[发明专利]碳材料-聚合物复合材料的制造方法及碳材料-聚合物复合材料

说明书

本申请是申请号为201280049062.0，申请日为2012年10月12日，申请人为积水化学工业株式会社，发明名称为“碳材料-聚合物复合材料的制造方法及碳材料-聚合物复合材料”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种将具有官能团的二硫醚材料与碳材料进行接枝而成的碳材料的制造方法，进一步，涉及一种将聚合物与得到的碳材料进行接枝而成的碳材料-聚合物复合材料的制造方法，更详细而言，涉及一种碳材料-聚合物复合材料的制造方法，其使用了解聚性的环状二硫醚化合物或该环状二硫醚化合物的聚合物且可在常压下在敞开容器内进行聚合。

背景技术

现有技术中，提出有如碳粒子或碳纳米管的各种碳材料和树脂形成的复合材料。通过使这些碳材料与树脂进行复合化，可以实现强度的提高等。另外，石墨为SP²的碳六方层状化合物，构成一层石墨称为石墨烯。现有技术中，为了得到石墨烯，已知有对碳化硅进行加热处理的方法及用CVD法在铜箔等金属膜上将石墨烯进行叠层的方法。

另一方面，已知用强酸对石墨进行处理，在石墨的层间掺杂离子，进一步进行急速加热处理，由此得到石墨烯层叠数比原石墨少的氧化石墨烯或薄片化石墨的方法(下述的专利文献1)。

另外，现有技术中对通过对石墨进行剥离处理而得到的薄片化石墨和聚合物的复合材料进行了各种研究。例如，在下述的非专利文献1中公开了通过利用化学处理对石墨进行剥离处理而得到薄片化石墨，在其共存下混合聚合引发剂及苯乙烯单体成分并聚合单体时，苯乙烯聚合物链接枝于石墨烯表面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:US7,658,901B02

非专利文献

非专利文献1:第59次高分子学会年次大会予稿集，3Pb016

发明内容

发明要解决的问题

在将碳材料与聚合物混合而得到的现有碳材料-聚合物复合材料中，碳材料和聚合物不进行键合。因此，物性的改善存在限制。另一方面，若使聚合物与碳材料进行接枝，则可以通过两者的键合更进一步提高复合材料的强度等。

然而，在将聚合物接枝于碳材料时，在碳材料的存在下聚合单体的工序复杂。

特别是，即使在碳材料中，在使聚合物接枝于薄片化石墨的情况下，得到薄片化石墨后，将聚合性单体或引发剂接枝于表面，以它们作为起点对聚合物进行接枝聚合的方法中，存在原料薄片化石墨的处理繁杂的问题。即，薄片化石墨或剥离的石墨烯在空气中越漂浮，剥离处理后的薄片化石墨及石墨烯量越轻，剥离处理后的薄片化石墨的操作非常困难。因此，现有技术中，在溶剂中将薄片化石墨进行再分散，向分散液中添加成为聚合引发点的聚合引发剂、或将共聚反应性的官能团接枝于石墨烯表面。然后，在溶液中进行聚合，从而将聚合物接枝于石墨烯表面。因此，工序变为多个，接枝物的制造需要非常长的时间。

进一步，在分散剂或溶剂中对薄片化石墨及纳米碳材料进行再分散时，若浓度高，则形成高粘度的浆料。例如，即使仅将1重量％左右的薄片化石墨分散在溶剂或分散剂中，也形成粘度非常高的浆料或者坚硬的凝聚块。因此，若不充分降低薄片化石墨的浓度，连搅拌都不容易进行。因此，难以容易地得到将聚合物接枝于薄片化石墨而形成的复合材料。因此，期望一种可容易地将聚合物接枝于含有薄片化石墨的碳材料的制造方法。

另外，接枝于碳材料的聚合物种类也存在限制。进一步，作为聚合物将具有官能团的聚合物接枝于碳材料，则可以得到对应于官能团的种类而表现出各种特性的复合材料。

本发明的目的在于，提供一种可以容易地将聚合物接枝于碳材料的碳材料-聚合物复合材料的制造方法，以及将聚合物接枝于按照该制造方法得到的碳材料而得到的碳材料-聚合物复合材料。

解决问题的方法

本申请发明人为了实现所述课题进行了潜心研究的结果发现，若使用通过加热环状二硫醚化合物而发生聚合所得到的聚合物，则可以在比较低的温度下，且在敞开的容器内在常压下使聚合物接枝于石墨或薄片化石墨等的碳材料，于是完成了本发明。