[發明專利]碳材料-聚合物復合材料的制造方法及碳材料-聚合物復合材料

有效

• 申請號: 201410488277.3
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN104262627A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 中壽賀章
• 申請（專利權）人: 積水化學工業株式會社
• 主分類號: C08G75/14
• 分類號: C08G75/14;C08F292/00;C01B31/02;C01B31/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張濤

本申請是申請號為201280049062.0，申請日為2012年10月12日，申請人為積水化學工業株式會社，發明名稱為“碳材料-聚合物復合材料的制造方法及碳材料-聚合物復合材料”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種將具有官能團的二硫醚材料與碳材料進行接枝而成的碳材料的制造方法，進一步，涉及一種將聚合物與得到的碳材料進行接枝而成的碳材料-聚合物復合材料的制造方法，更詳細而言，涉及一種碳材料-聚合物復合材料的制造方法，其使用了解聚性的環狀二硫醚化合物或該環狀二硫醚化合物的聚合物且可在常壓下在敞開容器內進行聚合。

背景技術

現有技術中，提出有如碳粒子或碳納米管的各種碳材料和樹脂形成的復合材料。通過使這些碳材料與樹脂進行復合化，可以實現強度的提高等。另外，石墨為SP²的碳六方層狀化合物，構成一層石墨稱為石墨烯。現有技術中，為了得到石墨烯，已知有對碳化硅進行加熱處理的方法及用CVD法在銅箔等金屬膜上將石墨烯進行疊層的方法。

另一方面，已知用強酸對石墨進行處理，在石墨的層間摻雜離子，進一步進行急速加熱處理，由此得到石墨烯層疊數比原石墨少的氧化石墨烯或薄片化石墨的方法(下述的專利文獻1)。

另外，現有技術中對通過對石墨進行剝離處理而得到的薄片化石墨和聚合物的復合材料進行了各種研究。例如，在下述的非專利文獻1中公開了通過利用化學處理對石墨進行剝離處理而得到薄片化石墨，在其共存下混合聚合引發劑及苯乙烯單體成分并聚合單體時，苯乙烯聚合物鏈接枝于石墨烯表面。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:US7,658,901B02

非專利文獻

非專利文獻1:第59次高分子學會年次大會予稿集，3Pb016

發明內容

發明要解決的問題

在將碳材料與聚合物混合而得到的現有碳材料-聚合物復合材料中，碳材料和聚合物不進行鍵合。因此，物性的改善存在限制。另一方面，若使聚合物與碳材料進行接枝，則可以通過兩者的鍵合更進一步提高復合材料的強度等。

然而，在將聚合物接枝于碳材料時，在碳材料的存在下聚合單體的工序復雜。

特別是，即使在碳材料中，在使聚合物接枝于薄片化石墨的情況下，得到薄片化石墨后，將聚合性單體或引發劑接枝于表面，以它們作為起點對聚合物進行接枝聚合的方法中，存在原料薄片化石墨的處理繁雜的問題。即，薄片化石墨或剝離的石墨烯在空氣中越漂浮，剝離處理后的薄片化石墨及石墨烯量越輕，剝離處理后的薄片化石墨的操作非常困難。因此，現有技術中，在溶劑中將薄片化石墨進行再分散，向分散液中添加成為聚合引發點的聚合引發劑、或將共聚反應性的官能團接枝于石墨烯表面。然后，在溶液中進行聚合，從而將聚合物接枝于石墨烯表面。因此，工序變為多個，接枝物的制造需要非常長的時間。

進一步，在分散劑或溶劑中對薄片化石墨及納米碳材料進行再分散時，若濃度高，則形成高粘度的漿料。例如，即使僅將1重量％左右的薄片化石墨分散在溶劑或分散劑中，也形成粘度非常高的漿料或者堅硬的凝聚塊。因此，若不充分降低薄片化石墨的濃度，連攪拌都不容易進行。因此，難以容易地得到將聚合物接枝于薄片化石墨而形成的復合材料。因此，期望一種可容易地將聚合物接枝于含有薄片化石墨的碳材料的制造方法。

另外，接枝于碳材料的聚合物種類也存在限制。進一步，作為聚合物將具有官能團的聚合物接枝于碳材料，則可以得到對應于官能團的種類而表現出各種特性的復合材料。

本發明的目的在于，提供一種可以容易地將聚合物接枝于碳材料的碳材料-聚合物復合材料的制造方法，以及將聚合物接枝于按照該制造方法得到的碳材料而得到的碳材料-聚合物復合材料。

解決問題的方法

本申請發明人為了實現所述課題進行了潛心研究的結果發現，若使用通過加熱環狀二硫醚化合物而發生聚合所得到的聚合物，則可以在比較低的溫度下，且在敞開的容器內在常壓下使聚合物接枝于石墨或薄片化石墨等的碳材料，于是完成了本發明。