[发明专利]含碳纳米管组合物、复合体及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含碳纳米管组合物、复合体及它们的制造方法。

本申请主张基于2005年12月6日申请的特愿2005-351481号的优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

近年来在各种工业领域中，使用具有纳米尺寸的所谓纳米物质的纳米技术正受到关注。通过在纳米水平将纳米物质与其他的多种材料复合化，进行了具有以往所没有的新优异功能的材料的开发。被高度分散的纳米物质，显示与大块状态的纳米物质不同的性质而有用，因此使其分散于复合体中的技术是不可缺少的。但是，由于通常纳米物质其表面状态是不稳定的，在复合化时凝聚，存在不能发挥纳米物质特有的功能的问题。

纳米物质中的碳纳米管，从1991年被发现以来，一直在进行其物性评价、功能研究，关于其应用的研究开发也正在火热进行，但是在与树脂或溶液进行复合化时，以卷绕的状态制造出的碳纳米管进一步凝聚，存在不能发挥出本来特性的问题。因此，对碳纳米管进行物理性处理，或者进行化学性修饰，尝试均匀地分散或溶解于溶剂或树脂中。例如提出通过在强酸中对单层碳纳米管进行超声波处理，将单层碳纳米管切短而分散的方法(非专利文献1)。但是，由于在强酸中进行处理，所以操作变得烦杂，并非适合于工业的方法，而且其分散效果也不充分。

这样被切断的单层碳纳米管，其两端是打开的，着眼于以羧基等含氧官能团为终端，提出将羧基变成酰氯后，与胺化合物反应从而导入长链烷基，使其可溶于溶剂的方法(非专利文献2)。但是，在该方法中，由于通过共价键将长链烷基导入单层碳纳米管中，所以还残留碳纳米管的石墨层(Graphenesheet)构造受到损伤或者碳纳米管自身的特性受到影响等问题。

作为其他尝试，报道了制造水溶性的单层碳纳米管的方法，其利用芘分子通过强相互作用力吸附在碳纳米管表面上，在芘分子中导入含有铵离子的取代基，将其与单层碳纳米管一起在水中进行超声波处理，通过以非共价键吸附于单层碳纳米管来制造水溶性的单层碳纳米管(非专利文献3)。通过该方法，由于非共价键型的化学修饰抑制了石墨层的损伤等，但由于非导电性的芘化合物存在，所以有碳纳米管的导电性能低下的问题。

还提出了以下方案，即，使用广泛应用的表面活性剂或聚合物系分散剂，不损害碳纳米管自身的特性而将碳纳米管分散或溶解于水、有机溶剂等各种溶剂中，得到分散液的方法(专利文献1、专利文献2)。虽然记载了该分散液在溶液状态下碳纳米管稳定地分散，但并没有记载有关由该分散液形成的涂膜或复合体中的碳纳米管的分散状态或在导电性材料等中的应用。

另外，还提出由碳纳米管、导电性聚合物、溶剂构成的组合物，以及由它们制造的复合体(专利文献3)。报道该组合物及复合体通过共存有导电性聚合物，可不损害碳纳米管自身的特性而将碳纳米管分散或溶解于水、有机溶剂、含水有机溶剂等溶剂中，长期保存稳定性优异。共存有导电性聚合物的碳纳米管组合物，导电性、成膜性、成形性优异，可以简便的方法涂布、被覆于基材上，但由于使用的导电性聚合物引起的着色，难以应用于要求无色透明的材料。另外，通常导电性聚合物对各种溶剂的溶解性低，因此存在可使用溶剂的限制这样大的问题。

另外，提出了由纳米物质、(甲基)丙烯酸系聚合物、溶剂构成的组合物、以及由它们制造的复合体(专利文献4)。报道了该组合物及复合体通过共存有(甲基)丙烯酸系聚合物，可不损害纳米物质自身的特性而分散或溶解于水、有机溶剂、含水有机溶剂等溶剂中，长期保存稳定性优异。共存有(甲基)丙烯酸系聚合物的纳米物质组合物，成膜性、成形性优异，可以简便的方法涂布、被覆于基材上，但存在为了提高分散性能需要并用胺化合物，且可使用溶剂的受限制的问题。进而，由于含有磺酸基等的化合物，添加于聚合性单体中作为涂膜(固化膜)使用时，没有与膜成分的交联点，作为涂膜存在有耐水性、耐擦伤性低下的问题。

进而，提出了由粘合剂树脂和碳黑或碳纳米管等黑色系颜料构成的黑色矩阵(black matrix)用感光性组合物，所述粘合剂树脂含有异氰酸酯化合物和多羟基化合物的反应物即氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物(专利文献5)。虽然记载了该含有氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物的感光性组合物通过薄膜能容易形成具有高遮光性的图案，由于具有高灵敏度、高固化速度，能够以低成本制造黑色矩阵，但没有关于碳纳米管的分散效果的记载，为了使黑色系颜料分散要另外添加分散剂。另外，黑色矩阵需要通过由含有黑色系颜料的组合物得到涂膜来显现遮光性，因此使该组合物应用于要求透明性的用途时，碳纳米管的分散性水平低，不能得到具有充分的透明性的涂膜。进而，存在的问题是：没有涉及通过分散碳纳米管得到提高导电性效果。