについての試験片の40℃での貯蔵弾性率をそれぞれ求め、これらの平均値を示した。カーボンナノチューブ(比較例12)およびガラス繊維(比較例13)についても同様である。
 また、前記試験片の電気抵抗を、試験片の表面にテスター((株)カスタム製「CDM-09」)の探針を探針間隔1cmで接触させて測定した。その結果を表3および図16に示す。なお、図16には、試験片を作製せずに比較例6で得られたG1黒鉛粒子材料そのものについて測定した電気抵抗を、微細化黒鉛粒子の含有量が100質量%の場合として示した。
 <電子顕微鏡観察>
 前記試験片の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。図18~19には、実施例14で調製したPS-G1樹脂複合材料および比較例8で調製したPS-EXP-P樹脂複合材料からそれぞれ作製した試験片の断面のSEM写真を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表3および図16に示した結果から明らかなように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子をポリスチレンに添加して複合化することによって、樹脂複合材料の貯蔵弾性率が補強効果によって増大することが確認された。また、微細化黒鉛粒子の含有量が60%以下の場合には、微細化黒鉛粒子の含有量が増加するにつれて貯蔵弾性率が増加する傾向にあり、他方、60%を超えると一定となることが分かった。
 また、本発明にかかる微細化黒鉛粒子をポリスチレンに添加して複合化することによって、樹脂複合材料の電気抵抗が低下し、微細化黒鉛粒子の含有量が80%になると(実施例19)、微細化黒鉛粒子のみの場合(比較例6)の電気抵抗(2Ω)の近くまで低下することがわかった。
 表4に示した結果から明らかなように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子G1を添加した場合(実施例14)には、前記微細化黒鉛粒子の原料である黒鉛粒子をそのまま添加した場合(比較例8~9)に比べて、貯蔵弾性率が高くなることが確認された。これは、図18~19に示した結果から明らかなように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を添加した場合(実施例14)には、樹脂複合材料中において前記微細化黒鉛粒子が均一に分散し、しかも板状の黒鉛粒子が試験片の表面に対して平行に配向しているのに対して、前記微細化黒鉛粒子の原料である黒鉛粒子EXP-Pをそのまま添加した場合(比較例8)には、黒鉛粒子は樹脂複合材料中で凝集して不均一な分散状態となっており、また、ポリスチレンと黒鉛粒子との界面結合力が弱く、さらに配向が不規則であるためと考えられる。なお、黒鉛粒子UP-15Nをそのまま添加した場合(比較例9)にも、黒鉛粒子EXP-Pの場合と同様の分散状態であった。
 また、本発明にかかる微細化黒鉛粒子G1を添加した場合(実施例14)には、試験片の電気抵抗は複数の測定箇所でほぼ一定であったのに対して、前記微細化黒鉛粒子の原料である黒鉛粒子をそのまま添加した場合(比較例8~9)には、測定箇所ごとに電気抵抗が異なり、例えば、同じ試験片表面においても絶縁性を示す部分と導電性を示す部分が見られた。これは、上述したように、黒鉛粒子の分散性の違いによるものと考えられる。
 図17に示した結果から明らかなように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子G1を添加した場合(実施例14)には、カーボンブラック(比較例10)、カーボンナノチューブ(比較例12)およびガラス繊維(比較例13)を添加した場合に比べて貯蔵弾性率が高くなった。一方、カーボンファイバー(比較例11)を添加した場合には、本発明にかかる微細化黒鉛粒子G1を添加した場合(実施例14)と同等の貯蔵弾性率を示したが、カーボンファイバーは単価が高く、本発明にかかる微細化黒鉛粒子の方がコスト的に優れていることが確認された。
 (実施例20)
 ポリスチレンの代わりにポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE、アルドリッチ社製、数平均分子量5×10)900mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は、実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE-G1(90:10)樹脂複合材料を得た。
 (実施例21)
 ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE)の量を800mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を200mgに変更した以外は実施例20と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE-G1(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (実施例22)
 ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE)の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例20と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE-G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
 (実施例23)
 ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE)の量を500mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を500mgに変更した以外は実施例20と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE-G1(50:50)樹脂複合材料を得た。
 (実施例24)
 ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE)の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例20と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE-G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
 (実施例25)
 ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE)の量を300mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を700mgに変更した以外は実施例20と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE-G1(30:70)樹脂複合材料を得た。
 (実施例26)
 ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE)の量を200mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を800mgに変更した以外は実施例20と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPPE-G1(20:80)樹脂複合材料を得た。
 (比較例14)
 ポリスチレンの代わりに、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE、アルドリッチ社製、数平均分子量5×10)1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例7と同様にして、PPE樹脂材料を得た。
 <弾性率および電気抵抗>
 実施例20~26で調製したPPE-G1樹脂複合材料、または比較例14で調製したPPE樹脂材料をプレス型に入れ、300℃、5MPaでプレス成形を行い、長さ30mm、幅5mm、厚さ0.5mmの試験片を得た。
 測定温度範囲を室温から300℃までに変更した以外は、前記<弾性率および電気抵抗>に記載の方法に従って、得られた試験片の弾性率を測定した。図20~21には、実施例20~26のPPE-G1樹脂複合材料および比較例14のPPE樹脂材料から作製した試験片の貯蔵弾性率および損失弾性率の測定結果を示す。また、各試験片についての40℃での貯蔵弾性率を表5および図22に、40℃での損失弾性率を表5に示す。
 また、前記<弾性率および電気抵抗>に記載の方法に従って、前記試験片の電気抵抗を測定した。その結果を表5および図22に示す。なお、図22には、試験片を作製せずに比較例6で得られたG1黒鉛粒子材料そのものについて測定した電気抵抗を、微細化黒鉛粒子の含有量が100質量%の場合として示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5および図22に示した結果から明らかなように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子をポリフェニレンエーテルに添加して複合化することによって、樹脂複合材料の貯蔵弾性率が補強効果によって増大することが確認された。また、微細化黒鉛粒子の含有量が60%以下の場合には、微細化黒鉛粒子の含有量が増加するにつれて貯蔵弾性率が増加する傾向にあり、他方、60%を超えると一定となることが分かった。
 また、本発明にかかる微細化黒鉛粒子をポリフェニレンエーテルに添加して複合化することによって、樹脂複合材料の電気抵抗が低下し、微細化黒鉛粒子の含有量が80%になると(実施例26)、微細化黒鉛粒子のみの場合(比較例6)の電気抵抗(2Ω)と同等の電気伝導性を示すことが分かった。
 (実施例27)
 ポリスチレン(PS、アルドリッチ社製、数平均分子量1×10)300mgとポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)(PPE、アルドリッチ社製、数平均分子量5×10)700mgとを混合してクロロホルム10mgに溶解させ、得られた溶液をシャーレにキャストして25℃で乾燥した後、真空乾燥を施してPS30PPE70樹脂組成物を得た。
 ポリスチレンの代わりに前記PS30PPE70樹脂組成物800mgを用い、微細化黒鉛粒子(G1)の量を200mgに、プレス温度を290℃に変更した以外は、実施例13と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS30PPE70-G1(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (実施例28)
 PS30PPE70樹脂組成物の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例27と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS30PPE70-G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
 (実施例29)
 PS30PPE70樹脂組成物の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例27と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS30PPE70-G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
 (実施例30)
 ポリスチレンの量を500mgに、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)の量を500mgに変更した以外は実施例27と同様にして、PS50PPE50樹脂組成物を得た。
 PS30PPE70樹脂組成物の代わりにPS50PPE50樹脂組成物800mgを用いた以外は実施例27と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS50PPE50-G1(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (実施例31)
 PS50PPE50樹脂組成物の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例30と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS50PPE50-G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
 (実施例32)
 PS50PPE50樹脂組成物の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例30と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS50PPE50-G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
 (実施例33)
 ポリスチレンの量を700mgに、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキシド)の量を300mgに変更した以外は実施例27と同様にして、PS70PPE30樹脂組成物を得た。
 PS30PPE70樹脂組成物の代わりにPS70PPE30樹脂組成物800mgを用いた以外は実施例27と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS70PPE30-G1(80:20)樹脂複合材料を得た。
 (実施例34)
 PS70PPE30樹脂組成物の量を600mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を400mgに変更した以外は実施例33と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS70PPE30-G1(60:40)樹脂複合材料を得た。
 (実施例35)
 PS70PPE30樹脂組成物の量を400mgに、微細化黒鉛粒子(G1)の量を600mgに変更した以外は実施例33と同様にして、芳香族系ポリマー中に微細化黒鉛粒子が均一に分散したPS70PPE30-G1(40:60)樹脂複合材料を得た。
 (比較例15)
 ポリスチレンの代わりに、実施例27と同様にして調製したPS30PPE70樹脂組成物1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例7と同様にして、PS30PPE70樹脂材料を得た。
 (比較例16)
 ポリスチレンの代わりに、実施例30と同様にして調製したPS50PPE50樹脂組成物1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例7と同様にして、PS50PPE50樹脂材料を得た。
 (比較例17)
 ポリスチレンの代わりに、実施例33と同様にして調製したPS70PPE30樹脂組成物1000mgを用い、プレス温度を290℃に変更した以外は比較例7と同様にして、PS70PPE30樹脂材料を得た。
 <弾性率および電気抵抗>
 実施例27~35で調製した各種樹脂複合材料、または比較例15~17で調製した各種樹脂材料をプレス型に入れ、300℃、5MPaでプレス成形を行い、長さ30mm、幅5mm、厚さ0.5mmの試験片を得た。
 測定温度範囲を室温から300℃までに変更した以外は、前記<弾性率および電気抵抗>に記載の方法に従って、得られた試験片の弾性率を測定した。各試験片についての40℃での貯蔵弾性率を表6および図23~24に、40℃での損失弾性率を表6に示す。なお、図24には、PS含有量が100質量%の結果として実施例14、15、17のPS-G1樹脂複合材料および比較例7のPS樹脂材料についての貯蔵弾性率、ならびにPS含有量が0質量%の結果として実施例21、22、24のPPE-G1樹脂複合材料および比較例14のPPE樹脂材料についての貯蔵弾性率を示した。
 また、前記<弾性率および電気抵抗>に記載の方法に従って、前記試験片の電気抵抗を測定した。その結果を表6および図25に示す。なお、図25には、PS含有量が100質量%の結果として実施例14、15、17のPS-G1樹脂複合材料および比較例7のPS樹脂材料についての電気抵抗、ならびにPS含有量が0質量%の結果として実施例21、22、24のPPE-G1樹脂複合材料および比較例14のPPE樹脂材料についての電気抵抗を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6および図23に示した結果から明らかなように、本発明にかかる微細化黒鉛粒子を、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを含有する樹脂組成物に添加して複合化することによって、いずれの樹脂組成においても、微細化黒鉛粒子の含有量が増加するにつれて樹脂複合材料の貯蔵弾性率が増加することが確認された。
 さらに、表6および図24に示した結果から明らかなように、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを含有する本発明の樹脂複合材料において、微細化黒鉛粒子の含有量が同じ場合には、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの質量比が50:50で貯蔵弾性率が極大値となることがわかった。また、表6および図25に示した結果から明らかなように、電気抵抗についても、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの質量比が50:50で極小値となることがわかった。このような極値が存在する理由としては、芳香族系ポリマー2種類をブレンドすることによって、1種類の場合に比べて本発明にかかる微細化黒鉛粒子の分散構造が変化し、適度な粒子間連結構造が形成されたためと考えられる。
 以上説明したように、本発明によれば、微細化された黒鉛粒子が、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、またはこれらの混合物、あるいはオレフィン系樹脂中に、高度に分散した、高い剛性を有する樹脂複合材料を得ることが可能となる。
 したがって、本発明の樹脂複合材料は、微細化された黒鉛粒子が芳香族系ポリマーやオレフィン系樹脂中に分散されたものであるため、高い剛性に加えて、電気伝導性や熱伝導性といった黒鉛粒子の特性が芳香族系ポリマーやオレフィン系樹脂に十分に付与されており、高い剛性と高い電気伝導性が要求される用途や高い熱伝導性が要求される用途、例えば、自動車用部品(例えば、樹脂成形体、外板用樹脂、摺動部材、内装材)、電気・電子機器用各種部品(例えば、電極材料、放熱材料、パッケージ材)、ヒーター材料などとして有用である。

Claims (13)

  1.  板状黒鉛粒子と、該板状黒鉛粒子に吸着した、下記式(1):
    -(CH-CHX)-     (1)
    (式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
    で表されるビニル芳香族モノマー単位を含有する芳香族ビニル共重合体と、該芳香族ビニル共重合体に結合した、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖およびポリオレフィン鎖からなる群から選択される少なくとも1種の炭化水素鎖とを備える微細化黒鉛粒子、ならびにオレフィン系樹脂を含有する樹脂複合材料。
  2.  前記微細化黒鉛粒子が前記オレフィン系樹脂中に分散した状態で存在している、請求項1に記載の樹脂複合材料。
  3.  前記芳香族ビニル共重合体が官能基を有するものであり、
     前記炭化水素鎖は、前記官能基と反応する部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィンおよびポリオレフィンから選択される少なくとも1種が前記官能基と結合することにより形成されたものである、請求項1または2に記載の樹脂複合材料。
  4.  前記芳香族ビニル共重合体が、前記ビニル芳香族モノマー単位と、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルイミダゾール類およびビニルピリジン類からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される他のモノマー単位とを備えるものである、請求項3に記載の樹脂複合材料。
  5.  前記官能基がアミノ基である、請求項3または4に記載の樹脂複合材料。
  6.  前記官能基と反応する部位が、塩素原子、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基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3~5のうちのいずれか一項に記載の樹脂複合材料。
  7.  板状黒鉛粒子と、該板状黒鉛粒子に吸着した、下記式(1):
    -(CH-CHX)-     (1)
    (式(1)中、Xはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基またはピレニル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
    で表されるビニル芳香族モノマー単位を含有する芳香族ビニル共重合体とを備える微細化黒鉛粒子、ならびに
     ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の芳香族系ポリマー
    を含有する樹脂複合材料。
  8.  前記芳香族系ポリマーが、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混合物であり、
     前記混合物中のポリスチレン含有量が20~80質量%である、請求項7に記載の樹脂複合材料。
  9.  前記芳香族ビニル共重合体が、前記ビニル芳香族モノマー単位と極性モノマー単位とを備えるものである、請求項7または8に記載の樹脂複合材料。
  10.  前記極性モノマー単位が、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルピリジン類、無水マレイン酸、マレイミド類およびビニルイミダゾール類からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーから誘導されるモノマー単位である、請求項9に記載の樹脂複合材料。
  11.  40℃における貯蔵弾性率が2GPa以上である、請求項7~10のうちのいずれか一項に記載の樹脂複合材料。
  12.  表面の単位長さ当たりの電気抵抗が10Ω/cm以下である、請求項7~10のうちのいずれか一項に記載の樹脂複合材料。
  13.  前記微細化黒鉛粒子の含有量が0.1~80質量%である、請求項1~12のうちのいずれか一項に記載の樹脂複合材料。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8735489B2 (en) 2011-12-06 2014-05-27 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Resin composite material
US9096736B2 (en) 2010-06-07 2015-08-04 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Fine graphite particles, graphite particle-dispersed liquid containing the same, and method for producing fine graphite particles
JP2016069276A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 積水化学工業株式会社 薄片化黒鉛及び薄片化黒鉛分散液の製造方法、並びに薄片化黒鉛、薄片化黒鉛分散液、薄片化黒鉛−樹脂複合材料及び炭素材料
JP2016110953A (ja) * 2014-12-10 2016-06-20 株式会社豊田自動織機 黒鉛粒子組成物およびその製造方法、負極ならびに蓄電装置
US9728294B2 (en) 2010-06-07 2017-08-08 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Resin composite material

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3147260A4 (en) 2014-02-24 2017-11-29 Sekisui Chemical Co., Ltd. Carbon material, resin composite material, and method for producing said carbon material and resin composite material
KR101928045B1 (ko) * 2014-03-24 2018-12-11 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 복합재료 제조용 카테콜아민-판상흑연 기반 고분자 복합체
CN116420196A (zh) * 2020-12-25 2023-07-11 住友理工株式会社 导电性组合物、使用了该导电性组合物的片状柔软电极及其制造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5996142A (ja) 1982-11-24 1984-06-02 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 導電性樹脂組成物
JP2002508422A (ja) 1997-12-15 2002-03-19 キャボット コーポレイション 改質カーボン生産品を含有するポリマー生産品とその製造・使用方法
JP2003268245A (ja) 2002-03-18 2003-09-25 Osaka Gas Co Ltd 複合樹脂組成物およびその製造方法
JP2006144201A (ja) 2004-11-24 2006-06-08 Seiko Epson Corp 炭素複合体、炭素複合体の製造方法および樹脂成形体
JP2006233017A (ja) 2005-02-24 2006-09-07 Toray Ind Inc 熱可塑性樹脂組成物およびその製造方法
JP2007002231A (ja) * 2005-05-26 2007-01-11 Techno Polymer Co Ltd 熱伝導性樹脂組成物及び成形品
JP2007005547A (ja) 2005-06-23 2007-01-11 Tdk Corp 有機高分子抵抗体、サーミスタ素体、サーミスタ素子及びそれらの製造方法
JP2010155993A (ja) 2008-12-30 2010-07-15 Cheil Industries Inc 樹脂組成物

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4945419B1 (ja) 1968-03-30 1974-12-04
JPS5869788A (ja) 1981-10-22 1983-04-26 セントラル硝子株式会社 ポリマ−被覆フツ化黒鉛及びその製造方法
US4557974A (en) 1981-10-22 1985-12-10 Central Glass Company Limited Graphite fluoride coated with organic polymer and method of preparing same
JP2635752B2 (ja) 1989-01-31 1997-07-30 日立粉末冶金株式会社 黒鉛粉並びにこれを用いた潤滑剤および黒インキ
JPH10330108A (ja) 1997-05-30 1998-12-15 Nippon Kasei Chem Co Ltd 熱膨張性黒鉛
WO2002001660A1 (fr) 2000-06-29 2002-01-03 Osaka Gas Company Limited Composition conductrice pour separateur de pile a combustible de type a polymere solide, separateur de pile a combustible de type a polymere solide, pile a combustible de type a polymere solide et systeme de pile a combustible de type a polymere solide utilisant ce separateur
JP4798411B2 (ja) 2000-08-09 2011-10-19 三菱瓦斯化学株式会社 炭素からなる骨格を持つ薄膜状粒子の合成方法
US6596396B2 (en) 2000-08-09 2003-07-22 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Thin-film-like particles having skeleton constructed by carbons and isolated films
JP2003012311A (ja) 2001-06-29 2003-01-15 Kawasaki Steel Corp 高分子被覆炭素材料の製造方法、負極材料およびリチウムイオン二次電池
JP2003176116A (ja) 2001-12-07 2003-06-24 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 炭素からなる骨格を持つ大型の薄膜状粒子
JP4067317B2 (ja) 2002-02-27 2008-03-26 大阪瓦斯株式会社 導電性組成物およびその成形体
US6927250B2 (en) 2002-08-15 2005-08-09 Advanced Energy Technology Inc. Graphite composites and methods of making such composites
JP2004134515A (ja) 2002-10-09 2004-04-30 Yuka Denshi Co Ltd 電磁波シールド部品
ATE395705T1 (de) 2002-12-26 2008-05-15 Showa Denko Kk Kohlenstoffmaterial zur herstellung von elektrisch leitfähigen materialien sowie deren verwendung
JP4678152B2 (ja) 2003-07-23 2011-04-27 三菱瓦斯化学株式会社 炭素からなる骨格を持つ薄膜状粒子の分散液
JP2005281448A (ja) 2004-03-29 2005-10-13 Asahi Kasei Chemicals Corp 樹脂組成物
JP2005320220A (ja) * 2004-05-11 2005-11-17 Takashi Sawaguchi ナノカーボン材料分散剤、ナノカーボン材料分散方法、及びナノカーボン材料分散液
JP4534094B2 (ja) 2004-07-12 2010-09-01 オンキヨー株式会社 スピーカー振動板およびその製造方法
JP2006111731A (ja) 2004-10-14 2006-04-27 Seiko Epson Corp 樹脂成形体の製造方法および樹脂成形体
CN1880399B (zh) * 2005-06-16 2010-09-29 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 导热胶及其制备方法
WO2007039435A1 (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Polymers Crc Limited Dispersing agents in composites
WO2008048295A2 (en) 2005-11-18 2008-04-24 Northwestern University Stable dispersions of polymer-coated graphitic nanoplatelets
JP2007291346A (ja) 2006-03-31 2007-11-08 Toyoda Gosei Co Ltd 低電気伝導性高放熱性高分子材料及び成形体
JP2008179741A (ja) 2007-01-26 2008-08-07 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 難燃性オレフィン系樹脂組成物
JP5386802B2 (ja) 2007-07-27 2014-01-15 中央電気工業株式会社 黒鉛質粉末とその製造方法
JP2009155628A (ja) 2007-12-06 2009-07-16 Fujitsu Ltd 炭素素材と樹脂とからなる複合材料およびその製造方法
US20090146112A1 (en) 2007-12-06 2009-06-11 Fujitsu Limited Composite material and method of producing the same
JP5205947B2 (ja) 2007-12-12 2013-06-05 スターライト工業株式会社 樹脂炭素複合材料
JP5649979B2 (ja) 2008-02-28 2015-01-07 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se 黒鉛のナノプレートレットおよび組成物
JP5234325B2 (ja) 2008-03-31 2013-07-10 株式会社豊田中央研究所 有機化グラファイト材料の製造方法
JP5146371B2 (ja) 2008-07-11 2013-02-20 株式会社豊田中央研究所 カーボンナノ複合体、それを含む分散液及び樹脂組成物、並びにカーボンナノ複合体の製造方法
CN102159639B (zh) 2008-09-24 2014-06-25 株式会社丰田中央研究所 树脂组合物
US7939167B2 (en) 2008-12-30 2011-05-10 Cheil Industries Inc. Resin composition
CN103038163B (zh) 2010-06-07 2016-01-20 丰田自动车株式会社 树脂复合材料
US9096736B2 (en) 2010-06-07 2015-08-04 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Fine graphite particles, graphite particle-dispersed liquid containing the same, and method for producing fine graphite particles
KR20130111946A (ko) 2010-06-16 2013-10-11 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 폴리올레핀계 수지 조성물
JP5641359B2 (ja) 2011-12-06 2014-12-17 株式会社豊田中央研究所 樹脂複合材料

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5996142A (ja) 1982-11-24 1984-06-02 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 導電性樹脂組成物
JP2002508422A (ja) 1997-12-15 2002-03-19 キャボット コーポレイション 改質カーボン生産品を含有するポリマー生産品とその製造・使用方法
JP2003268245A (ja) 2002-03-18 2003-09-25 Osaka Gas Co Ltd 複合樹脂組成物およびその製造方法
JP2006144201A (ja) 2004-11-24 2006-06-08 Seiko Epson Corp 炭素複合体、炭素複合体の製造方法および樹脂成形体
JP2006233017A (ja) 2005-02-24 2006-09-07 Toray Ind Inc 熱可塑性樹脂組成物およびその製造方法
JP2007002231A (ja) * 2005-05-26 2007-01-11 Techno Polymer Co Ltd 熱伝導性樹脂組成物及び成形品
JP2007005547A (ja) 2005-06-23 2007-01-11 Tdk Corp 有機高分子抵抗体、サーミスタ素体、サーミスタ素子及びそれらの製造方法
JP2010155993A (ja) 2008-12-30 2010-07-15 Cheil Industries Inc 樹脂組成物

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HISASHI KUROKAWA ET AL.: "Dispersion and Coating Film Characteristics of Graphite Particles Adsorbed with Polymers", ZAIRYO GIJUTSU, vol. 20, no. 4, July 2002 (2002-07-01), pages 165 - 172 *
See also references of EP2578534A4
STANKOVICH S. ET AL.: "Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate)", J MATER CHEM, vol. 16, no. 2, 14 January 2006 (2006-01-14), pages 155 - 158 *
WISSERT R. ET AL.: "Graphene Nanocomposites Prepared From Blends of Polymer Latex with Chemically Reduced Graphite Oxide Dispersions", MACROMOL MATER ENG, vol. 295, no. 12, 10 December 2010 (2010-12-10), pages 1107 - 1115 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9096736B2 (en) 2010-06-07 2015-08-04 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Fine graphite particles, graphite particle-dispersed liquid containing the same, and method for producing fine graphite particles
US9728294B2 (en) 2010-06-07 2017-08-08 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Resin composite material
US8735489B2 (en) 2011-12-06 2014-05-27 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Resin composite material
JP2016069276A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 積水化学工業株式会社 薄片化黒鉛及び薄片化黒鉛分散液の製造方法、並びに薄片化黒鉛、薄片化黒鉛分散液、薄片化黒鉛−樹脂複合材料及び炭素材料
JP2016110953A (ja) * 2014-12-10 2016-06-20 株式会社豊田自動織機 黒鉛粒子組成物およびその製造方法、負極ならびに蓄電装置

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