[发明专利]复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及树脂与如石墨烯或薄片化石墨那样的石墨烯类碳材料的复合材料，更具体而言，本发明涉及石墨烯类碳材料相对于包含树脂的基体材料的密合性得以提高的复合材料及其制造方法。

背景技术

目前，石墨、碳纳米管、碳纤维或碳粒子等碳材料作为对树脂的增强剂或填充剂已得到广泛应用。另外，近年来，剥离石墨而得到的、石墨烯叠层数更少的薄片化石墨更是备受关注。

作为如上所述的碳材料与树脂的复合材料，如下述专利文献1所示，已知有在环氧树脂中分散碳纤维等碳材料而得到的复合材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-277471号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，就现有的树脂与碳材料的复合材料而言，存在树脂和碳材料的密合强度不足的问题。例如，根据专利文献1中的记载，在树脂中分散碳材料而得到的复合材料中，虽然通过所添加的碳材料而实现了物性的改善，但与碳材料的密合强度并不充分。

本发明的目的在于消除上述现有技术的缺点，提供一种树脂和石墨烯类碳材料的密合性由于的复合材料及其制造方法。

解决问题的方法

本发明的复合材料具备包含树脂的基体材料和以覆盖所述基体材料的至少部分表面的方式设置的石墨烯类碳材料层，在所述基体材料的表面密合有石墨烯类碳。

在本发明的复合材料的某一特定方面中，石墨烯类碳的一部分从基体材料的表面进入内部。由此，两者的密合性进一步提高。

在本发明的复合材料的其它特定方面中，所述包含树脂的基体材料为树脂微粒，并以覆盖所述树脂微粒的外表面的方式形成有所述石墨烯类碳材料层。在该情况下，树脂微粒的外表面由石墨烯类碳材料层覆盖，且石墨烯类碳的一部分进入树脂微粒表面，因此，树脂微粒和石墨烯类碳材料层的密合性提高。而且，石墨烯类碳材料层表面所具有的微粒状的复合材料不易发生凝聚。因此，可以作为所谓自由流动性粉末(free flowing powder)处理。

在本发明的复合材料的其它特定方面中，所述包含树脂的基体材料为片状基体材料，该片状基体材料的至少一面设置有所述石墨烯类碳材料层。在该情况下，根据本发明，能够提供一种碳材料层与片状基体材料的密合性优异的片状复合材料。

在本发明的复合材料中，优选石墨烯类碳材料由石墨烯或薄片化石墨构成。由于石墨烯或薄片化石墨的纵横比大、且石墨烯叠层数少，因此，添加少量即可提高复合材料的物性。

本发明的复合材料的制造方法为按照本发明构成的复合材料的制造方法，其包括：准备石墨烯类碳材料和包含树脂的基体材料的工序；以及，使所述石墨烯类碳材料与所述包含树脂的基体材料的至少部分表面接触，边使超临界或亚临界状态的流体作用于所述包含树脂的基体材料的至少部分表面边进行加热的工序。

在本发明的制造方法中，优选使用超临界或亚临界状态的CO₂作为所述超临界或亚临界状态的流体。CO₂在31.1℃左右的温度且7.52MPa左右的压力下成为超临界状态。因此，与H₂O等相比，超临界或亚临界状态的CO₂能够在温和的条件下使包含树脂的基体材料的表面溶胀。这样，即使在使用玻璃化转变温度较低的树脂的情况下，也能够切实地得到本发明的复合材料。

发明的效果

在本发明的复合材料中，在包含树脂的基体材料上密合有石墨烯类碳，因此，能够得到石墨烯类碳材料层和基体材料的密合性优异的复合材料。

另外，根据本发明的制造方法，通过在使超临界或亚临界状态的流体作用于树脂的同时进行加热，能够使石墨烯类碳密合于包含树脂的基体材料的表面，从而在树脂表面形成石墨烯类碳材料层。因此，能够得到具有相对于包含树脂的基体材料的密合性优异的石墨烯类碳材料层的本发明的复合材料。另外，在本发明的制造方法中，如上所述，石墨烯类碳材料层形成于基体材料表面，因此，对基体材料的形状也没有特别限定。因此，不限于树脂微粒那样的微粒状基体材料、片状基体材料等的形状，在复杂形状的包含树脂的基体材料的表面，也能够根据本发明而容易地形成石墨烯类碳材料层。

另外，在作为被分散体的碳材料微粒的凝聚性高，不易均匀地分散、附着的情况下，根据本发明的制造方法，能够容易地将碳材料微粒密合于基体材料表面。

附图说明