碳材料、樹(shù)脂復(fù)合材料及它們的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種孔隙少且韌性優(yōu)異的樹(shù)脂復(fù)合材料。樹(shù)脂復(fù)合材料通過(guò)將具有石墨烯結(jié)構(gòu)且在200℃發(fā)生揮發(fā)的揮發(fā)成分的含有率低于1重量％的碳材料、和熱塑性樹(shù)脂混合而得到。樹(shù)脂復(fù)合材料含有具有石墨烯結(jié)構(gòu)的碳材料和熱塑性樹(shù)脂，其中，相對(duì)于上述熱塑性樹(shù)脂100重量份，以5重量份以上的比例含有上述碳材料，且以JIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定的斷裂應(yīng)變?yōu)?0％以上。
【專利說(shuō)明】
碳材料、樹(shù)脂復(fù)合材料及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料、將該碳材料和熱塑性樹(shù)脂混合而得到的樹(shù) 脂復(fù)合材料及它們的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前已知，通過(guò)在樹(shù)脂中分散石墨、碳納米管、石墨締、薄片化石墨等的具有石墨 締結(jié)構(gòu)的碳材料，可W提高樹(shù)脂的物性。
[0003] 例如，下述專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)有一種將微細(xì)化的石墨粒子分散于締控類樹(shù)脂中的 復(fù)合材料。專利文獻(xiàn)1中，通過(guò)向締控類樹(shù)脂中添加微細(xì)化的石墨粒子，可W賦予導(dǎo)電性或 導(dǎo)熱性、高彈性模量等物性。
[0004] 下述專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)有一種樹(shù)脂復(fù)合材料的制造方法:在規(guī)定的條件下對(duì)包含 樹(shù)脂和具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料的樹(shù)脂組成物施加切斷力后，進(jìn)行混煉。專利文獻(xiàn)2中，通 過(guò)上述制造方法，可W得到提高了機(jī)械強(qiáng)度的樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2012-236960號(hào)公報(bào) [000引專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2013-231158號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010] 但是，專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2的復(fù)合材料中，通過(guò)向樹(shù)脂中添加具有石墨締結(jié)構(gòu) 的碳材料，可W得到機(jī)械強(qiáng)度等比原樹(shù)脂高的樹(shù)脂復(fù)合材料，另一方面，關(guān)于初性具有降低 的傾向。另外，在將得到的樹(shù)脂復(fù)合材料賦形為片狀的情況下或進(jìn)行2次加工的情況下，有 時(shí)觀察到多個(gè)孔隙。此外，本說(shuō)明書中的孔隙是具有直徑為O.lmmW上的凹坑。
[ocm]本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在與樹(shù)脂復(fù)合化的情況下，也可W得到孔隙少 且初性優(yōu)異的樹(shù)脂復(fù)合材料的碳材料及該碳材料的制造方法。
[0012] 本發(fā)明的另一目的在于，提供一種孔隙少且初性優(yōu)異的樹(shù)脂復(fù)合材料及該樹(shù)脂復(fù) 合材料的制造方法。
[0013] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的方案
[0014] 本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將具有石墨締結(jié)構(gòu)，且在20(TC發(fā)生 揮發(fā)的揮發(fā)成分的含有率低于1重量％的碳材料與樹(shù)脂混合而得到的樹(shù)脂復(fù)合材料可解決 所述技術(shù)問(wèn)題，并最終完成本發(fā)明。
[0015] 因此，本發(fā)明提供一種碳材料，其具有石墨締結(jié)構(gòu)，且在20(TC發(fā)生揮發(fā)的揮發(fā)成 分的含有率低于1重量％。
[0016] 本發(fā)明的碳材料優(yōu)選為選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨締中的至 少一種。
[0017] 本發(fā)明提供一種樹(shù)脂復(fù)合材料，其通過(guò)對(duì)所述碳材料和熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行混合而得 到。
[0018] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料優(yōu)選相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，W5重量份W上的 比例含有所述碳材料，將所述樹(shù)脂復(fù)合材料賦形為15cmX 15cmX 1mm的片材時(shí)，在所述熱塑 性樹(shù)脂為結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在氛圍溫度為烙點(diǎn)W上時(shí)，將所述片材在真空下放置1小時(shí) 后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)W下;或者，在所述熱塑性樹(shù)脂為非結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在氛圍 溫度為TgW上時(shí)，將所述片材在真空下放置1小時(shí)后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)W下。
[0019]此外，本發(fā)明中，結(jié)晶性樹(shù)脂的烙點(diǎn)是指基于JIS K7121，且通過(guò)DSC(差示掃描熱 量分析)測(cè)定而得到的溶解峰溫度。非晶性樹(shù)脂的Tg是指基于JIS K7121，且通過(guò)DSC測(cè)定而 得到的中間點(diǎn)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0020] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料優(yōu)選相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，W5重量份W上的 比例含有所述碳材料，并W JIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定的斷裂應(yīng)變?yōu)?0 % W上。
[0021] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料的另一廣泛的方面中，一種樹(shù)脂復(fù)合材料，其含有具有石 墨締結(jié)構(gòu)的碳材料和熱塑性樹(shù)脂，其中，相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，W5重量份W上 的比例含有所述碳材料，在將所述樹(shù)脂復(fù)合材料賦形為15cmX 15cmX 1mm的片材時(shí)，在所述 熱塑性樹(shù)脂為結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在氛圍溫度為烙點(diǎn)W上時(shí)，將所述片材在真空下放置1 小時(shí)后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)W下;或者，在所述熱塑性樹(shù)脂為非結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在 氛圍溫度為TgW上時(shí)，將所述片材在真空下放置1小時(shí)后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)W下。優(yōu)選 所述碳材料為選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨締中的至少一種。
[0022] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料的另一廣泛的方面中，一種樹(shù)脂復(fù)合材料，其含有具有石 墨締結(jié)構(gòu)的碳材料和熱塑性樹(shù)脂，并且，相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，W5重量份W上 的比例含有所述碳材料，并WJIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定的斷裂應(yīng)變?yōu)?0% W上。優(yōu)選具有所述 石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料為選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨締中的至少一種。
[0023] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料中，優(yōu)選相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，W50重量份W 下的比例含有所述碳材料。
[0024] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料中，優(yōu)選所述熱塑性樹(shù)脂為聚締控。
[0025] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料中，優(yōu)選所述熱塑性樹(shù)脂為聚丙締。
[0026] 本發(fā)明提供一種碳材料的制造方法，其使具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料干燥至在200 °C發(fā)生揮發(fā)的揮發(fā)成分的含有率低于1重量％。優(yōu)選所述具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料為選自 碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨締中的至少一種。
[0027] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料的制造方法中包括:通過(guò)所述碳材料的制造方法得到碳材 料的工序;通過(guò)混合所述碳材料和熱塑性樹(shù)脂得到樹(shù)脂復(fù)合材料的工序。
[002引發(fā)明的效果
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的碳材料的制造方法，可W得到具有石墨締結(jié)構(gòu)且在200°C發(fā)生揮發(fā) 的揮發(fā)成分的含有率低于1重量％的碳材料。另外，通過(guò)混合所述碳材料和熱塑性樹(shù)脂，可 W得到孔少且初性優(yōu)異的樹(shù)脂復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
[0030] W下，說(shuō)明本發(fā)明的詳情。
[003。（碳材料）
[0032] 本發(fā)明的碳材料具有石墨締結(jié)構(gòu)，且在20(TC揮發(fā)的揮發(fā)成分的含有率低于1重 量％。作為具有上述石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料，可W優(yōu)選使用選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片 化石墨及石墨締中的至少一種。
[0033] 本說(shuō)明書中，薄片化石墨是石墨締片材的疊層體。薄片化石墨通過(guò)對(duì)石墨進(jìn)行剝 離處理而得到。即，薄片化石墨是比最初的石墨更薄的石墨締片材的疊層體。
[0034] 薄片化石墨中的石墨締片材的疊層數(shù)為2層W上。從有效地提高樹(shù)脂的拉伸彈性 模量等機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，疊層數(shù)優(yōu)選為100層W下，更優(yōu)選為30層W下。薄片化石墨中 的石墨締片材的疊層數(shù)越低，越可W更進(jìn)一步有效地提高拉伸彈性模量等剛性。
[0035] 薄片化石墨具有將較薄的石墨締片材疊層而成的結(jié)構(gòu)。因此，薄片化石墨的長(zhǎng)寬 比較大。此外，本發(fā)明中，薄片化石墨的長(zhǎng)寬比是指薄片化石墨的疊層面方向上的最大尺寸 與薄片化石墨厚度之比。
[0036] 如果薄片化石墨的長(zhǎng)寬比過(guò)低，則有時(shí)對(duì)于沿與上述疊層面交叉的方向施加的外 力的加強(qiáng)效果不充分。如果薄片化石墨的長(zhǎng)寬比過(guò)高，則有時(shí)效果飽和而不能期望其W上 的加強(qiáng)效果。因此，薄片化石墨的長(zhǎng)寬比的優(yōu)選下限為5左右，優(yōu)選上限為100左右。
[0037] 作為制造薄片化石墨的方法，沒(méi)有特別限定，可通過(guò)目前公知的方法制造。例如如 下而得到：在石墨層間插入硝酸離子等離子后進(jìn)行加熱處理的化學(xué)性的處理方法;對(duì)石墨 施加超聲波等物理性的處理方法；W石墨為作用極進(jìn)行電解的電化學(xué)性的方法等方法。另 夕h薄片化石墨可W使用市售的薄片化石墨。
[0038] 本發(fā)明中，上述碳材料中在20(TC發(fā)生揮發(fā)的揮發(fā)成分的含有率低于1重量％。作 為上述揮發(fā)成分，沒(méi)有特別限定，例如可舉出水分等。在上述揮發(fā)成分為水分的情況下，上 述揮發(fā)成分的含有率為含水率。本說(shuō)明書中，含水率設(shè)為表示30°C的碳材料中含有多少重 量％水分的指標(biāo)。另外，含水率可W通過(guò)后述的實(shí)施例中說(shuō)明的熱重量測(cè)定而求得。
[0039] 在此，樹(shù)脂復(fù)合材料通?？蒞通過(guò)在高溫下混合碳材料和樹(shù)脂而得到，但是，對(duì)含 水率為1重量％ ^上的碳材料和樹(shù)脂進(jìn)行混合時(shí)，容易產(chǎn)生氣泡。該氣泡為孔隙產(chǎn)生的原 因，或?qū)⒌玫降臉?shù)脂復(fù)合材料賦形為片狀，在拉伸該片材時(shí)，有時(shí)成為斷裂的起點(diǎn)。上述含 水率優(yōu)選低于0.8重量％，更優(yōu)選低于0.5重量％。
[0040] 本發(fā)明的碳材料可W通過(guò)使具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料干燥到含水率低于1重量％ 來(lái)進(jìn)行制造。
[0041] 作為上述進(jìn)行干燥的溫度，沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選W200°C~300°C進(jìn)行干燥。運(yùn)是 由于，當(dāng)?shù)陀?00°C時(shí)，有時(shí)不能充分干燥。另一方面是由于，當(dāng)高于300°C時(shí)，與碳材料接枝 的樹(shù)脂可能進(jìn)行熱劣化。
[0042] 上述進(jìn)行干燥的時(shí)間也沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選為1~2小時(shí)。此外，干燥優(yōu)選在氮氛 圍下進(jìn)行。
[0043] (樹(shù)脂復(fù)合材料）
[0044] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料通過(guò)對(duì)上述的本發(fā)明的碳材料和熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行混合而 得到。上述碳材料的含水率低于1重量％，因此，即使與樹(shù)脂復(fù)合化，也不易產(chǎn)生氣泡。即，不 易產(chǎn)生上述的孔隙，或者不易產(chǎn)生將樹(shù)脂復(fù)合材料賦形為片狀并進(jìn)行拉伸時(shí)的斷裂起點(diǎn)。 在此，當(dāng)斷裂起點(diǎn)較少時(shí)，斷裂應(yīng)變不易降低。因此，可W提供初性優(yōu)異的樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0045] 作為熱塑性樹(shù)脂，沒(méi)有特別限定，可W使用目前公知的結(jié)晶性高分子或非晶性高 分子。例如，可W使用聚締控等。作為聚締控，沒(méi)有特別限定，可舉出：聚乙締、聚丙締、乙締 均聚物、乙締-曰-締控共聚物、乙締-(甲基)丙締酸共聚物、乙締-(甲基)丙締酸醋共聚物、乙 締-乙酸乙締醋共聚合物等聚乙締類樹(shù)脂;丙締均聚合物、丙締-a-締控共聚合物等聚丙締 類樹(shù)脂;下締均聚合物、下二締、異戊二締等共輛二締的均聚合物或共聚合物等。優(yōu)選為聚 丙締。作為上述聚丙締，更優(yōu)選使用1。3(^^8 1(7210為基準(zhǔn)，在溫度230°(：、負(fù)載2.164奸的 條件下測(cè)定)處于0.5~5.Og/10分鐘的范圍的聚丙締。在該情況下，可W進(jìn)行生產(chǎn)力較高的 擠出成形。
[0046] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料優(yōu)選相對(duì)于樹(shù)脂100重量份，W5重量份~50重量份的比例 含有具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料。更優(yōu)選W5重量份~20重量份的比例含有碳材料。進(jìn)一步優(yōu) 選W5重量份~10重量份的比例含有。運(yùn)是由于，碳材料過(guò)少時(shí)，有時(shí)不能有效地提高拉伸 彈性模量等機(jī)械強(qiáng)度，碳材料過(guò)多時(shí)，有時(shí)斷裂應(yīng)變等初性降低。
[0047] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料優(yōu)選是賦形為15cmX15cmXlmm的片材，且在真空下放置1 小時(shí)后，在表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)W下的樹(shù)脂復(fù)合材料。關(guān)于在上述真空下放置1小時(shí)時(shí)的 溫度，在熱塑性樹(shù)脂為結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，氛圍溫度為烙點(diǎn)W上。另一方面，在熱塑性樹(shù) 脂為非晶性樹(shù)脂的情況下，氛圍溫度為TgW上。此外，本說(shuō)明書中，上述孔隙為至少W肉眼 可識(shí)別的大小。
[0048] 但是，就本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料而言，如果相對(duì)于樹(shù)脂100重量份，W5重量份W上 的比例含有具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料，且在上述表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)W下，則可W不是使 用上述的本發(fā)明碳材料而制造的樹(shù)脂復(fù)合材料。即，可W通過(guò)其它方法進(jìn)行制造。運(yùn)是由 于，如果成為斷裂起點(diǎn)的孔隙的數(shù)量較少，則可W提供初性優(yōu)異的復(fù)合材料。但是，即使在 該情況下，關(guān)于在真空下放置1小時(shí)時(shí)的溫度，在熱塑性樹(shù)脂為結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，氛圍 溫度為烙點(diǎn)W上，在熱塑性樹(shù)脂為非晶性樹(shù)脂的情況下，氛圍溫度為TgW上。而且，作為上 述具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料，可W優(yōu)選使用選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石 墨締中的至少一種。
[0049] 另外，本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料優(yōu)選WJIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定的斷裂應(yīng)變?yōu)?0%W 上。本說(shuō)明書中，斷裂應(yīng)變?yōu)?0% W上是指，WJIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定的斷裂應(yīng)變的最低值 為50%W上。
[0050] 即使在該情況下，就本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料而言，如果相對(duì)于熱塑性樹(shù)脂100重量 份，W5重量份W上的比例含有具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料，且WJIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定的斷 裂應(yīng)變?yōu)?0% W上，則可W不是使用上述的本發(fā)明的碳材料制造的樹(shù)脂復(fù)合材料。運(yùn)是由 于，上述斷裂應(yīng)變?yōu)?0% W上的情況下，成為斷裂起點(diǎn)的孔數(shù)量較少。因此，可W提供孔隙 較少且初性優(yōu)異的樹(shù)脂復(fù)合材料。作為上述具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料，可W優(yōu)選使用選自 碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨締中的至少一種。
[0051] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料中，除了上述必須成分W外，作為任意成分，可W使用各種 添加劑。作為添加劑，例如可舉出：苯酪類、憐類、胺類、硫類等抗氧劑;苯并=挫類、徑基苯 基=嗦類等紫外線吸收劑;有害金屬抑制劑;六漠聯(lián)苯酸、十漠二苯酸等面化阻燃劑;聚憐 酸錠、=甲基憐酸醋等阻燃劑;各種填充劑;抗靜電劑;穩(wěn)定劑;顏料等。
[0052] (樹(shù)脂復(fù)合材料的制造方法）
[0053] 本發(fā)明的樹(shù)脂復(fù)合材料的制造方法中，首先，通過(guò)使具有石墨締結(jié)構(gòu)的碳材料干 燥至含水率低于1重量％，從而得到碳材料。接著，對(duì)得到的碳材料和熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行混合， 由此，得到樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0054] 作為混合上述碳材料和熱塑性樹(shù)脂的方法，沒(méi)有特別限定，例如可使用在高溫下 進(jìn)行烙融混煉的方法。此外，上述混煉優(yōu)選在樹(shù)脂不會(huì)發(fā)生熱劣化的程度的溫度下進(jìn)行。
[0055] 進(jìn)行上述混煉的時(shí)間沒(méi)有特別限定，但優(yōu)選為1~5分鐘。運(yùn)是由于，時(shí)間過(guò)短時(shí)， 有時(shí)產(chǎn)生碳材料的分散不良，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，樹(shù)脂可能發(fā)生熱劣化。
[0056] 另外，上述混煉方法也沒(méi)有特別限定，例如可舉出使用煉塑機(jī)等二軸螺旋混煉機(jī)、 單螺桿擠壓機(jī)、雙螺桿擠壓機(jī)、本伯里密煉機(jī)、漉社機(jī)等混煉裝置，在加熱下進(jìn)行混煉的方 法等。其中，優(yōu)選使用煉塑機(jī)進(jìn)行烙融混煉的方法。
[0057] 另外，通過(guò)本發(fā)明得到的樹(shù)脂復(fù)合材料可W使用適當(dāng)?shù)馁x形方法制成各種形狀。 作為運(yùn)種賦形方法，可W優(yōu)選使用沖壓加工、注塑成形或擠出成形等成形方法。另外，可W 通過(guò)烙融涂布方法賦形。使用上述那樣的賦形方法，可W制成片材狀等期望的形狀。
[0058] (實(shí)施例及比較例）
[0059] W下，基于具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。此外，本發(fā)明不限定于W下的實(shí)施 例。
[0060] (干燥薄片化石墨的準(zhǔn)備）
[0061] 使用了xGScience公司制造、商品名"xGnP-M5"作為薄片化石墨。在使用前，使用 SEM觀察的層面的面方向上的平均尺寸約為5.0皿，層厚度約為60nm。另外，石墨締的疊層數(shù) 約為180層，BET比表面積為75m^g。
[0062] 將上述薄片化石墨在200°C、氮氛圍下干燥1小時(shí)之后的薄片化石墨設(shè)為干燥薄片 化石墨A。同樣，通過(guò)W下述表1示出的條件進(jìn)行干燥，得到干燥薄片化石墨B~D。得到干燥 碳納米管G和干燥碳納米管H。將得到的干燥薄片化石墨A~D、干燥石墨E、干燥石墨F及碳納 米管G、碳納米管H在空氣氛圍下、30~200°C的溫度范圍內(nèi)，通過(guò)10°C/分鐘的升溫速度進(jìn)行 熱重量測(cè)定（TGA測(cè)定）。此時(shí)，將3(TC下的薄片化石墨的重量設(shè)為A重量，且將直到升溫至 20(TC揮發(fā)的成分量設(shè)為B重量，通過(guò)下述式求得含水率。
[0063] 含水率(重量％) = (B/A)X100
[0064] (干燥石墨的準(zhǔn)備）
[0065] 使用了SEC化rbon株式會(huì)社制造、商品名"SN05"作為石墨。在使用前，使用SEM觀 察的層面的面方向上的平均尺寸約為5.Own,層厚度約為500nm。另外，石墨締的疊層數(shù)約為 1500層，BET比表面積為16mVg。
[0066] 使上述石墨在氮氛圍下，且在下述表1示出的條件下干燥，由此，得到干燥石墨E和 干燥石墨F。將得到的石墨E和石墨F在空氣氛圍下且在30~200°C的溫度范圍內(nèi)，WlOtV分 鐘的升溫速度進(jìn)行熱重量測(cè)定(TGA測(cè)定）。此時(shí)，將3(TC下的石墨的重量設(shè)為A重量，將直到 升溫至20(TC揮發(fā)的水分量設(shè)為B重量，并通過(guò)上述式求得含水率。
[0067] (干燥碳納米管的準(zhǔn)備）
[0068] 使用了 CNT株式會(huì)社制造、商品名乂 tube-100"作為碳納米管。平均直徑為10~ 40nm，平均長(zhǎng)度為13nm，BET比表面積為15(WVg。
[0069] 使上述碳納米管在氮氛圍下，且在下述表1示出的條件下進(jìn)行干燥，由此，得到干 燥碳納米管G和干燥碳納米管H。將得到的碳納米管G和碳納米管H在空氣氛圍下，且在30~ 200°C的溫度范圍內(nèi)，WlOtV分鐘的升溫速度進(jìn)行熱重量測(cè)定(TGA測(cè)定）。此時(shí)，將30°C下 的碳納米管的重量設(shè)為A重量，將直到升溫至20(TC揮發(fā)了的水分量設(shè)為B重量，并通過(guò)上述 式求得含水率。
[0070] 將結(jié)果示于下述表1中。
[0071] [表1]
[00721
[0073] (實(shí)施例1)
[0074] 將100重量份的聚丙締類樹(shù)脂(Prime Polypro株式會(huì)社制造，商品名：E-150GK， MFR: 0.6g/10分鐘，斷裂應(yīng)變:600% W上)和10重量份的干燥薄片化石墨A，使用實(shí)驗(yàn)用煉塑 機(jī)(東洋精機(jī)株式會(huì)社制造，商品名:R-l〇〇)W溫度180°C烙融混煉3分鐘，由此，得到樹(shù)脂復(fù) 合材料。接著，將得到的樹(shù)脂復(fù)合材料通過(guò)沖壓加工，成形為片材狀，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂 復(fù)合材料片材。
[0075] (實(shí)施例2)
[0076] 除了使用20重量份的干燥薄片化石墨A代替10重量份的干燥薄片化石墨AW外，與 實(shí)施例1 一樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0077] (實(shí)施例3)
[0078] 除了使用干燥薄片化石墨B代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例1 一樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0079] (實(shí)施例4)
[0080] 除了使用50重量份的干燥薄片化石墨B代替10重量份的干燥薄片化石墨BW外，與 實(shí)施例3-樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0081] (實(shí)施例5)
[0082] 除了使用干燥石墨E代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例1 一樣，制作厚度1.0mm 的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0083] (實(shí)施例6)
[0084] 除了使用20重量份的干燥石墨E代替10重量份的干燥石墨EW外，與實(shí)施例5-樣， 制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0085] (實(shí)施例7)
[0086] 除了使用干燥碳納米管G代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例1 一樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0087] (實(shí)施例8)
[0088] 除了使用20重量份的干燥碳納米管G代替10重量份的干燥碳納米管GW外，與實(shí)施 例7-樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0089] (實(shí)施例9)
[0090] 除了使用高密度聚乙締類樹(shù)脂（日本polyethylene株式會(huì)社制造，商品名:HF560， MFR:7.0g/10分鐘，斷裂應(yīng)變:400%W上)代替聚丙締類樹(shù)脂W外，與實(shí)施例1一樣，制作厚 度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[00川（實(shí)施例10)
[0092] 除了使用20重量份的干燥薄片化石墨B代替10重量份的干燥薄片化石墨AW外，與 實(shí)施例10-樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0093] (實(shí)施例11)
[0094] 除了使用聚碳酸醋類樹(shù)脂(S菱engineering plastics株式會(huì)社制造，商品名:H- 3000，MFR:30g/10分鐘，斷裂應(yīng)變：100%W上)代替聚丙締類樹(shù)脂W外，與實(shí)施例1 一樣，審U 作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[00巧](實(shí)施例12)
[0096] 除了使用20重量份的干燥薄片化石墨B代替10重量份的干燥薄片化石墨AW外，與 實(shí)施例11 一樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0097] (比較例1)
[0098] 除了使用干燥薄片化石墨C代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例1 一樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0099] (比較例2)
[0100] 除了使用干燥薄片化石墨C代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例2-樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0101] (比較例3)
[0102] 除了使用干燥薄片化石墨D代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例1 一樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0103] (比較例4)
[0104] 除了使用50重量份的干燥薄片化石墨D代替10重量份的干燥薄片化石墨DW外，與 比較例3-樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0105] (比較例5)
[0106] 除了使用干燥薄片化石墨F代替干燥薄片化石墨CW外，與比較例1 一樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0107] (比較例6)
[0108] 除了使用20重量份的干燥石墨F代替10重量份的干燥石墨FW外，與比較例5-樣， 制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0109] (比較例7)
[0110] 除了使用干燥碳納米管H代替干燥薄片化石墨CW外，與比較例1 一樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0111] (比較例8)
[0112] 除了使用20重量份的干燥碳納米管H代替10重量份的干燥碳納米管外，與比較 例7-樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0113] (比較例9)
[0114] 除了使用干燥薄片化石墨C代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例9一樣，制作厚度 1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[01巧](比較例10)
[0116] 除了使用20重量份的干燥薄片化石墨C代替10重量份的干燥薄片化石墨CW外，與 比較例9 一樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0117] (比較例11)
[0118] 除了使用干燥薄片化石墨C代替干燥薄片化石墨AW外，與實(shí)施例11 一樣，制作厚 度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0119] (比較例12)
[0120] 除了使用20重量份的干燥薄片化石墨C代替10重量份的干燥薄片化石墨CW外，與 比較例11 一樣，制作厚度1.0mm的樹(shù)脂復(fù)合材料片材。
[0121] (實(shí)施例及比較例的評(píng)價(jià)）
[0122] 孔隙數(shù):通過(guò)目視確認(rèn)將實(shí)施例1~10及比較例1~10中得到的樹(shù)脂復(fù)合材料片材 在180°C且設(shè)為-O.lMPa的烤箱中放置1小時(shí)放置時(shí)的孔隙數(shù)量，通過(guò)目視確認(rèn)將實(shí)施例11、 12、比較例11、12中得到的樹(shù)脂復(fù)合片材在25(TC且設(shè)為-0.1M化的烤箱中放置1小時(shí)時(shí)的孔 隙數(shù)量。
[0123] 斷裂應(yīng)變:從實(shí)施例1~12及比較例1~12中得到的樹(shù)脂復(fù)合材料片材沖切成5根1 號(hào)啞鈴，由此制作樣品。對(duì)于得到的樣品，WJIS K7161為基準(zhǔn)，測(cè)定23°C下的斷裂應(yīng)變(N = 5)。將得到的5個(gè)斷裂應(yīng)變中值最小的應(yīng)變?cè)O(shè)為樹(shù)脂復(fù)合材料片材的斷裂應(yīng)變。
[0124]
[01巧]實(shí)施例1~12中，干燥薄片化石墨A、干燥薄片化石墨B、干燥石墨E及干燥碳納米管 G的含水率小至低于1重量％，因此，孔的數(shù)量小至低于3個(gè)。而且，成為斷裂起點(diǎn)的孔隙數(shù)較 少，因此，認(rèn)為樹(shù)脂復(fù)合材料片材的斷裂應(yīng)變較大。與之相對(duì)，使用了含水率為1重量％^上 的干燥薄片化石墨C、干燥薄片化石墨D、干燥石墨F及干燥碳納米管H的比較例1~12中，觀 察到大量的孔，確認(rèn)到斷裂應(yīng)變較小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳材料，其具有石墨烯結(jié)構(gòu)，且在200°c發(fā)生揮發(fā)的揮發(fā)成分的含有率低于1重 量％。2. 如權(quán)利要求1所述的碳材料，其中， 所述碳材料為選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨稀中的至少一種。3. -種樹(shù)脂復(fù)合材料，其通過(guò)對(duì)權(quán)利要求1或2所述的碳材料和熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行混合而 得到。4. 如權(quán)利要求3所述的樹(shù)脂復(fù)合材料，其中，相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，以5重 量份以上的比例含有所述碳材料， 將所述樹(shù)脂復(fù)合材料賦形為15cm X 15cm X 1mm的片材時(shí)， 在所述熱塑性樹(shù)脂為結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在氛圍溫度為熔點(diǎn)以上時(shí)，將所述片材在 真空下放置1小時(shí)后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)以下;或者， 在所述熱塑性樹(shù)脂為非結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在氛圍溫度為Tg以上時(shí)，將所述片材在 真空下放置1小時(shí)后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)以下。5. 如權(quán)利要求3或4所述的樹(shù)脂復(fù)合材料，其中，相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，以5 重量份以上的比例含有所述碳材料， 所述樹(shù)脂復(fù)合材料以JIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定得到的斷裂應(yīng)變?yōu)?0 %以上。6. -種樹(shù)脂復(fù)合材料，其含有具有石墨烯結(jié)構(gòu)的碳材料和熱塑性樹(shù)脂，并且，相對(duì)于所 述熱塑性樹(shù)脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料， 將所述樹(shù)脂復(fù)合材料賦形為15cm X 15cm X 1mm的片材時(shí)， 在所述熱塑性樹(shù)脂為結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在氛圍溫度為熔點(diǎn)以上時(shí)，將所述片材在 真空下放置1小時(shí)后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)以下;或者， 在所述熱塑性樹(shù)脂為非結(jié)晶性樹(shù)脂的情況下，在氛圍溫度為Tg以上時(shí)，將所述片材在 真空下放置1小時(shí)后，表面上產(chǎn)生的孔為3個(gè)以下。7. -種樹(shù)脂復(fù)合材料，其含有具有石墨烯結(jié)構(gòu)的碳材料和熱塑性樹(shù)脂，并且，相對(duì)于所 述熱塑性樹(shù)脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料， 所述樹(shù)脂復(fù)合材料以JIS K7161為基準(zhǔn)測(cè)定得到的斷裂應(yīng)變?yōu)?0 %以上。8. 如權(quán)利要求6或7所述的樹(shù)脂復(fù)合材料，其中， 所述具有石墨烯結(jié)構(gòu)的碳材料為選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨烯中 的至少一種。9. 如權(quán)利要求3~8中任一項(xiàng)所述的樹(shù)脂復(fù)合材料，其中， 相對(duì)于所述熱塑性樹(shù)脂100重量份，以50重量份以下的比例含有所述碳材料。10. 如權(quán)利要求3~9中任一項(xiàng)所述的樹(shù)脂復(fù)合材料，其中， 所述熱塑性樹(shù)脂為聚烯烴。11. 如權(quán)利要求10所述的樹(shù)脂復(fù)合材料，其中， 所述熱塑性樹(shù)脂為聚丙烯。12. -種碳材料的制造方法，其使具有石墨烯結(jié)構(gòu)的碳材料干燥至在200°C發(fā)生揮發(fā)的 揮發(fā)成分的含有率低于1重量％。13. 如權(quán)利要求12所述的碳材料的制造方法，其中， 所述具有石墨烯結(jié)構(gòu)的碳材料為選自碳納米管、碳纖維、石墨、薄片化石墨及石墨烯中 的至少一種。14. 一種樹(shù)脂復(fù)合材料的制造方法，其包括： 通過(guò)權(quán)利要求12或13所述的碳材料的制造方法得到碳材料的工序； 通過(guò)混合所述碳材料和熱塑性樹(shù)脂得到樹(shù)脂復(fù)合材料的工序。
【文檔編號(hào)】C01B31/02GK106061895SQ201580009988
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年2月20日
【發(fā)明人】澤和洋, 濱田大地, 向畑大輔, 乾延彥
【申請(qǐng)人】積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社