[发明专利]载持碳纳米管的无机颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及配合在树脂等中而显示出优异补强性的载持碳纳米管的无机颗粒。

背景技术

近年，关于碳纳米管的研究和开发正在积极开展。在专利文献1中提出了通过在高真空下向石墨、富勒碳、非晶质碳等碳质固体表面上的一部分照射离子束，使其在该照射面上生成碳纳米管的方法。在专利文献1中，研究了将在碳质固体表面上的一部分形成有碳纳米管的碳质物质用作电子发射体的电子热源元件。

在专利文献2中，提出以碳纳米管等中空碳原纤作为导电剂配合在热塑性树脂中的热塑性树脂组合物。

但是，尚未研究在无机颗粒的表面载持有碳纳米管的情况，此外，目前尚未研究在树脂中配合载持有碳纳米管的无机颗粒的情况。

专利文献1：日本专利特开9-221309号公报

专利文献2：日本专利特开2002-146206号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种配合在树脂等中而显示出优异补强性的载持碳纳米管的无机颗粒。

本发明的载持碳纳米管的无机颗粒的特征在于，在无机颗粒的表面载持碳纳米管。

通过在树脂等中配合本发明的载持碳纳米管的无机颗粒，能够提高弯曲强度和冲击强度，能够赋予树脂等优异的补强性。

此外，由于碳纳米管具有优异的导电性，因此，载持有碳纳米管的本发明的无机颗粒能够赋予树脂等导电性。

在本发明中使用的无机颗粒没有特别的限定，例如，可以列举金属氧化物颗粒。从配合在树脂等中而显示出高补强性的观点出发，可以优选使用纤维状或板状的无机颗粒。纤维状或板状的无机颗粒可以列举纤维状或板状的钛酸钾和硅灰石等。

在无机颗粒表面载持碳纳米管的方法没有特别的限定，例如，可以列举在无机颗粒的表面载持用于生成碳纳米管的催化剂，使用载持的催化剂使碳纳米管从无机颗粒的表面生成和成长的方法。

载持在无机颗粒表面的催化剂能够使用含有Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、In、Sn、Al、Pt内的至少1种以上元素的化合物，例如，能够使用金属单体、金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳化物等。其中，Fe、Ni、Co的氧化物和氢氧化物容易载持，并且是优异的催化剂，能够在表面有效地形成碳纳米管。

在无机颗粒表面载持上述催化剂的方法，可以列举溅射法、真空蒸镀、CVD、电镀等，但作为最简便实用的方法，是在催化剂金属的化合物溶液中浸渍无机颗粒或金属氧化物颗粒的方法。

虽然即使仅仅单纯地在溶液中浸渍、分离、干燥或烧制，催化剂金属也被能够载持，但更可靠的载持方法为，当无机颗粒或金属氧化物颗粒含有碱金属或碱土类金属元素时，通过浸渍在催化剂化合物溶液中，碱金属元素或碱土类金属元素被催化剂金属取代，从而在这些颗粒的表面有效地固定催化剂金属。此外，为了形成碳纳米管，金属化合物作为催化剂，必须作为微细的颗粒而被载持，将无机颗粒或金属氧化物颗粒浸渍在利用催化剂金属化合物的水解而制成的溶胶中的方法是有效的。例如，仅通过在氯化亚铁的水溶液中浸渍硅灰石就能够载持铁催化剂。此时，硅灰石表面的Ca被液体中的Fe离子取代，在表面形成氢氧化铁和氧化铁微粒而被载持。

另一方面，通过向煮沸的水中滴加同样的氯化亚铁水溶液，形成氢氧化铁或氧化铁的微粒溶胶，在该溶胶中浸渍板状的钛酸钾锂，并进行分离、干燥或烧制，由此就能够载持氧化铁微粒催化剂。即使无机颗粒或金属氧化物颗粒的表面没有碱也能够载持，因而该方法能够应用于范围广泛的无机颗粒或金属氧化物颗粒。

作为使碳纳米管在载持有催化剂的无机颗粒表面上生成并成长的方法，可以列举CVD法。能够用于该情况的所谓CVD法，不仅是通过含有一般能够用于碳纳米管制造中的乙烷、乙烯、乙炔等烃气体和氮气、氦气、氩气等不活性气体的混合气体而进行的CVD法，而且也能够是使用乙醇、甲苯等在常温下为液体的烃化合物和聚苯乙烯等在常温下为固体的烃的CVD法，作为大量合成法是最理想的。例如，通过混合上述记载的载持有氧化铁催化剂的载持铁催化剂的硅灰石和聚苯乙烯树脂粉末，在氮气氛气体下加热到700℃以上，就能够合成载持碳纳米管的无机颗粒或金属氧化物颗粒。此时的硅灰石和聚苯乙烯的混合比为，相对于1份硅灰石，聚苯乙烯能够为0.01以上，但从效率出发，最理想为0.1～10，CVD温度最理想为800～1000℃。