[发明专利]薄片化石墨及薄片化石墨分散液的制造方法、以及薄片化石墨、薄片化石墨分散液及薄片化石墨-树脂复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种由如石墨和膨胀石墨这样的具有石墨烯叠层结构的碳材料获得薄片化石墨的薄片化石墨及薄片化石墨分散液的制造方法。

另外，涉及一种通过上述薄片化石墨及薄片化石墨分散液的制造方法获得的薄片化石墨及薄片化石墨分散液、以及将上述薄片化石墨或上述薄片化石墨分散液与树脂混合获得的薄片化石墨-树脂复合材料。

背景技术

以往，由于能够以较少的添加量有效地改善树脂的机械性能，薄片化石墨受到关注。下述专利文献1中公开有这种薄片化石墨的制造方法的一例。专利文献1中记载的薄片化石墨的制造方法中，将石墨浸渍于硝酸等强酸性水溶液中并加热。使硝酸离子等酸性离子插入到石墨的石墨烯之间。通过加热插入有该硝酸离子的石墨，能够剥离石墨并获得石墨烯叠层数更少的薄片化石墨。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2009-511415号公报

发明的概要

发明要解决的技术问题

然而，专利文献1中记载的薄片化石墨的制造方法中，石墨暴露在强酸中。因此，所获得的薄片化石墨中，石墨烯被氧化。因此，若不进行还原处理，则无法使其体现充分的导电性等。

并且，需要浸渍于强酸并加热的复杂处理。

本发明的目的在于提供一种无需还原处理就能够轻松且可靠地获得薄片化石墨的薄片化石墨及薄片化石墨分散液的制造方法。并且，提供通过上述薄片化石墨及薄片化石墨分散液的制造方法获得的薄片化石墨及薄片化石墨分散液、以及将上述薄片化石墨或上述薄片化石墨分散液与树脂混合在一起获得的薄片化石墨-树脂复合材料。

用于解决技术问题的技术方案

本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法包括：将具有石墨烯叠层结构的碳材料浸渍于包含20℃下的表面张力为50mN/m以下的液态物的液体的工序；以及对浸渍于上述液体的碳材料照射电磁波来加热该碳材料的工序，上述通过照射电磁波来加热碳材料的工序中，使与碳材料接触的上述液体气化，由此对上述碳材料进行薄片化。

本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法中，优选使用沸点在50℃～250℃的范围的液体作为上述液体。

本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法中，优选上述具有石墨烯叠层结构的碳材料为石墨、膨胀石墨或一次薄片化石墨。

在本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法的某一特定方面中，使用反应性化合物作为上述液体。优选在对上述碳材料进行薄片化的工序中，使上述反应性化合物化学键合于上述碳材料。作为上述反应性化合物，优选使用Diels-Alder反应性化合物。还优选使用Fiedel-Crafts反应性化合物。

在本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法的某一特定方面中，作为上述液体，可使用溶剂。优选上述溶剂包含选自碳原子数为8以下的醇类、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、溴苯、二溴苯、苄胺、甲基苄胺、N-甲基吡咯烷酮及N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种溶剂。

本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法中，优选在对上述碳材料进行薄片化的工序中，使化合物化学键合于上述碳材料。

在本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法的某一特定方面中，使用自由基反应性化合物作为上述化合物。

在本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法的某一特定方面中，可使用形成的上述化学键合为可逆性的化合物。

优选形成上述可逆性化学键合的化学键合为使用Diels-Alder反应性化合物得到的化学键合。

本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法中，优选形成上述化学键合的化学键合为使用Fiedel-Crafts反应性化合物而得到的化学键合。

本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法中，优选形成上述可逆性化学键合的化学键合可以是使用环戊二烯基配位化合物得到的配位键合。

本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法中，可在上述电磁波照射工序之后，还具备冷却上述碳材料与上述液体的混合物的冷却工序，此时，为了获得上述薄片化石墨，可将电磁波照射工序及冷却工序进行多次。

在本发明所涉及的薄片化石墨的制造方法的其他特定方面中，可在照射上述电磁波时，上述碳材料与上述液体的混合物被局部冷却。

本发明所涉及的薄片化石墨通过本发明的薄片化石墨的制造方法而获得。优选相对于薄片化石墨100重量％，化学键合于上述薄片化石墨的化合物或反应性化合物的含量为0.5～100重量％。