表面修饰纳米金刚石、包含所述表面修饰纳米金刚石的分散液及复合材料制造技术

本发明专利技术提供一种在有机溶剂、树脂中具有高分散性、且即使在200℃以上的高温环境中也可以保持上述特性的表面修饰纳米金刚石。本发明专利技术的表面修饰纳米金刚石具有纳米金刚石粒子的表面被下述式(1)表示的基团修饰而成的结构。式中，R1～R4相同或不同，表示碳原子数1～25的脂肪族烃基。其中，R1～R4中的至少一个为碳原子数10～25的脂肪族烃基。并且，式中的从碳原子伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子的表面。子伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子的表面。子伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子的表面。子伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面修饰纳米金刚石、包含所述表面修饰纳米金刚石的分散液及复合材料


[0001]本专利技术涉及表面修饰纳米金刚石、包含上述表面修饰纳米金刚石的分散液、及包含上述表面修饰纳米金刚石的复合材料。本申请主张在2018年7月30日向日本申请的日本特愿2018-142360号的优先权，将其内容援引于此。

技术介绍

[0002]纳米金刚石可显示出高机械强度、高折射率、高导热系数等。因此，已通过在树脂中配合纳米金刚石而对树脂赋予了上述特性。
[0003]然而，就纳米金刚石粒子(＝纳米尺寸的金刚石粒子)而言，其表面原子的比例通常较大，因此，可在相邻粒子的表面原子间发生作用的范德华力的总和大，容易产生聚集(aggregation)。除此以外，在纳米金刚石粒子的情况下，还会因相邻微晶的晶面间库仑相互作用而产生非常牢固地集合的所谓凝集(agglutination)的现象。因此，要使纳米金刚石粒子以初级粒子的状态分散于树脂中是非常困难的。为此，已进行了通过对纳米金刚石粒子的表面进行修饰而抑制纳米金刚石粒子的聚集，从而赋予分散性。
[0004]专利文献1中记载了将使氟代烷基羧酸与纳米金刚石反应而得到的经含有氟原子的基团进行了表面修饰的纳米金刚石配合于在室温下为液态的氟树脂中的技术。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2017-8248号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]另一方面，为了使纳米金刚石粒子高分散于在室温下呈固体的树脂材料中，必须在树脂材料熔融的状态下添加纳米金刚石粒子并进行混炼，但经氟代烷基羧酸进行了表面修饰的纳米金刚石在155℃左右的温度下，其表面修饰基团会发生热分解而从纳米金刚石表面脱离，从而丧失分散性。因此，使纳米金刚石高分散于熔融混炼温度为200℃以上的树脂材料(例如，工程塑料等)中是非常困难的。
[0010]因此，本专利技术的目的在于提供一种在有机溶剂、树脂中具有高分散性、即使在200℃以上的高温环境中也能够保持上述特性的表面修饰纳米金刚石。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供上述表面修饰纳米金刚石高分散于有机溶剂中而成的纳米金刚石分散液。
[0012]本专利技术的另一目的在于提供上述表面修饰纳米金刚石高分散于树脂中而成的复合材料。
[0013]解决问题的方法
[0014]本专利技术人们为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现了以下事项。
[0015]1.对于通过使季铵化合物与纳米金刚石粒子反应而得到的经铵盐修饰基团进行了表面修饰的纳米金刚石而言，上述铵盐修饰基团相对于有机溶剂、树脂具有亲和性，并且，通过利用上述铵盐修饰基团的空间位阻来抑制聚集，从而在有机溶剂、树脂中发挥出高分散性；
[0016]2.上述铵盐修饰基团即使在200℃以上的高温环境中也不会发生分解，可以保持对纳米金刚石粒子表面的结合(即，耐热性优异)，可以保持耐聚集性。
[0017]本专利技术基于这些见解而完成。
[0018]即，本专利技术提供一种表面修饰纳米金刚石，其具有纳米金刚石粒子的表面被下述式(1)表示的基团修饰而成的结构。
[0019][化学式1][0020][0021](式中，R1～R4相同或不同，表示碳原子数1～25的脂肪族烃基。其中，R1～R4中的至少一个为碳原子数10～25的脂肪族烃基。并且，式中的从碳原子伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子的表面。)
[0022]另外，本专利技术提供上述表面修饰纳米金刚石，其热分解起始温度为250℃以上。
[0023]另外，本专利技术提供一种纳米金刚石分散液，其含有有机溶剂、和上述表面修饰纳米金刚石，且相对于上述有机溶剂100质量份，上述表面修饰纳米金刚石的含有比例为0.0001～10质量份。
[0024]另外，本专利技术提供一种复合材料，其含有树脂、和上述表面修饰纳米金刚石。
[0025]另外，本专利技术提供上述复合材料，其为树脂与上述表面修饰纳米金刚石的熔融混合物。
[0026]另外，本专利技术提供上述复合材料，其中，树脂是玻璃化转变温度或熔点为150℃以上的热塑性树脂。
[0027]专利技术的效果
[0028]本专利技术的表面修饰纳米金刚石由于在其表面具备对于有机溶剂、树脂的亲和性优异、且耐热性优异的铵盐修饰基团，因此，在低于200℃的温度环境中自不用说、即使在200℃以上的高温环境中也可以保持耐聚集性，在有机溶剂、树脂中发挥出优异的分散性。因此，本专利技术的表面修饰纳米金刚石即使在成型温度(或熔融温度)高的热塑性树脂中也可以熔融混合，而不会丧失分散性或耐聚集性，在树脂透明的情况，可以在保持其透明性的同时赋予纳米金刚石所具有的特性(例如，高机械强度、高折射率、高导热系数等)。
[0029]此外，使本专利技术的表面修饰纳米金刚石分散于有机溶剂中而成的纳米金刚石分散液可以适宜地用作对树脂等赋予纳米金刚石所具有的特性(例如，高机械强度、高折射率、高导热系数等)的赋予剂等。而且，由于具有降低摩擦系数的作用(减磨作用)，因此，可以适宜作为减磨剂或润滑剂而用于机械部件(例如，汽车、飞机等)的滑动部等。
[0030]另外，本专利技术的复合材料在树脂中以高度分散的状态含有上述表面修饰纳米金刚石，因此，高度具备纳米金刚石所具有的特性。因此，本专利技术的复合材料可以适宜用作通过
熔融成型而制造的、期望具备纳米金刚石所具有的特性的各种物品的形成材料。
附图说明
[0031]图1是示出了本专利技术的表面修饰纳米金刚石的一例的放大示意图。
[0032]图2是示出了实施例1中得到的表面修饰纳米金刚石的1H-NMR分析结果(0～8ppm)的图。
[0033]图3是示出了实施例1中得到的表面修饰纳米金刚石的1H-NMR分析结果(3～4.25ppm)的图。
[0034]符号说明
[0035]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
表面修饰纳米金刚石
[0036]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
纳米金刚石粒子
[0037]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
铵盐修饰基团
具体实施方式
[0038][表面修饰纳米金刚石][0039]本专利技术的表面修饰纳米金刚石(以下有时将纳米金刚石称为“ND”)具有纳米金刚石粒子的表面被下述式(1)表示的基团(＝铵盐修饰基团)修饰而成的结构。
[0040][化学式2][0041][0042](式中，R1～R4相同或不同，表示碳原子数1～25的脂肪族烃基。其中，R1～R4中的至少一个为碳原子数10～25的脂肪族烃基。并且，式中的从碳原子伸出的键合臂(＝带波浪线的键合臂)键合于纳米金刚石粒子的表面。)
[0043]图1是示出了本专利技术的表面修饰ND的一例的放大示意图，表面修饰ND[1]在ND粒子[2]的表面具备铵盐修饰基团[3]。
[0044]上述R1～R4相同或不同，表示碳原子数1～25的脂肪族烃基。另外，上述R1～R4中的至少一个为碳原子数10～25的脂肪族本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表面修饰纳米金刚石，其具有纳米金刚石粒子的表面被下述式(1)表示的基团修饰而成的结构，式(1)中，R1～R4相同或不同，表示碳原子数1～25的脂肪族烃基，其中，R1～R4中的至少一个为碳原子数10～25的脂肪族烃基，并且，式(1)中的从碳原子伸出的键合臂键合于纳米金刚石粒子的表面。2.根据权利要求1所述的表面修饰纳米金刚石，其热分解起始温度为250℃以上。3.一种纳米金刚石分散液，其含有：有机溶剂、和权...

【专利技术属性】
技术研发人员：城大辅，久米笃史，
申请(专利权)人：株式会社大赛璐，
类型：发明
国别省市：