[發(fā)明專利]改性石墨烯類碳材料的制造方法、改性石墨烯類碳材料以及含有改性石墨烯類碳材料的樹脂復(fù)合材料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380011296.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN104136369A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 和田拓也;坪川紀(jì)夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社;國(guó)立大學(xué)法人新瀉大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/02
• 分類號(hào): C01B31/02;C08K9/02;C08L101/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)入了羥基的改性石墨烯類碳材料的制造方法、改性石墨烯類碳材料以及含有改性石墨烯類碳材料的樹脂復(fù)合材料。

背景技術(shù)

石墨是由薄片化石墨疊層形成的疊層體。通過(guò)剝離石墨，可以得到疊層數(shù)比石墨少的薄片化石墨或石墨烯等石墨烯類碳材料。石墨烯類碳材料具備優(yōu)異的導(dǎo)電性和熱傳導(dǎo)性，因此其有望應(yīng)用于導(dǎo)電材料和熱傳導(dǎo)材料等中。

另外，可以將石墨烯類碳材料與樹脂等進(jìn)行復(fù)合，制成樹脂復(fù)合材料。出于提高石墨烯類碳材料與樹脂的親和性等的目的，對(duì)石墨烯類碳材料進(jìn)行改性是公知的。例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了含有羧基的偶氮類自由基聚合引發(fā)劑進(jìn)行自由基分解而得到的碎片加成在具有石墨烯片結(jié)構(gòu)的碳材料上而成的改性碳材料。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-169112號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

在這種情況下，需要新型的改性石墨烯類碳材料。

本發(fā)明的主要目的在于提供一種導(dǎo)入了羥基的改性石墨烯類碳材料。

用于解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

在本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料的制造方法中，使石墨烯類碳材料與過(guò)氧化氫反應(yīng)，向石墨烯類碳材料導(dǎo)入羥基。

在本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料的制造方法的某種特定方面，在鐵催化劑的存在下對(duì)石墨烯類碳材料導(dǎo)入羥基。

本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料是通過(guò)上述制造方法得到的。

按照使用了2,2’-二苯基-1-(間三硝基苯基)苯肼的定量法進(jìn)行測(cè)定時(shí)，本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料的羥基量為0.3mmol/g～10.0mmol/g。

在本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料的某種特定方面，按照使用了NaHCO₃的定量法進(jìn)行測(cè)定時(shí)的羧基量為1.0mmol/g以下。

本發(fā)明的樹脂復(fù)合材料是由本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料分散于樹脂中而形成的。

發(fā)明效果

本發(fā)明可以提供導(dǎo)入了羥基的改性石墨烯類碳材料。

具體實(shí)施方式

下面，對(duì)本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料的制造方法，改性石墨烯類碳材料，以及含有改性石墨烯類碳材料的樹脂復(fù)合材料進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

(石墨烯類碳材料的制造方法)

本發(fā)明的石墨烯類碳材料的制造方法中，使石墨烯類碳材料與過(guò)氧化氫反應(yīng)，向石墨烯類碳材料導(dǎo)入羥基。本發(fā)明的改性石墨烯類碳材料是將羥基導(dǎo)入原料石墨烯類碳材料中得到的。

石墨烯類碳材料是指石墨烯或者薄片化石墨。本發(fā)明中，薄片化石墨是指由1層石墨烯構(gòu)成的石墨烯片的疊層體。薄片化石墨是比原本的石墨薄的石墨烯片的疊層體。薄片化石墨中石墨烯片的疊層數(shù)為2層以上，通常為200層以下。薄片化石墨可以使用市售品，也可以通過(guò)現(xiàn)有公知的方法制造。例如，薄片化石墨可以通過(guò)對(duì)石墨進(jìn)行剝離處理等得到。例如，薄片化石墨可以通過(guò)向石墨的層間插入硝酸離子等離子后再進(jìn)行加熱處理的化學(xué)處理方法，向石墨施加超聲波等的物理處理方法，將石墨作為工作電極進(jìn)行電解的電化學(xué)方法等方法得到。

石墨烯類碳材料的形狀的長(zhǎng)寬比較大。因此，改性石墨烯類碳材料均勻分散在后述的樹脂復(fù)合材料中時(shí)，對(duì)施加于與石墨烯類碳材料的疊層面交差的方向上的外力的強(qiáng)化效果得到有效提高。而如果改性石墨烯類碳材料的長(zhǎng)寬比過(guò)小，對(duì)施加于與疊層面交差的方向上的外力的強(qiáng)化效果不充分。如果改性石墨烯類碳材料的長(zhǎng)寬比過(guò)大，則效果達(dá)到飽和無(wú)法得到更高的強(qiáng)化效果。因此，石墨烯類碳材料的長(zhǎng)寬比優(yōu)選50以上，更優(yōu)選100以上。另外，石墨烯類碳材料的長(zhǎng)寬比優(yōu)選5000以下。另外，本發(fā)明中的石墨烯類碳材料的長(zhǎng)寬比指石墨烯類碳材料疊層面方向上的最大尺寸與石墨烯類碳材料的厚度之比。

為了提高樹脂復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度，石墨烯類碳材料的平均粒徑優(yōu)選1μm～5μm左右，更優(yōu)選3μm～5μm左右。

石墨烯類碳材料與過(guò)氧化氫的反應(yīng)可以通過(guò)例如將石墨烯類碳材料與雙氧水混合而進(jìn)行。雙氧水中的過(guò)氧化氫的濃度可以為10重量％～27重量％左右。另外，反應(yīng)溫度可以為0℃～50℃左右。反應(yīng)時(shí)間可以為0.5小時(shí)～48小時(shí)左右。石墨烯類碳材料與過(guò)氧化氫的反應(yīng)可以在大氣中進(jìn)行，也可以在氬氣或氮?dú)獾榷栊詺怏w的存在下進(jìn)行。