[发明专利]树脂复合材料及树脂复合材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂复合材料的制造方法及树脂复合材料，所述树脂复合材料是碳材料分散于合成树脂中而形成的，特别涉及碳材料是具有石墨烯结构的碳材料的树脂复合材料的制造方法及树脂复合材料。

背景技术

由于具有高的弹性模量及高的导电性，因此，具有石墨烯薄片结构的碳材料备受关注。通过将具有这种石墨烯结构的碳材料与合成树脂进行复合，可以加强由合成树脂构成的制品，或赋予导电性。特别是石墨烯薄片、碳纳米管或薄膜化石墨等具有纳米尺寸的大小，且比表面积大。因此，可以认为，与树脂复合时的加强效果高。

一般而言，为了提高作为复合材料的效果，优选使上述碳材料均匀地分散于基质树脂中。因此，在下述专利文献1中公开有使用热塑性树脂和碳材料的良溶剂得到均匀的分散状态的方法。根据该方法，只要热塑性树脂和碳材料存在通用溶剂，就可以得到均匀的分散状态的树脂复合材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2005-264059号公报

发明内容

发明解决的问题

但是，在专利文献1中记载的树脂复合材料中使溶剂挥发之后所形成的热塑性树脂和碳材料的界面的密合强度低。因此，在得到的树脂复合材料中外力起作用时，有时在上述界面上产生剥离。此外，由于如上所述的碳材料的π堆积力引起的凝聚力大，因此，溶剂中的分散性非常差。因此，存在不显现充分的机械强度的问题。

本发明的目的在于，提供一种树脂复合材料及制造上述树脂复合材料的方法，所述树脂复合材料是具有石墨烯结构的碳材料分散于合成树脂中而成，且机械强度高、线膨胀率低。

解决问题的方法

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并具有石墨烯结构，其中，所述合成树脂接枝化于所述碳材料，并且所述碳材料的接枝化率为5重量%~3300重量%。

在本发明的树脂复合材料的某种特定的方面，上述树脂复合材料还含有与所述合成树脂不同种类的树脂。在该情况下，可以容易地提供各种物性的树脂复合材料。

在本发明的树脂复合材料的其它特定的方面，具有上述石墨烯结构的碳材料为薄片化石墨或碳纳米管。在该情况下，上述碳材料具有纳米尺寸，且比表面积大。因此，可以进一步提高树脂复合材料的机械强度及进一步降低线膨胀率。

在本发明的树脂复合材料的其它特定的方面，上述合成树脂为热塑性树脂。在该情况下，由于树脂复合材料的成形容易，因此，可以容易地提供各种形状的树脂复合材料制品。更优选使用聚烯烃作为热塑性树脂。在该情况中，使用通用的聚烯烃，因此，可以降低树脂复合材料的成本。

在本发明的树脂复合材料的进一步其它特定的方面，上述热塑性树脂为非晶性树脂。在该情况下，上述碳材料均匀地分散于非晶性树脂中，因此，可以有效地抑制非晶性树脂的流动性。因此，可以有效地提高树脂复合材料的机械强度，且可以有效地降低线膨胀率。

本发明的树脂复合材料的制造方法备有：准备含有合成树脂和碳材料的树脂组合物的工序，所述碳材料分散于所述合成树脂中且具有石墨烯结构；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化于所述碳材料的工序。

在本发明的树脂复合材料的制造方法的某种特定的方面，上述接枝化的工序通过对上述树脂组合物照射电子束来进行。在该情况下，通过对上述树脂组合物照射电子束，可以使上述合成树脂内产生自由基。由此，具有自由基的上述合成树脂可以与上述碳材料进行接枝化。

在本发明的树脂复合材料制造方法的其它特定的方面，上述接枝化的工序通过在上述合成树脂及上述碳材料中混合自由基引发剂来进行。在该情况下，通过在上述合成树脂及上述碳材料中混合自由基引发剂，可以使上述合成树脂中产生自由基。由此，具有自由基的上述合成树脂可以与上述碳材料进行接枝化。

在本发明的树脂复合材料制造方法的其它特定方面，上述接枝化的工序通过将上述合成树脂及上述碳材料利用备有混炼用螺杆的剪切混炼装置进行加热混炼来进行。而且，在上述加热混炼时使上述螺杆以500rpm~5000rpm的旋转速度进行旋转。在该情况下，在将具有石墨烯结构的碳材料进行加热混炼的过程中，上述合成树脂的分子链被切断，在上述合成树脂内产生自由基。由此，具有自由基的上述合成树脂可以与上述碳材料进行接枝化。

上述加热混炼优选通过动态加热混炼来进行。在该情况下，碳材料和合成树脂之间的亲和性进一步提高，因此，可以容易地使上述碳材料均匀分散在上述合成树脂中。