碳材料、树脂复合材料及它们的制造方法技术

本发明专利技术提供一种孔隙少且韧性优异的树脂复合材料。树脂复合材料通过将具有石墨烯结构且在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％的碳材料、和热塑性树脂混合而得到。树脂复合材料含有具有石墨烯结构的碳材料和热塑性树脂，其中，相对于上述热塑性树脂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为基准测定的断裂应变为50％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有石墨烯结构的碳材料、将该碳材料和热塑性树脂混合而得到的树脂复合材料及它们的制造方法。
技术介绍
目前已知，通过在树脂中分散石墨、碳纳米管、石墨烯、薄片化石墨等的具有石墨烯结构的碳材料，可以提高树脂的物性。例如，下述专利文献1中公开有一种将微细化的石墨粒子分散于烯烃类树脂中的复合材料。专利文献1中，通过向烯烃类树脂中添加微细化的石墨粒子，可以赋予导电性或导热性、高弹性模量等物性。下述专利文献2中公开有一种树脂复合材料的制造方法：在规定的条件下对包含树脂和具有石墨烯结构的碳材料的树脂组成物施加切断力后，进行混炼。专利文献2中，通过上述制造方法，可以得到提高了机械强度的树脂复合材料。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-236960号公报专利文献2：日本特开2013-231158号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，专利文献1或专利文献2的复合材料中，通过向树脂中添加具有石墨烯结构的碳材料，可以得到机械强度等比原树脂高的树脂复合材料，另一方面，关于韧性具有降低的倾向。另外，在将得到的树脂复合材料赋形为片状的情况下或进行2次加工的情况下，有时观察到多个孔隙。此外，本说明书中的孔隙是具有直径为0.1mm以上的凹坑。本专利技术的目的在于，提供一种即使在与树脂复合化的情况下，也可以得到孔隙少且韧性优异的树脂复合材料的碳材料及该碳材料的制造方法。本专利技术的另一目的在于，提供一种孔隙少且韧性优异的树脂复合材料及该树脂复合材料的制造方法。用于解决技术问题的方案本申请的专利技术人进行了锐意研究，结果发现，将具有石墨烯结构，且在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％的碳材料与树脂混合而得到的树脂复合材料可解决所述技术问题，并最终完成本专利技术。因此，本专利技术提供一种碳材料，其具有石墨烯结构，且在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％。本专利技术的碳材料优选为选自碳纳米管、碳纤维、石墨、薄片化石墨及石墨烯中的至少一种。本专利技术提供一种树脂复合材料，其通过对所述碳材料和热塑性树脂进行混合而得到。本专利技术的树脂复合材料优选相对于所述热塑性树脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料，将所述树脂复合材料赋形为15cm×15cm×1mm的片材时，在所述热塑性树脂为结晶性树脂的情况下，在氛围温度为熔点以上时，将所述片材在真空下放置1小时后，表面上产生的孔为3个以下；或者，在所述热塑性树脂为非结晶性树脂的情况下，在氛围温度为Tg以上时，将所述片材在真空下放置1小时后，表面上产生的孔为3个以下。此外，本专利技术中，结晶性树脂的熔点是指基于JIS K7121，且通过DSC(差示扫描热量分析)测定而得到的溶解峰温度。非晶性树脂的Tg是指基于JIS K7121，且通过DSC测定而得到的中间点玻璃化转变温度。本专利技术的树脂复合材料优选相对于所述热塑性树脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料，并以JIS K7161为基准测定的断裂应变为50％以上。本专利技术的树脂复合材料的另一广泛的方面中，一种树脂复合材料，其含有具有石墨烯结构的碳材料和热塑性树脂，其中，相对于所述热塑性树脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料，在将所述树脂复合材料赋形为15cm×15cm×1mm的片材时，在所述热塑性树脂为结晶性树脂的情况下，在氛围温度为熔点以上时，将所述片材在真空下放置1小时后，表面上产生的孔为3个以下；或者，在所述热塑性树脂为非结晶性树脂的情况下，在氛围温度为Tg以上时，将所述片材在真空下放置1小时后，表面上产生的孔为3个以下。优选所述碳材料为选自碳纳米管、碳纤维、石墨、薄片化石墨及石墨烯中的至少一种。本专利技术的树脂复合材料的另一广泛的方面中，一种树脂复合材料，其含有具有石墨烯结构的碳材料和热塑性树脂，并且，相对于所述热塑性树脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料，并以JIS K7161为基准测定的断裂应变为50％以上。优选具有所述石墨烯结构的碳材料为选自碳纳米管、碳纤维、石墨、薄片化石墨及石墨烯中的至少一种。本专利技术的树脂复合材料中，优选相对于所述热塑性树脂100重量份，以50重量份以下的比例含有所述碳材料。本专利技术的树脂复合材料中，优选所述热塑性树脂为聚烯烃。本专利技术的树脂复合材料中，优选所述热塑性树脂为聚丙烯。本专利技术提供一种碳材料的制造方法，其使具有石墨烯结构的碳材料干燥至在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％。优选所述具有石墨烯结构的碳材料为选自碳纳米管、碳纤维、石墨、薄片化石墨及石墨烯中的至少一种。本专利技术的树脂复合材料的制造方法中包括：通过所述碳材料的制造方法得到碳材料的工序；通过混合所述碳材料和热塑性树脂得到树脂复合材料的工序。专利技术的效果根据本专利技术的碳材料的制造方法，可以得到具有石墨烯结构且在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％的碳材料。另外，通过混合所述碳材料和热塑性树脂，可以得到孔少且韧性优异的树脂复合材料。具体实施方式以下，说明本专利技术的详情。(碳材料)本专利技术的碳材料具有石墨烯结构，且在200℃挥发的挥发成分的含有率低于1重量％。作为具有上述石墨烯结构的碳材料，可以优选使用选自碳纳米管、碳纤维、石墨、薄片化石墨及石墨烯中的至少一种。本说明书中，薄片化石墨是石墨烯片材的叠层体。薄片化石墨通过对石墨进行剥离处理而得到。即，薄片化石墨是比最初的石墨更薄的石墨烯片材的叠层体。薄片化石墨中的石墨烯片材的叠层数为2层以上。从有效地提高树脂的拉伸弹性模量等机械强度的观点出发，叠层数优选为100层以下，更优选为30层以下。薄片化石墨中的石墨烯片材的叠层数越低，越可以更进一步有效地提高拉伸弹性模量等刚性。薄片化石墨具有将较薄的石墨烯片材叠层而成的结构。因此，薄片化石墨的长宽比较大。此外，本专利技术中，薄片化石墨的长宽比是指薄片化石墨的叠层面方向上的最大尺寸与薄片化石墨厚度之比。如果薄片化石墨的长宽比过低，则有时对于沿与上述叠层面交叉的方向施加的外力的加强效果不充分。如果薄片化石墨的长宽比过高，则有时效果饱和而不能期望其以上的加强效果。因此，薄片化石墨的长宽比的优选下限为5左右，优选上限为100左右。作为制造薄片化石墨的方法，没有特别限定，可通过目前公知的方法制造。例如如下而得到：在石墨层间插入硝酸离子等离子后进行加热处理的化学性的处理方法；对石墨施加超声波等物理性的处理方法；以石墨为作用极进行电解的电化学性的方法等方法。另外，薄片化石墨可以使用市售的薄片化石墨。本专利技术中，上述碳材料中在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％。作为上述挥发成分，没有特别限定，例如可举出水分等。在上述挥发成分为水分的情况下，上述挥发成分的含有率为含水率。本说明书中，含水率设为表示30℃的碳材料中含有多少重量％水分的指标。另外，含水率可以通过后述的实施例中说明的热重量测定而求得。在此，树脂复合材料通常可以通过在高温下混合碳材料和树脂而得到，但是，对含水率为1重量％以上的碳材料和树脂进行混合时，容易产生气泡。该气泡为孔隙产生的原因，或将得到的树脂复合材料赋形为片状，在拉伸该片材时，有时成为断裂的起点。上述含水率优选低于0.8重量％，更优选低于0.5重量％。本专利技术的碳材料可以通过使具有石墨烯结构的碳材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳材料，其具有石墨烯结构，且在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.24 JP 2014-0328671.一种碳材料，其具有石墨烯结构，且在200℃发生挥发的挥发成分的含有率低于1重量％。2.如权利要求1所述的碳材料，其中，所述碳材料为选自碳纳米管、碳纤维、石墨、薄片化石墨及石墨烯中的至少一种。3.一种树脂复合材料，其通过对权利要求1或2所述的碳材料和热塑性树脂进行混合而得到。4.如权利要求3所述的树脂复合材料，其中，相对于所述热塑性树脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料，将所述树脂复合材料赋形为15cm×15cm×1mm的片材时，在所述热塑性树脂为结晶性树脂的情况下，在氛围温度为熔点以上时，将所述片材在真空下放置1小时后，表面上产生的孔为3个以下；或者，在所述热塑性树脂为非结晶性树脂的情况下，在氛围温度为Tg以上时，将所述片材在真空下放置1小时后，表面上产生的孔为3个以下。5.如权利要求3或4所述的树脂复合材料，其中，相对于所述热塑性树脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料，所述树脂复合材料以JIS K7161为基准测定得到的断裂应变为50％以上。6.一种树脂复合材料，其含有具有石墨烯结构的碳材料和热塑性树脂，并且，相对于所述热塑性树脂100重量份，以5重量份以上的比例含有所述碳材料，将所述树脂复合材料赋形为15cm×15cm×1mm的片材时，在所述热塑性树脂为结晶性树脂的情况下，在氛围...

【专利技术属性】
技术研发人员：泽和洋，滨田大地，向畑大辅，乾延彦，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP