薄片化石墨-树脂复合材料及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种在树脂等中的分散性高、容易处理的薄片化石墨-树脂复合材料。所述薄片化石墨-树脂复合材料，其通过将薄片化石墨和树脂进行复合化而形成，其中，在将基于10mg/L浓度的亚甲基蓝的甲醇溶液的吸光度、与将薄片化石墨-树脂复合材料投入该亚甲基蓝的甲醇溶液中并通过离心分离而获得的上清液的吸光度之差测定的1g薄片化石墨-树脂复合材料的亚甲基蓝吸附量(μ摩尔/g)设为y，将该薄片化石墨-树脂复合材料的BET比表面积(m2/g)设为x时，比例y/x为0.15以上，且BET比表面积为25m2/g以上。
【专利说明】薄片化石墨-树脂复合材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通过对石墨或一次薄片化石墨进行剥离而得到的薄片化石 墨-树脂复合材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 石墨为对大量石墨烯进行层叠而成的层叠体。可通过对石墨进行剥离而得到石墨 烯叠层数少于石墨烯或者石墨的薄片化石墨。该薄片化石墨向导电性材料或导热性材料等 的应用备受期待。
[0003] 近年来，对通过使聚合物接枝于石墨烯或薄片化石墨来提高该石墨烯或薄片化石 墨在树脂中的分散性的方法等进行了各种讨论。例如在下述专利文献1中公开有一种通过 使进行了剥离的石墨烯和自由基聚合性单体共聚合来制造接枝有聚合物的石墨烯的方法。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献 1 :US7,659,350B2
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 在专利文献1的方法中，预先对石墨进行剥离并使用由此得到的剥离石墨烯。
[0009] 然而，在现有公知的石墨烯的剥离方法中，需要在通过酸对原料石墨进行处理，然 后，对上述石墨进行加热而剥离，进而使得到的石墨烯或薄片化石墨的粉体积累。如上所 述，为了得到石墨烯或薄片化石墨，需要经大量复杂的工序对原料石墨进行剥离。另外，在 现有方法中存在如下问题：由于以粉体的形式得到石墨烯或薄片化石墨，因此难以处理。
[0010] 本发明的目的在于，提供一种在树脂等中的分散性高、容易处理的薄片化石 墨-树脂复合材料。
[0011] 用于解决问题的技术方案
[0012] 本发明的薄片化石墨-树脂复合材料为对薄片化石墨和树脂进行复合化而成的 薄片化石墨-树脂复合材料。就本申请的第一发明的薄片化石墨-树脂复合材料而言，在将 通过下述方法测得的亚甲基蓝吸附量（y摩尔/g)设为y、BET比表面积（m2/g)设为X时， 比例y/x为0. 15以上，且BET比表面积为25m2/g以上。上述亚甲基蓝的吸附量基于10mg/ L浓度的亚甲基蓝的甲醇溶液的吸光度与将薄片化石墨-树脂复合材料投入该亚甲基蓝的 甲醇溶液中、并在搅拌后通过离心分离而得到的上清液的吸光度之差进行测定。关于该亚 甲基蓝吸附量测定方法，在后面的实施方式的说明中详细叙述。
[0013] 本申请的第二发明的薄片化石墨-树脂复合材料为将薄片化石墨和树脂复合化 而成的薄片化石墨-树脂复合材料，复合材料中的树脂的热分解开始温度及热分解结束温 度分别高于复合化前的树脂的热分解开始温度及热分解结束温度。
[0014] 在本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的其它特定方面中，树脂的含量为1质 量％?70质量％。
[0015] 在本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的另一特定方面中，树脂为自由基聚合性 单体的聚合物。
[0016] 本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法为上述薄片化石墨-树脂复合材 料的制造方法。就本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法而言，其包括准备含有 石墨或一次薄片化石墨、以及聚合物的组合物，所述组合物中，所述聚合物被固定于所述石 墨或一次薄片化石墨上。使所述组合物中所含的所述聚合物发生热分解，从而在残留所述 聚合物的一部分的同时，将所述石墨或一次薄片化石墨剥离。
[0017] 在本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法的某特定方面，在所述准备组 合物的工序中，使所述聚合物接枝或吸附于所述石墨或一次薄片化石墨上，从而将所述聚 合物固定于所述石墨或一次薄片化石墨上。
[0018] 在本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法的第一实施方式中，所述准备 组合物的工序包括：
[0019] 准备包含所述石墨或一次薄片化石墨、以及自由基聚合性单体的混合物的工序； 使所述混合物中所含的所述自由基聚合性单体进行聚合，从而在所述混合物中生成自由基 聚合性单体聚合而成的所述聚合物，并且使所述聚合物接枝于所述石墨或一次薄片化石墨 上的工序。
[0020] 在本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法的第二实施方式中，在所述准 备组合物的工序中，在所述石墨或一次薄片化石墨的存在下将所述聚合物加热至50°C以上 且400°C以下的温度范围的温度，使所述聚合物接枝于所述石墨或一次薄片化石墨上。
[0021] 以下，对包含上述第一实施方式或上述第二实施方式的本发明的薄片化石墨-树 脂复合材料的制造方法的各种特定方面进行说明。
[0022] 本发明的薄片化石墨_树脂复合材料的制造方法的某特定的方面，在准备组合物 的工序中，组合物还含有热分解性发泡剂。此时，可进一步有效地剥离石墨或一次薄片化石 墨。因此，可进一步增大得到的薄片化石墨的比表面积。
[0023] 本发明的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法的其它特定的方面，热分解性发 泡剂为选自具有下述式（1)?式（4)所示结构的化合物中的至少1种加热发泡剂。
[0024] [化学式1]
【权利要求】
1. 一种薄片化石墨-树脂复合材料，其通过将薄片化石墨和树脂进行复合化而形成， 其中， 在将基于l〇mg/L浓度的亚甲基蓝的甲醇溶液的吸光度、与将薄片化石墨-树脂复合材 料投入该亚甲基蓝的甲醇溶液中并通过离心分离而获得的上清液的吸光度之差测定的Ig 薄片化石墨-树脂复合材料的亚甲基蓝吸附量摩尔/g)设为y，将该薄片化石墨-树脂 复合材料的BET比表面积（m2/g)设为X时，比例y/x为0. 15以上，且BET比表面积为25m2/ g以上。
2. -种薄片化石墨-树脂复合材料，其通过将薄片化石墨和树脂进行复合化而形成， 其中， 所述薄片化石墨复合材料中的树脂的热分解开始温度及热分解结束温度分别高于所 述复合化前的所述树脂的热分解开始温度及热分解结束温度。
3. 如权利要求1或2所述的薄片化石墨-树脂复合材料，其中， 所述树脂的含量为1质量％?70质量％。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的薄片化石墨-树脂复合材料，其中， 所述树脂为自由基聚合性单体的聚合物。
5. -种薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其是制造权利要求1?4中任一项所 述的薄片化石墨-树脂复合材料的方法，该方法包括： 准备含有石墨或一次薄片化石墨、以及聚合物的组合物的工序，所述组合物中，所述聚 合物被固定于所述石墨或一次薄片化石墨上； 使所述组合物中所含的所述聚合物发生热分解，从而在残留所述聚合物的一部分的同 时，将所述石墨或一次薄片化石墨剥离的工序。
6. 如权利要求5所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 在所述准备组合物的工序中，使所述聚合物接枝或吸附于所述石墨或一次薄片化石墨 上，从而将所述聚合物固定于所述石墨或一次薄片化石墨上。
7. 如权利要求6所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 所述准备组合物的工序包括： 准备包含所述石墨或一次薄片化石墨、以及自由基聚合性单体的混合物的工序； 使所述混合物中所含的所述自由基聚合性单体进行聚合，从而在所述混合物中生成自 由基聚合性单体聚合而成的所述聚合物，并且使所述聚合物接枝于所述石墨或一次薄片化 石墨上的工序。
8. 如权利要求7所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 在所述准备混合物的工序中，所述混合物还含有热分解性发泡剂。
9. 如权利要求8所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 所述热分解性发泡剂为选自具有下述式（1)?式（4)所示结构的化合物中的至少1种 加热发泡剂，
10. 如权利要求8或9所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 在通过使所述聚合物热分解而将所述石墨或一次薄片化石墨剥离的工序中，使所述混 合物中所含的所述热分解性发泡剂发生热分解。
11. 如权利要求8或9所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 在所述生成聚合物，并且使所述聚合物接枝于所述石墨或一次薄片化石墨上的工序 中，使所述混合物中所含的所述热分解性发泡剂发生热分解。
12. 如权利要求8?10中任一项所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 所述生成聚合物并且使所述聚合物接枝于所述石墨或一次薄片化石墨上的工序如下 进行：加热所述混合物，从而使所述混合物中所含的所述自由基聚合性单体聚合。
13. 如权利要求8所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 在所述准备组合物的工序中，在所述石墨或一次薄片化石墨的存在下将所述聚合物加 热至50°C以上且400°C以下的温度范围的温度，使所述聚合物接枝于所述石墨或一次薄片 化石墨上。
14. 如权利要求6或10所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 在所述准备组合物的工序中，所述组合物还含有热分解性发泡剂。
15. 如权利要求14所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 所述热分解性发泡剂为选自具有下述式（1)?式（4)所示结构的化合物中的至少1种 加热发泡剂，
16. 如权利要求14或15所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 在使所述聚合物热分解而将所述石墨或一次薄片化石墨剥离的工序中，使所述组合物 中所含的所述热分解性发泡剂发生热分解。
17. 如权利要求6?15中任一项所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 所述自由基聚合性单体为乙烯基类单体。
18. 如权利要求17所述的薄片化石墨-树脂复合材料的制造方法，其中， 所述乙烯基类单体为苯乙烯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
【文档编号】C08K7/00GK104508051SQ201380040178
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年2月14日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】野里省二, 中寿贺章, 吉谷博司 申请人:积水化学工业株式会社