JP2004339485A - 炭素繊維含有樹脂分散液及び樹脂複合材 - Google Patents
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Abstract
【課題】 繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂およびピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下の有機溶媒を含む分散液であって、(1)前記炭素繊維の塊状構造を部分的に消失させて、１本１本の該炭素繊維が独立して分散してなるか、または(2)前記炭素繊維が、直径４０μｍ以下の塊状構造で分散している部分と１本１本独立して分散している部分が混在している気相法炭素繊維含有分散液、その製造方法、その方法によって得られる気相法炭素繊維含有樹脂複合材、その樹脂複合材を用いた導電性材料及び熱伝導性材料に関する。
【解決手段】 本発明によれば、気相法炭素繊維が均一に分散した樹脂溶液を調製することができ、この分散溶液から塗布等により容易に導電性材料や熱伝導性材料を得ることができる。
【選択図】 なし
【解決手段】 本発明によれば、気相法炭素繊維が均一に分散した樹脂溶液を調製することができ、この分散溶液から塗布等により容易に導電性材料や熱伝導性材料を得ることができる。
【選択図】 なし
Description
本発明は気相法炭素繊維含有分散液に関する。さらに詳しく言えば、気相法炭素繊維を樹脂に均一に混合分散した気相法炭素繊維含有分散液とその製造方法、前記分散液を用いて得られる気相法炭素繊維が均一に混合された樹脂複合材とその製造方法、及び前記樹脂複合材の用途（導電性材料、熱伝導性材料）に関する。
炭素繊維を樹脂等のマトリックス中に分散させることにより、導電性、熱伝導製を付与することが広く一般的に行われている。炭素繊維の中でも、気相法炭素繊維（Vapor Grown Carbon Fiber）を樹脂中に添加することは、添加量が少なくても導電性、熱伝導性が大きく向上するため樹脂組成物の加工性、成形品の表面外観を損ねることがなく有用である（特許第2862578号：特許文献１）。
樹脂に炭素繊維を配合する場合、樹脂中に炭素繊維を均一に混合する必要がある。一般に炭素繊維の樹脂中への混合は、溶融樹脂中に炭素繊維を添加し、二軸押出機、変形スクリュウバレルなどにより混練する方法により行われているが、繊維径0.001〜５μｍ、繊維径と繊維長さの比（アスペクト比）が５〜15,000という形状異方性のある気相法微細炭素繊維を均一に混合する方法として溶融混練法は多大の動力を要すること、混練り中に気相法炭素繊維の切断がおこることなどの問題があった。
そこで、本発明者らは、より簡便に気相法微細炭素繊維を樹脂中に均一混合する方法として、微細炭素繊維を熱可塑性樹脂の有機媒溶中に均一に分散した分散液の調製について検討した。微細炭素繊維が均一に分散した熱可塑性樹脂の分散液が得られれば、塗布、噴霧、浸漬等により基材などの上に設けた後、溶媒を除去乾燥することによって、基材の上に導電性材料や熱伝導性材料としての機能を有する材料として微細炭素繊維が均一に分散した熱可塑性樹脂組成物（複合体）を容易に調製することができる。
炭素繊維の有機溶媒分散液に関連する先行技術としては、特開2002-255528号公報（特許文献２）に微粒子を双極性非プロトン溶媒（ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル）に分散した微粒子分散液が記載され、微粒子の例として粒径が概ね１０ｎｍ〜１０μｍのカーボンナノチューブも挙げられているが、本発明者らは、気相法炭素繊維についてこの文献に記載の双極性非プロトン溶媒（ジメチルホルムアミド）を用いて検討したところでは気相法炭素繊維については均一な分散液は得られなかった。また、溶媒としてテトラヒドロフラン、ベンゼン、ジクロロメタンの単独溶媒を用いて気相法炭素繊維を機械撹拌にて分散させても、初期の気相法炭素繊維の塊状構造がくずれることはほとんどなく分散液は得られなかった。
したがって、本発明の課題は、繊維径0.001〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維が均一に分散した樹脂の分散液及びその製造方法を提供することにある。
さらに本発明の課題は前記分散液を用いた気相法炭素繊維が均一に混合された樹脂組成物とその製造方法、及び前記分散液から塗布などにより得られる前記樹脂複合材の導電性材料あるいは熱伝導性材料としての用途を提供することにある。
さらに本発明の課題は前記分散液を用いた気相法炭素繊維が均一に混合された樹脂組成物とその製造方法、及び前記分散液から塗布などにより得られる前記樹脂複合材の導電性材料あるいは熱伝導性材料としての用途を提供することにある。
本発明者らは、前記課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、気相法炭素繊維と共に使用する樹脂として、例えば、少なくとも環状構造を有する構造単位を繰り返し構造として含む重合体を含む樹脂を用い、かつ有機溶媒としてピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値（新実験化学講座14(Ｖ)，2594(1978年)(Ann., 661, 1(1963)）が４５以下の溶媒を使用することにより気相法炭素繊維が均一に分散した樹脂溶液が容易に得られることを見出し本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下の気相法炭素繊維含有分散液、その製造方法、及びその分散液から得られる樹脂複合材を用いた導電性材料と熱伝導性材料に関する。
１．繊維径0.001〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂および有機溶媒を含む分散液であって、該炭素繊維の塊状構造を部分的に消失させて、１本１本の該炭素繊維が独立して分散してなる気相法炭素繊維含有分散液。
２．繊維径0.001〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂および有機溶媒を含む分散液であって、該炭素繊維が、直径４０μｍ以下の塊状構造で分散している部分と１本１本独立して分散している部分が混在している気相法炭素繊維含有分散液。
３．気相法炭素繊維が、ホウ素を0.001〜５質量％含有するものである前記１または２に記載の気相法炭素繊維分散液。
４．有機溶媒に可溶な樹脂が、環状構造を少なくとも一部に有する構造単位を繰り返し構造として含む重合体を含む樹脂である前記１乃至３のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
５．有機溶剤に可溶な樹脂が、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミック酸のいずれか、あるいはその混合物である前記１乃至４のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
６．有機溶媒が、ピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下の溶媒である前記１乃至５のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
７．有機溶媒が、ピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下であり、且つ、環状の構造を部分的に有する溶媒である前記１乃至６のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
８．有機溶媒が、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ−メチルピロリドン、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、γ−ブチロラクトン、ブチルセルソルブ、あるいはそれらの混合物である前記１乃至７のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
９．気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂との配合割合（質量基準）が、炭素繊維：有機溶媒に可溶な樹脂＝0.1〜８０：２０〜99.9、分散液中の樹脂濃度が0.1〜６０質量％である前記１記載の気相法炭素繊維分散液。
１０．樹脂を有機溶媒に溶解させ、その中へ繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維を添加して撹拌または／及び超音波処理を行う工程を含む気相法炭素繊維含有分散液の製造方法。
１１．有機溶媒に可溶な樹脂と繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維を混合し、該混合物を有機溶媒中に添加する工程のいずれかの工程を含む気相法炭素繊維含有分散液の製造方法。
１２．前記１乃至９のいずれかの項に記載の気相法炭素繊維分散液を基材に設けた後、溶媒を除去することを特徴とする気相法炭素繊維含有樹脂複合材の製造方法。
１３．前記１２に記載の方法によって得られる気相法炭素繊維含有樹脂複合材。
１４．前記１２に記載の方法で得られる樹脂複合材を用いた導電性材料。
１５．前記１２に記載の方法で得られる樹脂複合材を用いた熱伝導性材料。
２．繊維径0.001〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂および有機溶媒を含む分散液であって、該炭素繊維が、直径４０μｍ以下の塊状構造で分散している部分と１本１本独立して分散している部分が混在している気相法炭素繊維含有分散液。
３．気相法炭素繊維が、ホウ素を0.001〜５質量％含有するものである前記１または２に記載の気相法炭素繊維分散液。
４．有機溶媒に可溶な樹脂が、環状構造を少なくとも一部に有する構造単位を繰り返し構造として含む重合体を含む樹脂である前記１乃至３のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
５．有機溶剤に可溶な樹脂が、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミック酸のいずれか、あるいはその混合物である前記１乃至４のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
６．有機溶媒が、ピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下の溶媒である前記１乃至５のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
７．有機溶媒が、ピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下であり、且つ、環状の構造を部分的に有する溶媒である前記１乃至６のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
８．有機溶媒が、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ−メチルピロリドン、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、γ−ブチロラクトン、ブチルセルソルブ、あるいはそれらの混合物である前記１乃至７のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
９．気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂との配合割合（質量基準）が、炭素繊維：有機溶媒に可溶な樹脂＝0.1〜８０：２０〜99.9、分散液中の樹脂濃度が0.1〜６０質量％である前記１記載の気相法炭素繊維分散液。
１０．樹脂を有機溶媒に溶解させ、その中へ繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維を添加して撹拌または／及び超音波処理を行う工程を含む気相法炭素繊維含有分散液の製造方法。
１１．有機溶媒に可溶な樹脂と繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維を混合し、該混合物を有機溶媒中に添加する工程のいずれかの工程を含む気相法炭素繊維含有分散液の製造方法。
１２．前記１乃至９のいずれかの項に記載の気相法炭素繊維分散液を基材に設けた後、溶媒を除去することを特徴とする気相法炭素繊維含有樹脂複合材の製造方法。
１３．前記１２に記載の方法によって得られる気相法炭素繊維含有樹脂複合材。
１４．前記１２に記載の方法で得られる樹脂複合材を用いた導電性材料。
１５．前記１２に記載の方法で得られる樹脂複合材を用いた熱伝導性材料。
本発明において使用する炭素繊維は、繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維である。このような炭素繊維としては、例えば、高温雰囲気下で、触媒となる鉄等と共にガス化された有機化合物を吹き込むことにより製造できる気相成長炭素繊維（特許第2778434号公報参照）が好ましく用いられる。
気相成長炭素繊維（気相法炭素繊維）は、例えば製造した状態のままのもの、製造した状態のままのものを８００〜1500℃で熱処理したもの、2000〜3000℃で黒鉛化処理したもののいずれも使用可能であるが、１５００℃程度で熱処理したものあるいは2000〜3000℃で黒鉛化処理したものがより好適である。
また、気相法炭素繊維は、黒鉛化処理のときに、炭素の結晶化促進元素（例えば、Ｂ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｓｉ）、好ましくはホウ素を存在させて、結果的に気相法炭素繊維の炭素結晶に少量（0.001〜５質量％、好ましくは0.01〜２質量％）含有させた炭素繊維でも良い（国際公開第00/585326号パンフレット）。
本発明の分散液に用いられる樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを含む有機溶媒に可溶な樹脂であれば良い。有機溶媒に可溶な樹脂が、環状構造を少なくとも一部に有する構造単位を繰り返し構造として含む重合体を含む樹脂である。また、この環状構造には、その構造中に、炭素原子以外に酸素原子、窒素原子、硫黄原子が入っていても良い。
樹脂の例としては、ポリスチレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、変性ポリフェニレンオキシド、ポリアミック酸などである。また、好ましくは、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミック酸のいずれか、あるいはそれらの混合物が挙げられる。
気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂との配合割合（質量基準）は、樹脂複合材の用途により異なるが、炭素繊維：有機溶媒に可溶な樹脂＝0.1〜８０：２０〜99.9、分散液中の樹脂濃度が0.1〜６０質量％である。気相法炭素繊維が0.1質量％より少ないと溶媒を除いた後の組成物の導電性、熱伝導性が得られず、８０質量％より多くなると樹脂分散液からの塗布組成物が脆くなる。
本発明において分散媒として使用する有機溶媒は、ピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値（新実験化学講座14(Ｖ)，2594(1978年)(Ann., 661,1(1963)）が４５以下の溶媒が好ましい。例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジメトキシエタン、酢酸エチル、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アニソール、ジオキサン、ジエチルエーテル、ベンゼン、四塩化炭素、トルエン、シクロヘキサン、ヘキサン、イソオクタンである。中でも、特に環状構造を有するもの、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ−メチルピロリドン、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、γ−ブチロラクトンが好ましい。
気相法炭素繊維及び樹脂（溶質）と分散溶媒の割合は、特に制限はないが、分散し易くするためには溶質を６０質量％以下とすることが好ましい。
分散方法には特に制限はないが、例えば、樹脂を有機溶媒に溶解させて気相法炭素繊維を撹拌するか、超音波処理することによって安定な分散液を得ることができる。
また、その際の分散状態は、気相法炭素繊維の状態により異なる。通常、気相法炭素繊維は、分散前の状態では、繊維が１本１本独立しておらず、直径約１００μｍ程度の凝集体として存在する。これを本方法により分散させることにより得られる分散液は、気相法炭素繊維が１本１本独立して存在する。あるいは、直径約４０μｍ以下の凝集体と１本１本の分散した状態との混在した分散状態で存在させることができる。
また、その際の分散状態は、気相法炭素繊維の状態により異なる。通常、気相法炭素繊維は、分散前の状態では、繊維が１本１本独立しておらず、直径約１００μｍ程度の凝集体として存在する。これを本方法により分散させることにより得られる分散液は、気相法炭素繊維が１本１本独立して存在する。あるいは、直径約４０μｍ以下の凝集体と１本１本の分散した状態との混在した分散状態で存在させることができる。
例えば、樹脂としてポリカーボネートを、気相法炭素繊維として2800℃にて熱処理をした繊維径0.15μｍ、アスペクト比７０の気相法炭素繊維を５質量％添加し、ベンゼン（ＢＺ、ＥＴ値 34.5）及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ、ＥＴ値 37.4）、ジクロロメタン（ＤＣＭ、ＥＴ値 41.1）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、ＥＴ値 43.8）、アセトニトリル（ＡＴＮ、ＥＴ値 46.0）の１０質量％分散液を各々調整し、撹拌機で３０分撹拌すると、有機溶媒がベンゼン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミドの場合には、気相法炭素繊維の分散液が得られ、１週間放置しても、気相法炭素繊維は沈降しない。それに対して、有機溶媒がアセトニトリルの場合には、放置２日目で沈降し、透明な上澄み部分が見られる。
本発明により得られる分散液から、基材（例えば、回路基板）上への塗布乾燥法（塗布後溶媒を乾燥し溶媒を気化させる方法）により気相法炭素繊維が均一に分散した樹脂複合材を得ることができ、これらは導電性や熱伝導性に優れた材料である。また、本発明の分散液の塗布法としては、ドクターブレードによる塗布やスクリーン印刷法、スピンコート法等、ペーストや分散液の塗布法で一般に用いられる方法を用いることができる。また、溶媒の乾燥方法は、加熱乾燥法、真空乾燥法等の溶媒の乾燥に一般に用いられる方法を用いることができる。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を説明するが、下記の例により本発明は何等限定されるものではない。
実施例１：
数平均分子量20,000、質量平均分子量32,000のポリカーボネート（ＰＣ；帝人化成製品 AD5503）のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０質量％溶液を作成し、2800℃にて熱処理をした繊維径0.15μｍ、アスペクト比７０の気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）；昭和電工製）を0.2質量％添加し、機械撹拌機で毎分６００回転のスピードで、３０分混合した。気相法炭素繊維の均一に分散した分散液が得られた。これを室温にて７日間放置したが、本分散液は、気相法炭素繊維の沈降は見られなかった。また、光学顕微鏡で観察したところＶＧＣＦ（登録商標）が１本１本ばらばらに非常に良好に分散していることが確認された。また、これを毎分１００回転５秒、1000回転１０秒、１００回転５秒で、カバーガラスをつかい分散溶液を数滴、滴下しスピンコートにより複合体の薄膜を作成したところＶＧＣＦ（登録商標）が非常に良好に分散した薄膜を形成した。
上記ポリカーボネート（ＰＣ）の代わりに、ポリスチレン（ＰＳ；旭化成製品 PS666、数平均分子量420,000、質量平均分子量1000,000）を用いて、分散液及びスピンコート法により薄膜を形成した。分散液及び薄膜の光学顕微鏡像を、各々図１及び図２に示す。
数平均分子量20,000、質量平均分子量32,000のポリカーボネート（ＰＣ；帝人化成製品 AD5503）のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０質量％溶液を作成し、2800℃にて熱処理をした繊維径0.15μｍ、アスペクト比７０の気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）；昭和電工製）を0.2質量％添加し、機械撹拌機で毎分６００回転のスピードで、３０分混合した。気相法炭素繊維の均一に分散した分散液が得られた。これを室温にて７日間放置したが、本分散液は、気相法炭素繊維の沈降は見られなかった。また、光学顕微鏡で観察したところＶＧＣＦ（登録商標）が１本１本ばらばらに非常に良好に分散していることが確認された。また、これを毎分１００回転５秒、1000回転１０秒、１００回転５秒で、カバーガラスをつかい分散溶液を数滴、滴下しスピンコートにより複合体の薄膜を作成したところＶＧＣＦ（登録商標）が非常に良好に分散した薄膜を形成した。
上記ポリカーボネート（ＰＣ）の代わりに、ポリスチレン（ＰＳ；旭化成製品 PS666、数平均分子量420,000、質量平均分子量1000,000）を用いて、分散液及びスピンコート法により薄膜を形成した。分散液及び薄膜の光学顕微鏡像を、各々図１及び図２に示す。
実施例２：
実施例１のポリスチレン（ＰＳ）とＴＨＦの組み合わせにおいて、溶媒のＴＨＦの代わりに、ベンゼン（ＢＺ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いて、分散液及びスピンコート法により薄膜を形成した。
分散液及び薄膜の光学顕微鏡像を、各々図３及び図４に示す。
実施例１のポリスチレン（ＰＳ）とＴＨＦの組み合わせにおいて、溶媒のＴＨＦの代わりに、ベンゼン（ＢＺ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いて、分散液及びスピンコート法により薄膜を形成した。
分散液及び薄膜の光学顕微鏡像を、各々図３及び図４に示す。
実施例３：
溶媒として、Ｎ―メチルー２−ピロリドン、γ―ブチロラクトン、ブチルセロソルブが、３０：３０：３５質量％で混ざっており、５質量％ポリアミック酸（ポリイミド前駆体）が溶解している溶液に、ポリマーに対して２質量％あるいは５質量％ＶＧＣＦ（登録商標）を添加し、マグネチックスターラーにて、毎分２００回転で、２０分混合した。これを室温にて７日間放置したが、ＶＧＣＦ（登録商標）２質量％含有分散液、ＶＧＣＦ（登録商標）５質量％分散液の両分散液は、気相法炭素繊維の沈降は見られなかった。また、光学顕微鏡で観察したところＶＧＣＦ（登録商標）が１本１本ばらばらに非常に良好に分散していることが確認された。この光学顕微鏡像を図５に示す。また、これを毎分１００回転５秒、1000回転１０秒、１００回転５秒で、カバーガラスをつかい分散溶液を数滴、滴下しスピンコートにより複合体の薄膜を作成したところＶＧＣＦ（登録商標）が非常に良好に分散した薄膜を形成した。
溶媒として、Ｎ―メチルー２−ピロリドン、γ―ブチロラクトン、ブチルセロソルブが、３０：３０：３５質量％で混ざっており、５質量％ポリアミック酸（ポリイミド前駆体）が溶解している溶液に、ポリマーに対して２質量％あるいは５質量％ＶＧＣＦ（登録商標）を添加し、マグネチックスターラーにて、毎分２００回転で、２０分混合した。これを室温にて７日間放置したが、ＶＧＣＦ（登録商標）２質量％含有分散液、ＶＧＣＦ（登録商標）５質量％分散液の両分散液は、気相法炭素繊維の沈降は見られなかった。また、光学顕微鏡で観察したところＶＧＣＦ（登録商標）が１本１本ばらばらに非常に良好に分散していることが確認された。この光学顕微鏡像を図５に示す。また、これを毎分１００回転５秒、1000回転１０秒、１００回転５秒で、カバーガラスをつかい分散溶液を数滴、滴下しスピンコートにより複合体の薄膜を作成したところＶＧＣＦ（登録商標）が非常に良好に分散した薄膜を形成した。
実施例４：
実施例１で作成した気相法炭素繊維分散液を回路基板にスクリーン印刷にて、塗布し風乾し気相法炭素繊維複合塗布膜を作成し、塗布膜の導電性を評価した（評価試料Ｎｏ.１）。また、ポリカーボネートと気相法炭素繊維の量を表１に示すように変えて塗布膜を作成し（評価試料Ｎｏ.２〜４）、また、ポリカーボネートの代わりに、ポリスチレン（ＰＳ；旭化成製品 PS666、数平均分子量420,000、質量平均分子量1,000,000）を用いて、塗布膜を作成し（評価試料Ｎｏ.５）、同様に導電性を評価した。それらの結果を表１に示す。
実施例１で作成した気相法炭素繊維分散液を回路基板にスクリーン印刷にて、塗布し風乾し気相法炭素繊維複合塗布膜を作成し、塗布膜の導電性を評価した（評価試料Ｎｏ.１）。また、ポリカーボネートと気相法炭素繊維の量を表１に示すように変えて塗布膜を作成し（評価試料Ｎｏ.２〜４）、また、ポリカーボネートの代わりに、ポリスチレン（ＰＳ；旭化成製品 PS666、数平均分子量420,000、質量平均分子量1,000,000）を用いて、塗布膜を作成し（評価試料Ｎｏ.５）、同様に導電性を評価した。それらの結果を表１に示す。
比較例１：
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、ベンゼン（ＢＺ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いて、これに0.2質量％となるようにＶＧＣＦ（登録商標）を添加し、これを機械撹拌機にて６００回転で３０分間撹拌し分散液を作成した。この液体をスライドガラスとカバーガラスの間にはさみ光学顕微鏡にて４００倍でＶＧＣＦ（登録商標）の分散状態を観察したところ、ＶＧＣＦ（登録商標）の初期の塊状構造がそのまま観察された。また、分散液を室温にて放置したところ、２日目で気相法炭素繊維の沈降が見られた。分散液の光学顕微鏡像を図６、７に示す。
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、ベンゼン（ＢＺ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いて、これに0.2質量％となるようにＶＧＣＦ（登録商標）を添加し、これを機械撹拌機にて６００回転で３０分間撹拌し分散液を作成した。この液体をスライドガラスとカバーガラスの間にはさみ光学顕微鏡にて４００倍でＶＧＣＦ（登録商標）の分散状態を観察したところ、ＶＧＣＦ（登録商標）の初期の塊状構造がそのまま観察された。また、分散液を室温にて放置したところ、２日目で気相法炭素繊維の沈降が見られた。分散液の光学顕微鏡像を図６、７に示す。
比較例２：
実施例２の溶媒のＴＨＦの代わりに、アセトニトリル（ＡＴＮ）を用いて、分散液を作成した。分散液の光学顕微鏡像を図８に示す。
実施例２の溶媒のＴＨＦの代わりに、アセトニトリル（ＡＴＮ）を用いて、分散液を作成した。分散液の光学顕微鏡像を図８に示す。
比較例３：
実施例１のＰＣの代わりに、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ；旭化成製品 ６０Ｎ、数平均分子量76,000、質量平均分子量150,000）を用いて、分散液を作成した。分散液の光学顕微鏡像を図９に示す。
実施例１のＰＣの代わりに、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ；旭化成製品 ６０Ｎ、数平均分子量76,000、質量平均分子量150,000）を用いて、分散液を作成した。分散液の光学顕微鏡像を図９に示す。
本発明によれば繊維径0.001〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法微細炭素繊維、有機溶媒に可溶な樹脂を使用し、有機溶媒としてピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下の非極性溶媒を使用することにより気相法炭素繊維が均一に分散した樹脂溶液を調製することができ、この分散溶液から塗布等により容易に導電性材料や熱伝導性材料を得ることができる。
Claims (15)
- 繊維径0.001〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂および有機溶媒を含む分散液であって、該炭素繊維の塊状構造を部分的に消失させて、１本１本の該炭素繊維が独立して分散してなる気相法炭素繊維含有分散液。
- 繊維径0.001〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂および有機溶媒を含む分散液であって、該炭素繊維が、直径４０μｍ以下の塊状構造で分散している部分と１本１本独立して分散している部分が混在している気相法炭素繊維含有分散液。
- 気相法炭素繊維が、ホウ素を0.001〜５質量％含有するものである請求項１または２に記載の気相法炭素繊維分散液。
- 有機溶媒に可溶な樹脂が、環状構造を少なくとも一部に有する構造単位を繰り返し構造として含む重合体を含む樹脂である請求項１乃至３のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
- 有機溶剤に可溶な樹脂が、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミック酸のいずれか、あるいはその混合物である請求項１乃至４のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
- 有機溶媒が、ピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下の溶媒である請求項１乃至５のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
- 有機溶媒が、ピリジニウム−Ｎ−フェノールベタインの吸収スペクトルから算出される溶媒パラメーターＥＴ値が４５以下であり、且つ、環状の構造を部分的に有する溶媒である請求項１乃至６のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
- 有機溶媒が、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ−メチルピロリドン、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、γ−ブチロラクトン、ブチルセルソルブ、あるいはそれらの混合物である請求項１乃至７のいずれかに記載の気相法炭素繊維分散液。
- 気相法炭素繊維と有機溶媒に可溶な樹脂との配合割合（質量基準）が、炭素繊維：有機溶媒に可溶な樹脂＝0.1〜８０：２０〜99.9、分散液中の樹脂濃度が0.1〜６０質量％である請求項１記載の気相法炭素繊維分散液。
- 樹脂を有機溶媒に溶解させ、その中へ繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法微細炭素繊維を添加して撹拌または／及び超音波処理を行う工程を含む気相法炭素繊維含有分散液の製造方法。
- 有機溶媒に可溶な樹脂と繊維径0.001μｍ〜５μｍ、アスペクト比５〜15,000の気相法炭素繊維を混合し、該混合物を有機溶媒中に添加する工程のいずれかの工程を含む気相法炭素繊維含有分散液の製造方法。
- 請求項１乃至９のいずれかの項に記載の気相法炭素繊維分散液を基材に設けた後、溶媒を除去することを特徴とする気相法炭素繊維含有樹脂複合材の製造方法。
- 請求項１２に記載の方法によって得られる気相法炭素繊維含有樹脂複合材。
- 請求項１２に記載の方法で得られる樹脂複合材を用いた導電性材料。
- 請求項１２に記載の方法で得られる樹脂複合材を用いた熱伝導性材料。
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