導(dǎo)電性高分子材料及其成型制品制造技術(shù)

通過使用分散性、導(dǎo)電性和結(jié)晶性優(yōu)異的CNF，可提供CNF含量低但具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電性高分子材料及其成型品、若導(dǎo)電性相同則CNF含量更少的導(dǎo)電性高分子材料及其成型品。通過使用中值粒徑D50值為0.1～8μm以下、9.8MPa的載荷下測定的粉體電阻率為0.03Ωcm以下、D/G為0.5～1.3的碳納米纖維，可得到具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電性高分子材料。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】導(dǎo)電性高分子材料及其成型制品
本專利技術(shù)涉及導(dǎo)電性高分子材料及其成型制品，該導(dǎo)電性高分子材料含有高分子材料和分散性、導(dǎo)電性以及結(jié)晶性優(yōu)異的碳納米纖維。更詳細(xì)而言，涉及含有上述碳納米纖維和高分子材料且具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電性高分子材料及其成型制品。
技術(shù)介紹
作為對高分子材料賦予導(dǎo)電性的填料，使用導(dǎo)電性碳材料的乙炔黑、碳納米纖維(以下記載為CNF)、以及它們的混合物。特別是使用或者添加CNF時，具有以較低的導(dǎo)電性填料含量得到高導(dǎo)電率的特征，因而備受期待。在這里，CNF一般具有5～100nm的外徑且表示與纖維長與外徑之比的縱橫比為10以上的纖維狀的形狀。使用CNF作為用于對高分子等基體賦予導(dǎo)電性的填料時，CNF的分散性變得重要，而現(xiàn)有的CNF等微小的碳纖維因纖維相互復(fù)雜地纏繞在一起形成二級結(jié)構(gòu)而分散性差。為此，為了使CNF充分分散，得到導(dǎo)電率高的導(dǎo)電性高分子材料，需要使用溶劑進(jìn)行與高分子材料的復(fù)合化之類的工序。(專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)2中記載了即使少量添加CNF也能有效地體現(xiàn)導(dǎo)電性的導(dǎo)電性復(fù)合材料。另外，專利文獻(xiàn)3中敘述了通過將分散性優(yōu)異的CNF和熱塑性高分子材料熔融混煉而得到的導(dǎo)電性高分子材料。另外，專利文獻(xiàn)4中敘述了CNF與聚合物、粉體的復(fù)合化時的分散性、混煉性的改善。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-201117專利文獻(xiàn)2：日本特開2009-74072專利文獻(xiàn)3：日本特開2010-1173專利文獻(xiàn)4：日本專利5003923
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的問題但是，上述的現(xiàn)有技術(shù)中，在以下方面留有進(jìn)一步改善的余地。例如，專利文獻(xiàn)1中，為了提高導(dǎo)電性，需要使用溶劑進(jìn)行與高分子材料的復(fù)合化之類的工序，從能源、成本的觀點(diǎn)出發(fā)并不優(yōu)選。另外，專利文獻(xiàn)2中，為了提高導(dǎo)電性，需要對通過混煉得到的導(dǎo)電性高分子材料進(jìn)行加熱保持的工序，從能源、成本的觀點(diǎn)出發(fā)也優(yōu)選。另外，專利文獻(xiàn)4中，需要使用磨球機(jī)進(jìn)行短纖維化，從能源、成本的觀點(diǎn)出發(fā)也不優(yōu)選。另一方面，專利文獻(xiàn)3中，在使CNF的添加量為5重量份時，得到的導(dǎo)電性高分子材料的體積電阻率局限在103Ωcm左右。本專利技術(shù)鑒于上述情況，其目的是通過使用分散性、導(dǎo)電性和結(jié)晶性優(yōu)異的CNF，提供CNF含量低但具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電性高分子材料及其成型品、若導(dǎo)電性相同，則CNF含量更低的導(dǎo)電性高分子材料及其成型品。用于解決問題的方案即，解決上述課題的本專利技術(shù)構(gòu)成如下。(1)一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有中值粒徑D50值為0.1～8μm的碳納米纖維和高分子材料。(2)如(1)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其中，上述碳納米纖維進(jìn)一步具有如下特征：9.8MPa的載荷下測定的粉體電阻率為0.03Ωcm以下，且D/G為0.5～1.3。(3)如(1)或(2)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其中，上述碳納米纖維的中值粒徑D50值為0.1～3μm。(4)如(1)～(3)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其中，上述碳納米纖維的含量為0.1～30質(zhì)量％。(5)如(1)～(4)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，上述高分子材料是選自作為熱塑性樹脂的聚苯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚縮醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂中的任一種以上。(6)如(1)～(4)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，上述高分子材料是選自氯丁橡膠、硅橡膠、乙烯丙烯橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠、表氯醇橡膠、氟橡膠、天然橡膠中的任一種以上。(7)如(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，上述碳納米纖維是使用包含比表面積為0.01～5m2/g的含鎂氧化物的載體上擔(dān)載有3～150質(zhì)量％的以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的碳納米纖維。(8)如(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，上述碳納米纖維是使用由比表面積為20～140m2/g的含鈦氧化物的載體上擔(dān)載有以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的碳納米纖維。(9)如(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，上述碳納米纖維是使用(7)或(8)所述的催化劑，以一氧化碳為碳源，在反應(yīng)溫度為600～800℃、一氧化碳分壓為0.04～0.98MPa、氫分壓相對于一氧化碳分壓為1～100％且一氧化碳?xì)怏w流速為1NL/g-活性物質(zhì)·分鐘以上的條件下制造的碳納米纖維。(10)如(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，上述碳納米纖維是使用包含比表面積為0.1～20m2/g的石墨粒子的載體上擔(dān)載有以鐵和鎳為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的碳納米纖維。(11)上述碳納米纖維為具有以下特征的(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料：使用(10)中記載的催化劑，以一氧化碳為碳源，反應(yīng)溫度為550℃以上650℃以下，一氧化碳分壓為0.04～0.98MPa，氫分壓與一氧化碳分壓的比為1～100％，且在一氧化碳?xì)怏w流速為1NL/g-活性物質(zhì)·分以上的條件下制造的碳納米纖維。(12)一種成型品，其使用了(1)～(11)中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料。(13)一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有碳納米纖維和高分子材料，所述碳納米纖維是使用包含比表面積為0.01～5m2/g的含鎂氧化物的載體上擔(dān)載有3～150質(zhì)量％的以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的。(14)一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有碳納米纖維和高分子材料，所述碳納米纖維是使用包含比表面積為20～140m2/g的含鈦氧化物的載體上擔(dān)載有以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的。(15)一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有碳納米纖維和高分子材料，所述碳納米纖維是使用包含比表面積為0.01～5m2/g的含鎂氧化物的載體上擔(dān)載有3～150質(zhì)量％的以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑，或者使用包含比表面積為20～140m2/g的含鈦氧化物的載體上擔(dān)載有以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑，以一氧化碳為碳源，在反應(yīng)溫度為600～800℃、一氧化碳分壓為0.04～0.98MPa、氫分壓相對于一氧化碳分壓為1～100％且一氧化碳?xì)怏w流速為1NL/g-活性物質(zhì)·分鐘以上的條件下制造的。(16)一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有碳納米纖維和高分子材料，所述碳納米纖維是使用由比表面積為0.1～20m2/g的石墨粒子載體上擔(dān)載有以鐵和鎳為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的。(17)一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有碳納米纖維和高分子材料，所述碳納米纖維是使用比表面積為0.1～20m2/g的石墨粒子載體上擔(dān)載有以鐵和鎳為主成分的活性物質(zhì)的催化劑，以一氧化碳為碳源，在反應(yīng)溫度為550℃～650℃、一氧化碳分壓為0.04～0.98MPa、氫分壓相對于一氧化碳分壓的比為1～100％且一氧化碳?xì)怏w流速為1NL/g-活性物質(zhì)·分鐘以上的條件下制造的。另外，在本說明書中，如沒有特別說明，記號“～”表示兩端的值“以上”和“以下”的范圍。例如，“A～B”表示A以上、B以下。專利技術(shù)的效果在本專利技術(shù)中，發(fā)現(xiàn)通過使用分散性、導(dǎo)電性和結(jié)晶性優(yōu)異的CNF，能夠制造CNF含量低但具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電性高分子材料及其成型品、若導(dǎo)電性相同則C本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有碳納米纖維和高分子材料，所述碳納米纖維的中值粒徑D50值為0.1～8μm。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.08.07 JP 2014-1612021.一種導(dǎo)電性高分子材料，其含有碳納米纖維和高分子材料，所述碳納米纖維的中值粒徑D50值為0.1～8μm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性高分子材料，其中，所述碳納米纖維還具有如下特征：9.8MPa的載荷下測定的粉體電阻率為0.03Ωcm以下且D/G為0.5～1.3。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電性高分子材料，其中，所述碳納米纖維的中值粒徑D50值為0.1～3μm。4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其中，所述碳納米纖維的含量為0.1～30質(zhì)量％。5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，所述高分子材料是選自作為熱塑性樹脂的聚苯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚縮醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚丙烯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂中的任一種以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，所述高分子材料是選自氯丁橡膠、硅橡膠、乙烯丙烯橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠、表氯醇橡膠、氟橡膠、天然橡膠中的任一種以上。7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，所述碳納米纖維是使用包含比表面積為0.01～5m2/g的含鎂氧化物的載體上擔(dān)載有3～150質(zhì)量％的以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的碳納米纖維。8.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，所述碳納米纖維是使用包含比表面積為20～140m2/g的含鈦氧化物的載體上擔(dān)載有以鈷為主成分的活性物質(zhì)的催化劑而制造的碳納米纖維。9.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，所述碳納米纖維是使用權(quán)利要求7或8所述的催化劑，以一氧化碳作為碳源，在反應(yīng)溫度為600～800℃、一氧化碳分壓為0.04～0.98Mpa、氫分壓相對于一氧化碳分壓為1～100％且一氧化碳?xì)怏w流速為1NL/g-活性物質(zhì)·分鐘以上的條件下制造的碳納米纖維。10.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性高分子材料，其特征在于，所述碳納...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金子仁，荒井亨，堀越蓉子，塚本步，見山彰，
申請(專利權(quán))人：電化株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本,JP