[发明专利]表面修饰纳米金刚石、包含所述表面修饰纳米金刚石的分散液及复合材料

说明书

本发明提供一种在有机溶剂、树脂中具有高分散性、且即使在200℃以上的高温环境中也可以保持上述特性的表面修饰纳米金刚石。本发明的表面修饰纳米金刚石具有纳米金刚石粒子的表面被下述式(1)表示的基团修饰而成的结构。式中，R¹～R⁴相同或不同，表示碳原子数1～25的脂肪族烃基。其中，R¹～R⁴中的至少一个为碳原子数10～25的脂肪族烃基。并且，式中的从碳原子伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子的表面。

技术领域

本发明涉及表面修饰纳米金刚石、包含上述表面修饰纳米金刚石的分散液、及包含上述表面修饰纳米金刚石的复合材料。本申请主张在2018年7月30日向日本申请的日本特愿2018-142360号的优先权，将其内容援引于此。

背景技术

纳米金刚石可显示出高机械强度、高折射率、高导热系数等。因此，已通过在树脂中配合纳米金刚石而对树脂赋予了上述特性。

然而，就纳米金刚石粒子(＝纳米尺寸的金刚石粒子)而言，其表面原子的比例通常较大，因此，可在相邻粒子的表面原子间发生作用的范德华力的总和大，容易产生聚集(aggregation)。除此以外，在纳米金刚石粒子的情况下，还会因相邻微晶的晶面间库仑相互作用而产生非常牢固地集合的所谓凝集(agglutination)的现象。因此，要使纳米金刚石粒子以初级粒子的状态分散于树脂中是非常困难的。为此，已进行了通过对纳米金刚石粒子的表面进行修饰而抑制纳米金刚石粒子的聚集，从而赋予分散性。

专利文献1中记载了将使氟代烷基羧酸与纳米金刚石反应而得到的经含有氟原子的基团进行了表面修饰的纳米金刚石配合于在室温下为液态的氟树脂中的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-8248号公报

发明内容

发明所要解决的问题

另一方面，为了使纳米金刚石粒子高分散于在室温下呈固体的树脂材料中，必须在树脂材料熔融的状态下添加纳米金刚石粒子并进行混炼，但经氟代烷基羧酸进行了表面修饰的纳米金刚石在155℃左右的温度下，其表面修饰基团会发生热分解而从纳米金刚石表面脱离，从而丧失分散性。因此，使纳米金刚石高分散于熔融混炼温度为200℃以上的树脂材料(例如，工程塑料等)中是非常困难的。

因此，本发明的目的在于提供一种在有机溶剂、树脂中具有高分散性、即使在200℃以上的高温环境中也能够保持上述特性的表面修饰纳米金刚石。

本发明的另一目的在于提供上述表面修饰纳米金刚石高分散于有机溶剂中而成的纳米金刚石分散液。

本发明的另一目的在于提供上述表面修饰纳米金刚石高分散于树脂中而成的复合材料。

解决问题的方法

本发明人们为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现了以下事项。

1.对于通过使季铵化合物与纳米金刚石粒子反应而得到的经铵盐修饰基团进行了表面修饰的纳米金刚石而言，上述铵盐修饰基团相对于有机溶剂、树脂具有亲和性，并且，通过利用上述铵盐修饰基团的空间位阻来抑制聚集，从而在有机溶剂、树脂中发挥出高分散性；

2.上述铵盐修饰基团即使在200℃以上的高温环境中也不会发生分解，可以保持对纳米金刚石粒子表面的结合(即，耐热性优异)，可以保持耐聚集性。

本发明基于这些见解而完成。

即，本发明提供一种表面修饰纳米金刚石，其具有纳米金刚石粒子的表面被下述式(1)表示的基团修饰而成的结构。

[化学式1]