薄片化石墨衍生物的制造方法、以及薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种简便的薄片化石墨衍生物的制造方法、以及薄片化石墨-树脂复 合材料的制造方法。
【背景技术】
[0002] 目前，已知通过将作为填料的薄片化石墨加入到树脂等来提高树脂的机械强度的 方法。但是，树脂与薄片化石墨的亲和性低。因此，提出了对薄片化石墨的表面进行改性而 成为薄片化石墨衍生物，由此来提高树脂与薄片化石墨的亲和性的方法。作为薄片化石墨 的表面改性方法，例如可以例举非专利文献1公开的，通过以石墨烯分散于自由基聚合性 单体中的状态进行自由基聚合，得到进行了石墨烯的表面改性的石墨烯复合材料的方法。 另外，可以例举如非专利文献2所公开的，对氧化石墨的酸性官能团进行卤化，进行原子转 移自由基聚合的方法等。
[0003] 现有技术文献
[0004] 非专利文献
[0005]非专利文献 1 :Jeffrey R. Potts, et al, Carbon, 49, Issue 8, 2615-2623
[0006]非专利文献 2:Lee SH, Dreyer DR, et al ? Macromo 1 ? Rap i d Commun.，2010, 31，281-8
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的问题
[0008] 然而，非专利文献1或2公开的方法中，必须使用过氧化物或卤化烷基等自由基聚 合引发剂。
[0009] 本发明的主要目的在于，提供一种不一定必须使用自由基聚合引发剂的简便的薄 片化石墨衍生物的制造方法，
[0010] 用于解决问题的技术方案
[0011] 本发明的薄片化石墨衍生物的制造方法包括，准备包含通过照射活性能量线而接 枝于所述薄片化石墨的反应性化合物的混合物的工序，以及通过对所述混合物照射活性能 量线而使所述反应性化合物接枝于所述薄片化石墨的工序。
[0012] 在本发明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的某个特定方面，反应性化合物 含有与树脂具有反应性的官能团。
[0013] 在本发明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的其他特定方面，与树脂具有反 应性的官能团为选自（甲基）丙條醜基、乙條基、乙條酿基、缩水甘油基、疏基、卤素基团、幾 基、羧基、磺基、氨基、羟基、肟基、腈基、异氰酸酯基、甲硅烷基以及它们的衍生物中的至少1 种。
[0014] 在本发明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的其他特定方面，所述反应性化 合物含有与薄片化石墨具有反应性的官能团。
[0015] 在本发明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，所述与薄片化 石墨具有反应性的官能团为选自（甲基）丙條醜基、乙條基、乙條叉基、1，亚乙條基、偶氣 基、叠氮基、重氮基、过氧基、内鑰基、卤素基团、以及它们的衍生物中的至少1种。这些官能 团通过照射活性能量线产生自由基，与薄片化石墨的反应性明显提高。
[0016] 在本发明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，自由基反应性 化合物为单体或者低聚物。
[0017] 在本发明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，所述反应性化 合物为自由基反应性化合物。
[0018] 在本发明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，所述活性能量 线为电磁波。更优选微波。
[0019] 本发明所涉及的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，该方法包括：准备含有 薄片化石墨、以及通过照射活性能量线而接枝于所述薄片化石墨的反应性化合物的混合物 的工序，以及，对所述混合物照射活性能量线，使所述反应性化合物接枝于所述薄片化石 墨，得到薄片化石墨衍生物的工序，以及，将所述薄片化石墨衍生物与树脂进行混合的工 序。
[0020] 发明的效果
[0021] 根据本发明，能够提供一种不一定必须使用自由基聚合引发剂的简便的薄片化石 墨衍生物的制造方法。
【附图说明】
[0022] [图1]图1为实施例1中得到的薄片化石墨衍生物A的拉曼光谱。
[0023][图2]图2为实施例1中得到的薄片化石墨衍生物A的IR光谱。
【具体实施方式】
[0024]下面对本发明的薄片化石墨衍生物的制造方法以及薄片化石墨_树脂复合材料 的制造方法进行详细说明。
[0025](薄片化石墨衍生物的制造方法）
[0026] 本发明的薄片化石墨衍生物的制造方法包括：准备含有通过照射活性能量线而接 枝于所述薄片化石墨的反应性化合物的混合物的工序，以及，对所述混合物照射活性能量 线，从而使所述反应性化合物接枝于所述薄片化石墨的工序。
[0027] 薄片化石墨是对石墨进行剥离处理而得到的。薄片化石墨可以通过例如，向石墨 的层间插入硝酸根离子等离子后进行加热处理的化学处理方法，进行施加超声波等物理处 理方法，用石墨作为工作电极进行电解的电化学方法等公知的方法来得到。
[0028] 薄片化石墨是比原石墨薄的石墨烯片叠层体。薄片化石墨中石墨烯片的叠层数通 常为几层~200层左右。
[0029] 薄片化石墨具有薄的石墨烯片叠层的结构。因此，薄片化石墨的长宽比较大。另 外，本发明的薄片化石墨衍生物与原料薄片化石墨同样，长宽比较大。如下文所述，本发明 的薄片化石墨-树脂复合材料含有本发明的薄片化石墨衍生物。因此，通过使树脂含有本 发明的薄片化石墨衍生物，提高树脂相对于施加在与薄片化石墨衍生物的叠层面交叉的方 向的外力的机械强度。需要说明的是，本发明中，长宽比是指：薄片化石墨或薄片化石墨衍 生物的叠层面方向上的最大尺寸与薄片化石墨或者薄片化石墨衍生物的厚度之比。
[0030] 如果薄片化石墨衍生物的长宽比过低，则有时对施加在与上述叠层面交叉的方向 上的外力的补强效果不充分。如果薄片化石墨衍生物的长宽比过高，则有时会由于效果已 达饱和而无法获得比其更好的补强效果。因此，薄片化石墨衍生物与成为原料的薄片化石 墨的长宽比的优选下限为50左右，优选上限为5000左右。
[0031] 薄片化石墨的叠层面方向上的最大尺寸优选0. 5ym~50 ym左右，更优选 1. 0 y m~10 y m左右。薄片化石墨的厚度优选0. 3nm~300nm左右，更优选10nm~100nm 左右。
[0032] 薄片化石墨的BET比表面积优选30m2/g~7000m2/g左右，更优选100m2/g~ 1000m2/g左右。通过使薄片化石墨的BET比表面积在这样的范围内，能够发挥很高的补强 效果。
[0033] 本发明中，反应性化合物是指：通过照射活性能量线而接枝于上述薄片化石墨的 化合物。反应性化合物优选具备下述薄片化石墨-树脂复合材料中含有的与树脂具有反应 性的官能团。由此，在薄片化石墨-树脂复合材料中，薄片化石墨衍生物能够与树脂键合。 因此，能够进一步提高薄片化石墨-树脂复合材料的机械强度。
[0034] 与树脂具有反应性的官能团优选选自（甲基）丙烯酰基、乙烯基、乙烯基醚基、缩 水甘油基、疏基、卤素基团、幾基、幾基、横基、氣基、羟基、基、臆基、异氛酸醋基、甲娃烷基 以及它们的衍生物中的至少1种。由于这些官能团的反应性较高，因此能够与聚合物良好 地进行反应而成键。
[0035] 另外，上述反应性化合物优选具备与薄片化石墨具有反应性的官能团。这是由于， 这种情况下，反应性化合物能够更高效的接枝于薄片化石墨。
[0036]