JP4433488B2

JP4433488B2 - カーボンナノ複合樹脂成形品の製造方法

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Publication number: JP4433488B2
Application number: JP2007165363A
Authority: JP
Inventors: 誠小塚; 恒司小林; 幸彦高橋
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: US20080317961A1; JP2009001717A; CN101327653A

Description

本発明は、樹脂材料とカーボンナノ材料との混合技術に関する。

近年、カーボンナノ材料と称する特殊な炭素繊維を、プラスチックに混入することで導電性プラスチックにすることや、溶融金属に混入することで繊維強化金属にする技術が注目を浴びている。

図８はカーボンナノファイバのモデル図であり、カーボンナノ材料の１種であるカーボンナノファイバ１１０は、六角網目状に配列した炭素原子のシートを筒状に巻いた形態のものであり、直径Ｄが１．０ｎｍ（ナノメートル）〜１５０ｎｍであり、ナノレベルであるため、カーボンナノ材料と呼ばれる。なお、長さＬは数μｍ〜１００μｍである。

炭素原子が立方格子状に並んだものがダイヤモンドであって、ダイヤモンドは極めて硬い物質である。カーボンナノファイバ１１０は、ダイヤモンドと同様に規則的な結晶構造を有するために機械的強度は大きい。また、炭素は電気をよく通すため、電極などに用いられる。

しかし、上述したとおりにカーボンナノ材料は超微細であるために、ミクロンオーダーのカーボン粉末と比較すると、凝集しやすくて分散しにくいという特性があるため、取扱いが難しい。
そこで、本出願人は先に、樹脂材料とカーボンナノ材料との混合を促す技術を提案した（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２９８５５３公報（図１、図２）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は従来の製造フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ１０１：先ず、樹脂材料及びカーボンナノ材料を所定量準備する。樹脂材料は、粉末や粒状物など表面積が大きな形態の材料が望ましい。
ＳＴ１０２：樹脂材料及びカーボンナノ材料を混合器に入れ、樹脂材料の表面全体が軟化する温度に保ちつつ混合する。
これで、混合物を得ることができる。

樹脂材料の表面全体が軟化する温度は、樹脂材料がポリプロピレンであれば、その融点温度は１６０〜１７０℃であり、加熱温度は１４０〜１６０℃とする。また、樹脂材料がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）であれば、その融点温度は２５３〜２６５℃であり、加熱温度は２００〜２１０℃とすることが望ましい。

図１０は従来の方法で得た混合物の模式図であり、混合物１１０は、樹脂材料１１１の表面に無数のカーボンナノ材料１１２が付着したものである。
樹脂材料１１１の周囲にカーボンナノ材料１１２が付着するため、カーボンナノ材料１１２同士が凝集する虞がなく、結果的にカーボンナノ材料１１２を均一に樹脂材料に分散させることができる。

このような混合物１１０を用いて射出成形を実施し、樹脂成形品を得たところ、一定の強度向上が認められた。しかし、この強度向上幅は、期待したほどは大きくなかった。その理由は、混合物１１０が射出成形機の加熱筒に投入され、混練される段階（可塑化・計量工程の初期段階）で、樹脂材料１１１に付着させていたカーボンナノ材料１１２の一部が脱落する。そして、脱落したカーボンナノ材料１１２が樹脂に分散する前に凝集してしまったと考えられる。
そこで、従来の混合技術（加熱混合技術、以下、加熱法という。）に代わる混合技術が求められる。

本発明は、成形品の強度をより高めることができる樹脂材料とカーボンナノ材料との新しい混合技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、テトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒と、この有機溶媒に溶解するポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂材料と、カーボンナノ材料と、水とを準備する工程と、
前記有機溶媒と前記樹脂材料とを混合し、有機溶媒中に樹脂材料を溶解させて樹脂分散溶液を得る樹脂分散工程と、
得られた樹脂分散溶液に、前記カーボンナノ材料を添加し、機械的に撹拌してカーボンナノ・樹脂分散溶液を得る撹拌工程と、
得られたカーボンナノ・樹脂分散溶液に水を添加して、前記有機溶媒を水相へ移行する溶媒水相化工程と、
水相化溶液を乾燥することで、前記有機溶媒を除去し、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料を得る乾燥工程と、
得られた被覆されたカーボンナノ材料を射出成形することでカーボンナノ複合樹脂成形品を得る射出成形工程と、からなるカーボンナノ複合樹脂成形品の製造方法である。

請求項２に係る発明は、乾燥工程では、水相化溶液を濾過することで、水相化されている有機溶媒を分離除去し、残留物を乾燥させすることで、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料を得ることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、カーボンナノ材料が、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料に占める割合は、３〜２０質量％であることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、カーボンナノ材料は、黒鉛化処理を施していない未黒鉛カーボンナノ材料であることを特徴とする。

請求項１に係る発明は、カーボンナノ材料を樹脂材料で被覆することを目標に完成したものである。表面の樹脂材料が隔壁となって、カーボンナノ材料同士の接触、凝集を阻止するからである。
そのためには、被覆材としての樹脂材料を液体にする必要がある。液状にするには溶剤が必要であるが、本発明では、毒性と後処理の２点を考慮して、テトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒を採用した。

テトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒は、比較的毒性が低い。そして、水と混合することにより、水相へ移行させることができ、容易に除去することができる。
このようなテトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒で樹脂材料を液状にし、この溶液にカーボンナノ材料を混ぜる。これで、カーボンナノ材料は樹脂材料で被覆される。後は、水で有機溶媒を除去し、乾燥させれば、樹脂材料で被覆されたカーボンナノ材料を得ることができる。
樹脂材料で被覆されたカーボンナノ材料を用いて射出成形を実施すれば、高強度の成形品を得ることができる。

加えて、請求項１に係る発明では、撹拌工程での撹拌は、機械的撹拌とした。機械的撹拌は、棒や羽根で溶液を撹拌することを指す。別の代表的な撹拌には超音波撹拌がある。超音波撹拌は、機械的撹拌に比較して、撹拌作用が格段に強力であり、撹拌時間の短縮化が図れる。しかし、実験の結果、樹脂の種類によっては強度が低下する事象が確認された。これは、超音波により樹脂の劣化が起こり、添加剤が樹脂から抜けやすくなるためと考えられる。この点、機械的撹拌であれば、樹脂材料で被覆されたカーボンナノ材料を健全な状態で撹拌することができる。

さらに、請求項１に係る発明では、樹脂材料は、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む。ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂は、何れも入手容易で、安価であり、且つテトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒に可溶な材料である。
加えて、請求項１に係る発明は、得られた樹脂で被覆されたカーボンナノ材料を射出成形することでカーボンナノ複合樹脂成形品を得る射出成形工程とを含むカーボンナノ複合樹脂成形品の製造方法である。
樹脂で被覆されたカーボンナノ材料で射出成形したため、カーボンナノ材料の分散性が確保され、高い強度の樹脂成形品を製造することができる。

請求項２に係る発明では、水相化溶液を濾過することで、水相化されている有機溶媒を分離除去し、残留物を乾燥させすることで、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料を得る。
請求項３に係る発明では、カーボンナノ材料が、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料に占める割合は、３〜２０質量％とした。３質量％以上であれば、高い強度が得られる。一方、２０質量％を超えると、最高引張降伏点に達せずに切れてしまい、明らかに強度が低下していることが判明した。そのため、カーボンナノ材料の添加は３〜２０質量％とする。

請求項４に係る発明では、カーボンナノ材料は、黒鉛化処理を施していない未黒鉛カーボンナノ材料とした。未黒鉛化カーボンナノ材料は、黒鉛化カーボンナノ材料に比べて、表面が粗いため、樹脂材料と絡みやすくなり、この結果、強度向上が期待できる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る製造方法の工程を説明する図であり、（ａ）に示すように、テトラヒドロフラン（以下、ＴＨＦと記す。）を主成分とする有機溶媒１０と、この有機溶媒１０に溶解する樹脂材料１１と、適量のカーボンナノ材料１２と、水１３とを準備する。

樹脂材料１１は、ＴＨＦに溶解する樹脂であれば種類は任意であるが、ポリカーボネート樹脂やポリスチレン樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂が、入手容易で安価であるため、好適である。樹脂材料は２種又はそれ以上の樹脂材料を混合したものであってもよい。

カーボンナノ材料１２は、樹脂材料１１との和の３〜２０質量％が適量である。
次に、（ｂ）に示すように、樹脂材料１１と有機溶媒１０とを混合し、有機溶媒１０中に樹脂材料１１を溶解させて樹脂分散溶液１４を得る。混合は、樹脂材料１１に有機溶媒１０を注ぐ方法と、有機溶媒１０の中に樹脂材料１１を投入する方法の何れであってもよい。

次に、（ｃ）に示すように、樹脂分散溶液１４に、（ａ）で準備したカーボンナノ材料１２を添加する。そして、撹拌棒１５により、カーボンナノ材料１２が分散するように、十分に撹拌する。これで、カーボンナノ・樹脂分散溶液１６を得ることができる。撹拌棒１５は撹拌羽根であってもよい。

これで、ＴＨＦは用済みである。そこで、（ｄ）に示すように、カーボンナノ・樹脂分散溶液１６に十分な量の水１３を添加して、水相化溶液１７にする。すると、ＴＨＦは水相へ移行される。

水相化溶液１７を、（ｅ）に示すように、濾紙１８で濾過する。これで、ＴＨＦは水と共に除去される。残りは、乾燥により除去することができる。乾燥の結果、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料１９を得る。
（ｆ）は、（ｅ）のｆ部拡大図であり、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料１９は、カーボンナノ材料１２が大量の樹脂材料１１で被覆されている。

すなわち、本発明は、（ａ）に示すように、テトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒１０と、この有機溶媒に溶解するポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂材料１１と、カーボンナノ材料１２と、水１３とを準備する工程と、（ｂ）に示すように、前記有機溶媒１０と前記樹脂材料１１とを混合し、有機溶媒中に樹脂材料を溶解させて樹脂分散溶液１４を得る樹脂分散工程と、（ｃ）に示すように、得られた樹脂分散溶液１４に、前記カーボンナノ材料１２を添加し、機械的に撹拌してカーボンナノ・樹脂分散溶液１６を得る撹拌工程と、（ｄ）に示すように、得られたカーボンナノ・樹脂分散溶液１６に水１３を添加して、前記有機溶媒を水相へ移行する溶媒水相化工程と、得られた水相化溶液１７を、（ｅ）に示すように、乾燥することで、前記有機溶媒を除去し、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料１９を得る乾燥工程と、から樹脂で被覆されたカーボンナノ材料を製造する。

テトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒は、毒性が低い。そして、水と混合することにより、水相へ移行させることができ、容易に除去することができる。
このようなテトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒で樹脂材料を液状にし、この溶液にカーボンナノ材料を混ぜる。これで、カーボンナノ材料は樹脂材料で被覆される。後は、水で有機溶媒を除去し、乾燥させれば、樹脂材料で被覆されたカーボンナノ材料を得ることができる。

なお、具体的な樹脂材料（ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂）について、実験を行い、本発明の製造方法の優位性が確認できた。この実験の詳細を次に述べる。

（実験例）
本発明に係る実験例を以下に述べる。なお、本発明は実験例に限定されるものではない。

図２は実施例１〜４のためのフロー図であり、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）５６ｇ〜６７．９ｇを準備し（ＳＴ０１）、これにＴＨＦ溶媒５００ｍｌを投入して（ＳＴ０２）、樹脂分散溶液を得る（ＳＴ０３）。この樹脂分散溶液にＣＮＦ（カーボンナノ材料）２．１ｇ〜１４ｇを投入し（ＳＴ０４）、６０分間機械的撹拌を実施し（ＳＴ０５）、次に水を投入し（ＳＴ０６）、ＴＨＦ溶液を水相化した（ＳＴ０７）。これを濾過し（ＳＴ０８）、乾燥し（ＳＴ０９）、塊を得た。この塊を射出成形材料に適する大きさに粉砕し（ＳＴ１０）、さらに乾燥させる（ＳＴ１１）。適当な大きさの射出成形材料を射出成形機へ供給し、射出成形を実施する（ＳＴ１２）。得られた樹脂成形品を引張り試験機に掛けて、引張り強さを計測する（ＳＴ１３）。

図３は比較例１〜２のためのフロー図であり、図２のＳＴ０５とＳＴ０６との間に超音波撹拌（ＳＴ２６）を追加した。他は、図２と同一であるが、ステップ番号（ＳＴ）を振り直した上で、説明を繰り返す。
すなわち、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）６３ｇ〜６７．９ｇを準備し（ＳＴ２１）、これにＴＨＦ溶媒５００ｍｌを投入して（ＳＴ２２）、樹脂分散溶液を得る（ＳＴ２３）。この樹脂分散溶液にＣＮＦ（カーボンナノ材料）２．１ｇ〜７ｇを投入し（ＳＴ２４）、６０分間機械的撹拌を実施し（ＳＴ２５）、更に１２０分間超音波撹拌を実施する（ＳＴ２６）。

次に水を投入し（ＳＴ２７）、ＴＨＦ溶液を水相化した（ＳＴ２８）。これを濾過し（ＳＴ２９）、乾燥し（ＳＴ３０）、塊を得た。この塊を射出成形材料に適する大きさに粉砕し（ＳＴ３１）、さらに乾燥させる（ＳＴ３２）。適当な大きさの射出成形材料を射出成形機へ供給し、射出成形を実施する（ＳＴ３３）。得られた樹脂成形品を引張り試験機に掛けて、引張り強さを計測する（ＳＴ３４）。

比較例３〜５：
さらなる比較のために、従来の技術（図９）で、成形材料を製造し、この材料で樹脂成形品を製造し、得られた樹脂成形品を引張り試験機に掛けて、引張り強さを計測した。
以上の実施例１〜３及び比較例１〜５の内容及び結果を、次表にまとめた。

実施例１は、ＰＣ（ポリカーボネート）６７．９ｇ、ＴＨＦ溶媒５００ｍｌ、ＣＮＦ（カーボンナノ材料）２．１ｇを準備し、図２の要領で処理した。カーボンナノ材料の添加率（ＣＮＦ／（ＰＣ＋ＣＮＦ）で計算。以下同様）は３％である。得られた樹脂成形品の引張り強さは、６７．３ＭＰａであった。

実施例２は、実施例１に対して、カーボンナノ材料の添加率を５％とした。得られた樹脂成形品の引張り強さは、７０．７ＭＰａであった。
実施例３は、実施例１に対して、カーボンナノ材料の添加率を１０％とした。得られた樹脂成形品の引張り強さは、７２．３ＭＰａであった。
実施例４は、実施例１に対して、カーボンナノ材料の添加率を２０％とした。得られた樹脂成形品の引張り強さは、７４．８ＭＰａであった。

比較例１は、実施例２に対して超音波撹拌を追加した。
すなわち、比較例１は、ポリカーボネート６６．５ｇ、ＴＨＦ溶媒５００ｍｌ、カーボンナノ材料３．５ｇを準備し、図３の要領で処理した。カーボンナノ材料の添加率は５％である。得られた樹脂成形品の引張り強さは、６４．７ＭＰａであった。
比較例２は、比較例１に対して、カーボンナノ材料の添加率を１０％とした。得られた樹脂成形品の引張り強さは、６６．０ＭＰａであった。

比較例３〜５は、従来の加熱法によるものである。
すなわち、比較例３は、ポリカーボネート６６．５ｇ、カーボンナノ材料３．５ｇを準備し、図９の要領で処理した。カーボンナノ材料の添加率は５％である。得られた樹脂成形品の引張り強さは、６４．４ＭＰａであった。
比較例４は、比較例３に対して、カーボンナノ材料の添加率を７．５％とした。得られた樹脂成形品の引張り強さは、６５．９ＭＰａであった。
比較例５は、比較例３に対して、カーボンナノ材料の添加率を１０％とした。得られた樹脂成形品の引張り強さは、６４．７ＭＰａであった。

上記表の結果を、グラフ化する。
図４はカーボンナノ材料の添加率と引張り強さの相関を示すグラフであり、実施例１〜４と比較例１〜２と比較例３〜５をプロットしたところ、実施例１〜４は、比較例１〜５より１０％程度高い引張り強さが得られた。

先ず、実施例１〜４が、従来の加熱法に基づく比較例３〜５よりも優れていることから、樹脂材料で被覆されたカーボンナノ材料の優秀さが証明できた。
一方、撹拌を促すために超音波撹拌を追加した比較例１〜２が、比較例３〜５並であったことから、超音波撹拌を施すと樹脂の劣化が起こり、添加剤が樹脂から抜けやすくなるためと考えられる。

次に、樹脂材料を、ポリスチレン樹脂とした場合の実験（実施例５）について説明する。
図５は実施例５のためのフロー図であり、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）６６．５ｇを準備し（ＳＴ４１）、これにＴＨＦ溶媒５００ｍｌを投入して（ＳＴ４２）、樹脂分散溶液を得る（ＳＴ４３）。この樹脂分散溶液にＣＮＦ（カーボンナノ材料）３．５ｇを投入し（ＳＴ４４）、６０分間機械的撹拌を実施し（ＳＴ４５）、次に水を投入し（ＳＴ４６）、ＴＨＦ溶液を水相化した（ＳＴ４７）。これを濾過し（ＳＴ４８）、乾燥し（ＳＴ４９）、塊を得た。この塊を射出成形材料に適する大きさに粉砕し（ＳＴ５０）、さらに乾燥させる（ＳＴ５１）。適当な大きさの射出成形材料を射出成形機へ供給し、射出成形を実施する（ＳＴ５２）。得られた樹脂成形品を引張り試験機に掛けて、引張り強さを計測する（ＳＴ５３）。

実施例５は、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）６６．５ｇ、ＴＨＦ溶媒５００ｍｌ、カーボンナノ材料３．５ｇを準備し、図５の要領で処理した。得られた樹脂成形品の引張り強さは、４５ＭＰａであった。
比較例６は、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）６６．５ｇ、カーボンナノ材料３．５ｇを準備し、図９の要領で処理した。得られた樹脂成形品の引張り強さは、４２．４ＭＰａであった。
４５ＭＰａ／４２．４ＭＰａ＝１．０６の計算により、実施例５は比較例６より、６％引張り強さの点で優れていた。

次に、樹脂材料を、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＳとＰＰＥのポリマーアロイ）とした場合の実験（実施例６）について説明する。
図６は実施例６のためのフロー図であり、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）７５ｇを準備し（ＳＴ６１）、これにＴＨＦ溶媒８００ｍｌを投入して（ＳＴ６２）、樹脂分散溶液を得る（ＳＴ６３）。この樹脂分散溶液にＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）２０ｇを投入し（ＳＴ６４）、さらにＣＮＦ（カーボンナノ材料）５ｇを投入し（ＳＴ６５）、５日間機械的撹拌を実施し（ＳＴ６６）、次に水を投入し（ＳＴ６７）、ＴＨＦ溶液を水相化した（ＳＴ６８）。これを濾過し（ＳＴ６９）、乾燥し（ＳＴ７０）、塊を得た。この塊を射出成形材料に適する大きさに粉砕し（ＳＴ７１）、さらに乾燥させる（ＳＴ７２）。適当な大きさの射出成形材料を射出成形機へ供給し、射出成形を実施する（ＳＴ７３）。得られた樹脂成形品を引張り試験機に掛けて、引張り強さを計測する（ＳＴ７４）。

実施例６は、ＰＳ７５ｇ、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）２０ｇ、ＴＨＦ溶媒５００ｍｌ、カーボンナノ材料５ｇを準備し、図６の要領で処理した。得られた樹脂成形品の引張り強さは、５６ＭＰａであった。
比較例７は、ＰＳ７５ｇ、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）２０ｇ、カーボンナノ材料５ｇを準備し、図９の要領で処理した。得られた樹脂成形品の引張り強さは、５２ＭＰａであった。
５６ＭＰａ／５２ＭＰａ＝１．０７７の計算により、実施例６は比較例７より、約８％引張り強さの点で優れていた。
このように、本発明では、ＴＨＦ溶媒に可溶な樹脂材料と、溶媒に溶けない樹脂の組合せであっても強度を高めることができる。

なお、実験例は省略するが、樹脂材料がポリメチルメタクリレート樹脂であっても同様の結果が確認できた。

また、図５のＳＴ４５において、機械的撹拌を２日間実施したが、ＰＳは、ＰＣに比較して強度の低下が認められなかったため、１日〜２日の超音波撹拌に変更することが可能である。

次に、カーボンナノ材料の添加量について実験したので、その内容を説明する。

実験番号１では、比較のために、カーボンナノ材料を添加しないＰＣ（ポリカーボネート）材料を射出成形することで樹脂成形品を製造した。この樹脂成形品の引張り強さは５９．２ＭＰａであった。

実験番号２では、ＰＣ（ポリカーボネート）６６．５ｇ、ＴＨＦ溶媒５００ｍｌ、未黒鉛化カーボンナノ材料３．５ｇを準備し、図２の要領で処理した。未黒鉛化カーボンナノ材料の添加率は５％である。得られた樹脂成形品の引張り強さは、７６．０ＭＰａであった。

実験番号３では、実験番号２に対して、未黒鉛化カーボンナノ材料の添加率は１０％に変更した。得られた樹脂成形品の引張り強さは、８０．０ＭＰａであった。
実験番号４では、実験番号２に対して、未黒鉛化カーボンナノ材料の添加率は２０％に変更した。得られた樹脂成形品の引張り強さは、８１．３ＭＰａであった。

図７はカーボンナノ材料の添加率と引張り強さの相関を示すグラフであり、破線は、表１に示した実施例２の引張り強さ７０．７ＭＰａ、実施例３の引張り強さ７２．３ＭＰａ、実施例４の引張り強さ７４．８ＭＰａを結ぶ線である。なお、実施例２〜４は黒鉛化カーボンナノナノ材料を使用している。
これに対して、実線は、表４に示した実験１から実験４の引張り強さ５９．２ＭＰａ、７６．０ＭＰａ、８０．０ＭＰａ、８１．３ＭＰａを結ぶ曲線である。

グラフから明らかなように未黒鉛化カーボンナノ材料を使用したものは、黒鉛化カーボンナノ材料を使用したものに比較して、全体的に強度の向上していることが分かる。未黒鉛化カーボンナノ材料は、黒鉛化カーボンナノ材料に比べて、表面が粗いため、樹脂材料と絡みやすくなり、この結果、強度が向上したと考えられる。

本発明の樹脂で被覆されたカーボンナノ材料は、射出成形材料に好適である。

本発明に係る製造方法の工程を説明する図である。実施例１〜４のためのフロー図である。比較例１〜２のためのフロー図である。カーボンナノ材料の添加率と引張り強さの相関を示すグラフである。実施例５のためのフロー図である。実施例６のためのフロー図である。カーボンナノ材料の添加率と引張り強さの相関を示すグラフである。カーボンナノファイバのモデル図である。従来の製造フロー図である。従来の方法で得た混合物の模式図である。

符号の説明

１０…有機溶媒、１１…樹脂材料、１２…カーボンナノ材料、１３…水、１４…樹脂分散溶液、１５…撹拌棒、１６…カーボンナノ・樹脂分散溶液、１７…水相化溶液、１８…濾紙、１９…樹脂で被覆されたカーボンナノ材料。

Claims

テトラヒドロフランを主成分とする有機溶媒と、この有機溶媒に溶解するポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂材料と、カーボンナノ材料と、水とを準備する工程と、
前記有機溶媒と前記樹脂材料とを混合し、有機溶媒中に樹脂材料を溶解させて樹脂分散溶液を得る樹脂分散工程と、
得られた樹脂分散溶液に、前記カーボンナノ材料を添加し、機械的に撹拌してカーボンナノ・樹脂分散溶液を得る撹拌工程と、
得られたカーボンナノ・樹脂分散溶液に水を添加して、前記有機溶媒を水相へ移行する溶媒水相化工程と、
水相化溶液を乾燥することで、前記有機溶媒を除去し、樹脂で被覆されたカーボンナノ材料を得る乾燥工程と、
得られた被覆されたカーボンナノ材料を射出成形することでカーボンナノ複合樹脂成形品を得る射出成形工程と、からなるカーボンナノ複合樹脂成形品の製造方法。
前記乾燥工程では、前記水相化溶液を濾過することで、水相化されている有機溶媒を分離除去し、残留物を乾燥させすることで、前記樹脂で被覆されたカーボンナノ材料を得ることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ複合樹脂成形品の製造方法。
前記カーボンナノ材料が、前記樹脂で被覆されたカーボンナノ材料に占める割合は、３〜２０質量％であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ複合樹脂成形品の製造方法。
前記カーボンナノ材料は、黒鉛化処理を施していない未黒鉛カーボンナノ材料であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノ複合樹脂成形品の製造方法。