[发明专利]表面修饰纳米金刚石及表面修饰纳米碳粒子的制造方法

说明书

本发明提供在有机溶剂中的分散性优异的表面修饰纳米金刚石、以及能够导入各种表面修饰基团、氧化锆的混入少、且能够容易地制造表面修饰纳米碳粒子的方法。表面修饰纳米金刚石包含纳米金刚石粒子、和对上述纳米金刚石粒子进行表面修饰的下述式(1)表示的基团。‑X‑R¹(1)[X表示‑NH‑、‑O‑、‑O‑C(＝O)‑、‑C(＝O)‑O‑、‑NH‑C(＝O)‑、‑C(＝O)‑NH‑、或‑S‑，从X向左伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子，R¹表示不具有羟基、羧基、氨基、单取代氨基、末端烯基及末端环氧基的一价有机基团，与X键合的原子为碳原子，碳原子相对于选自氮原子、氧原子、硫原子及硅原子中的杂原子的总量的摩尔比为4.5以上]。

技术领域

本发明涉及表面修饰纳米金刚石及表面修饰纳米碳粒子的制造方法。本申请主张在2019年6月11日向日本申请的日本特愿2019-108926号的优先权，将其内容援引于此。

背景技术

纳米碳粒子等纳米尺寸的微细物质具有在大尺寸状态下无法表现出的新特性。例如，纳米金刚石粒子(＝纳米尺寸的金刚石粒子)具有机械强度、高折射率、导热性、绝缘性、抗氧化性、促进树脂等的结晶化的作用等。然而，就纳米金刚石粒子而言，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，容易产生凝聚(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聚集(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有机溶剂、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对纳米金刚石粒子赋予分散性，从而抑制凝聚。

作为表面经过了修饰的纳米金刚石，已知有例如经由醚键将末端具有羟基的一价有机基团导入至纳米金刚石粒子而成的表面修饰纳米金刚石(参照非专利文献1)。另外，已知有经由氨基键将末端具有氨基的一价有机基团导入至纳米金刚石粒子而成的表面修饰纳米金刚石(参照非专利文献2)。

另外，作为得到在纳米金刚石表面导入有一价有机基团的表面修饰纳米金刚石的方法，已知有例如使用纳米金刚石粒子的粉体与反应剂进行反应的方法(参照非专利文献1、2)；一边通过在有机溶剂中使用氧化锆珠等进行珠磨处理而对纳米金刚石粒子的凝聚物进行破碎一边使其与反应剂进行反应的方法(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-214244号公报

非专利文献

非专利文献1：Journal of Materials Chemistry 19(2009)8432-8441

非专利文献2：Chemistry of Materials 16(2004)3924-3930

发明内容

发明所要解决的问题

然而，非专利文献1中记载的表面修饰有末端具有羟基的一价有机基团的纳米金刚石、非专利文献2中记载的表面修饰有末端具有氨基的一价有机基团的纳米金刚石，在有机溶剂中的分散性差。

因此，本发明的第一目的在于提供在有机溶剂中的分散性优异的表面修饰纳米金刚石。

另外，对于使用纳米金刚石粒子的粉体与反应剂反应而得到表面修饰纳米金刚石等表面修饰纳米碳粒子的方法而言，从反应剂在溶剂中的溶解性的观点考虑，需要在通过珠磨处理等进行破碎而得到水分散液之后进行干燥或脱溶剂而得到纳米金刚石粒子的粉体、并使其分散于对反应剂的溶解性优异的溶剂中，存在耗时耗力的问题。另外，在如上述专利文献1中所公开的那样通过珠磨处理同时进行破碎和反应的情况下，由于难以进行加热、脱水缩合等特定的反应，因此存在可导入的表面修饰基团受限、来自用于珠磨的氧化锆珠的氧化锆混入等问题。