[發(fā)明專利]含碳納米管組合物、復(fù)合體及它們的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680045876.1
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN101326207A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 百瀨扶實乃;齋藤隆司
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱麗陽株式會社
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鐘晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含碳納米管組合物、復(fù)合體及它們的制造方法。

本申請主張基于2005年12月6日申請的特愿2005-351481號的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容引用于此。

背景技術(shù)

近年來在各種工業(yè)領(lǐng)域中，使用具有納米尺寸的所謂納米物質(zhì)的納米技術(shù)正受到關(guān)注。通過在納米水平將納米物質(zhì)與其他的多種材料復(fù)合化，進行了具有以往所沒有的新優(yōu)異功能的材料的開發(fā)。被高度分散的納米物質(zhì)，顯示與大塊狀態(tài)的納米物質(zhì)不同的性質(zhì)而有用，因此使其分散于復(fù)合體中的技術(shù)是不可缺少的。但是，由于通常納米物質(zhì)其表面狀態(tài)是不穩(wěn)定的，在復(fù)合化時凝聚，存在不能發(fā)揮納米物質(zhì)特有的功能的問題。

納米物質(zhì)中的碳納米管，從1991年被發(fā)現(xiàn)以來，一直在進行其物性評價、功能研究，關(guān)于其應(yīng)用的研究開發(fā)也正在火熱進行，但是在與樹脂或溶液進行復(fù)合化時，以卷繞的狀態(tài)制造出的碳納米管進一步凝聚，存在不能發(fā)揮出本來特性的問題。因此，對碳納米管進行物理性處理，或者進行化學(xué)性修飾，嘗試均勻地分散或溶解于溶劑或樹脂中。例如提出通過在強酸中對單層碳納米管進行超聲波處理，將單層碳納米管切短而分散的方法(非專利文獻1)。但是，由于在強酸中進行處理，所以操作變得煩雜，并非適合于工業(yè)的方法，而且其分散效果也不充分。

這樣被切斷的單層碳納米管，其兩端是打開的，著眼于以羧基等含氧官能團為終端，提出將羧基變成酰氯后，與胺化合物反應(yīng)從而導(dǎo)入長鏈烷基，使其可溶于溶劑的方法(非專利文獻2)。但是，在該方法中，由于通過共價鍵將長鏈烷基導(dǎo)入單層碳納米管中，所以還殘留碳納米管的石墨層(Graphenesheet)構(gòu)造受到損傷或者碳納米管自身的特性受到影響等問題。

作為其他嘗試，報道了制造水溶性的單層碳納米管的方法，其利用芘分子通過強相互作用力吸附在碳納米管表面上，在芘分子中導(dǎo)入含有銨離子的取代基，將其與單層碳納米管一起在水中進行超聲波處理，通過以非共價鍵吸附于單層碳納米管來制造水溶性的單層碳納米管(非專利文獻3)。通過該方法，由于非共價鍵型的化學(xué)修飾抑制了石墨層的損傷等，但由于非導(dǎo)電性的芘化合物存在，所以有碳納米管的導(dǎo)電性能低下的問題。

還提出了以下方案，即，使用廣泛應(yīng)用的表面活性劑或聚合物系分散劑，不損害碳納米管自身的特性而將碳納米管分散或溶解于水、有機溶劑等各種溶劑中，得到分散液的方法(專利文獻1、專利文獻2)。雖然記載了該分散液在溶液狀態(tài)下碳納米管穩(wěn)定地分散，但并沒有記載有關(guān)由該分散液形成的涂膜或復(fù)合體中的碳納米管的分散狀態(tài)或在導(dǎo)電性材料等中的應(yīng)用。

另外，還提出由碳納米管、導(dǎo)電性聚合物、溶劑構(gòu)成的組合物，以及由它們制造的復(fù)合體(專利文獻3)。報道該組合物及復(fù)合體通過共存有導(dǎo)電性聚合物，可不損害碳納米管自身的特性而將碳納米管分散或溶解于水、有機溶劑、含水有機溶劑等溶劑中，長期保存穩(wěn)定性優(yōu)異。共存有導(dǎo)電性聚合物的碳納米管組合物，導(dǎo)電性、成膜性、成形性優(yōu)異，可以簡便的方法涂布、被覆于基材上，但由于使用的導(dǎo)電性聚合物引起的著色，難以應(yīng)用于要求無色透明的材料。另外，通常導(dǎo)電性聚合物對各種溶劑的溶解性低，因此存在可使用溶劑的限制這樣大的問題。

另外，提出了由納米物質(zhì)、(甲基)丙烯酸系聚合物、溶劑構(gòu)成的組合物、以及由它們制造的復(fù)合體(專利文獻4)。報道了該組合物及復(fù)合體通過共存有(甲基)丙烯酸系聚合物，可不損害納米物質(zhì)自身的特性而分散或溶解于水、有機溶劑、含水有機溶劑等溶劑中，長期保存穩(wěn)定性優(yōu)異。共存有(甲基)丙烯酸系聚合物的納米物質(zhì)組合物，成膜性、成形性優(yōu)異，可以簡便的方法涂布、被覆于基材上，但存在為了提高分散性能需要并用胺化合物，且可使用溶劑的受限制的問題。進而，由于含有磺酸基等的化合物，添加于聚合性單體中作為涂膜(固化膜)使用時，沒有與膜成分的交聯(lián)點，作為涂膜存在有耐水性、耐擦傷性低下的問題。

進而，提出了由粘合劑樹脂和碳黑或碳納米管等黑色系顏料構(gòu)成的黑色矩陣(black?matrix)用感光性組合物，所述粘合劑樹脂含有異氰酸酯化合物和多羥基化合物的反應(yīng)物即氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物(專利文獻5)。雖然記載了該含有氨基甲酸酯丙烯酸酯化合物的感光性組合物通過薄膜能容易形成具有高遮光性的圖案，由于具有高靈敏度、高固化速度，能夠以低成本制造黑色矩陣，但沒有關(guān)于碳納米管的分散效果的記載，為了使黑色系顏料分散要另外添加分散劑。另外，黑色矩陣需要通過由含有黑色系顏料的組合物得到涂膜來顯現(xiàn)遮光性，因此使該組合物應(yīng)用于要求透明性的用途時，碳納米管的分散性水平低，不能得到具有充分的透明性的涂膜。進而，存在的問題是：沒有涉及通過分散碳納米管得到提高導(dǎo)電性效果。