树脂复合材料的制造方法及树脂复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种将具有石墨烯结构的碳材料分散于合成树脂而形成的树脂复合 材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了能够有效地提高机械强度及获得优异的导电性，进行了各种将具有 石墨烯结构的碳材料添加于合成树脂的尝试。
[0003] 例如在下述专利文献1中公开了一种树脂复合材料的制造方法，其具备：准备含 有合成树脂和分散于合成树脂中且具有石墨烯结构的碳材料的树脂组合物的工序、以及在 准备树脂组合物的工序的同时或之后使合成树脂接枝于碳材料的工序。在该制造方法中， 接枝通过对树脂组合物照射电子束或微波来进行。
[0004] 另外，在专利文献1中记载了为了通过电子束的照射来促进产生自由基，优选添 加反应助剂。作为这样的反应助剂，在专利文献1中，可以举出：二乙烯基苯、三羟甲基丙烷 三甲基丙烯酸酯等。
[0005] 另一方面，在下述的专利文献2中与专利文献1同样地公开了一种使合成树脂接 枝于具有石墨烯结构的碳材料而成的树脂复合材料。在专利文献2中公开：在接枝时，为了 容易生成自由基而添加自由基引发剂的方法。作为该自由基引发剂，可以举出偶氮类化合 物等。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本专利第5007371号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2012-136712号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的技术问题
[0011] 然而，在专利文献1或专利文献2中记载的制造方法中，在得到的树脂复合材料中 构成基体的合成树脂容易劣化。因此，不易得到充分的机械强度。
[0012] 本发明的目的在于，提供一种将合成树脂接枝于碳材料，不易产生树脂的劣化，且 显现较高机械强度的树脂复合材料的制造方法以及通过该树脂复合材料的制造方法得到 的树脂复合材料。
[0013] 用于解决技术问题的技术方案
[0014] 本发明的树脂复合材料含有合成树脂和碳材料，所述碳材料分散于所述合成树脂 中且具有石墨烯结构，所述合成树脂的一部分接枝于所述碳材料上，其中，所述合成树脂中 未与所述具有石墨烯结构的碳材料接枝的部分按照JIS K 7210测得的MFR为15g/10分以 下。
[0015] 本发明的树脂复合材料优选相对于所述合成树脂100重量份，含有5重量份以上 的所述具有石墨烯结构的碳材料。
[0016] 本发明的树脂复合材料优选还含有与所述合成树脂不同种类的树脂。
[0017] 本发明的树脂复合材料优选所述具有石墨烯结构的碳材料为选自石墨、薄片化石 墨及石墨稀中的至少一种。
[0018] 本发明的树脂复合材料优选所述合成树脂为热塑性树脂。更优选所述热塑性树脂 为自由基降解型树脂。
[0019] 本发明的树脂复合材料的制造方法包括以下工序：
[0020] 准备树脂组合物的工序：所述树脂组合物含有合成树脂和分散于所述合成树脂中 且具有石墨條结构的碳材料；
[0021] 在所述准备树脂组合物的工序的同时，或在所述准备树脂组合物的工序之后，使 所述合成树脂接枝于所述碳材料的工序，
[0022] 在本发明的制造方法中，所述接枝工序如下进行：向所述合成树脂和所述碳材料 中混合引发剂并进行加热，所述引发剂是在热分解时产生的自由基为碳自由基的引发剂。
[0023] 在本发明的树脂复合材料制造方法的其它宽泛方面中，包括以下工序：
[0024] 准备树脂组合物的工序：所述树脂组合物含有合成树脂和分散于所述合成树脂中 且具有石墨條结构的碳材料；
[0025] 在所述准备树脂组合物的工序的同时，或在所述准备树脂组合物的工序之后，使 所述合成树脂接枝于所述碳材料的工序，
[0026] 所述接枝工序如下进行：向所述合成树脂和所述碳材料中混合自由基引发剂并进 行加热，
[0027] 混合所述自由基引发剂时碳材料的分散面积率为下述式表示的[Armax]以下： [Armax] = (5[Gr])/8
[0028] (式中，[Gr]为相对于所述合成树脂100重量份的所述碳材料的比例）。
[0029] 优选的是，所述自由基引发剂发生热分解时所产生的自由基为碳自由基。
[0030] 在本发明的树脂复合材料的制造方法的另一宽泛的方面中，包括以下工序：
[0031] 准备树脂组合物的工序：所述组合物含有合成树脂和分散于所述合成树脂中且具 有石墨條结构的碳材料；
[0032] 在所述准备树脂组合物的工序的同时，或在所述准备树脂组合物的工序之后，使 所述合成树脂接枝于所述碳材料的工序，
[0033] 所述接枝工序如下进行：向所述合成树脂和所述碳材料中混合自由基引发剂和具 有自由基捕获性的化合物并进行加热。优选所述具有自由基捕获性的化合物为选自具有下 述式（1)~（5)的结构的化合物中的至少一种。
[0034] [化学式1]
[0035]
[0036][化学式2]
[0038] [化学式3]
[0039] (RO)2PH( = 0) …式（3)
[0040] [化学式4]
[0042][化学式5]
〇
[0044] 本发明的树脂复合材料的制造方法中，优选的是，使所述合成树脂接枝于所述碳 材料，并使得所述合成树脂的重均分子量Mwl、和得到的树脂复合材料中未接枝于所述碳材 料的合成树脂的重均分子量Mw2之比即Mw2/Mwl为0. 5以上。
[0045] 在本发明的树脂复合材料的制造方法中，可以在所述接枝工序之后进一步包括混 合与所述合成树脂相同种类的合成树脂或不同种类的树脂的工序。
[0046] 在本发明的树脂复合材料的制造方法中，作为所述具有石墨烯结构的碳材料，可 优选使用选自石墨、薄片化石墨及石墨稀中的至少一种碳材料。
[0047] 在本发明的树脂复合材料的制造方法中，作为所述合成树脂，可优选使用热塑性 树脂，更优选使用作为热塑性树脂的结晶性树脂。
[0048] 发明效果
[0049] 根据本发明的树脂复合材料的制造方法，可提供一种作为基体的合成树脂不易发 生劣化，且显现较高的机械强度等的树脂复合材料。
【具体实施方式】
[0050] 以下，对本发明的详细情况进行说明。
[0051](树脂复合材料）
[0052] 本发明的树脂复合材料含有合成树脂和分散于上述合成树脂中且具有石墨烯结 构的碳材料。在上述具有石墨烯结构的碳材料的表面接枝有上述合成树脂的一部分。因此， 在本发明的树脂复合材料中，可更进一步提高上述合成树脂和上述碳材料的密合性。另外， 上述实施了接枝的碳材料可提高与上述合成树脂的亲和性。因此，在具备上述合成树脂的 上述树脂复合材料中，在上述合成树脂中均匀地分散有上述实施了接枝的碳材料。因此，可 有效地提高上述树脂复合材料的机械强度并有效地降低线膨胀率。
[0053] 另外，在本发明的树脂复合材料中，上述合成树脂中未接枝于上述具有石墨烯结 构的碳材料的部分依据JISK7210测得的MFR为15g/10分钟以下。因此，在本发明的树脂 复合材料中，由于低分子量的合成树脂的比例低，因此，可提高弹性模量、断裂应变等机械 物性。上述MFR优选为10g/10分钟以下，更优选为5g/10分钟以下。另外，MFR可通过后 述的实施例及比较例的评价项中记载的方法来测定。
[0054] (合成树脂）
[0055] 本发明的树脂复合材料中所含的上述合成树脂没有特别限定，可使用各种公知的 合成树脂。作为上述合成树脂，可优选使用热塑性树脂。在使用了热塑性树脂的树脂复合 材料中，可在加热下使用各种成形方法容易地得到各种成形品。
[0056] 作为上述热塑性树脂，可以举出：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链状低密度聚 乙烯等聚乙烯类、均聚丙烯、嵌段聚丙烯、无规聚丙烯等聚丙烯类所代表的聚烯烃、降冰片 烯树脂等环状聚烯烃类、聚乙酸乙烯醋、乙烯_乙酸乙烯酯等乙酸乙烯酯共聚物类、聚乙烯 醇、聚乙烯醇缩丁醛等聚乙酸乙烯酯衍生物类、PET、聚碳酸酯、聚乳酸等聚酯类、聚氧化乙 烯、聚苯醚、聚醚醚酮等聚醚树脂类、PMMA等丙烯酸类树脂类、聚砜、聚醚砜等砜类树脂类、 PTFE、PVDF等氟化树脂类、尼龙等聚酰胺树脂类、聚氯乙烯、偏氯乙烯等卤化树脂类、聚苯乙 烯、聚丙烯腈或它们的共聚树脂类等。上述合成树脂可仅使用1种，也可以组合使用2种以 上。特别优选廉价且加热下容易成