[发明专利]碳纳米管弹性体复合材料、使用其的密封材料及片状材料

说明书

技术领域

本发明涉及碳纳米管弹性体复合材料、使用其的密封材料及片状材料。尤其是涉及具有耐热性、能够在高温下连续使用的碳纳米管弹性体复合材料、使用其的密封材料及片状材料。

背景技术

弹性体由于柔软且显示出橡胶弹性，因此，被广泛使用于密封材料、吸收材料等各种用途。然而，弹性体并非耐热性充分的材料，其使用范围、使用环境受到限制。通常使用的弹性体的耐热极限为：天然橡胶120℃、丁基橡胶150℃、含氟橡胶300℃，但连续使用时会发生软化，因此，在例如高温下难以用作密封材料。

通过将弹性体与例如碳纳米管(以下，也称为CNT)那样的填料复合化，可以提高弹性体的耐热性。例如，专利文献1中报道了通过将直径大的CNT、碳黑和弹性体复合化来提高耐热性。另外，专利文献2中记载了一种纤维复合材料，其包含弹性体、分散在该弹性体中的平均直径为0.7～15nm且平均长度为0.5～100μm的碳纳米纤维、和平均直径为1～100μm且纵横比为50～500的纤维，所述弹性体具有对所述碳纳米纤维具有亲和性的不饱和键或基团。专利文献3中记载了一种碳纤维复合材料，相对于含氟弹性体100重量份，含有5～40重量份的平均直径超过30nm且为200nm以下的气相生长碳纤维，所述碳纤维复合材料在23℃时的断裂伸长率(EB)为200％～500％、30℃时的动态弹性模量(E'/30℃)为25MPa～3000MPa、250℃时的动态弹性模量(E'/250℃)为15MPa～1000MPa。

然而，在这些现有技术中，尚未报道在高温下连续使用时物性变化少的CNT与弹性体的复合材料。如果能够实现在高温下连续使用时物性变化少的耐热性的碳纳米管弹性体复合材料，则可以非常适合地用于密封材料等用途。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－507110号公报

专利文献2：日本特开2007－39648号公报

专利文献3：日本特开2009－161652号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明旨在解决如上所述的现有技术的问题，提供一种提高弹性体的耐热性、能够在150℃以上的温度连续使用24小时以上的碳纳米管弹性体复合材料、使用其的密封材料及片状材料。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个实施方式，提供一种碳纳米管弹性体复合材料，所述碳纳米管弹性体复合材料包含碳纳米管和弹性体，其中，相对于所述碳纳米管和所述弹性体的总重量，含有0.1重量份以上20重量份以下的所述碳纳米管，所述弹性体的热分解温度为150℃以上，将所述碳纳米管弹性体复合材料在150℃下保持了t小时时的储能模量设为E'(t)时，t＝0小时时的储能模量E'(0)与t＝24小时时的储能模量E'(24)之比E'(24)/E'(0)在0.5以上1.5以下的范围内。

在所述碳纳米管弹性体复合材料中，将所述碳纳米管弹性体复合材料在280℃或所述弹性体的热分解温度－50℃的任一个低的温度下保持10分钟，通过电子自旋共振法测定所述碳纳米管弹性体复合材料的自由基浓度，所得自由基浓度除以将所述碳纳米管弹性体复合材料恢复到室温10分钟后通过所述电子自旋共振法测定的自由基浓度而得到的值可以为0.8以上。

另外，根据本发明的一个实施方式，提供一种碳纳米管弹性体复合材料，所述碳纳米管弹性体复合材料包含碳纳米管和弹性体，其中，相对于所述碳纳米管和所述弹性体的总重量，含有0.1重量份以上20重量份以下的所述碳纳米管，所述弹性体的热分解温度为150℃以上，将所述碳纳米管弹性体复合材料在280℃或所述弹性体的热分解温度－50℃的任一个低的温度下保持10分钟，通过电子自旋共振法测定所述碳纳米管弹性体复合材料的自由基浓度，所得自由基浓度除以将所述碳纳米管弹性体复合材料恢复到室温10分钟后通过所述电子自旋共振法测定的自由基浓度而得到的值为0.8以上。

在所述碳纳米管弹性体复合材料中，所述碳纳米管弹性体复合材料在150℃的拉伸试验(基于JIS K6251)中的抗拉强度可以为1.0MPa以上。

所述碳纳米管弹性体复合材料在动态机械特性装置中从室温以10℃/min升温时，150℃时的储能模量可以为0.5MPa以上、且损耗正切可以为0.5MPa以下。

所述碳纳米管弹性体复合材料在室温至150℃的范围内的线膨胀系数可以为5×10^-4/K以下。