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JP7587372B2 - Lubricant fillers and lubricant compositions - Google Patents
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JP7587372B2 - Lubricant fillers and lubricant compositions - Google Patents

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Description

本発明は、潤滑性フィラーおよび潤滑性組成物に関する。 The present invention relates to a lubricating filler and a lubricating composition.

相対的に擦れあいながら滑り合う部分(摺動部)が、多くの機械に備えられている。このような機械においては、通常、摺動部における低摩擦化が求められる。このような摺動部における低摩擦化のために、従来、各種の潤滑性組成物が用いられている。 Many machines are equipped with parts that slide against each other while rubbing against each other (sliding parts). In such machines, low friction is usually required in the sliding parts. To reduce friction in such sliding parts, various lubricating compositions have been used in the past.

従来、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、二硫化モリブデン(MoS)などの固体潤滑剤を配合した潤滑性組成物が知られている。 2. Description of the Related Art Lubricating compositions containing solid lubricants such as graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), and molybdenum disulfide (MoS 2 ) are known.

しかし、従来の固体潤滑剤は、潤滑性組成物とした場合に、動的摩擦係数の低減に限界がある。具体的には、現状、汎用されている固体潤滑剤においては、潤滑性組成物とした場合に、後述するような摩擦評価条件において発現される動摩擦係数が0.04というレベルに留まっている(例えば、非特許文献1など)。このため、潤滑性組成物とした場合に、0.04よりもさらに低いレベルの動摩擦係数を発現できるような、固体潤滑剤が求められている。 However, conventional solid lubricants have limitations in reducing the dynamic friction coefficient when used in a lubricating composition. Specifically, currently widely used solid lubricants, when used in a lubricating composition, exhibit a dynamic friction coefficient of only 0.04 under friction evaluation conditions as described below (see, for example, Non-Patent Document 1). For this reason, there is a demand for solid lubricants that, when used in a lubricating composition, exhibit a dynamic friction coefficient that is even lower than 0.04.

最近、本出願人は、省資源化や省エネルギー化のトレンドを踏まえ、低コストで大量生産が可能な、軽量な炭素材料で被覆された炭素材料コート無機粒子や中空炭素微粒子などの潤滑性フィラーを報告し(特許文献1)、この潤滑性フィラーの産業上の利用可能性として、軽量で、優れた潤滑性、優れた電気伝導性、優れた熱伝導性、優れた抗酸化性を持つようなフィラー等について言及した(特許文献1の「産業上の利用可能性」)。 Recently, in light of the trend toward resource and energy conservation, the applicant has reported on lubricating fillers such as lightweight carbon-coated inorganic particles and hollow carbon microparticles that can be mass-produced at low cost (Patent Document 1), and has mentioned fillers that are lightweight and have excellent lubricity, excellent electrical conductivity, excellent thermal conductivity, and excellent oxidation resistance as examples of the industrial applicability of this lubricating filler ("Industrial Applicability" in Patent Document 1).

国際公開第2020/054833号パンフレットInternational Publication No. 2020/054833

新版「固体潤滑ハンドブック」日本トライボロジー学会固体潤滑研究会編、2010年3月2日第1版New Edition "Solid Lubrication Handbook" Edited by Solid Lubrication Research Group of the Japanese Society of Tribologists, 1st Edition, March 2, 2010

本発明の課題は、潤滑性組成物とした場合に、0.04よりもさらに低いレベルの動摩擦係数を発現できる、潤滑性フィラーを提供することにある。また、そのような潤滑性フィラーを含む潤滑性組成物を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a lubricating filler that, when made into a lubricating composition, can exhibit a dynamic friction coefficient at a level even lower than 0.04. Also, the object of the present invention is to provide a lubricating composition containing such a lubricating filler.

本出願人は、特許文献1に記載の潤滑性フィラーを参考に、潤滑性組成物とした場合に0.04よりもさらに低いレベルの動摩擦係数を発現できるような固体潤滑剤を設計できないか検討を行った。そして、無機粒子の表面を炭素材料で被覆された潤滑性フィラーを設計してみたところ、該無機粒子の平均粒子径(D90、全粒子のうち小さいものから数えて90%が含まれる最大径の値)を特定の大きさに制御すると、顕著に低い動摩擦係数を発現できることを見いだし、しかも、0.04よりもさらに低いレベルの動摩擦係数を発現できることが判った。 The applicant, referring to the lubricating filler described in Patent Document 1, investigated whether it is possible to design a solid lubricant that, when made into a lubricating composition, can exhibit a dynamic friction coefficient even lower than 0.04. Then, when designing a lubricating filler in which the surfaces of inorganic particles are coated with a carbon material, it was found that a significantly low dynamic friction coefficient can be exhibited by controlling the average particle diameter (D90, the maximum diameter value that includes 90% of all particles counting from the smallest) of the inorganic particles to a specific size, and further found that a dynamic friction coefficient even lower than 0.04 can be exhibited.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、
無機粒子の表面が炭素材料で被覆された潤滑性フィラーであって、
該無機粒子の平均粒子径が0.5μm以上である。
The lubricating filler according to an embodiment of the present invention comprises:
A lubricating filler in which the surface of an inorganic particle is coated with a carbon material,
The inorganic particles have an average particle size of 0.5 μm or more.

一つの実施形態においては、上記潤滑性フィラーは、
濃度20質量%となるように分散媒に分散させた分散体を摩擦試験に供したときの往復摺動回数1000回時の平均動摩擦係数μ(20,1000)が0.04未満である。
In one embodiment, the lubricating filler is
When a dispersion obtained by dispersing the dispersion in a dispersion medium to a concentration of 20% by mass is subjected to a friction test, the average dynamic friction coefficient μ(20,1000) after 1000 reciprocating slides is less than 0.04.

一つの実施形態においては、上記潤滑性フィラーは、濃度5質量%となるように分散媒に分散させた分散体を摩擦試験に供したときの往復摺動回数1000回時の平均動摩擦係数μ(5,1000)が0.04未満である。 In one embodiment, the lubricating filler has an average dynamic friction coefficient μ(5,1000) of less than 0.04 after 1,000 reciprocating slides when the dispersion is dispersed in a dispersion medium to a concentration of 5% by mass and subjected to a friction test.

本発明の実施形態による潤滑性組成物は、本発明の実施形態による潤滑性フィラーを含む。 The lubricating composition according to an embodiment of the present invention includes a lubricating filler according to an embodiment of the present invention.

本発明によれば、潤滑性組成物とした場合に、0.04よりもさらに低いレベルの動摩擦係数を発現できる、潤滑性フィラーを提供できる。また、そのような潤滑性フィラーを含む潤滑性組成物を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a lubricating filler that, when made into a lubricating composition, can exhibit a dynamic friction coefficient at a level even lower than 0.04. It is also possible to provide a lubricating composition that contains such a lubricating filler.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーを製造する途中で生成し得る有機無機複合体を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an organic-inorganic composite that can be produced during the production of a lubricating filler according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による潤滑性フィラーの一例であるコアシェル粒子を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a core-shell particle as an example of a lubricating filler according to an embodiment of the present invention. 実施例1、2における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 2 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Examples 1 and 2. 実施例3、4における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Examples 3 and 4. 実施例5、6、7における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Examples 5, 6, and 7. 比較例1、2における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Comparative Examples 1 and 2. 実施例8における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Example 8. 実施例9における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Example 9. 実施例10における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Example 10. 実施例11における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Example 11. 実施例12における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 13 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Example 12. 参考例1における摩擦試験における往復摺動回数と平均動摩擦係数との関係を示す測定結果図である。FIG. 1 is a graph showing the measurement results of the relationship between the number of reciprocating slides and the average dynamic friction coefficient in the friction test in Reference Example 1.

本明細書においては、潤滑性フィラーが有する「炭素材料」を「炭素材料部分」と称することがある。また、本明細書においては、潤滑性フィラーが有する「無機粒子」を、「無機粒子部分」と称することがある。 In this specification, the "carbon material" contained in the lubricating filler may be referred to as the "carbon material portion." Also, in this specification, the "inorganic particles" contained in the lubricating filler may be referred to as the "inorganic particle portion."

≪≪≪1.潤滑性フィラー≫≫≫
本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、無機粒子の表面が炭素材料で被覆された潤滑性フィラーであって、該無機粒子の平均粒子径が0.5μm以上である。
<<<<1. Lubricating filler>>>
The lubricating filler according to an embodiment of the present invention is a lubricating filler in which the surfaces of inorganic particles are coated with a carbon material, and the inorganic particles have an average particle size of 0.5 μm or more.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーが発現する効果は、転がり摩擦によるところが大きいため、粒度分布をもつ粒子であれば各粒径成分のうち大きな成分ほど転がり摩擦に寄与していると考えられる。このため、本発明の実施形態による潤滑性フィラーについての平均粒子径としては、全粒子のうち小さいものから数えて90%が含まれる最大径の値であるD90を採用する。 The effect of the lubricating filler according to the embodiment of the present invention is largely due to rolling friction, so if the particles have a particle size distribution, it is believed that the larger components of each particle size contribute more to rolling friction. For this reason, D90, which is the maximum diameter value that includes 90% of all particles, counting from the smallest, is used as the average particle diameter for the lubricating filler according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーにおいて、無機粒子の平均粒子径(D90)は0.5μm以上であり、好ましくは1.0μm以上であり、より好ましくは1.5μm以上であり、さらに好ましくは2.0μm以上であり、特に好ましくは2.3μm以上である。無機粒子の平均粒子径(D90)の上限値は、好ましくは10.0μm以下であり、より好ましくは5.0μm以下であり、さらに好ましくは3.0μm以下であり、特に好ましくは2.7μm以下である。無機粒子の平均粒子径(D90)を上記のような特定の範囲内に制御すれば、本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、従来の固体潤滑剤、代表的には、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、二硫化モリブデン(MoS)などを潤滑性組成物とした場合に発現できる動摩擦係数の限界値(黒鉛が0.06レベル、PTFEが0.04レベル、MoSが0.04レベル)を超えた、従来にない優れた低摩擦を発現できる。無機粒子の平均粒子径(D90)が上記範囲を外れると、従来の固体潤滑剤、代表的には、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、二硫化モリブデン(MoS)などを潤滑性組成物とした場合に発現できる動摩擦係数と同等以下の低摩擦化しか発現できないおそれがある。 In the lubricating filler according to the embodiment of the present invention, the average particle size (D90) of the inorganic particles is 0.5 μm or more, preferably 1.0 μm or more, more preferably 1.5 μm or more, even more preferably 2.0 μm or more, and particularly preferably 2.3 μm or more. The upper limit of the average particle size (D90) of the inorganic particles is preferably 10.0 μm or less, more preferably 5.0 μm or less, even more preferably 3.0 μm or less, and particularly preferably 2.7 μm or less. If the average particle size (D90) of the inorganic particles is controlled within the above-mentioned specific range, the lubricating filler according to the embodiment of the present invention can exhibit unprecedentedly excellent low friction that exceeds the limit value of the dynamic friction coefficient that can be expressed when a conventional solid lubricant, typically graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), molybdenum disulfide (MoS 2 ), etc. is used as a lubricating composition (graphite is 0.06 level, PTFE is 0.04 level, MoS 2 is 0.04 level). If the average particle size (D90) of the inorganic particles is outside the above range, there is a risk that the kinetic friction coefficient achieved will be equal to or less than that achieved when the lubricating composition is made of a conventional solid lubricant, typically graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), molybdenum disulfide (MoS 2 ), etc.

無機粒子の平均粒子径(D90)は、体積基準の粒度分布における平均粒子径(D90)であり、レーザー回折散乱法で測定することが好ましい。 The average particle size (D90) of inorganic particles is the average particle size (D90) in the volume-based particle size distribution, and is preferably measured by a laser diffraction scattering method.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーとしては、球状粒子であることが好ましい。球状粒子であれば、転がり摩擦により、より効果を発揮し得る。球状粒子としては、特に、丸み状粒子、真球状粒子が好ましい。 The lubricating filler according to the embodiment of the present invention is preferably a spherical particle. Spherical particles can be more effective due to rolling friction. As the spherical particles, rounded particles and true spherical particles are particularly preferred.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、潤滑性組成物とした場合に、非常に優れた潤滑性を発現できる。具体的には、従来の固体潤滑剤を潤滑性組成物とした場合に発現できる動摩擦係数の限界値として一般に知られる0.04のレベルに比べて低いレベルの動摩擦係数を発現できる。 The lubricating filler according to the embodiment of the present invention can exhibit very excellent lubricity when used in a lubricating composition. Specifically, it can exhibit a lower level of dynamic friction coefficient than the level of 0.04, which is generally known as the limit value of the dynamic friction coefficient that can be exhibited when a conventional solid lubricant is used in a lubricating composition.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、濃度20質量%となるように分散媒に分散させた分散体を摩擦試験に供したときの往復摺動回数1000回時の平均動摩擦係数μ(20,1000)が0.04未満である。摩擦試験の詳細は後述する。 The lubricating filler according to an embodiment of the present invention has an average dynamic friction coefficient μ(20,1000) of less than 0.04 after 1000 reciprocating slides when the dispersion, which is dispersed in a dispersion medium to a concentration of 20% by mass, is subjected to a friction test. Details of the friction test will be described later.

上記μ(20,1000)が0.04未満であることは、1000回という高い往復摺動回数で行っていることを考慮すると、従来の固体潤滑剤、代表的には、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、二硫化モリブデン(MoS)などを潤滑性組成物とした場合に発現できる動摩擦係数の限界値(黒鉛が0.06レベル、PTFEが0.04レベル、MoSが0.04レベル)を超えた、従来にない優れた低摩擦を発現できることを意味する。 Considering that the reciprocating sliding was performed at a high frequency of 1000 times, the fact that the above μ(20,1000) is less than 0.04 means that an unprecedentedly excellent low friction can be achieved that exceeds the limit value of the dynamic friction coefficient that can be achieved when conventional solid lubricants, typically graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), molybdenum disulfide ( MoS2 ), etc. are used as the lubricating composition (graphite is at the 0.06 level, PTFE is at the 0.04 level, and MoS2 is at the 0.04 level).

上記μ(20,1000)は、好ましくは0.035以下であり、より好ましくは0.03以下であり、さらに好ましくは0.025以下であり、さらに好ましくは0.02以下であり、さらに好ましくは0.015以下であり、特に好ましくは0.010以下であり、最も好ましくは0.005以下である。上記μ(20,1000)の下限値は、低ければ低いほどよく、現実的には、0.001以上である。 The above μ(20,1000) is preferably 0.035 or less, more preferably 0.03 or less, even more preferably 0.025 or less, even more preferably 0.02 or less, even more preferably 0.015 or less, particularly preferably 0.010 or less, and most preferably 0.005 or less. The lower limit of the above μ(20,1000) is preferably as low as possible, and in reality, it is 0.001 or more.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、濃度5質量%となるように分散媒に分散させた分散体を摩擦試験に供したときの往復摺動回数1000回時の平均動摩擦係数μ(5,1000)が、好ましくは0.04未満であり、より好ましくは0.035以下であり、さらに好ましくは0.03以下であり、さらに好ましくは0.025以下であり、さらに好ましくは0.02以下であり、特に好ましくは0.015以下であり、最も好ましくは0.010以下である。上記μ(5,1000)の下限値は、低ければ低いほどよく、現実的には、0.001以上である。上記μ(5,1000)が上記範囲内にあることは、分散体の濃度が5質量%という低濃度であること、および、1000回という高い往復摺動回数で行っていることを考慮すると、従来の固体潤滑剤、代表的には、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、二硫化モリブデン(MoS)などを潤滑性組成物とした場合に発現できる動摩擦係数の限界値(黒鉛が0.06レベル、PTFEが0.04レベル、MoSが0.04レベル)を超えた、従来にないより優れた低摩擦を発現できることを意味する。 The lubricating filler according to the embodiment of the present invention has an average dynamic friction coefficient μ(5,1000) at 1000 reciprocating slides when the dispersion is dispersed in a dispersion medium to a concentration of 5% by mass and subjected to a friction test, which is preferably less than 0.04, more preferably 0.035 or less, even more preferably 0.03 or less, even more preferably 0.025 or less, even more preferably 0.02 or less, particularly preferably 0.015 or less, and most preferably 0.010 or less. The lower limit of the above μ(5,1000) is preferably as low as possible, and is practically 0.001 or more. Considering that the dispersion concentration is as low as 5 mass % and that the reciprocating sliding is performed at a high frequency of 1000 times, the fact that the above μ (5,1000) is within the above range means that an unprecedentedly excellent low friction can be achieved that exceeds the limit value of the dynamic friction coefficient that can be achieved when a conventional solid lubricant, typically graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), molybdenum disulfide (MoS 2 ), etc. is used as the lubricating composition (graphite is at the 0.06 level, PTFE is at the 0.04 level, and MoS 2 is at the 0.04 level).

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、濃度0.5質量%となるように分散媒に分散させた分散体を摩擦試験に供したときの往復摺動回数1000回時の平均動摩擦係数μ(0.5,1000)が、好ましくは0.04未満であり、より好ましくは0.035以下であり、さらに好ましくは0.03以下であり、さらに好ましくは0.025以下であり、さらに好ましくは0.02以下であり、特に好ましくは0.015以下であり、最も好ましくは0.010以下である。上記μ(0.5,1000)の下限値は、低ければ低いほどよく、現実的には、0.001以上である。上記μ(0.5,1000)が上記範囲内にあることは、分散体の濃度が0.5質量%という超低濃度であること、および、1000回という高い往復摺動回数で行っていることを考慮すると、従来の固体潤滑剤、代表的には、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、二硫化モリブデン(MoS)などを潤滑性組成物とした場合に発現できる動摩擦係数の限界値(黒鉛が0.06レベル、PTFEが0.04レベル、MoSが0.04レベル)を超えた、従来にないより一層優れた低摩擦を発現できることを意味する。 The lubricating filler according to the embodiment of the present invention has an average dynamic friction coefficient μ(0.5,1000) at 1000 reciprocating slides when the dispersion is dispersed in a dispersion medium to a concentration of 0.5% by mass and subjected to a friction test, which is preferably less than 0.04, more preferably 0.035 or less, even more preferably 0.03 or less, even more preferably 0.025 or less, even more preferably 0.02 or less, particularly preferably 0.015 or less, and most preferably 0.010 or less. The lower limit of the above μ(0.5,1000) is preferably as low as possible, and in reality, it is 0.001 or more. Considering that the dispersion concentration is an ultra-low concentration of 0.5 mass % and that the reciprocating sliding is performed at a high number of times, 1000 times, the fact that the above μ (0.5, 1000) is within the above range means that an unprecedented and even superior low friction can be achieved that exceeds the limit value of the dynamic friction coefficient that can be achieved when a conventional solid lubricant, typically graphite, polytetrafluoroethylene (PTFE), molybdenum disulfide (MoS 2 ), etc. is used as the lubricating composition (graphite is at the 0.06 level, PTFE is at the 0.04 level, and MoS 2 is at the 0.04 level).

上記の摩擦試験の条件は、本発明の実施形態による潤滑性フィラーの好適な使用条件の一つに過ぎない。これ以外の条件でもまた、本発明の実施形態による潤滑性フィラーは好適に使用できる。 The above friction test conditions are merely one of the suitable conditions for using the lubricating filler according to the embodiment of the present invention. The lubricating filler according to the embodiment of the present invention can also be used suitably under other conditions.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、単独で高い潤滑特性を示すが、分散媒のような液体もしくはグリースのような半液体状態として使用することも好ましい。その場合は、分散媒を使用して半液体状態とすることが好ましい。 The lubricating filler according to the embodiment of the present invention exhibits high lubricating properties by itself, but it is also preferable to use it in a liquid state such as a dispersion medium or in a semi-liquid state such as a grease. In that case, it is preferable to use a dispersion medium to make it into a semi-liquid state.

分散媒としては、本発明の実施形態による潤滑性フィラーを良好に分散させることができれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分散媒を採用できる。 As the dispersion medium, any suitable dispersion medium can be used as long as it can disperse the lubricating filler according to the embodiment of the present invention well, and does not impair the effects of the present invention.

基板および接触子の材質は固いものほど耐摩耗性に優れるが、本発明の実施形態による潤滑性フィラーを用いれば、比較的柔らかい金属も使用できる。基材としては、金属の他、セラミックスも使用できる。 The harder the material of the substrate and contacts, the better their wear resistance, but by using the lubricating filler according to an embodiment of the present invention, relatively soft metals can also be used. In addition to metals, ceramics can also be used as the base material.

荷重および加圧としては、軽くて低圧であるほど摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れると考えられるが、本発明の潤滑性フィラーを用いれば、より高圧の条件でも好適に使用できる。荷重および加圧としては、具体的には、1kPa以上が好ましく、1MPa以上がより好ましい。 It is believed that the lighter and lower the load and pressure, the smaller the coefficient of friction and the better the wear resistance, but if the lubricating filler of the present invention is used, it can be used suitably even under higher pressure conditions. Specifically, the load and pressure are preferably 1 kPa or more, and more preferably 1 MPa or more.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、無機粒子の表面が炭素材料で被覆されたものである。 The lubricating filler according to an embodiment of the present invention is made of inorganic particles whose surfaces are coated with a carbon material.

本発明の実施形態による、無機粒子の表面が炭素材料で被覆された潤滑性フィラーの炭素材料の層の厚みは、好ましくは0.3nm以上であり、より好ましくは0.5nm以上である。無機粒子の特性を損なわないためには、炭素材料の層の厚みは、好ましくは10nm以下であり、より好ましくは5nm以下である。 In accordance with an embodiment of the present invention, the thickness of the carbon material layer of the lubricating filler in which the surface of the inorganic particle is coated with a carbon material is preferably 0.3 nm or more, more preferably 0.5 nm or more. In order not to impair the properties of the inorganic particle, the thickness of the carbon material layer is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーにおいて、無機粒子の表面を炭素材料で被覆する方法としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な方法を採用し得る。 In the lubricating filler according to an embodiment of the present invention, any appropriate method may be used to coat the surfaces of the inorganic particles with a carbon material as long as it does not impair the effects of the present invention.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、好ましくは、下記の2つの実施形態の潤滑性フィラーである。しかしながら、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、下記の2つの実施形態以外のものであってもよい。 The lubricating filler according to the embodiment of the present invention is preferably the lubricating filler of the following two embodiments. However, the lubricating filler according to the embodiment of the present invention may be one other than the following two embodiments, as long as it does not impair the effects of the present invention.

(好ましい実施形態1)
加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)と無機粒子を含む組成物を加熱する加熱工程(I)と、該加熱工程(I)の後、該化合物(A)の加熱によって生成する炭素材料の一部を除去する炭素材料除去工程とを含み、必要に応じて、炭素材料除去工程の後、さらに加熱する加熱工程(II)を含む方法によって得られる潤滑性フィラー。
(Preferred embodiment 1)
A lubricant filler obtained by a method including a heating step (I) of heating a composition containing a compound (A) that undergoes a condensation reaction between identical molecules and/or different molecules when heated, and inorganic particles, and a carbon material removal step of removing a portion of the carbon material produced by heating the compound (A) after the heating step (I), and, if necessary, a heating step (II) of further heating after the carbon material removal step.

(好ましい実施形態2)
溶媒(S)に可溶な可溶性炭素材料と、無機粒子とを、該溶媒(S)中で混合する混合工程(I)を含む方法によって得られる潤滑性フィラー。
(Preferred embodiment 2)
A lubricating filler obtained by a method including a mixing step (I) of mixing a soluble carbon material that is soluble in a solvent (S) with inorganic particles in the solvent (S).

以下、本発明の実施形態による潤滑性フィラーについて、好ましい実施形態1と好ましい実施形態2とに分けて説明する。 The lubricating filler according to the present invention will be described below in two preferred embodiments: Preferred embodiment 1 and Preferred embodiment 2.

≪≪1-1.潤滑性フィラーの好ましい実施形態1≫≫
潤滑性フィラーの好ましい実施形態1は、加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)と無機粒子を含む組成物を加熱する加熱工程(I)と、該加熱工程(I)の後、該化合物(A)の加熱によって生成する炭素材料の一部を除去する炭素材料除去工程とを含み、必要に応じて、炭素材料除去工程の後、さらに加熱する加熱工程(II)を含む方法によって得られる潤滑性フィラーである。
<<1-1. Preferred embodiment 1 of lubricating filler>>
A preferred embodiment 1 of the lubricant filler is a lubricant filler obtained by a method including a heating step (I) of heating a composition containing inorganic particles and a compound (A) that undergoes a condensation reaction between identical molecules and/or different molecules when heated, and a carbon material removal step of removing a portion of the carbon material generated by heating the compound (A) after the heating step (I), and, if necessary, a heating step (II) of further heating after the carbon material removal step.

加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)と無機粒子を含む組成物を加熱する加熱工程(I)により、該組成物中の該化合物(A)が加熱されて炭素材料となり、マトリックスとしての炭素材料中に複数の無機粒子が分散した有機無機複合体となる。 In the heating step (I) in which a composition containing inorganic particles and a compound (A) that undergoes a condensation reaction between the same molecules and/or different molecules by heating is heated, the compound (A) in the composition is heated to become a carbon material, and an organic-inorganic composite in which a plurality of inorganic particles are dispersed in the carbon material as a matrix is formed.

図1に示すように、上記加熱工程(I)により、マトリックスとしての炭素材料10中に複数の無機粒子20が分散した有機無機複合体100が得られ、炭素材料10と無機物粒子20との界面には、代表的には、炭素材料が無機粒子20の表面に存在する官能基と結合を形成して生じた炭素材料の領域(炭素材料結合領域)30が存在している。この場合、例えば、炭素材料が溶媒に可溶である場合には、有機無機複合体100を、炭素材料を溶解する溶媒によって処理する炭素材料除去工程を行い、必要に応じてさらに加熱工程(II)を行うことによって、図2に示すように、無機粒子20の表面に炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30がコーティングされたコアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)200が得られ得る。加熱工程(II)を行った場合に得られるコアシェル粒子200は、高炭素化コアシェル粒子となる。 1, the heating step (I) produces an organic-inorganic composite 100 in which a plurality of inorganic particles 20 are dispersed in a carbon material 10 as a matrix, and at the interface between the carbon material 10 and the inorganic particles 20, a carbon material region (carbon material bonded region) 30 is typically formed by the carbon material forming a bond with a functional group present on the surface of the inorganic particles 20. In this case, for example, when the carbon material is soluble in a solvent, a carbon material removal step is performed in which the organic-inorganic composite 100 is treated with a solvent that dissolves the carbon material, and a heating step (II) is further performed as necessary, thereby obtaining a core-shell particle (core part: inorganic particle, shell part: carbon material bonded region) 200 in which the surface of the inorganic particle 20 is coated with a carbon material bonded region (region that is not dissolved by the solvent) 30, as shown in FIG. 2. The core-shell particle 200 obtained when the heating step (II) is performed is a highly carbonized core-shell particle.

図1におけるマトリックスとしての炭素材料10や図2における炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30が、本発明の実施形態による潤滑性フィラーにおける炭素材料に相当する。本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは、本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、図2に示すコアシェル粒子200(高炭素化コアシェル粒子である場合も含む)であり、この場合、無機粒子20の表面に存在する炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30が、本発明の実施形態による潤滑性フィラーにおける炭素材料に相当する。 The carbon material 10 as the matrix in FIG. 1 and the carbon material bonding region (region that is not dissolved by the solvent) 30 in FIG. 2 correspond to the carbon material in the lubricating filler according to an embodiment of the present invention. In terms of being able to more effectively express the effects of the present invention, the lubricating filler according to an embodiment of the present invention is preferably a core-shell particle 200 (including the case of a highly carbonized core-shell particle) shown in FIG. 2, and in this case, the carbon material bonding region (region that is not dissolved by the solvent) 30 present on the surface of the inorganic particle 20 corresponds to the carbon material in the lubricating filler according to an embodiment of the present invention.

≪1-1-1.無機粒子≫
無機粒子は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な無機粒子を採用し得る。
≪1-1-1. Inorganic particles≫
As the inorganic particles, any appropriate inorganic particles can be adopted as long as the effects of the present invention are not impaired.

無機粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 There may be only one type of inorganic particles, or two or more types.

無機粒子としては、好ましくは、無機酸化物粒子、無機窒化物粒子、無機硫化物粒子、無機炭化物粒子、不溶性塩粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。 The inorganic particles are preferably at least one selected from the group consisting of inorganic oxide particles, inorganic nitride particles, inorganic sulfide particles, inorganic carbide particles, and insoluble salt particles.

<1-1-1-1.無機酸化物粒子>
無機酸化物粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。なお、2種以上の無機酸化物粒子が採用される例としては、例えば、2種以上の無機酸化物粒子が単に併用(混合など)されている場合や、2種以上の無機酸化物粒子が結着している場合などが挙げられる。
<1-1-1-1. Inorganic oxide particles>
The inorganic oxide particles may be of one type or of two or more types. Examples of the use of two or more types of inorganic oxide particles include the case where two or more types of inorganic oxide particles are simply used in combination (mixed, etc.) and the case where two or more types of inorganic oxide particles are bound to each other.

無機酸化物粒子の分解温度は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは800℃以上であり、より好ましくは850℃以上であり、さらに好ましくは900℃以上であり、特に好ましくは950℃以上である。 The decomposition temperature of the inorganic oxide particles is preferably 800°C or higher, more preferably 850°C or higher, even more preferably 900°C or higher, and particularly preferably 950°C or higher, in order to better demonstrate the effects of the present invention.

無機酸化物粒子としては、全体が酸化された金属粒子だけでなく、その一部が酸化された金属粒子、好ましくは、その表面の少なくとも一部が酸化された金属粒子も含まれる。金属は、一般に、酸素の存在下によって、その一部、好ましくは、その表面の少なくとも一部が酸化され得るからである。 Inorganic oxide particles include not only metal particles that are entirely oxidized, but also metal particles that are partially oxidized, preferably metal particles that have at least a portion of their surface oxidized. This is because metals can generally be partially, preferably at least a portion of their surface, oxidized in the presence of oxygen.

無機酸化物粒子に採用され得る金属としては、好ましくは、酸化されやすい金属であり、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、アルミニウム(Al)、錫(Sn)、ランタン(La)、イットリウム(Y)、セリウム(Ce)、ケイ素(シリコン、Si)などが挙げられ、より好ましくは、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ケイ素(シリコン、Si)である。このような金属は、酸化されやすく、全体が酸化されているか、その一部、好ましくは、その表面の少なくとも一部が酸化されている。 Metals that can be used in inorganic oxide particles are preferably metals that are easily oxidized, such as magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), manganese (Mn), indium (In), gallium (Ga), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd), aluminum (Al), tin (Sn), lanthanum (La), yttrium (Y), cerium (Ce), and silicon (silicon, Si), and more preferably copper (Cu), aluminum (Al), and silicon (silicon, Si). Such metals are easily oxidized, and are either entirely oxidized or partially, preferably at least partially, on the surface.

無機酸化物粒子としては、具体的には、例えば、
(1)全体が酸化された金属粒子、
(2)その一部が酸化された金属粒子(好ましくは、その表面の少なくとも一部が酸化された金属粒子)、
(3)構成する金属元素が2種以上である複合酸化物粒子、
(4)構成する金属元素が1種からなる酸化物(単一金属酸化物ともいう)または複合酸化物にさらに異種元素(金属元素、酸素以外の窒素やフッ素等の非金属元素など)が固溶した、いわゆる、固溶体酸化物粒子、
などが挙げられる。
Specific examples of inorganic oxide particles include:
(1) Metal particles that are entirely oxidized;
(2) Metal particles having a part thereof oxidized (preferably, metal particles having at least a part of their surface oxidized);
(3) Composite oxide particles having two or more constituent metal elements;
(4) So-called solid solution oxide particles, which are oxides (also called single metal oxides) or composite oxides each consisting of one type of metal element, to which a different element (metal element, non-metal element other than oxygen such as nitrogen or fluorine) is further dissolved in solid solution.
etc.

上記の(1)「全体が酸化された金属粒子」または(2)「その一部が酸化された金属粒子(好ましくは、その表面の少なくとも一部が酸化された金属粒子)」としては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ケイ素などが挙げられ、好ましくは、酸化マグネシウム、酸化チタン(チタニア)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素(シリカ)である。 Examples of the above (1) "metal particles entirely oxidized" or (2) "metal particles partially oxidized (preferably metal particles at least partially oxidized on the surface)" include magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, indium oxide, gallium oxide, iron oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, zinc oxide, cadmium oxide, aluminum oxide, tin oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, cerium oxide, and silicon oxide, and preferably magnesium oxide, titanium oxide (titania), aluminum oxide (alumina), and silicon oxide (silica).

上記の(3)「構成する金属元素が2種以上である複合酸化物粒子」としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な複合酸化物粒子を採用し得る。このような複合酸化物粒子としては、代表的には、2種以上の金属を含む酸化物粒子であり、例えば、ペロブスカイト構造の複酸化物粒子、スピネル構造の複酸化物粒子などが挙げられる。 As the above (3) "composite oxide particles having two or more constituent metal elements," any appropriate composite oxide particles may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Representative examples of such composite oxide particles include oxide particles containing two or more metals, such as composite oxide particles with a perovskite structure and composite oxide particles with a spinel structure.

ペロブスカイト構造の複酸化物粒子としては、代表的には、ABO(A、Bは異なる元素を表す)で表される酸化物の粒子であり、このような酸化物としては、例えば、灰チタン石(ペロブスカイト、CaTiO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr、Ti)O)、ジルコン酸バリウム(BaZrO)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)などが挙げられる。 The perovskite structure composite oxide particles are typically oxide particles represented by the formula ABO 3 (A and B represent different elements), and examples of such oxides include perovskite (perovskite, CaTiO 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb(Zr,Ti)O 3 ) , barium zirconate (BaZrO 3 ), and lithium niobate (LiNbO 3 ).

スピネル構造の複酸化物粒子としては、例えば、スピネル(MgAl)粒子、チタン酸リチウム(LiTi)粒子、クリソベリル(BeAl)粒子などが挙げられる。 Examples of the double oxide particles having a spinel structure include spinel (MgAl 2 O 4 ) particles, lithium titanate (LiTi 2 O 4 ) particles, and chrysoberyl (BeAl 2 O 4 ) particles.

上記の(4)「構成する金属元素が1種からなる酸化物(単一金属酸化物ともいう)または複合酸化物にさらに異種元素(金属元素、酸素以外の窒素やフッ素等の非金属元素など)が固溶した、いわゆる、固溶体酸化物粒子」としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な固溶体酸化物粒子を採用し得る。このような固溶体酸化物粒子としては、代表的には、単一金属酸化物または複合酸化物に異種金属元素および/または酸素以外の非金属元素(窒素やフッ素等)が固溶した粒子である。 As for the above (4) "so-called solid solution oxide particles in which a heterogeneous element (metal element, nonmetal element other than oxygen, such as nitrogen or fluorine) is further dissolved in an oxide (also called a single metal oxide) or a composite oxide consisting of one type of constituent metal element," any appropriate solid solution oxide particle may be adopted within a range that does not impair the effects of the present invention. A representative example of such solid solution oxide particles is a particle in which a heterogeneous metal element and/or a nonmetal element other than oxygen (such as nitrogen or fluorine) is dissolved in a single metal oxide or a composite oxide.

本発明の効果をより発現させ得る点で、無機酸化物粒子は、好ましくは、表面に官能基を有する無機酸化物粒子である。このような官能基としては、例えば、M-OHのようなヒドロキシル性官能基;M-O-Mのようなエーテル性官能基を含む酸素官能基;M-NH、M-NH-Mのようなアミン性官能基を含む窒素官能基;M-SH、M-S-Mのようなチオール性官能基を含む硫黄官能基;その他、ケイ素官能基、ホウ素官能基、リン官能基など;等が挙げられる(Mは、官能基が結合する対象を概念的に示したものであり、無機酸化物粒子そのものや、無機酸化物粒子を構成する金属元素や有機基など、官能基が結合できる任意の適切な対象を示す)。これらの官能基は、無機酸化物粒子に各種化合物を用いて表面処理する等で容易に形成できる。無機酸化物粒子として表面に官能基を有する無機酸化物粒子を採用すれば、無機酸化物粒子の表面に存在する官能基が炭素材料と容易に結合を形成し得るため、炭素材料で被覆された無機酸化物粒子を得ることができる。無機酸化物粒子としては、好ましくは、表面に酸素官能基を有する無機酸化物粒子である。 In terms of being able to more effectively exhibit the effects of the present invention, the inorganic oxide particles are preferably inorganic oxide particles having a functional group on the surface. Examples of such functional groups include hydroxyl functional groups such as M-OH; oxygen functional groups containing ether functional groups such as M-O-M; nitrogen functional groups containing amine functional groups such as M-NH 2 and M-NH-M; sulfur functional groups containing thiol functional groups such as M-SH and M-S-M; and silicon functional groups, boron functional groups, phosphorus functional groups, and the like (M conceptually indicates the object to which the functional group is bonded, and indicates any appropriate object to which the functional group can be bonded, such as the inorganic oxide particles themselves, or metal elements and organic groups constituting the inorganic oxide particles). These functional groups can be easily formed by surface-treating the inorganic oxide particles with various compounds. If inorganic oxide particles having functional groups on the surface are used as the inorganic oxide particles, the functional groups present on the surface of the inorganic oxide particles can easily form bonds with the carbon material, and therefore inorganic oxide particles coated with the carbon material can be obtained. The inorganic oxide particles are preferably inorganic oxide particles having oxygen functional groups on the surface.

表面に官能基を有する無機酸化物粒子としては、好ましくは、シリカ粒子、アルミナ粒子、チタニア粒子、酸化マグネシウム粒子、ポリ酸粒子、その表面の少なくとも一部が酸化された金属粒子、複合酸化物粒子、固溶体酸化物粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種である。表面に官能基を有する無機酸化物粒子として、シリカ粒子、アルミナ粒子、チタニア粒子、酸化マグネシウム粒子、ポリ酸粒子、その表面の少なくとも一部が酸化された金属粒子、複合酸化物粒子、固溶体酸化物粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種を採用すれば、無機酸化物粒子の表面に存在する官能基が炭素材料とより容易に結合を形成し得る。 The inorganic oxide particles having a functional group on the surface are preferably at least one selected from the group consisting of silica particles, alumina particles, titania particles, magnesium oxide particles, polyacid particles, metal particles having at least a portion of their surface oxidized, composite oxide particles, and solid solution oxide particles. By adopting at least one selected from the group consisting of silica particles, alumina particles, titania particles, magnesium oxide particles, polyacid particles, metal particles having at least a portion of their surface oxidized, composite oxide particles, and solid solution oxide particles as the inorganic oxide particles having a functional group on the surface, the functional groups present on the surface of the inorganic oxide particles can more easily form bonds with the carbon material.

ポリ酸粒子を構成するポリ酸としては、イソポリ酸、ヘテロポリ酸が挙げられる。 Polyacids that make up the polyacid particles include isopolyacids and heteropolyacids.

イソポリ酸としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なイソポリ酸を採用し得る。このようなイソポリ酸としては、例えば、モリブテン、バナジウム、タングステン、ニオブ、チタン、タンタル、クロム、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、スズ、チタン、ジルコニウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、亜鉛等の無機元素を主体とする無機酸およびそれらの塩が挙げられ、代表的には、モリブデン酸、バナジウム酸、タングステン酸、ニオブ酸、チタン酸、タンタル酸などが挙げられる。 As the isopolyacid, any suitable isopolyacid may be used as long as it does not impair the effects of the present invention. Examples of such isopolyacids include inorganic acids and salts thereof that are mainly composed of inorganic elements such as molybdenum, vanadium, tungsten, niobium, titanium, tantalum, chromium, manganese, rhenium, iron, ruthenium, cobalt, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, tin, titanium, zirconium, rhodium, iridium, osmium, and zinc, and representative examples include molybdic acid, vanadic acid, tungstic acid, niobic acid, titanic acid, and tantalic acid.

ヘテロポリ酸としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なヘテロポリ酸を採用し得る。このようなヘテロポリ酸としては、例えば、イソポリ酸またはその金属塩にヘテロ原子を導入したものが挙げられる。ヘテロ原子としては、例えば、酸素、硫黄、リン、アンモニウム、カリウム、ナトリウム、ケイ素などが挙げられる。ヘテロポリ酸は水和物であってよい。 As the heteropolyacid, any appropriate heteropolyacid may be used as long as it does not impair the effects of the present invention. Examples of such heteropolyacids include isopolyacids or metal salts thereof into which a heteroatom has been introduced. Examples of heteroatoms include oxygen, sulfur, phosphorus, ammonium, potassium, sodium, and silicon. The heteropolyacid may be a hydrate.

ヘテロポリ酸としては、具体的には、例えば、タングステンを含むイソポリ酸にヘテロ原子を導入してなるタングステン系ヘテロポリ酸や、モリブデンを含むイソポリ酸にヘテロ原子を導入してなるモリブデン系ヘテロポリ酸などが挙げられる。 Specific examples of heteropolyacids include tungsten-based heteropolyacids obtained by introducing a heteroatom into a tungsten-containing isopolyacid, and molybdenum-based heteropolyacids obtained by introducing a heteroatom into a molybdenum-containing isopolyacid.

タングステン系ヘテロポリ酸としては、例えば、リンタングステン酸、ケイタングステン酸、コバルトタングステン酸、ゲルマノタングステン酸、ホウタングステン酸、リンバナドタングステン酸、リンタングストモリブデン酸などが挙げられる。 Examples of tungsten-based heteropolyacids include phosphotungstic acid, silicotungstic acid, cobalt tungstic acid, germanotungstic acid, borotungstic acid, phosphovanadotungstic acid, and phosphotungstomolybdic acid.

モリブデン系ヘテロポリ酸としては、例えば、リンモリブデン酸、ケイモリブデン酸、リンバナドモリブデン酸などが挙げられる。 Examples of molybdenum-based heteropolyacids include phosphomolybdic acid, silicomolybdic acid, and phosphovanadomolybdic acid.

<1-1-1-2.無機窒化物粒子>
無機窒化物粒子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な無機窒化物粒子を採用し得る。このような無機窒化物粒子としては、例えば、窒化ホウ素粒子、窒化炭素粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ガリウム粒子などが挙げられ、好ましくは、窒化ホウ素粒子、窒化アルミニウム粒子である。
<1-1-1-2. Inorganic nitride particles>
As the inorganic nitride particles, any suitable inorganic nitride particles can be adopted as long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of such inorganic nitride particles include boron nitride particles, carbon nitride particles, aluminum nitride particles, and gallium nitride particles, and preferably boron nitride particles and aluminum nitride particles.

無機窒化物粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 The inorganic nitride particles may be of one type or of two or more types.

本発明の効果をより発現させ得る点で、無機窒化物粒子は、好ましくは、表面に官能基を有する無機窒化物粒子である。このような官能基としては、例えば、M-OHのようなヒドロキシル性官能基;M-O-Mのようなエーテル性官能基を含む酸素官能基;M-NH、M-NH-Mのようなアミン性官能基を含む窒素官能基;M-SH、M-S-Mのようなチオール性官能基を含む硫黄官能基;その他、ケイ素官能基、ホウ素官能基、リン官能基など;等が挙げられる(Mは、官能基が結合する対象を概念的に示したものであり、無機窒化物粒子そのものや、無機窒化物粒子を構成する金属元素や有機基など、官能基が結合できる任意の適切な対象を示す)。これらの官能基は、無機窒化物粒子に各種化合物を用いて表面処理する等で容易に形成できる。無機窒化物粒子として表面に官能基を有する無機窒化物粒子を採用すれば、無機窒化物粒子の表面に存在する官能基が炭素材料と容易に結合を形成し得るため、炭素材料で被覆された無機窒化物粒子を得ることができる。 In terms of being able to further exert the effects of the present invention, the inorganic nitride particles are preferably inorganic nitride particles having functional groups on the surface. Examples of such functional groups include hydroxyl functional groups such as M-OH; oxygen functional groups containing ether functional groups such as M-O-M; nitrogen functional groups containing amine functional groups such as M-NH 2 and M-NH-M; sulfur functional groups containing thiol functional groups such as M-SH and M-S-M; and silicon functional groups, boron functional groups, phosphorus functional groups, and the like (M conceptually indicates the object to which the functional group is bonded, and indicates any appropriate object to which the functional group can be bonded, such as the inorganic nitride particles themselves, or metal elements and organic groups constituting the inorganic nitride particles). These functional groups can be easily formed by surface-treating the inorganic nitride particles with various compounds. If inorganic nitride particles having functional groups on the surface are adopted as the inorganic nitride particles, the functional groups present on the surface of the inorganic nitride particles can easily form bonds with the carbon material, so that inorganic nitride particles coated with the carbon material can be obtained.

<1-1-1-3.無機硫化物粒子>
無機硫化物粒子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な無機硫化物を採用し得る。このような無機硫化物粒子としては、例えば、硫化銅粒子、硫化亜鉛粒子、硫化カドミウム粒子などが挙げられる。
<1-1-1-3. Inorganic sulfide particles>
As the inorganic sulfide particles, any suitable inorganic sulfide may be used as long as it does not impair the effects of the present invention. Examples of such inorganic sulfide particles include copper sulfide particles, zinc sulfide particles, and sulfide particles. Cadmium particles and the like.

無機硫化物粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 The inorganic sulfide particles may be of one type or of two or more types.

本発明の効果をより発現させ得る点で、無機硫化物粒子は、好ましくは、表面に官能基を有する無機硫化物粒子である。このような官能基としては、例えば、M-OHのようなヒドロキシル性官能基;M-O-Mのようなエーテル性官能基を含む酸素官能基;M-NH、M-NH-Mのようなアミン性官能基を含む窒素官能基;M-SH、M-S-Mのようなチオール性官能基を含む硫黄官能基;その他、ケイ素官能基、ホウ素官能基、リン官能基など;等が挙げられる(Mは、官能基が結合する対象を概念的に示したものであり、無機硫化物粒子そのものや、無機硫化物粒子を構成する金属元素や有機基など、官能基が結合できる任意の適切な対象を示す)。これらの官能基は、無機硫化物粒子に各種化合物を用いて表面処理する等で容易に形成できる。無機硫化物粒子として表面に官能基を有する無機硫化物粒子を採用すれば、無機硫化物粒子の表面に存在する官能基が炭素材料と容易に結合を形成し得るため、炭素材料で被覆された無機硫化物粒子を得ることができる。 In terms of being able to further exert the effects of the present invention, the inorganic sulfide particles are preferably inorganic sulfide particles having functional groups on the surface. Examples of such functional groups include hydroxyl functional groups such as M-OH; oxygen functional groups containing ether functional groups such as M-O-M; nitrogen functional groups containing amine functional groups such as M-NH 2 and M-NH-M; sulfur functional groups containing thiol functional groups such as M-SH and M-S-M; and other silicon functional groups, boron functional groups, phosphorus functional groups, and the like (M conceptually indicates the object to which the functional group is bonded, and indicates any appropriate object to which the functional group can be bonded, such as the inorganic sulfide particles themselves, or metal elements and organic groups constituting the inorganic sulfide particles). These functional groups can be easily formed by surface-treating the inorganic sulfide particles with various compounds. If inorganic sulfide particles having functional groups on the surface are used as the inorganic sulfide particles, the functional groups present on the surface of the inorganic sulfide particles can easily form bonds with the carbon material, so that inorganic sulfide particles coated with the carbon material can be obtained.

<1-1-1-4.無機炭化物粒子>
無機炭化物粒子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な無機炭化物粒子を採用し得る。このような無機炭化物粒子としては、例えば、炭化ケイ素粒子、炭化タングステン粒子、炭化カルシウム粒子などが挙げられる。
<1-1-1-4. Inorganic carbide particles>
As the inorganic carbide particles, any suitable inorganic carbide particles can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such inorganic carbide particles include silicon carbide particles, tungsten carbide particles, and calcium carbide particles.

無機炭化物粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 The inorganic carbide particles may be of one type or of two or more types.

本発明の効果をより発現させ得る点で、無機炭化物粒子は、好ましくは、表面に官能基を有する無機炭化物粒子である。このような官能基としては、例えば、M-OHのようなヒドロキシル性官能基;M-O-Mのようなエーテル性官能基を含む酸素官能基;M-NH、M-NH-Mのようなアミン性官能基を含む窒素官能基;M-SH、M-S-Mのようなチオール性官能基を含む硫黄官能基;その他、ケイ素官能基、ホウ素官能基、リン官能基など;等が挙げられる(Mは、官能基が結合する対象を概念的に示したものであり、無機炭化物粒子そのものや、無機炭化物粒子を構成する金属元素や有機基など、官能基が結合できる任意の適切な対象を示す)。これらの官能基は、無機炭化物粒子に各種化合物を用いて表面処理する等で容易に形成できる。無機炭化物粒子として表面に官能基を有する無機炭化物粒子を採用すれば、無機炭化物粒子の表面に存在する官能基が炭素材料と容易に結合を形成し得るため、炭素材料で被覆された無機炭化物粒子を得ることができる。 In terms of being able to more effectively exhibit the effects of the present invention, the inorganic carbide particles are preferably inorganic carbide particles having functional groups on the surface. Examples of such functional groups include hydroxyl functional groups such as M-OH; oxygen functional groups containing ether functional groups such as M-O-M; nitrogen functional groups containing amine functional groups such as M-NH 2 and M-NH-M; sulfur functional groups containing thiol functional groups such as M-SH and M-S-M; and silicon functional groups, boron functional groups, phosphorus functional groups, and the like (M conceptually indicates the object to which the functional group is bonded, and indicates any appropriate object to which the functional group can be bonded, such as the inorganic carbide particles themselves, or metal elements and organic groups constituting the inorganic carbide particles). These functional groups can be easily formed by surface-treating the inorganic carbide particles with various compounds. If inorganic carbide particles having functional groups on the surface are used as the inorganic carbide particles, the functional groups present on the surfaces of the inorganic carbide particles can easily form bonds with the carbon material, and therefore inorganic carbide particles coated with the carbon material can be obtained.

<1-1-1-5.不溶性塩粒子> <1-1-1-5. Insoluble salt particles>

不溶性塩粒子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な不溶性塩粒子を採用し得る。このような不溶性塩粒子としては、好ましくは、有機溶媒に不溶な金属含有塩粒子であり、例えば、リン酸鉄リチウム粒子などの金属リン酸塩粒子、金属硫酸塩粒子などが挙げられ、好ましくは、リン酸鉄リチウム粒子である。 As the insoluble salt particles, any suitable insoluble salt particles may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Such insoluble salt particles are preferably metal-containing salt particles that are insoluble in organic solvents, such as metal phosphate particles, such as lithium iron phosphate particles, and metal sulfate particles, and are preferably lithium iron phosphate particles.

不溶性塩粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 The insoluble salt particles may be of only one type or of two or more types.

≪1-1-2.有機無機複合体≫
潤滑性フィラーの好ましい実施形態1において、加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)と無機粒子を含む組成物を加熱する加熱工程(I)により、該組成物中の該化合物(A)が加熱されて炭素材料となり、マトリックスとしての炭素材料中に複数の無機粒子が分散した有機無機複合体となる。有機無機複合体は、炭素材料と無機粒子を含む。
≪1-1-2. Organic-inorganic composite≫
In a preferred embodiment 1 of the lubricating filler, a heating step (I) is performed in which a composition containing a compound (A) that undergoes a condensation reaction between the same molecules and/or different molecules by heating and inorganic particles is heated to form the composition. The compound (A) in the matrix is heated to become a carbon material, which becomes an organic-inorganic composite in which a plurality of inorganic particles are dispersed in the carbon material as a matrix. The organic-inorganic composite contains a carbon material and inorganic particles.

炭素材料は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 The carbon material may be one type or two or more types.

無機粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 There may be only one type of inorganic particles, or two or more types.

加熱工程(I)における加熱温度は、化合物(A)の縮合反応温度がT℃であるときに、好ましくは、(T-150)℃以上である。 The heating temperature in the heating step (I) is preferably (T-150)°C or higher when the condensation reaction temperature of compound (A) is T°C.

加熱工程(I)においては、加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)と無機粒子を含む組成物を加熱する。化合物(A)と無機粒子との配合割合は、無機物100質量%に対して、化合物(A)が、好ましくは0.01質量%~1000000質量%であり、より好ましくは0.1質量%~100000質量%であり、特に好ましくは1質量%~1000質量%である。化合物(A)と無機粒子との配合割合が上記範囲内にあれば、構造がより精密に制御された有機無機複合体をより温和な条件でより簡便に製造し得る。これらの無機粒子と化合物(A)の配合割合は、目的とする有機無機複合体の物性に応じて、任意に調整することができる。例えば、無機粒子と化合物(A)の配合割合を調整することにより、得られる有機無機複合体の物性、形態(例えば、溶媒への溶解性や、炭素成分または無機成分の形状(粒子状や非粒子状)、炭素成分または無機成分のサイズなど)を制御することができる。 In the heating step (I), a composition containing compound (A) and inorganic particles that undergoes a condensation reaction between the same molecules and/or different molecules by heating is heated. The compound (A) and inorganic particles are preferably 0.01% by mass to 1,000,000% by mass, more preferably 0.1% by mass to 100,000% by mass, and particularly preferably 1% by mass to 1,000% by mass, relative to 100% by mass of the inorganic substance. If the compound (A) and inorganic particles are within the above range, an organic-inorganic composite having a more precisely controlled structure can be produced more easily under milder conditions. The compounding ratio of these inorganic particles and compound (A) can be adjusted arbitrarily depending on the physical properties of the desired organic-inorganic composite. For example, by adjusting the compounding ratio of inorganic particles and compound (A), the physical properties and form (for example, solubility in a solvent, the shape of the carbon component or inorganic component (particulate or non-particulate), the size of the carbon component or inorganic component, etc.) of the obtained organic-inorganic composite can be controlled.

加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)と無機粒子を含む組成物中には、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な他の成分が含まれていてもよい。このような他の成分としては、例えば、溶媒、触媒、母材、担体などが挙げられる。 The composition containing inorganic particles and compound (A) that undergoes a condensation reaction between the same molecules and/or different molecules upon heating may contain any other appropriate components as long as they do not impair the effects of the present invention. Examples of such other components include a solvent, a catalyst, a base material, and a carrier.

加熱工程(I)で加熱する組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な方法で調製すればよい。このような方法としては、例えば、化合物(A)と無機粒子とを、任意の適切な方法(例えば、破砕、粉砕など)で固体状態のまま混合する方法が挙げられる。また、化合物(A)と無機粒子と溶剤と、必要に応じて溶剤以外の他の成分とを、任意の適切な方法(例えば、超音波処理など)で混合し、任意の適切な方法(例えば、真空乾燥)によって溶剤を除去する方法などが挙げられる。また、必要に応じて、解砕を行ってもよい。 The composition to be heated in the heating step (I) may be prepared by any suitable method as long as it does not impair the effects of the present invention. Examples of such methods include a method in which compound (A) and inorganic particles are mixed in a solid state by any suitable method (e.g., crushing, pulverization, etc.). Another example includes a method in which compound (A), inorganic particles, a solvent, and, if necessary, other components other than the solvent, are mixed by any suitable method (e.g., ultrasonic treatment, etc.), and the solvent is removed by any suitable method (e.g., vacuum drying). Crushing may also be performed as necessary.

加熱工程(I)における加熱温度は、化合物(A)の縮合反応温度がT℃であるときに、好ましくは(T-150)℃以上であり、より好ましくは(T-150~T+50)℃であり、さらに好ましくは(T-130~T+45)℃であり、さらに好ましくは(T-100~T+40)℃であり、特に好ましくは(T-80~T+35)℃であり、最も好ましくは(T-50~T+30)℃である。有機無機複合体を製造する際においては、無機粒子の触媒能や、無機粒子上の官能基と炭素材料の反応性が高いことから、化合物(A)の縮合反応温度と比べて比較的低温から反応が進行して炭素化が進み得る。加熱温度を上記範囲に調整することにより、溶媒への可溶性を有する有機無機複合体や、構造がより精密に制御された有機無機複合体をより温和な条件でより簡便に製造し得る。 The heating temperature in the heating step (I) is preferably (T-150)°C or higher, more preferably (T-150 to T+50)°C, even more preferably (T-130 to T+45)°C, even more preferably (T-100 to T+40)°C, particularly preferably (T-80 to T+35)°C, and most preferably (T-50 to T+30)°C, when the condensation reaction temperature of compound (A) is T°C. When producing an organic-inorganic composite, the reaction can proceed and carbonization can proceed from a relatively low temperature compared to the condensation reaction temperature of compound (A) because of the high catalytic ability of the inorganic particles and the high reactivity of the functional groups on the inorganic particles with the carbon material. By adjusting the heating temperature to the above range, an organic-inorganic composite having solubility in a solvent or an organic-inorganic composite with a more precisely controlled structure can be produced more easily under milder conditions.

化合物(A)の縮合反応温度は、TG-DTA分析によって決定できる。具体的には、下記の通りである。
(1)化合物(A)として1種の化合物を用いる場合には、化合物(A)のTG-DTA分析を、窒素ガス雰囲気下、40℃から、昇温速度10℃/分で昇温し、DTAの最も低温側のピークトップ温度を化合物(A)の縮合反応温度(T℃)と決定する。
(2)化合物(A)として2種以上の化合物の混合物を用いる場合には、該混合物のTG-DTA分析を、窒素ガス雰囲気下、40℃から、昇温速度10℃/分で昇温し、DTAの最も低温側のピークトップ温度を化合物(A)(2種以上の化合物の混合物)の縮合反応温度(T℃)と決定する。
(3)ただし、1種の化合物や2種以上の化合物の混合物としての化合物(A)に、例えば、溶媒や水分や水和水等の不純物が含まれている場合は、該不純物の脱離に伴うDTAピーク(不純物ピークと称することもある)が縮合反応温度よりも低温で観測されることがある。このような場合には、上記の不純物ピークは無視して、その化合物(A)の縮合反応温度を決定する。通常は、上記の不純物ピークは無視した上で、DTAの最も低温側のピークトップ温度を、その化合物(A)の縮合反応温度と決定する。
The condensation reaction temperature of the compound (A) can be determined by TG-DTA analysis. Specifically, it is as follows.
(1) When one type of compound is used as compound (A), the TG-DTA analysis of compound (A) is performed in a nitrogen gas atmosphere by increasing the temperature from 40° C. at a temperature increase rate of 10° C./min, and the peak top temperature on the lowest temperature side of the DTA is determined as the condensation reaction temperature (T° C.) of compound (A).
(2) When a mixture of two or more compounds is used as compound (A), the mixture is subjected to TG-DTA analysis in a nitrogen gas atmosphere by increasing the temperature from 40° C. at a temperature increase rate of 10° C./min, and the peak top temperature on the lowest temperature side of the DTA is determined as the condensation reaction temperature (T° C.) of compound (A) (a mixture of two or more compounds).
(3) However, when the compound (A) as one type of compound or a mixture of two or more types of compounds contains impurities such as a solvent, moisture, or hydration water, the DTA peak (sometimes called the impurity peak) associated with the elimination of the impurity may be observed at a temperature lower than the condensation reaction temperature. In such a case, the above-mentioned impurity peak is ignored and the condensation reaction temperature of the compound (A) is determined. Usually, the above-mentioned impurity peak is ignored and the lowest DTA peak top temperature is determined as the condensation reaction temperature of the compound (A).

TG-DTA分析は、例えば、以下の装置、条件により行うことができる。
測定装置:示差熱熱重量同時測定装置(セイコーインスツルメンツ社製、TG/DTA6200)
化合物(A)の縮合反応温度の決定は、下記のように行うことができる。
(1)化合物(A)として1種の化合物を用いる場合には、化合物(A)のTG-DTA分析を、窒素ガス雰囲気下、40℃から、昇温速度10℃/分で昇温し、DTAの最も低温側のピークトップ温度を化合物(A)の縮合反応温度(T℃)と決定する。
(2)化合物(A)として2種以上の化合物の混合物を用いる場合には、該混合物のTG-DTA分析を、窒素ガス雰囲気下、40℃から、昇温速度10℃/分で昇温し、DTAの最も低温側のピークトップ温度を化合物(A)(2種以上の化合物の混合物)の縮合反応温度(T℃)と決定することができる。
(3)ただし、1種の化合物や2種以上の化合物の混合物としての化合物(A)に、例えば、溶媒や水分や水和水等の不純物が含まれている場合は、該不純物の脱離に伴うDTAピーク(不純物ピークと称することもある)が縮合反応温度よりも低温で観測されることがある。このような場合には、上記の不純物ピークは無視して、その化合物(A)の縮合反応温度を決定することができる。具体的には、上記の不純物ピークは無視した上で、DTAの最も低温側のピークトップ温度を、その化合物(A)の縮合反応温度と決定することができる。
The TG-DTA analysis can be carried out, for example, using the following apparatus and conditions.
Measurement device: Differential thermal and thermogravimetric simultaneous measurement device (TG/DTA6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.)
The condensation reaction temperature of compound (A) can be determined as follows.
(1) When one type of compound is used as compound (A), the TG-DTA analysis of compound (A) is performed in a nitrogen gas atmosphere by increasing the temperature from 40° C. at a temperature increase rate of 10° C./min, and the peak top temperature on the lowest temperature side of the DTA is determined as the condensation reaction temperature (T° C.) of compound (A).
(2) When a mixture of two or more compounds is used as compound (A), the mixture is subjected to TG-DTA analysis in a nitrogen gas atmosphere by raising the temperature from 40° C. at a temperature increase rate of 10° C./min, and the peak top temperature on the lowest temperature side of the DTA can be determined as the condensation reaction temperature (T° C.) of compound (A) (a mixture of two or more compounds).
(3) However, when the compound (A) as one kind of compound or a mixture of two or more kinds of compounds contains impurities such as a solvent, moisture, water of hydration, etc., the DTA peak (sometimes called impurity peak) associated with the elimination of the impurity may be observed at a temperature lower than the condensation reaction temperature. In such a case, the above-mentioned impurity peak can be ignored and the condensation reaction temperature of the compound (A) can be determined. Specifically, the above-mentioned impurity peak can be ignored and the lowest DTA peak top temperature can be determined as the condensation reaction temperature of the compound (A).

有機無機複合体の酸化開始温度は、空気雰囲気下、40℃から、昇温速度10℃/分で行い、DTAの立ち上がり温度のうち、最も低温側のDTAの立ち上がり温度より推定することができる。 The oxidation start temperature of the organic-inorganic composite can be estimated from the lowest DTA rise temperature when the temperature is increased from 40°C in an air atmosphere at a rate of 10°C/min.

加熱工程(I)における加熱温度は、具体的な加熱温度として、好ましくは200℃~500℃であり、より好ましくは220℃~400℃であり、さらに好ましくは230℃~350℃であり、最も好ましくは250℃~300℃である。加熱温度を上記範囲に調整することにより、溶媒への可溶性を有する有機無機複合体や、構造がより精密に制御された有機無機複合体をより温和な条件でより簡便に製造し得る。特に、加熱工程(I)における加熱温度がこのように低いため、有機無機複合体をより温和な条件で工業的に製造可能である。 The heating temperature in the heating step (I) is preferably 200°C to 500°C, more preferably 220°C to 400°C, even more preferably 230°C to 350°C, and most preferably 250°C to 300°C. By adjusting the heating temperature to within the above range, organic-inorganic composites that are soluble in solvents and organic-inorganic composites with more precisely controlled structures can be produced more easily under milder conditions. In particular, because the heating temperature in the heating step (I) is so low, organic-inorganic composites can be produced industrially under milder conditions.

加熱工程(I)における加熱時間は、具体的な加熱時間として、好ましくは0.1時間~120時間であり、より好ましくは0.5時間~100時間であり、さらに好ましくは1時間~50時間であり、最も好ましくは2時間~24時間である。加熱時間を上記範囲に調整することにより、溶媒への可溶性を有する有機無機複合体や、構造がより精密に制御された有機無機複合体をより温和な条件でより簡便に製造し得る。 The heating time in the heating step (I) is preferably 0.1 to 120 hours, more preferably 0.5 to 100 hours, even more preferably 1 to 50 hours, and most preferably 2 to 24 hours. By adjusting the heating time within the above range, an organic-inorganic composite that is soluble in a solvent or an organic-inorganic composite with a more precisely controlled structure can be produced more easily under milder conditions.

有機無機複合体中の炭素材料の含有割合は、質量割合として、好ましくは0.01質量%~99.99質量%であり、特に好ましくは0.1質量%~99.9質量%である。有機無機複合体中の炭素材料の含有割合が上記範囲内にあれば、有機無機複合体を温和な条件で工業的に製造可能であり、有機無機複合体を材料として、本発明の実施形態による潤滑性フィラーを工業的に製造することができる。 The content of the carbon material in the organic-inorganic composite is preferably 0.01% by mass to 99.99% by mass, and particularly preferably 0.1% by mass to 99.9% by mass, in terms of mass percentage. If the content of the carbon material in the organic-inorganic composite is within the above range, the organic-inorganic composite can be industrially produced under mild conditions, and the lubricating filler according to an embodiment of the present invention can be industrially produced using the organic-inorganic composite as a material.

有機無機複合体中の無機粒子の含有割合は、質量割合として、好ましくは0.01質量%~99.99質量%であり、特に好ましくは0.1質量%~99.9質量%である。有機無機複合体中の無機粒子の含有割合が上記範囲内にあれば、有機無機複合体を温和な条件で工業的に製造可能であり、有機無機複合体を材料として、本発明の実施形態による潤滑性フィラーを工業的に製造することができる。 The content of inorganic particles in the organic-inorganic composite is preferably 0.01% by mass to 99.99% by mass, and particularly preferably 0.1% by mass to 99.9% by mass, in terms of mass percentage. If the content of inorganic particles in the organic-inorganic composite is within the above range, the organic-inorganic composite can be industrially produced under mild conditions, and the lubricating filler according to an embodiment of the present invention can be industrially produced using the organic-inorganic composite as a material.

有機無機複合体は、C1sXPS分析による、全結合、すなわち、C-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、C-O結合とC=O結合の合計量の割合が、好ましくは10%以上であり、より好ましくは20%以上であり、さらに好ましくは25%以上である。上記割合の上限は、好ましくは35%以下である。有機無機複合体において、C1sXPS分析による、C-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合とC=O結合の合計量に対する、C-O結合とC=O結合の合計量の割合が、上記範囲内にあれば、有機無機複合体は、従来知られている単純な炭素材料と異なり、溶解性等の様々な物性をもつ。 In the organic-inorganic composite, the ratio of all carbon-oxygen bonds, i.e., the total amount of C-O bonds and C=O bonds, to the total amount of all bonds, i.e., the total amount of C-C bonds, C=C bonds, C-H bonds, C-O bonds (including C-O bonds derived from alcohols, C-O bonds derived from ethers, C-O bonds derived from epoxy, etc.) and C=O bonds (including C=O bonds derived from carbonyls, C=O bonds derived from carboxyls, C=O bonds derived from esters, C=O bonds derived from lactones, etc.), as determined by C1s XPS analysis, is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and even more preferably 25% or more. The upper limit of the above ratio is preferably 35% or less. In an organic-inorganic composite, if the ratio of the total amount of C-O bonds and C=O bonds to the total amount of C-C bonds, C=C bonds, C-H bonds, C-O bonds, and C=O bonds according to C1sXPS analysis is within the above range, the organic-inorganic composite will have various physical properties such as solubility, unlike conventionally known simple carbon materials.

C1sXPS分析は、例えば、光電子分光装置(AXIS-ULTRA、島津製作所製)を用いて、以下の条件により行うことができる。
ソース:Mg(デュアルノード)
エミッション:10mA
アノード:10kV
アナライザー:Pass Energy:40
測定範囲:C1s:296~270eV
積算回数:10回
解析条件:C1s軌道に由来するピークを官能基ごとに、下記に記載のエネルギーでピーク分離し、各面積から割合を算出した。官能基の種類は(1)-COO-、ラクトン、および一部のケトン@288.3eV、(2)C=Oおよびエポキシ基@286.2eV、(3)C-OHおよびC-O-C@285.6eV、(4)6員環性C=C@284.3eV、(5)C-C、C-Hおよび5員環性C=C@283.6eVの5ピークで分離する。割合算出上、(4)と(5)はまとめて計算してもよい。C1sXPSに係る部分の%は原子%を意味する。
The C1sXPS analysis can be carried out, for example, using a photoelectron spectrometer (AXIS-ULTRA, manufactured by Shimadzu Corporation) under the following conditions.
Source: Mg (dual node)
Emission: 10mA
Anode: 10 kV
Analyzer: Pass Energy: 40
Measurement range: C1s: 296 to 270 eV
Number of integrations: 10 Analysis conditions: Peaks derived from C1s orbitals were separated for each functional group at the energies listed below, and the percentage was calculated from each area. The types of functional groups were separated into five peaks: (1) -COO-, lactone, and some ketones @ 288.3 eV, (2) C=O and epoxy groups @ 286.2 eV, (3) C-OH and C-O-C @ 285.6 eV, (4) 6-membered ring C=C @ 284.3 eV, and (5) C-C, C-H, and 5-membered ring C=C @ 283.6 eV. For the calculation of percentage, (4) and (5) may be calculated together. The % in the part related to C1s XPS means atomic %.

有機無機複合体は、C1sXPS分析による、全炭素酸素結合、すなわち、C-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合(すなわち、C-O-C結合)とアルコール由来のC-O結合(すなわち、C-OH結合)の合計量の割合が、好ましくは50%以上であり、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは65%以上であり、特に好ましくは70%以上であり、最も好ましくは75%以上である。上記割合の上限は、好ましくは90%以下である。有機無機複合体において、C1sXPS分析による、C-O結合とC=O結合の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合とアルコール由来のC-O結合の合計量の割合が、上記範囲内にあれば、有機無機複合体は、炭素材料部分の構造制御率を高め得るとともに、構造がより精密に制御され得る。なお、構造制御率とは、全結合数に対して、所望とする反応に由来する結合の割合を示す。全結合数がC-O結合とC=O結合の合計量に対応し、所望とする反応に由来する結合が、エーテル由来のC-O結合とアルコール由来のC-O結合の合計量に対応する。構造制御率が高いということは、言い換えると、所望とする反応に由来する結合が多く、所望としない反応に由来する結合が少ないということである。所望としない反応に由来する結合が分解反応に由来するC=O結合であり、構造制御率が少ないほど分解反応が抑制されており、このような有機無機複合体は、構造がより精密に制御されていると言える。 In the organic-inorganic composite, the ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds (i.e., C-O-C bonds) and alcohol-derived C-O bonds (i.e., C-OH bonds) to the total amount of all carbon-oxygen bonds, i.e., C-O bonds (including alcohol-derived C-O bonds, ether-derived C-O bonds, epoxy-derived C-O bonds, etc.) and C=O bonds (including carbonyl-derived C=O bonds, carboxyl-derived C=O bonds, ester-derived C=O bonds, lactone-derived C=O bonds, etc.) as determined by C1s XPS analysis is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably 65% or more, particularly preferably 70% or more, and most preferably 75% or more. The upper limit of the above ratio is preferably 90% or less. In the organic-inorganic composite, if the ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds and alcohol-derived C-O bonds to the total amount of C-O bonds and C=O bonds by C1sXPS analysis is within the above range, the organic-inorganic composite can increase the structural control rate of the carbon material portion and the structure can be controlled more precisely. The structural control rate indicates the ratio of bonds derived from the desired reaction to the total number of bonds. The total number of bonds corresponds to the total amount of C-O bonds and C=O bonds, and the bonds derived from the desired reaction correspond to the total amount of ether-derived C-O bonds and alcohol-derived C-O bonds. In other words, a high structural control rate means that there are many bonds derived from the desired reaction and few bonds derived from undesired reactions. The bonds derived from undesired reactions are C=O bonds derived from decomposition reactions, and the lower the structural control rate, the more the decomposition reaction is suppressed. It can be said that such an organic-inorganic composite has a more precisely controlled structure.

有機無機複合体は、C1sXPS分析による、全結合、すなわち、C-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合(すなわち、C-O-C結合)とアルコール由来のC-O結合(すなわち、C-OH結合)の合計量の割合が、好ましくは15%以上であり、より好ましくは17%以上であり、さらに好ましくは20%以上である。上記割合の上限は、好ましくは30%以下である。有機無機複合体において、C1sXPS分析による、全結合の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合(すなわち、C-O-C結合)とアルコール由来のC-O結合(すなわち、C-OH結合)の合計量の割合が、上記範囲内にあれば、有機無機複合体は、構造がより精密に制御された有機無機複合体であると言える。 In the organic-inorganic composite, the ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds (i.e., C-O-C bonds) and alcohol-derived C-O bonds (i.e., C-OH bonds) to the total amount of all bonds, i.e., C-C bonds, C-H bonds, C-O bonds (including alcohol-derived C-O bonds, ether-derived C-O bonds, epoxy-derived C-O bonds, etc.) and C=O bonds (including carbonyl-derived C=O bonds, carboxyl-derived C=O bonds, ester-derived C=O bonds, lactone-derived C=O bonds, etc.) according to C1s XPS analysis is preferably 15% or more, more preferably 17% or more, and even more preferably 20% or more. The upper limit of the above ratio is preferably 30% or less. In an organic-inorganic composite, if the ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds (i.e., C-O-C bonds) and alcohol-derived C-O bonds (i.e., C-OH bonds) to the total amount of all bonds according to C1sXPS analysis is within the above range, the organic-inorganic composite can be said to be an organic-inorganic composite with a more precisely controlled structure.

有機無機複合体は、特に好ましくは、C1sXPS分析による、全結合、すなわち、C-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、C-O結合とC=O結合の合計量の割合が、上記範囲内にあって、且つ、C1sXPS分析による、全炭素酸素結合、すなわち、C-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合(すなわち、C-O-C結合)とアルコール由来のC-O結合(すなわち、C-OH結合)の合計量の割合が、上記範囲内にある態様である。このような態様であれば、有機無機複合体は、炭素材料部分の溶解性をより高め得るとともに、炭素材料部分の構造制御率をより高め得る。また、このような態様であれば、有機無機複合体は、構造がより一層精密に制御され得る。 It is particularly preferable that the organic-inorganic composite has a ratio of all carbon-oxygen bonds, i.e., the total amount of C-O bonds and C=O bonds, to the total amount of all bonds, i.e., C-C bonds, C=C bonds, C-H bonds, C-O bonds (including C-O bonds derived from alcohols, C-O bonds derived from ethers, C-O bonds derived from epoxy, etc.) and C=O bonds (including C=O bonds derived from carbonyls, C=O bonds derived from carboxyls, C=O bonds derived from esters, C=O bonds derived from lactones, etc.), as determined by C1s XPS analysis, within the above range, and In this embodiment, the ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds (i.e., C-O-C bonds) and alcohol-derived C-O bonds (i.e., C-OH bonds) to the total amount of all carbon-oxygen bonds, i.e., C-O bonds (including alcohol-derived C-O bonds, ether-derived C-O bonds, epoxy-derived C-O bonds, etc.) and C=O bonds (including carbonyl-derived C=O bonds, carboxyl-derived C=O bonds, ester-derived C=O bonds, lactone-derived C=O bonds, etc.) as determined by C1sXPS analysis, is within the above range. In this embodiment, the organic-inorganic composite can further increase the solubility of the carbon material portion and can further increase the structural control rate of the carbon material portion. In addition, in this embodiment, the structure of the organic-inorganic composite can be controlled even more precisely.

有機無機複合体は、特に好ましくは、C1sXPS分析による、全結合、すなわち、C-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、C-O結合とC=O結合の合計量の割合が、上記範囲内にあって、且つ、C1sXPS分析による、全結合、すなわちC-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合(すなわち、C-O-C結合)とアルコール由来のC-O結合(すなわち、C-OH結合)の合計量の割合が、上記範囲内にある態様である。このような態様であれば、有機無機複合体は、炭素材料部分の溶解性をより高め得るとともに、炭素材料部分の構造制御率をより高め得る。また、このような態様であれば、有機無機複合体は、構造がより一層精密に制御され得る。 It is particularly preferable that the organic-inorganic composite has a ratio of all carbon-oxygen bonds, i.e., the total amount of C-O bonds and C=O bonds, to the total amount of all bonds, i.e., C-C bonds, C=C bonds, C-H bonds, C-O bonds (including C-O bonds derived from alcohols, C-O bonds derived from ethers, C-O bonds derived from epoxy, etc.) and C=O bonds (including C=O bonds derived from carbonyls, C=O bonds derived from carboxyls, C=O bonds derived from esters, C=O bonds derived from lactones, etc.), as determined by C1s XPS analysis, within the above range, and In this embodiment, the ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds (i.e., C-O-C bonds) and alcohol-derived C-O bonds (i.e., C-OH bonds) to the total amount of all bonds, i.e., C-C bonds, C-H bonds, C-O bonds (including alcohol-derived C-O bonds, ether-derived C-O bonds, epoxy-derived C-O bonds, etc.) and C=O bonds (including carbonyl-derived C=O bonds, carboxyl-derived C=O bonds, ester-derived C=O bonds, lactone-derived C=O bonds, etc.), based on analysis, is within the above range. In this embodiment, the organic-inorganic composite can further increase the solubility of the carbon material portion and can further increase the structural control rate of the carbon material portion. In addition, in this embodiment, the structure of the organic-inorganic composite can be controlled more precisely.

有機無機複合体は、最も好ましくは、C1sXPS分析による、全結合、すなわち、C-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、C-O結合とC=O結合の合計量の割合が、上記範囲内にあって、且つ、C1sXPS分析による、全炭素酸素結合、すなわち、C-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合(すなわち、C-O-C結合)とアルコール由来のC-O結合(すなわち、C-OH結合)の合計量の割合が、上記範囲内にあって、且つ、C1sXPS分析による、全結合、すなわちC-C結合とC=C結合とC-H結合とC-O結合(アルコール由来のC-O結合、エーテル由来のC-O結合、エポキシ由来のC-O結合等含む)とC=O結合(カルボニル由来のC=O結合、カルボキシル由来のC=O結合、エステル由来のC=O結合、ラクトン由来のC=O結合等含む)の合計量に対する、エーテル由来のC-O結合(すなわち、C-O-C結合)とアルコール由来のC-O結合(すなわち、C-OH結合)の合計量の割合が、上記範囲内にある態様である。このような態様であれば、有機無機複合体は、炭素材料部分の溶解性をより高め得るとともに、炭素材料部分の構造制御率をさらにより高め得る。また、このような態様であれば、有機無機複合体は、構造がさらにより一層精密に制御され得る。 The organic-inorganic composite is most preferably such that the ratio of the total carbon-oxygen bonds, i.e., the total amount of C-O bonds and C=O bonds, to the total amount of all bonds, i.e., C-C bonds, C-H bonds, C-O bonds (including C-O bonds derived from alcohols, C-O bonds derived from ethers, C-O bonds derived from epoxy, etc.) and C=O bonds (including C=O bonds derived from carbonyls, C=O bonds derived from carboxyls, C=O bonds derived from esters, C=O bonds derived from lactones, etc.) as determined by C1s XPS analysis, is within the above range, and The ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds (i.e., C-O-C bonds) and alcohol-derived C-O bonds (i.e., C-OH bonds) to the total amount of C-O bonds (including C-O bonds derived from alcohols, C-O bonds derived from ethers, C-O bonds derived from ethers, C-O bonds derived from epoxides, etc.) is within the above range, and the ratio of the total amount of ether-derived C-O bonds (i.e., C-O-C bonds) and alcohol-derived C-O bonds (i.e., C-OH bonds) to the total amount of all bonds, i.e., C-C bonds, C-H bonds, and C-O bonds (including C-O bonds derived from alcohols, C-O bonds derived from ethers, C-O bonds derived from epoxy, etc.) and C=O bonds (including C=O bonds derived from carbonyls, C=O bonds derived from carboxyls, C=O bonds derived from esters, C=O bonds derived from lactones, etc.) by C1sXPS analysis is within the above range. In such an embodiment, the organic-inorganic composite can further increase the solubility of the carbon material portion and further increase the structural control rate of the carbon material portion. Furthermore, in this embodiment, the structure of the organic-inorganic composite can be controlled even more precisely.

有機無機複合体は、空気雰囲気下、40℃から、10℃/分の昇温条件によってTG-DTA分析を行ったときの、DTAの立ち上がり温度で示される酸化開始温度が、好ましくは200℃以上であり、より好ましくは250℃以上であり、最も好ましくは300℃以上である。有機無機複合体において、空気雰囲気下、40℃から、10℃/分の昇温条件によってTG-DTA分析を行ったときの、DTAの立ち上がり温度で示される酸化開始温度が、上記範囲内にあれば、有機無機複合体は、酸化安定性が高く、すなわち構造が制御され、骨格構造が保たれているために耐酸化性(耐分解性)が高くなる。仮に、C=O結合が生成するような骨格の開裂が生じていると、骨格の安定性が下がり、耐酸化性(耐分解性)が低くなってしまうというおそれがある。 The organic-inorganic composite has an oxidation onset temperature, indicated by the DTA rise temperature when TG-DTA analysis is performed under air atmosphere with a temperature rise condition of 10°C/min from 40°C, of preferably 200°C or higher, more preferably 250°C or higher, and most preferably 300°C or higher. If the oxidation onset temperature indicated by the DTA rise temperature when TG-DTA analysis is performed under air atmosphere with a temperature rise condition of 10°C/min from 40°C for the organic-inorganic composite is within the above range, the organic-inorganic composite has high oxidation stability, that is, the structure is controlled and the skeletal structure is maintained, so that the oxidation resistance (decomposition resistance) is high. If the skeleton is cleaved to generate a C=O bond, the stability of the skeleton is reduced, and there is a risk of the oxidation resistance (decomposition resistance) being reduced.

有機無機複合体中の炭素材料の存在は、X線光電子分光法(C1sXPS)により容易に確認できる。 The presence of carbon materials in organic-inorganic composites can be easily confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (C1sXPS).

有機無機複合体中の炭素材料は、好ましくは、それらの構造内にベンゼン環由来のハニカム構造(グラフェン構造)を有する。グラフェン構造は、ラマン分光分析によってその有無の確認ができる。 The carbon material in the organic-inorganic composite preferably has a honeycomb structure (graphene structure) derived from benzene rings within its structure. The presence or absence of the graphene structure can be confirmed by Raman spectroscopy.

ラマン分光分析は、例えば、以下の装置、条件により測定できる。
測定装置:顕微ラマン(日本分光NRS-3100)
測定条件:532nmレーザー使用、対物レンズ20倍、CCD取り込み時間1秒、積算64回(分解能=4cm-1)
The Raman spectroscopic analysis can be performed, for example, using the following apparatus and conditions.
Measurement equipment: Raman microscope (JASCO NRS-3100)
Measurement conditions: 532 nm laser used, 20x objective lens, 1 second CCD capture time, 64 times total (resolution = 4 cm-1)

なお、ラマン分光分析においてG’バンド、D+D’バンドは重なって現れることがあり、D+D’バンドが、特に、ショルダーを持つブロードなピークとして分析されることがある。この場合はショルダーピークの変曲点をG’バンドのピークとみなす。 In addition, in Raman spectroscopy, the G' band and the D+D' band may appear overlapping, and the D+D' band may be analyzed as a broad peak with a shoulder. In this case, the inflection point of the shoulder peak is regarded as the peak of the G' band.

有機無機複合体中の炭素材料は、不純物となる金属成分の含有量が、炭素原子100原子%に対し、好ましくは0.1原子%以下であり、より好ましくは0.01原子%以下であり、特に好ましくは実質的にゼロである。有機無機複合体中の炭素材料の中の不純物となる金属成分の含有量は、蛍光X線元素分析法(XRF)により確認することができる。 The carbon material in the organic-inorganic composite preferably contains 0.1 atomic % or less of metal components as impurities, based on 100 atomic % of carbon atoms, more preferably 0.01 atomic % or less, and particularly preferably substantially zero. The content of metal components as impurities in the carbon material in the organic-inorganic composite can be confirmed by X-ray fluorescence elemental analysis (XRF).

有機無機複合体中の炭素材料は、それを構成する元素として、炭素を必須とし、炭素以外の元素を含んでいてもよい。このような炭素以外の元素としては、好ましくは、酸素、水素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれる少なくとも1種の元素であり、より好ましくは、酸素、水素、窒素、硫黄から選ばれる少なくとも1種の元素であり、さらに好ましくは、酸素、水素、窒素から選ばれる少なくとも1種の元素であり、特に好ましくは、酸素、水素から選ばれる少なくとも1種の元素である。 The carbon material in the organic-inorganic composite must contain carbon as an essential constituent element, and may contain elements other than carbon. Such elements other than carbon are preferably at least one element selected from oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, and iodine, more preferably at least one element selected from oxygen, hydrogen, nitrogen, and sulfur, even more preferably at least one element selected from oxygen, hydrogen, and nitrogen, and particularly preferably at least one element selected from oxygen and hydrogen.

有機無機複合体中の炭素材料を構成する元素のうち、水素以外の元素の総量を100原子%としたとき、炭素は、好ましくは60原子%以上であり、より好ましくは70原子%以上であり、さらに好ましくは75原子%以上である。炭素材料を構成する元素のうち、水素以外の元素の総量を100原子%としたとき、炭素以外の元素は、好ましくは10原子%以上である。上記割合は、有機無機複合体中の炭素材料をX線光電子分光法(C1sXPS)により定量することによって確認することができる。 When the total amount of elements other than hydrogen among the elements constituting the carbon material in the organic-inorganic composite is taken as 100 atomic %, carbon is preferably 60 atomic % or more, more preferably 70 atomic % or more, and even more preferably 75 atomic % or more. When the total amount of elements other than hydrogen among the elements constituting the carbon material is taken as 100 atomic %, elements other than carbon are preferably 10 atomic % or more. The above ratio can be confirmed by quantifying the carbon material in the organic-inorganic composite by X-ray photoelectron spectroscopy (C1sXPS).

有機無機複合体中の炭素材料は、好ましくは、
(i)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)およびDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを有し、
(ii)溶媒に可溶である炭素系化合物を含む。
The carbon material in the organic-inorganic composite is preferably
(i) having peaks in the G band (generally in the range of 1550 cm −1 to 1650 cm −1 ) and the D band (generally in the range of 1300 cm −1 to 1400 cm −1 ) in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy;
(ii) It contains a carbon-based compound that is soluble in a solvent.

有機無機複合体中の炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、Gバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを示す。炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを有することは、炭素材料がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有していることを意味している。Gバンドは、強度が高く、シャープであれば、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。 The carbon material in the organic-inorganic composite exhibits a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. The fact that the carbon material has a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy means that the carbon material has a graphene structure or a structure similar to a graphene structure. If the G band is strong and sharp, it can be said that the carbon material has a cleaner graphene structure or a structure similar to a graphene structure.

有機無機複合体中の炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、Dバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを有する。グラフェン構造の欠陥に由来する構造を有する炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、Dバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを示す。炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおけるDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを有することは、その炭素材料がグラフェン構造の欠陥に由来する構造またはグラフェン構造の欠陥に由来する構造に類似の構造を有していることを意味している。Dバンドは、強度が低ければ、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。Dバンドが確認できるということは、有機無機複合体中の炭素材料が官能基を有することを意味しており、これにより、溶媒に対する溶解性を高め得る。 The carbon material in the organic-inorganic composite has a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. The carbon material having a structure derived from defects in the graphene structure shows a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. The fact that the carbon material has a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy means that the carbon material has a structure derived from defects in the graphene structure or a structure similar to a structure derived from defects in the graphene structure. If the intensity of the D band is low, it can be said that the carbon material has a cleaner graphene structure or a structure similar to the graphene structure. The fact that the D band can be confirmed means that the carbon material in the organic-inorganic composite has a functional group, which can increase the solubility in the solvent.

有機無機複合体中の炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、G′バンド(一般的に2650cm-1~2750cm-1の範囲内)にピークを示す。炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてG′バンド(一般的に2650cm-1~2750cm-1の範囲内)にピークを有することは、炭素材料がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有していることを意味している。G′バンドの強度は、グラフェン構造が1層のときに最も強く、グラフェン構造の積層数が増えるにつれて徐々に小さくなる。G′バンドは、グラフェン構造の積層数が増えるにつれて徐々に強度が小さくなっても、ピークは観察することができる。G′バンドにピークを有することは、有機無機複合体中の炭素材料がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。G′バンドは、2Dバンドとも呼ばれることがある。 The carbon material in the organic-inorganic composite shows a peak in the G' band (generally in the range of 2650 cm -1 to 2750 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. The fact that the carbon material has a peak in the G' band (generally in the range of 2650 cm -1 to 2750 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy means that the carbon material has a graphene structure or a structure similar to the graphene structure. The intensity of the G' band is strongest when the graphene structure is one layer, and gradually decreases as the number of stacked graphene structures increases. Even if the intensity of the G' band gradually decreases as the number of stacked graphene structures increases, the peak can be observed. The presence of a peak in the G' band means that the carbon material in the organic-inorganic composite has a graphene structure or a structure similar to the graphene structure. The G' band is sometimes called a 2D band.

有機無機複合体中の炭素材料は、好ましくは、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてD+D′バンド(一般的に2800cm-1~3000cm-1の範囲内)にピークを有する。グラフェン構造の欠陥に由来する構造を有する炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、D+D′バンド(一般的に2800cm-1~3000cm-1の範囲内)にピークを示す。炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてD+D′バンド(一般的に2800cm-1~3000cm-1の範囲内)にピークを有することは、その炭素材料がグラフェン構造の欠陥に由来する構造またはグラフェン構造の欠陥に由来する構造に類似の構造を有していることを意味している。D+D′バンドは、強度が低ければ、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。D+D′バンドは、D+Gバンドとも呼ばれることがある。D+D′バンドが確認できるということは、有機無機複合体中の炭素材料が官能基を有することを意味しており、これにより、溶媒に対する溶解性を高め得る。 The carbon material in the organic-inorganic composite preferably has a peak in the D+D' band (generally in the range of 2800 cm -1 to 3000 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. A carbon material having a structure derived from defects in a graphene structure exhibits a peak in the D+D' band (generally in the range of 2800 cm -1 to 3000 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. A carbon material having a peak in the D+D' band (generally in the range of 2800 cm -1 to 3000 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy means that the carbon material has a structure derived from defects in the graphene structure or a structure similar to a structure derived from defects in the graphene structure. If the intensity of the D+D' band is low, it can be said that the carbon material has a cleaner graphene structure or a structure similar to a graphene structure. The D+D' band may also be called the D+G band. The fact that the D+D' band can be confirmed means that the carbon material in the organic-inorganic composite has a functional group, which can increase the solubility in the solvent.

有機無機複合体中の炭素材料において、官能基を含むことと共に、グラフェン構造の一部に欠陥を有している場合、この欠陥が、炭素材料の溶媒への溶解性の発現に寄与し得る。 When the carbon material in the organic-inorganic composite contains functional groups and has defects in part of the graphene structure, these defects can contribute to the solubility of the carbon material in a solvent.

有機無機複合体中の炭素材料は、上記のように、従来公知の炭素材料とは異なり、グラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有し、有機無機複合体中の炭素材料の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する炭素材料の成分がより多くなったり、炭素材料が溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。 As described above, unlike conventionally known carbon materials, the carbon material in the organic-inorganic composite has a graphene structure or a structure similar to a graphene structure, and the solubility of the carbon material in the organic-inorganic composite in a solvent is superior (for example, more components of the carbon material dissolve in the solvent, or more types of solvents in which the carbon material can be dissolved).

有機無機複合体中の炭素材料に含まれる炭素系化合物の分子量は、好ましくは1000~1300000であり、より好ましくは5000~1000000であり、さらに好ましくは10000~700000であり、特に好ましくは15000~500000であり、最も好ましくは20000~300000である。有機無機複合体中の炭素材料に含まれる炭素系化合物の分子量が上記範囲内にあれば、上記(i)の特徴と相まって、有機無機複合体中の炭素材料の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する炭素材料の成分がより多くなったり、炭素材料が溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。有機無機複合体中の炭素材料に含まれる炭素系化合物の分子量が1300000を超えると、有機無機複合体中の炭素材料の溶媒への溶解性が悪くなるおそれがある。有機無機複合体中の炭素材料に含まれる炭素系化合物の分子量が1000未満であると、有機無機複合体中の炭素材料としての特徴が薄れるおそれがある。 The molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material in the organic-inorganic composite is preferably 1000 to 1300000, more preferably 5000 to 1000000, even more preferably 10000 to 700000, particularly preferably 15000 to 500000, and most preferably 20000 to 300000. If the molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material in the organic-inorganic composite is within the above range, the solubility of the carbon material in the organic-inorganic composite in the solvent is more excellent in combination with the above characteristic (i) (for example, more components of the carbon material dissolve in the solvent, or more types of solvents in which the carbon material can be dissolved). If the molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material in the organic-inorganic composite exceeds 1300000, the solubility of the carbon material in the organic-inorganic composite in the solvent may be deteriorated. If the molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material in the organic-inorganic composite is less than 1000, the characteristics of the carbon material in the organic-inorganic composite may be weakened.

分子量の測定は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC、東ソー株式会社製HLC-8220GPC)を用いて、各炭素材料が0.02質量%となるようにN,N-ジメチルホルムアミド(0.1%LiBr含有)に混合し、1時間超音波処理後、PTFE製濾紙(0.45μm)に通して前処理したのち、濾液をN,N-ジメチルホルムアミド(0.1%LiBr含有)を展開溶媒に使用し、ポリスチレン換算で算出することができる。炭素材料中の最大分子量はピークの立ち上がり点から算出すればよい。 The molecular weight can be measured, for example, using gel permeation chromatography (GPC, Tosoh Corporation HLC-8220GPC) by mixing each carbon material in N,N-dimethylformamide (containing 0.1% LiBr) so that the carbon material is 0.02% by mass, ultrasonicating for 1 hour, and then passing the mixture through a PTFE filter paper (0.45 μm) as a pretreatment. The filtrate can then be calculated in polystyrene equivalent terms using N,N-dimethylformamide (containing 0.1% LiBr) as the developing solvent. The maximum molecular weight in the carbon material can be calculated from the rising point of the peak.

有機無機複合体中の炭素材料中の炭素系化合物の含有割合は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは70質量%~100質量%であり、さらに好ましくは90質量%~100質量%であり、特に好ましくは95質量%~100質量%であり、最も好ましくは実質的に100質量%である。有機無機複合体中の炭素材料中の炭素系化合物の含有割合が上記範囲内にあれば、上記(i)、(ii)の特徴と相まって、有機無機複合体中の炭素材料の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する炭素材料の成分がより多くなったり、炭素材料が溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。 The content of the carbon-based compound in the carbon material in the organic-inorganic composite is preferably 50% by mass to 100% by mass, more preferably 70% by mass to 100% by mass, even more preferably 90% by mass to 100% by mass, particularly preferably 95% by mass to 100% by mass, and most preferably substantially 100% by mass. If the content of the carbon-based compound in the carbon material in the organic-inorganic composite is within the above range, the solubility of the carbon material in the organic-inorganic composite in the solvent is improved in combination with the above features (i) and (ii) (for example, more components of the carbon material dissolve in the solvent, or more types of solvents in which the carbon material can be dissolved).

有機無機複合体中の炭素材料は、好ましくは、XRD分析によって得られるXRDスペクトルチャートにおいて、20°~30°の範囲内にピークを示す。炭素材料は、グラフェン構造が積層した構造(グラフェン積層構造)を有することも、好ましい実施形態の一つである。積層構造を有することで、有機無機複合体中の炭素材料はより強固になり得るとともに、より安定なものとなり得る。 The carbon material in the organic-inorganic composite preferably exhibits a peak in the range of 20° to 30° in an XRD spectrum chart obtained by XRD analysis. In one preferred embodiment, the carbon material has a structure in which graphene structures are stacked (graphene stacked structure). By having a stacked structure, the carbon material in the organic-inorganic composite can be stronger and more stable.

XRD測定は、例えば、全自動水平型X線回折装置(リガク社製、SMART LAB)を用いて、以下の条件により測定することができる。
CuKα1線:0.15406nm
走査範囲:10°-90°
X線出力設定:45kV-200mA
ステップサイズ:0.020°
スキャン速度:0.5°min-1-4°min-1
The XRD measurement can be performed, for example, using a fully automatic horizontal X-ray diffractometer (SMART LAB, manufactured by Rigaku Corporation) under the following conditions.
CuKα1 line: 0.15406nm
Scanning range: 10°-90°
X-ray output setting: 45 kV-200 mA
Step size: 0.020°
Scan speed: 0.5°min −1 to 4°min −1

なお、XRD測定は、試料をグローブボックス中にて気密試料台に装填することにより、不活性雰囲気を保った状態で行えばよい。 The XRD measurements can be performed in an inert atmosphere by loading the sample onto an airtight sample stage in a glove box.

有機無機複合体中の炭素材料は、好ましくは、バルク状態で存在し得る。一般には、バルク状態の物質が備える性質が、その物質の固有の性質である。すなわち、バルク状態の物質は、その物質のもつ基本的な性質、例えば、沸点、融点、粘度、密度などの値を決定できる。ある物質の物性といえば、バルク部分が持つ性質を指す。バルク状態の例としては、粒子、ペレット、フィルム等である。粒子の存在状態としては、例えば、粉体が挙げられる。フィルムとしては、自立したフィルムであることが好ましい。 The carbon material in the organic-inorganic composite may preferably exist in a bulk state. In general, the properties of a substance in a bulk state are the inherent properties of that substance. That is, for a substance in a bulk state, the basic properties of that substance, such as the boiling point, melting point, viscosity, and density, can be determined. The physical properties of a substance refer to the properties of the bulk portion. Examples of bulk states include particles, pellets, and films. Examples of the state in which particles exist include powder. As for the film, it is preferable that it is a free-standing film.

<1-1-2-1.化合物(A)>
実施形態1において、化合物(A)は、加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きるので、化合物(A)と無機粒子を含む組成物を加熱する加熱工程(I)によって、代表的には、化合物(A)は炭素材料となり得る。
<1-1-2-1. Compound (A)>
In the first embodiment, the compound (A) undergoes a condensation reaction between the same molecules and/or between different molecules by heating, so that the composition containing the compound (A) and inorganic particles is heated in the heating step (I), Typically, the compound (A) can be a carbon material.

化合物(A)は、好ましくは、23℃環境下で固体であって融点を有する。融点を有することで、焼成の過程で融解し、分子間での反応が良好に進行する。仮に融点を有さない場合、焼成の過程で融解しないので、分子の位置が固定され、分子間での反応が促進されにくく、炭素材料化しにくい。このような化合物(A)を採用することにより、縮合反応を促進し、分解反応を抑制したり、炭素材料の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する炭素材料の成分がより多くなったり、炭素材料が溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。 Compound (A) is preferably solid in a 23°C environment and has a melting point. By having a melting point, it melts during the firing process and the reaction between molecules proceeds smoothly. If it does not have a melting point, it will not melt during the firing process, so the position of the molecules will be fixed, and the reaction between molecules will not be promoted easily, making it difficult to turn into a carbon material. By using such a compound (A), it is possible to promote condensation reactions, suppress decomposition reactions, and improve the solubility of the carbon material in the solvent (for example, more components of the carbon material will dissolve in the solvent, or the number of types of solvents in which the carbon material can be dissolved will increase).

化合物(A)は、縮合に寄与しない骨格が芳香族構造であることが好ましい。骨格が芳香族であることによって、得られる炭素材料の炭素成分がより安定になり得る。このような芳香族構造としては、例えば、ベンゼン、ナフタレンのような炭素原子からなる芳香族構造;ピリジン、ピリミジン、フラン、チオフェンのような炭素原子およびヘテロ原子(窒素や酸素など)からなるヘテロ芳香族構造;などが好ましく、これらの中でも、ベンゼン、ピリジンのような六員環構造をもつ芳香族構造およびヘテロ芳香族構造がより好ましい。 It is preferable that the skeleton of compound (A) that does not contribute to condensation is an aromatic structure. By having an aromatic skeleton, the carbon component of the resulting carbon material can be more stable. Examples of such aromatic structures are aromatic structures consisting of carbon atoms, such as benzene and naphthalene; heteroaromatic structures consisting of carbon atoms and heteroatoms (such as nitrogen and oxygen), such as pyridine, pyrimidine, furan, and thiophene; and among these, aromatic structures and heteroaromatic structures having a six-membered ring structure, such as benzene and pyridine, are more preferable.

化合物(A)の分子量は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分子量を採用し得る。このような分子量としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは500以下であり、より好ましくは75~450であり、さらに好ましくは80~400であり、最も好ましくは100~350である。 The molecular weight of compound (A) may be any appropriate molecular weight within a range that does not impair the effects of the present invention. In order to better express the effects of the present invention, such a molecular weight is preferably 500 or less, more preferably 75 to 450, even more preferably 80 to 400, and most preferably 100 to 350.

化合物(A)の縮合反応温度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な縮合反応温度を採用し得る。このような縮合反応温度としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは450℃以下であり、より好ましくは400℃以下であり、さらに好ましくは200℃~370℃であり、特に好ましくは250℃~350℃である。 The condensation reaction temperature of compound (A) may be any appropriate temperature within a range that does not impair the effects of the present invention. In order to more effectively exert the effects of the present invention, the condensation reaction temperature is preferably 450°C or less, more preferably 400°C or less, even more preferably 200°C to 370°C, and particularly preferably 250°C to 350°C.

化合物(A)の、窒素ガス雰囲気下、40℃から、10℃/分の昇温条件によってTG-DTA分析を行ったときの、温度50℃における初期質量M50に対する温度500℃における質量M500の質量比(M500/M50)は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは0.2以上であり、より好ましくは0.2~0.9であり、最も好ましくは0.3~0.8である。上記の質量比(M500/M50)が上記範囲内に収まる化合物(A)を用いることで、加熱後に得られる有機無機複合体中に炭素材料が十分に残り得る。 When TG-DTA analysis of compound (A) is performed under nitrogen gas atmosphere with a temperature rise condition of 10°C/min from 40°C, the mass ratio (M500/M50) of the mass M500 at a temperature of 500°C to the initial mass M50 at a temperature of 50°C is preferably 0.2 or more, more preferably 0.2 to 0.9, and most preferably 0.3 to 0.8, in order to further demonstrate the effects of the present invention. By using compound (A) whose mass ratio (M500/M50) falls within the above range, the carbon material can be sufficiently left in the organic-inorganic composite obtained after heating.

[1-1-2-1-1.化合物(A)の好ましい実施態様1]
化合物(A)の好ましい実施態様1は、加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物である。芳香族環上にラジカルが発生した芳香族化合物が、同一分子間および/または異種分子間で縮合反応を起こし、炭素材料となり得る。
[1-1-2-1-1. Preferred embodiment 1 of compound (A)]
A preferred embodiment 1 of the compound (A) is an aromatic compound that is decomposed by heating to generate radicals on the aromatic ring. The aromatic compound having radicals on the aromatic ring can undergo a condensation reaction between the same molecules and/or different molecules to become a carbon material.

加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物としては、好ましくは、加熱によって気体(常温常圧において気体状態である気体)を発生する芳香族化合物である。 The aromatic compound that decomposes when heated to generate radicals on the aromatic ring is preferably an aromatic compound that generates a gas (a gas that is in a gaseous state at room temperature and normal pressure) when heated.

加熱によって気体を発生する芳香族化合物としては、芳香族化合物であって、加熱を行うことによって気体が発生するものであれば、任意の適切な芳香族化合物を採用し得る。このような常温常圧において気体状態である気体としては、好ましくは、CO、CO、N、O、H、NOから選ばれる少なくとも1種である。 As the aromatic compound that generates a gas when heated, any appropriate aromatic compound can be used as long as it is an aromatic compound that generates a gas when heated. The gas that is in a gaseous state at normal temperature and pressure is preferably at least one selected from CO, CO2 , N2 , O2 , H2 , and NO2 .

加熱によってCOおよび/またはCOを発生する芳香族化合物としては、例えば、「-C(=O)-」および/または「-O-C(=O)-」構造を有する芳香族化合物(例えば、芳香族ケトン誘導体、芳香族エステル誘導体、酸無水物など)などが挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate CO and/or CO2 upon heating include aromatic compounds having a "-C(=O)-" and/or "-O-C(=O)-" structure (e.g., aromatic ketone derivatives, aromatic ester derivatives, acid anhydrides, etc.).

加熱によってCOおよび/またはCOを発生する芳香族化合物としては、例えば、下記のような化合物が挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate CO and/or CO2 when heated include the following compounds:

Figure 0007587372000001
Figure 0007587372000001

加熱によってNを発生する芳香族化合物としては、例えば、「-NH-NH-」構造や「-N=N-」構造や、「-N」構造を有する芳香族化合物(例えば、芳香族アゾ化合物、芳香族アジド化合物、トリアゾール置換芳香族化合物、テトラゾール置換芳香族化合物、トリアジンまたはその誘導体、テトラジンまたはその誘導体、芳香族ヒドラジン誘導体など)などが挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate N2 upon heating include aromatic compounds having an "-NH-NH-" structure, an "-N=N-" structure, or an " -N3 " structure (e.g., aromatic azo compounds, aromatic azide compounds, triazole-substituted aromatic compounds, tetrazole-substituted aromatic compounds, triazine or derivatives thereof, tetrazine or derivatives thereof, aromatic hydrazine derivatives, etc.).

加熱によってNを発生する芳香族化合物としては、例えば、下記のような化合物が挙げられる。なお、下記の化合物において、Rは、水素原子、または、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。 Examples of aromatic compounds that generate N2 upon heating include the following compounds: In the following compounds, R represents a hydrogen atom, or an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group which may have a substituent.

Figure 0007587372000002
Figure 0007587372000002

加熱によってOを発生する芳香族化合物としては、例えば、「-O-O-」構造を有する芳香族化合物(例えば、芳香族炭素酸化物、芳香族過酸化物など)などが挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate O2 when heated include aromatic compounds having an "-O-O-" structure (e.g., aromatic carbon oxides, aromatic peroxides, etc.).

加熱によってOを発生する芳香族化合物としては、例えば、下記のような化合物が挙げられる。なお、下記の化合物において、Rは、水素原子、または、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。 Examples of aromatic compounds that generate O2 upon heating include the following compounds. In the following compounds, R represents a hydrogen atom, or an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group that may have a substituent.

Figure 0007587372000003
Figure 0007587372000003

加熱によってHを発生する芳香族化合物としては、例えば、「-CH-」構造を有する縮合多環式芳香族化合物(例えば、フェナレン系化合物など)などが挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate H 2 when heated include condensed polycyclic aromatic compounds having a "-CH 2 -" structure (such as phenalene compounds).

加熱によってHを発生する芳香族化合物としては、例えば、下記のような化合物が挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate H2 upon heating include the following compounds:

Figure 0007587372000004
Figure 0007587372000004

加熱によってNOを発生する芳香族化合物としては、例えば、「-NO」構造を有する芳香族化合物(例えば、芳香族ニトロ化合物など)などが挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate NO2 when heated include aromatic compounds having a " -NO2 " structure (such as aromatic nitro compounds).

加熱によってNOを発生する芳香族化合物としては、例えば、下記のような化合物が挙げられる。 Examples of aromatic compounds that generate NO2 when heated include the following compounds:

Figure 0007587372000005
Figure 0007587372000005

加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物は、加熱による分解性を有し、骨格の少なくとも一部がかい離・分解することによって気体分子(好ましくは、CO、CO、N、O、H、NOから選ばれる少なくとも1種)が生成し、残った芳香族環上にラジカルが生成する化合物である。このような芳香族化合物を用いることにより、反応触媒を必要とすることなく、自身の分解のみによる反応が起こるため、化学反応の副生成物や反応触媒が炭素材料に存在してしまって致命的な不純物となることを抑制でき、より高品質な炭素材料を得ることができる。また、このような芳香族化合物を用いることにより、可燃性ガスを使用することなく、比較的温和な温度環境下において、炭素材料を得ることができる。また、このような芳香族化合物は、触媒作用を必要としない高反応性を有し得る。 Aromatic compounds that decompose by heating to generate radicals on aromatic rings are compounds that have decomposability by heating, and at least a part of the skeleton is dissociated and decomposed to generate gas molecules (preferably at least one selected from CO, CO 2 , N 2 , O 2 , H 2 , and NO 2 ), and radicals are generated on the remaining aromatic ring. By using such aromatic compounds, a reaction occurs only by the decomposition of the compound itself without the need for a reaction catalyst, so that by-products of chemical reactions and reaction catalysts can be prevented from being present in the carbon material and becoming fatal impurities, and a higher quality carbon material can be obtained. In addition, by using such aromatic compounds, a carbon material can be obtained in a relatively mild temperature environment without using flammable gases. In addition, such aromatic compounds can have high reactivity without the need for catalytic action.

[1-1-2-1-2.化合物(A)の別の好ましい実施態様2]
化合物(A)の別の好ましい実施態様2は、縮合反応によって、2種以上の基から1つの中性分子が形成されて脱離する化合物である。この実施形態2においては、1つの化合物が2種以上の基を有している場合であってもよいし、2つ以上の化合物のそれぞれの有する基を組み合わせて2種以上の基となる場合であってもよい。このような化合物(A)が、同一分子間および/または異種分子間で縮合反応を起こし、炭素材料となり得る。
[1-1-2-1-2. Another preferred embodiment 2 of compound (A)]
Another preferred embodiment 2 of the compound (A) is a compound in which one neutral molecule is formed and eliminated from two or more groups by a condensation reaction. In this embodiment 2, one compound may have two or more groups, or two or more compounds may combine their respective groups to form two or more groups. Such a compound (A) may undergo a condensation reaction between the same molecules and/or between different molecules to become a carbon material.

縮合反応としては、2種以上の基から1つの中性分子が形成されて脱離することによる縮合反応であれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な縮合反応を採用し得る。このような縮合反応とすることにより、比較的低温で反応を行うことが可能となり得る。このような縮合反応としては、例えば、
(a)-H基と-OH基とからHOが形成されて脱離することによる縮合反応、
(b)-H基と-OR基(Rは任意の適切な置換または無置換のアルキル基)とからROHが形成されて脱離することによる縮合反応、
(c)-H基と-X基(XはハロゲンまたはCN)とからHXが形成されて脱離することによる縮合反応、
(d)-H基と-NH基とからNHが形成されて脱離することによる縮合反応、
(e)-H基と-NHR基(Rは任意の適切な置換または無置換のアルキル基)とからRNHが形成されて脱離することによる縮合反応、
(f)-H基と-NR基(R、Rは任意の適切な置換または無置換のアルキル基)とからRNHが形成されて脱離することによる縮合反応、
(g)-H基と-SH基とからHSが形成されて脱離することによる縮合反応、
(h)-H基と-SR基(Rは任意の適切な置換または無置換のアルキル基)とからRSHが形成されて脱離することによる縮合反応、
(i)-H基と-OOCR基(Rは任意の適切な置換または無置換のアルキル基)とからRCOOHが形成されて脱離することによる縮合反応、
(j)-H基と-OSO(OH)基とからHSOが形成されて脱離することによる縮合反応、
(k)-H基と-OSOR基(Rは任意の適切な置換または無置換のアルキル基)とからRSO(OH)が形成されて脱離することによる縮合反応、
(l)-H基と-OSO(OR)基(Rは任意の適切な置換または無置換のアルキル基)とからROSOHが形成されて脱離することによる縮合反応、
(m)-H基と-OSO(OH)基とからHSOが形成されて脱離することによる縮合反応、
などが挙げられる。特に、脱離した中性成分が該脱離温度(焼成温度)で気体成分であると、炭素材料に取り込まれることなく、気相部にあるため、不純物となりにくい。
As the condensation reaction, any appropriate condensation reaction can be adopted as long as it is a condensation reaction in which one neutral molecule is formed from two or more groups and then eliminated, as long as it does not impair the effects of the present invention. By adopting such a condensation reaction, it may be possible to carry out the reaction at a relatively low temperature. Examples of such condensation reactions include
(a) a condensation reaction in which H 2 O is formed and eliminated from —H groups and —OH groups;
(b) a condensation reaction between an -H group and an -OR group, where R is any suitable substituted or unsubstituted alkyl group, to form and eliminate ROH;
(c) a condensation reaction of a -H group with a -X group (wherein X is a halogen or CN) to form and eliminate HX;
(d) condensation reaction of -H group with -NH2 group with formation and elimination of NH3 ;
(e) a condensation reaction between an -H group and an -NHR group (wherein R is any suitable substituted or unsubstituted alkyl group) by the formation and elimination of RNH2 ;
(f) a condensation reaction between an -H group and a -NR 1 R 2 group (where R 1 and R 2 are any suitable substituted or unsubstituted alkyl groups) to form and eliminate R 1 R 2 NH;
(g) a condensation reaction in which H 2 S is formed and eliminated from a -H group and a -SH group;
(h) a condensation reaction between an -H group and a -SR group, where R is any suitable substituted or unsubstituted alkyl group, to form and eliminate RSH;
(i) a condensation reaction between an -H group and an -OOCR group (wherein R is any suitable substituted or unsubstituted alkyl group) to form and eliminate RCOOH;
(j) a condensation reaction between a -H group and a -OSO(OH) group with the formation and elimination of H2SO3 ;
(k) a condensation reaction between an -H group and an -OSO 2 R group, where R is any suitable substituted or unsubstituted alkyl group, to form and eliminate RSO 2 (OH);
(l) a condensation reaction between an -H group and an -OSO2 (OR) group, where R is any suitable substituted or unsubstituted alkyl group, to form and eliminate ROSO3H ;
(m) a condensation reaction between a -H group and a -OSO2(OH) group, with the formation and elimination of H2SO4 ;
In particular, if the desorbed neutral components are gaseous components at the desorption temperature (calcination temperature), they are not incorporated into the carbon material and remain in the gas phase, and therefore are unlikely to become impurities.

縮合反応として、-H基と-OH基とからHOが形成されて脱離することによる縮合反応(上記(a))を代表例として説明する。 As a representative example of the condensation reaction, the condensation reaction (a) above) in which H 2 O is formed and eliminated from a —H group and a —OH group will be described.

実施態様2における化合物(A)の一つの実施態様(実施態様(X)と称することがある)は、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)または2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)であり、該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数の半数が-OH基であり、もう半数が-H基である。 One embodiment of compound (A) in embodiment 2 (sometimes referred to as embodiment (X)) is compound (a1) having a skeleton consisting of one six-membered carbon ring structure or compound (a2) having a skeleton in which two or more six-membered carbon ring structures are bonded and/or condensed, and half of the substituents that do not contribute to the formation of the skeleton are -OH groups and the other half are -H groups.

実施態様(X)においては、
(i)化合物(A)が、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)である場合、
(ii)化合物(A)が、2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)である場合、
の2つの場合のいずれかを採り得る。
In embodiment (X),
(i) When compound (A) is compound (a1) having a skeleton consisting of one 6-membered carbon ring structure,
(ii) When compound (A) is compound (a2) having a skeleton in which two or more 6-membered carbon ring structures are bonded and/or condensed,
Either of the following two cases can be adopted.

実施態様(X)において、「骨格の構造形成に寄与していない置換基」とは、上記(i)の場合の「1個の炭素6員環構造からなる骨格」または上記(ii)の場合の「2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格」の該骨格の構造形成に寄与していない置換基を意味する。例えば、上記(i)の場合として、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)が後に示す化学式(a1-1)で表される場合、1個の炭素6員環構造からなる骨格の構造形成に寄与していない置換基は6個の-OH基と6個の-H基であり、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)が後に示す化学式(a1-2)で表される場合、1個の炭素6員環構造からなる骨格の構造形成に寄与していない置換基は3個の-OH基と3個の-H基である。また、例えば、上記(ii)の場合として、2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)が後に示す化学式(a2-1)で表される場合、2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格の構造形成に寄与していない置換基は6個の-OH基と6個の-H基である。 In embodiment (X), "substituents that do not contribute to the formation of the skeleton" refer to the "skeleton consisting of one carbon six-membered ring structure" in the above case (i) or the "skeleton consisting of two or more carbon six-membered ring structures bonded and/or condensed" in the above case (ii). For example, in the above case (i), when compound (a1) having a skeleton consisting of one carbon six-membered ring structure is represented by the chemical formula (a1-1) shown later, the substituents that do not contribute to the formation of the skeleton consisting of one carbon six-membered ring structure are six -OH groups and six -H groups, and when compound (a1) having a skeleton consisting of one carbon six-membered ring structure is represented by the chemical formula (a1-2) shown later, the substituents that do not contribute to the formation of the skeleton consisting of one carbon six-membered ring structure are three -OH groups and three -H groups. Also, for example, in the case of (ii) above, when compound (a2) having a skeleton in which two or more 6-membered carbon ring structures are bonded and/or fused is represented by the chemical formula (a2-1) shown below, the substituents that do not contribute to the formation of the structure of the skeleton in which two or more 6-membered carbon ring structures are bonded and/or fused are six -OH groups and six -H groups.

実施態様(X)においては、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)の該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数の半数が-OH基であり、もう半数が-H基であり、2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)の該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数の半数が-OH基であり、もう半数が-H基である。このような置換基の構成を有することにより、化合物(A)は、加熱により、同一分子同士および/または異なる分子間で効果的に脱水反応が起き得る。 In embodiment (X), half of the substituents not contributing to the formation of the structure of compound (a1) having a skeleton consisting of one 6-membered carbon ring structure are -OH groups and the other half are -H groups, and half of the substituents not contributing to the formation of the structure of compound (a2) having a skeleton in which two or more 6-membered carbon ring structures are bonded and/or condensed are -OH groups and the other half are -H groups. By having such a substituent configuration, compound (A) can effectively undergo a dehydration reaction between identical molecules and/or different molecules when heated.

実施態様(X)において採用し得る化合物(A)としては、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)または2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)であり、該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数の半数が-OH基であり、もう半数が-H基である化合物であれば、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な化合物を採用し得る。このような化合物(A)としては、例えば、下記のような化合物が挙げられる。 Compounds (A) that can be used in embodiment (X) include compounds (a1) having a skeleton consisting of one 6-membered carbon ring structure, or compounds (a2) having a skeleton in which two or more 6-membered carbon ring structures are bonded and/or condensed, and any appropriate compound can be used as long as it does not impair the effects of the present invention, as long as half of the substituents that do not contribute to the formation of the skeleton are -OH groups and the other half are -H groups. Examples of such compounds (A) include the following compounds.

Figure 0007587372000006
Figure 0007587372000006

実施態様(X)において採用し得る化合物(A)の中でも、-H基と-OH基とからHOが形成されて脱離することによる縮合反応が起こりやすいと推察され、低温で反応が進行しやすいと推察される点で、フロログルシノール(化合物(a1-2))、ヘキサヒドロキシトリフェニレン(HHTP)(化合物(a2-1))が好ましい。 Among the compounds (A) that can be used in embodiment (X), phloroglucinol (compound (a1-2)) and hexahydroxytriphenylene (HHTP) (compound (a2-1)) are preferred, since they are presumed to easily undergo a condensation reaction in which H 2 O is formed from a -H group and a -OH group and then eliminated, and the reaction is presumed to proceed easily at low temperatures.

実施態様2における化合物(A)の別の一つの実施態様(実施態様(Y)と称することがある)は、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)および/または2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)から選ばれる2種以上であり、該化合物(a1)の骨格の構造形成に寄与していない置換基の数および該化合物(a2)の骨格の構造形成に寄与していない置換基の数の合計の半数が-OH基であり、もう半数が-H基である。 Another embodiment of compound (A) in embodiment 2 (sometimes referred to as embodiment (Y)) is two or more compounds selected from compound (a1) having a skeleton consisting of one 6-membered carbon ring structure and/or compound (a2) having a skeleton in which two or more 6-membered carbon ring structures are bonded and/or condensed, in which half of the total number of substituents not contributing to the formation of the skeleton structure of compound (a1) and the total number of substituents not contributing to the formation of the skeleton structure of compound (a2) are -OH groups, and the other half are -H groups.

実施態様(Y)においては、
(i)化合物(A)が、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)から選ばれる2種以上からなる場合、
(ii)化合物(A)が、2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)から選ばれる2種以上からなる場合、
(iii)化合物(A)が、1個の炭素6員環構造からなる骨格を有する化合物(a1)から選ばれる1種以上と2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格を有する化合物(a2)から選ばれる1種以上とからなる場合、
の3つの場合のいずれかを採り得る。
In embodiment (Y),
(i) When the compound (A) is composed of two or more compounds selected from the compound (a1) having a skeleton consisting of one 6-membered carbon ring structure,
(ii) When the compound (A) is composed of two or more compounds selected from the group consisting of compounds (a2) having a skeleton in which two or more 6-membered carbon ring structures are bonded and/or condensed,
(iii) when compound (A) is composed of one or more compounds (a1) having a skeleton consisting of one 6-membered carbon ring structure and one or more compounds (a2) having a skeleton consisting of two or more 6-membered carbon ring structures bonded and/or condensed,
One of the following three cases can be adopted.

実施態様(Y)において、「化合物(a1)の骨格の構造形成に寄与していない置換基の数および化合物(a2)の骨格の構造形成に寄与していない置換基の数の合計」とは、下記のような意味である。すなわち、上記(i)の場合、2種以上の化合物(a1)のそれぞれにおける「1個の炭素6員環構造からなる骨格」の該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数を、全て合計した数を意味する。上記(ii)の場合、2種以上の化合物(a2)のそれぞれにおける「2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格」の該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数を、全て合計した数を意味する。上記(iii)の場合、1種以上の化合物(a1)のそれぞれにおける「1個の炭素6員環構造からなる骨格」の該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数と、1種以上の化合物(a2)のそれぞれにおける「2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格」の該骨格の構造形成に寄与していない置換基の数とを、全て合計した数を意味する。 In embodiment (Y), "the total number of substituents that do not contribute to the formation of the skeleton of compound (a1) and the total number of substituents that do not contribute to the formation of the skeleton of compound (a2)" has the following meaning. That is, in the case of (i) above, it means the total number of substituents that do not contribute to the formation of the skeleton of "a skeleton consisting of one carbon 6-membered ring structure" in each of two or more compounds (a1). In the case of (ii) above, it means the total number of substituents that do not contribute to the formation of the skeleton of "a skeleton consisting of two or more carbon 6-membered ring structures" in each of two or more compounds (a2). In the case of (iii) above, it means the total number of substituents that do not contribute to the formation of the skeleton of "a skeleton consisting of one carbon 6-membered ring structure" in each of one or more compounds (a1) and the total number of substituents that do not contribute to the formation of the skeleton of "a skeleton consisting of two or more carbon 6-membered ring structures" in each of one or more compounds (a2).

実施態様(Y)において、例えば、上記(i)の場合として、2種以上の化合物(a1)が下記の化学式(a1-5)および化学式(a1-6)で表される場合、化学式(a1-5)で表される化合物の1個の炭素6員環構造からなる骨格の構造形成に寄与していない置換基は2個の-OH基と4個の-H基であり、化学式(a1-6)で表される化合物の1個の炭素6員環構造からなる骨格の構造形成に寄与していない置換基は4個の-OH基と2個の-H基であり、それらの合計は、6個の-OH基と6個の-H基である。また、例えば、上記(iii)の場合として、1種以上の化合物(a1)が下記の化学式(a1-5)および化学式(a1-7)で表され、1種以上の化合物(a2)が下記の化学式(a2-3)で表される場合、化学式(a1-5)で表される化合物の1個の炭素6員環構造からなる骨格の構造形成に寄与していない置換基は2個の-OH基と4個の-H基であり、化学式(a1-7)で表される化合物の1個の炭素6員環構造からなる骨格の構造形成に寄与していない置換基は6個の-OH基であり、化学式(a2-3)で表される化合物の2個以上の炭素6員環構造が結合および/または縮環した骨格の構造形成に寄与していない置換基は2個の-OH基と6個の-H基である。 In embodiment (Y), for example, in the case of (i) above, when two or more types of compounds (a1) are represented by the following chemical formulas (a1-5) and (a1-6), the substituents that do not contribute to the formation of the structure of the skeleton consisting of one six-membered carbon ring structure of the compound represented by chemical formula (a1-5) are two -OH groups and four -H groups, and the substituents that do not contribute to the formation of the structure of the skeleton consisting of one six-membered carbon ring structure of the compound represented by chemical formula (a1-6) are four -OH groups and two -H groups, for a total of six -OH groups and six -H groups. For example, in the case of (iii) above, when one or more compounds (a1) are represented by the following chemical formulas (a1-5) and (a1-7), and one or more compounds (a2) are represented by the following chemical formula (a2-3), the substituents that do not contribute to the formation of a skeleton structure consisting of one 6-membered carbon ring structure of the compound represented by chemical formula (a1-5) are two -OH groups and four -H groups, the substituents that do not contribute to the formation of a skeleton structure consisting of one 6-membered carbon ring structure of the compound represented by chemical formula (a1-7) are six -OH groups, and the substituents that do not contribute to the formation of a skeleton structure consisting of two or more bonded and/or condensed 6-membered carbon ring structures of the compound represented by chemical formula (a2-3) are two -OH groups and six -H groups.

Figure 0007587372000007
Figure 0007587372000007

Figure 0007587372000008
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このような化合物(A)を用いることにより、反応触媒を必要とすることなく、自身の脱水反応による反応が起こるため、化学反応の副生成物や反応触媒が炭素材料中に存在してしまって致命的な不純物となることを抑制でき、より高品質な炭素材料を得ることができる。また、このような化合物(A)を用いることにより、可燃性ガスを使用することなく、比較的温和な温度環境下において、炭素材料を得ることができる。また、このような化合物(A)は、触媒作用を必要としない高反応性を有し得る。 By using such a compound (A), the reaction occurs by its own dehydration reaction without the need for a reaction catalyst, so it is possible to prevent by-products of the chemical reaction or reaction catalysts from being present in the carbon material and becoming fatal impurities, and a higher quality carbon material can be obtained. In addition, by using such a compound (A), it is possible to obtain a carbon material in a relatively mild temperature environment without using flammable gases. In addition, such a compound (A) can have high reactivity without the need for catalytic action.

実施態様2における化合物(A)の好ましい実施形態として、分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物が挙げられる。 A preferred embodiment of compound (A) in embodiment 2 is a compound having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule.

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物としては、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な、分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物を採用し得る。 As the compound having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, any suitable compound having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule may be used as long as it does not impair the effects of the present invention.

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物において、該フェノール性ヒドロキシル基が結合する芳香環は炭化水素芳香環であることが好ましい。フェノール性ヒドロキシル基が結合する芳香環がヘテロ芳香環であっても本発明の効果を発揮し得るが、環構造がより安定な炭化水素芳香環であるほうが、得られる炭素材料がより安定となり得る。なお、ヘテロ芳香環とは、炭素によって環構造が構成されている炭化水素芳香環とは異なり、炭素と炭素以外の元素によって環構造が構成されている芳香環を意味する。 In a compound having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, the aromatic ring to which the phenolic hydroxyl groups are bonded is preferably a hydrocarbon aromatic ring. The effects of the present invention can be achieved even if the aromatic ring to which the phenolic hydroxyl groups are bonded is a heteroaromatic ring, but the carbon material obtained can be more stable if the aromatic ring has a more stable ring structure. Note that a heteroaromatic ring means an aromatic ring whose ring structure is formed by carbon and an element other than carbon, unlike a hydrocarbon aromatic ring whose ring structure is formed by carbon.

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物は、フェノール性ヒドロキシル基以外の置換基を有していてもよい。このような置換基としては、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な置換基を採用し得る。このような置換基としては、本発明の効果をより高める点では、ヒドロキシル基のみであることが好ましい。ヒドロキシル基以外の置換基が存在しても本発明の効果は発揮され得るが、ヒドロキシル基以外の置換基が存在しないほうが、副反応を防ぎやすく、より炭素材料化しやすい。なお、ここにいうフェノール性ヒドロキシル基以外の置換基としての「ヒドロキシル基」は、フェノール性ではないヒドロキシル基を意味する。なお、当然のことであるが、置換基とは、水素基(-H)に代わって置き換えられた基である。 A compound having three or more phenolic hydroxyl groups in a molecule may have a substituent other than the phenolic hydroxyl group. Any suitable substituent may be used as such a substituent as long as it does not impair the effects of the present invention. In terms of further enhancing the effects of the present invention, it is preferable that such a substituent is only a hydroxyl group. Although the effects of the present invention can be achieved even if a substituent other than a hydroxyl group is present, it is easier to prevent side reactions and to make a carbon material if no substituent other than a hydroxyl group is present. Note that the "hydroxyl group" as a substituent other than a phenolic hydroxyl group referred to here means a hydroxyl group that is not phenolic. Note that, as a matter of course, a substituent is a group that is substituted in place of a hydrogen group (-H).

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物を構成する元素としては、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な元素を採用し得る。このような元素としては、本発明の効果を高める点では、炭素、酸素、水素のみであることが好ましい。炭素、酸素、水素以外の元素が存在しても本発明の効果は発揮され得るが、炭素、酸素、水素以外の元素が存在しないほうが、副反応を防ぎやすく、より炭素材料化しやすい。 As the elements constituting the compound having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, any appropriate elements may be used as long as they do not impair the effects of the present invention. In terms of enhancing the effects of the present invention, it is preferable that such elements are only carbon, oxygen, and hydrogen. Although the effects of the present invention can be achieved even if elements other than carbon, oxygen, and hydrogen are present, it is easier to prevent side reactions and to convert the material into a carbon material if no elements other than carbon, oxygen, and hydrogen are present.

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物としては、本発明の効果をより発揮させ得るため、該化合物の縮合反応温度が200℃~450℃の範囲であることが好ましく、200~400℃の範囲であることがより好ましい。これにより、効果的に炭素材料化することができる。 For compounds having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, the condensation reaction temperature of the compound is preferably in the range of 200°C to 450°C, and more preferably in the range of 200°C to 400°C, in order to maximize the effects of the present invention. This allows the compound to be effectively converted into a carbon material.

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。2種以上の場合でも、分子間での縮合反応温度は上述の範囲内であることが好ましい。 The compound having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule may be of only one type, or of two or more types. Even in the case of two or more types, it is preferable that the condensation reaction temperature between the molecules is within the above-mentioned range.

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物としては、例えば、一般式(1)~(11)に示す化合物が挙げられる。 Examples of compounds having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule include the compounds shown in general formulas (1) to (11).

Figure 0007587372000009
Figure 0007587372000009

一般式(1)~(11)のそれぞれにおいて、Xは水素原子または水酸基を表し、Xの中の3つ以上が水酸基(フェノール性ヒドロキシル基)である。 In each of the general formulas (1) to (11), X represents a hydrogen atom or a hydroxyl group, and three or more of the X's are hydroxyl groups (phenolic hydroxyl groups).

ここで、フェノール性ヒドロキシル基とは、芳香環に結合した水酸基を意味する。すなわち、一般式(1)においては、芳香環に結合した6つのXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(2)においては、芳香環に結合した6つのXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(3)においては、芳香環に結合した10個のXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(4)においては、芳香環に結合した11個のXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(5)においては、芳香環に結合した9つのXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(6)においては、芳香環に結合した9つのXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(7)においては、芳香環に結合した10個のXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(8)においては、芳香環に結合した11個のXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(9)においては、芳香環に結合した9つのXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(10)においては、芳香環に結合した9つのXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基であり、一般式(11)においては、芳香環に結合した12個のXの中の3つ以上がフェノール性ヒドロキシル基である。 Here, the phenolic hydroxyl group means a hydroxyl group bonded to an aromatic ring. That is, in general formula (1), three or more of the six Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups, in general formula (2), three or more of the six Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups, in general formula (3), three or more of the ten Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups, in general formula (4), three or more of the eleven Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups, in general formula (5), three or more of the nine Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups, and in general formula (6), nine Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups. In general formula (7), three or more of the ten Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups; in general formula (8), three or more of the eleven Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups; in general formula (9), three or more of the nine Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups; in general formula (10), three or more of the nine Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups; and in general formula (11), three or more of the twelve Xs bonded to the aromatic ring are phenolic hydroxyl groups.

分子内に3つ以上のフェノール性ヒドロキシル基を有する化合物の中でも、-H基と-OH基とからHOが形成されて脱離することによる縮合反応が起こりやすいと推察され、反応が進行しやすいと推察される点で、好ましくは、フロログルシノール、ヘキサヒドロキシトリフェニレンであり、より好ましくは、フロログルシノールである。 Among compounds having three or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, phloroglucinol and hexahydroxytriphenylene are preferred, and phloroglucinol is more preferred, since it is believed that a condensation reaction is likely to occur due to the formation and elimination of H 2 O from the -H group and the -OH group, and the reaction is likely to proceed easily.

[1-1-2-1-3.化合物(A)のさらに別の好ましい実施態様3]
化合物(A)のさらに別の実施態様3は、実施態様1と実施態様2の双方を同時に採用する態様である。すなわち、実施態様3は、加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物であり、かつ縮合反応によって、2種以上の基から1つの中性分子が形成されて脱離する化合物である。このような化合物(A)が、同一分子間および/または異種分子間で縮合反応を起こし、炭素材料となり得る。
[1-1-2-1-3. Further preferred embodiment 3 of compound (A)]
Yet another embodiment 3 of the compound (A) is an embodiment in which both the embodiment 1 and the embodiment 2 are simultaneously adopted. That is, the embodiment 3 is an aromatic compound that decomposes upon heating to generate radicals on the aromatic ring, and is a compound in which one neutral molecule is formed and eliminated from two or more types of groups by a condensation reaction. Such a compound (A) can undergo a condensation reaction between the same molecules and/or between different molecules to become a carbon material.

実施態様3の具体的な構造としては、例えば、化合物(a3-1)が挙げられる。化合物(a3-1)は、加熱により二酸化炭素分子が脱離し、芳香族環上にラジカル(反応活性点)が生じるとともに、ヒドロキシル基と水素基が分子間で脱水し縮合反応が起こる。 An example of a specific structure of embodiment 3 is compound (a3-1). When compound (a3-1) is heated, carbon dioxide molecules are eliminated, generating radicals (reactive sites) on the aromatic ring, and the hydroxyl group and hydrogen group undergo intermolecular dehydration, causing a condensation reaction.

Figure 0007587372000010
Figure 0007587372000010

このような化合物(A)を用いることにより、反応触媒を必要とすることなく、自身の脱水反応による反応が起こるため、化学反応の副生成物や反応触媒が炭素材料中に存在してしまって致命的な不純物となることを抑制でき、より高品質な炭素材料を得ることができる。また、このような化合物(A)を用いることにより、可燃性ガスを使用することなく、比較的温和な温度環境下において、炭素材料を得ることができる。また、このような化合物(A)は、触媒作用を必要としない高反応性を有し得る。 By using such a compound (A), the reaction occurs by its own dehydration reaction without the need for a reaction catalyst, so it is possible to prevent by-products of the chemical reaction or reaction catalysts from being present in the carbon material and becoming fatal impurities, and a higher quality carbon material can be obtained. In addition, by using such a compound (A), it is possible to obtain a carbon material in a relatively mild temperature environment without using flammable gases. In addition, such a compound (A) can have high reactivity without the need for catalytic action.

≪1-1-3.実施形態1による潤滑性フィラーの詳細≫
図1に示すように、マトリックスとしての炭素材料10中に複数の無機粒子20が分散した有機無機複合体100は、無機粒子の表面が炭素材料で被覆された潤滑性フィラーと言えるので、実施形態1による潤滑性フィラーに相当し得る。また、図2に示すように、無機粒子20の表面に炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30がコーティングされたコアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)200や、該シェル部分が高炭素化された高炭素化コアシェル粒子は、無機粒子の表面が炭素材料で被覆された潤滑性フィラーと言えるので、実施形態1による潤滑性フィラーに相当し得る。
<1-1-3. Details of the lubricating filler according to embodiment 1>
As shown in Fig. 1, an organic-inorganic composite 100 in which a plurality of inorganic particles 20 are dispersed in a carbon material 10 as a matrix can be said to be a lubricating filler in which the surface of an inorganic particle is coated with a carbon material, and therefore can correspond to the lubricating filler according to embodiment 1. Also, as shown in Fig. 2, a core-shell particle (core part: inorganic particle, shell part: carbon material bonding region) 200 in which the surface of an inorganic particle 20 is coated with a carbon material bonding region (region that is not dissolved by a solvent) 30, and a highly carbonized core-shell particle in which the shell part is highly carbonized can be said to be a lubricating filler in which the surface of an inorganic particle is coated with a carbon material, and therefore can correspond to the lubricating filler according to embodiment 1.

図1に示す有機無機複合体100においては、炭素材料10と無機物粒子20との界面に、代表的には、炭素材料が無機粒子20の表面に存在する官能基と結合を形成して生じた炭素材料の領域(炭素材料結合領域)30が存在している。この場合、例えば、炭素材料が溶媒に可溶である場合には、有機無機複合体100を、炭素材料を溶解する溶媒によって処理する炭素材料除去工程を行い、必要に応じてさらに加熱工程(II)を行うことによって、図2に示すように、無機粒子20の表面に炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30がコーティングされたコアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)200が得られ得る。加熱工程(II)を行った場合に得られるコアシェル粒子200は、高炭素化コアシェル粒子となる。 In the organic-inorganic composite 100 shown in FIG. 1, a carbon material region (carbon material bonded region) 30 is present at the interface between the carbon material 10 and the inorganic particle 20, typically resulting from the carbon material forming a bond with a functional group present on the surface of the inorganic particle 20. In this case, for example, when the carbon material is soluble in a solvent, a carbon material removal step is performed in which the organic-inorganic composite 100 is treated with a solvent that dissolves the carbon material, and a heating step (II) is further performed as necessary, thereby obtaining a core-shell particle (core part: inorganic particle, shell part: carbon material bonded region) 200 in which the surface of the inorganic particle 20 is coated with a carbon material bonded region (region that is not dissolved by the solvent) 30, as shown in FIG. 2. The core-shell particle 200 obtained when the heating step (II) is performed is a highly carbonized core-shell particle.

図1におけるマトリックスとしての炭素材料10や図2における炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30は、実施形態1による潤滑性フィラーにおける炭素材料に相当する。本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは、本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、図2に示すコアシェル粒子200(高炭素化コアシェル粒子である場合も含む)であり、この場合、無機粒子20の表面に存在する炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30が、実施形態1による潤滑性フィラーにおける炭素材料に相当する。 The carbon material 10 as the matrix in FIG. 1 and the carbon material bonding region (region that is not dissolved by the solvent) 30 in FIG. 2 correspond to the carbon material in the lubricating filler according to embodiment 1. In terms of being able to more effectively express the effects of the present invention, the lubricating filler according to the embodiment of the present invention is preferably a core-shell particle 200 (including the case of a highly carbonized core-shell particle) shown in FIG. 2, and in this case, the carbon material bonding region (region that is not dissolved by the solvent) 30 present on the surface of the inorganic particle 20 corresponds to the carbon material in the lubricating filler according to embodiment 1.

炭素材料が溶媒に可溶である場合には、有機無機複合体を、炭素材料を溶解する溶媒によって処理する炭素材料除去工程を行い、必要に応じてさらに加熱工程(II)を行うことによって、図2に示すように、無機粒子20の表面に炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30がコーティングされたコアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)200として本発明の実施形態による潤滑性フィラーが得られ得る。加熱工程(II)を行うことによって得られるコアシェル粒子は、シェル部分が高炭素化され、高炭素化コアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:高炭素化物)となる。 When the carbon material is soluble in a solvent, a carbon material removal step is performed in which the organic-inorganic composite is treated with a solvent that dissolves the carbon material, and a heating step (II) is further performed as necessary, whereby a lubricating filler according to an embodiment of the present invention can be obtained as shown in FIG. 2, in the form of a core-shell particle (core portion: inorganic particle, shell portion: carbon material bonding region) 200 in which the surface of an inorganic particle 20 is coated with a carbon material bonding region (region that is not dissolved by the solvent) 30. The core-shell particle obtained by performing the heating step (II) has a shell portion that is highly carbonized, becoming a highly carbonized core-shell particle (core portion: inorganic particle, shell portion: highly carbonized material).

無機粒子の表面に被覆された炭素材料は、代表的には、有機無機複合体を製造する際において、加熱工程(I)の後、化合物(A)の加熱によって生成する炭素材料の一部を除去する炭素材料除去工程に付すことによって製造し得る。 The carbon material coated on the surface of the inorganic particles can be typically produced by subjecting the organic-inorganic composite to a carbon material removal step in which a portion of the carbon material produced by heating the compound (A) is removed after the heating step (I) during the production of the organic-inorganic composite.

炭素材料除去工程においては、有機無機複合体に含まれる炭素材料を溶解する溶媒によって処理する。これにより、図2に示すように、無機粒子20の表面に炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30がコーティングされたコアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)200が得られ得る。このコアシェル粒子は、実施形態1による潤滑性フィラーに相当し得る。 In the carbon material removal process, the organic-inorganic composite is treated with a solvent that dissolves the carbon material contained in the organic-inorganic composite. As a result, as shown in FIG. 2, a core-shell particle (core part: inorganic particle, shell part: carbon material bonding region) 200 can be obtained in which the surface of the inorganic particle 20 is coated with a carbon material bonding region (region that is not dissolved by the solvent) 30. This core-shell particle can correspond to the lubricating filler according to embodiment 1.

有機無機複合体に含まれる炭素材料を溶解する溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、クロロホルム、ジクロロメタン等が挙げられ、好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムであり、より好ましくはN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンである。 Examples of solvents that dissolve the carbon material contained in the organic-inorganic composite include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, chloroform, and dichloromethane. Preferred are N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, and chloroform, and more preferred are N,N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone.

炭素材料除去工程を行った後に加熱工程(II)を行うことにより、上述のように、シェル部分が高炭素化され、高炭素化コアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:高炭素化物)が得られ得る。この高炭素化コアシェル粒子は、実施形態1による潤滑性フィラーに相当し得る。実施形態1による潤滑性フィラーが高炭素化コアシェル粒子である場合、強度や耐熱性が向上し得る。 By carrying out the heating step (II) after carrying out the carbon material removal step, as described above, the shell portion is highly carbonized, and highly carbonized core-shell particles (core portion: inorganic particles, shell portion: highly carbonized material) can be obtained. These highly carbonized core-shell particles can correspond to the lubricating filler according to embodiment 1. When the lubricating filler according to embodiment 1 is a highly carbonized core-shell particle, the strength and heat resistance can be improved.

加熱工程(II)における加熱温度は、コア部分の無機粒子が耐えられる温度内であれば、本発明の効果が損なわれない範囲で、任意の適切な加熱温度を採用し得る。このような加熱温度としては、好ましくは500℃~3000℃であり、より好ましくは600℃~2500℃であり、最も好ましくは700℃~2000℃である。加熱工程(II)における加熱温度を上記範囲に調整することにより、シェル部分を効果的に高炭素化させることができる。 The heating temperature in the heating step (II) may be any suitable temperature within a range that the inorganic particles of the core portion can withstand, as long as the effects of the present invention are not impaired. Such a heating temperature is preferably 500°C to 3000°C, more preferably 600°C to 2500°C, and most preferably 700°C to 2000°C. By adjusting the heating temperature in the heating step (II) to within the above range, the shell portion can be effectively highly carbonized.

加熱工程(II)における加熱時間は、具体的な加熱時間として、好ましくは0.1時間~120時間であり、より好ましくは0.5時間~100時間であり、さらに好ましくは1時間~50時間であり、最も好ましくは2時間~24時間である。加熱時間を上記範囲に調整することにより、シェル部分を効果的に高炭素化させることができる。 The specific heating time in the heating step (II) is preferably 0.1 to 120 hours, more preferably 0.5 to 100 hours, even more preferably 1 to 50 hours, and most preferably 2 to 24 hours. By adjusting the heating time to within the above range, the shell portion can be effectively highly carbonized.

≪≪1-2.潤滑性フィラーの別の好ましい実施形態2≫≫
潤滑性フィラーの好ましい実施形態2は、溶媒(S)に可溶な可溶性炭素材料と、無機粒子とを、該溶媒(S)中で混合する混合工程(I)を含む方法によって得られる潤滑性フィラーである。
<<1-2. Another preferred embodiment 2 of the lubricating filler>>
A second preferred embodiment of the lubricating filler is a lubricating filler obtained by a method including a mixing step (I) of mixing a soluble carbon material that is soluble in a solvent (S) and inorganic particles in the solvent (S).

実施形態2においては、可溶性炭素材料と無機粒子とを溶媒(S)中で混合する。実施形態2においては、可溶性炭素材料やその前駆体である有機化合物と無機粒子とを共存させた状態において焼成しなくても、可溶性炭素材料と無機粒子とを溶媒(S)中で単に混合することによって、潤滑性フィラーが得られる。すなわち、実施形態2においては、可溶性炭素材料と無機粒子とを共存させた状態において焼成する必要がなく、焼成に必要となる熱エネルギーを削減できるので、潤滑性フィラーを温和な条件で簡便に製造することができる。 In embodiment 2, the soluble carbon material and inorganic particles are mixed in a solvent (S). In embodiment 2, the soluble carbon material and inorganic particles are simply mixed in the solvent (S) without firing the soluble carbon material or its precursor, an organic compound, and inorganic particles in a coexisting state, and the lubricating filler can be obtained. In other words, in embodiment 2, there is no need to fire the soluble carbon material and inorganic particles in a coexisting state, and the thermal energy required for firing can be reduced, so the lubricating filler can be easily produced under mild conditions.

実施形態2において得られる潤滑性フィラーの好ましい態様としては、代表的には、下記の4つの態様の潤滑性フィラーである。しかしながら、本発明の効果を損なわない範囲で、実施形態2において得られる潤滑性フィラーは、下記の4つの態様以外のものであってもよい。
(i)無機粒子部分と炭素材料部分(該無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分のみの態様、または、該炭素材料部分および可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去し得る炭素材料部分との両方を含む態様)とを有する潤滑性フィラーが溶媒(S)中に分散している、潤滑性フィラー分散体。
(ii)上記(i)の潤滑性フィラー分散体に対して、溶媒除去工程(IIa)を行って得られる、無機粒子部分と炭素材料部分(該無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分のみの態様、または、該炭素材料部分および可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去し得る炭素材料部分との両方を含む態様)とを有する潤滑性フィラー(代表的には、後述する「有機無機複合体」)。
(iii)上記(ii)の潤滑性フィラー(代表的には、後述する「有機無機複合体」)に対して、可溶性炭素材料除去工程(IIb)を行って得られる、無機粒子部分と炭素材料部分(実質的に、該無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分のみ)とを有する潤滑性フィラー(代表的には、後述する「コアシェル粒子」)。
(iv)上記(iii)の潤滑性フィラー(代表的には、後述する「コアシェル粒子」)に対して、さらに加熱する加熱工程(III)を行って得られる、潤滑性フィラー(代表的には、後述する「高炭素化コアシェル粒子」)。
Representative preferred forms of the lubricating filler obtained in embodiment 2 are the following four forms of lubricating filler. However, the lubricating filler obtained in embodiment 2 may be other than the following four forms as long as the effects of the present invention are not impaired.
(i) A lubricating filler dispersion in which a lubricating filler having an inorganic particle portion and a carbon material portion (either an embodiment in which only the carbon material portion exists on the surface of the inorganic particle portion by strongly interacting with the outermost surface of the inorganic particle portion, or an embodiment in which both the carbon material portion and a carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb)) is dispersed in a solvent (S).
(ii) A lubricating filler having an inorganic particle portion and a carbon material portion (either the carbon material portion is present on the surface of the inorganic particle portion by strongly interacting with the outermost surface of the inorganic particle portion, or the carbon material portion and a carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb)) obtained by subjecting the lubricating filler dispersion of (i) above to a solvent removal step (IIa) (typically, an "organic-inorganic composite" described later).
(iii) A lubricating filler (typically, the "organic-inorganic composite" described later) having an inorganic particle portion and a carbon material portion (substantially only the carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and is present on the surface of the inorganic particle portion) obtained by subjecting the lubricating filler (ii) above (typically, the "organic-inorganic composite" described later) to a soluble carbon material removal step (IIb). (Typically, the "core-shell particle" described later).
(iv) A lubricating filler (typically, the "core-shell particles" described later) obtained by subjecting the lubricating filler (iii) above (typically, the "core-shell particles" described later) to a heating step (III) in which the lubricating filler is further heated (typically, the "highly carbonized core-shell particles" described later).

実施形態2による潤滑性フィラーは、最終的に、任意の適切な状態を取り得る。このような状態としては、例えば、溶媒中に分散した状態の分散体であってもよいし、溶媒を除去した状態の固形物(例えば、粒子状物、繊維状物、薄膜状物、板状物など)であってもよい。 The lubricating filler according to embodiment 2 may ultimately be in any suitable state. For example, the lubricating filler may be in a dispersion state in which it is dispersed in a solvent, or may be in a solid state (e.g., particulate, fibrous, thin film, plate, etc.) from which the solvent has been removed.

実施形態2による潤滑性フィラーに含まれる炭素材料部分としては、代表的には、
(i)原料である可溶性炭素材料、
(ii)原料である可溶性炭素材料由来の炭素材料であって、無機粒子の最表面と強固に相互作用して該無機粒子表面に存在している炭素材料、
(iii)上記(ii)の炭素材料が加熱工程(III)によって高炭素化した高炭素化炭素材料、
などが挙げられる。
The carbon material portion contained in the lubricating filler according to embodiment 2 is typically
(i) a raw soluble carbon material;
(ii) a carbon material derived from a raw material soluble carbon material, which carbon material is present on the surface of an inorganic particle by strongly interacting with the outermost surface of the inorganic particle;
(iii) a highly carbonized carbon material obtained by subjecting the carbon material of (ii) above to a heating step (III) to high carbonization;
etc.

可溶性炭素材料と無機粒子とを溶媒(S)中で混合する混合工程(I)によって、代表的には、無機粒子を含む塊状の潤滑性フィラーが得られ得る(この場合、解砕などによって粒子状の潤滑性フィラーを得ることができ得る)。また、可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合を調整することにより、可溶性炭素材料と無機粒子とを溶媒(S)中で混合する混合工程(I)によって、粒子状の潤滑性フィラーが得られる場合もある。 By the mixing step (I) in which the soluble carbon material and the inorganic particles are mixed in the solvent (S), a lubricating filler in the form of a lubricating lubricant containing inorganic particles can typically be obtained (in this case, a particulate lubricating filler can be obtained by crushing or the like). In addition, by adjusting the blending ratio of the soluble carbon material and the inorganic particles, a particulate lubricating filler can also be obtained by the mixing step (I) in which the soluble carbon material and the inorganic particles are mixed in the solvent (S).

混合工程(I)においては、溶媒(S)に可溶な可溶性炭素材料と、無機粒子とを、該溶媒(S)中で混合する。 In the mixing step (I), a soluble carbon material that is soluble in the solvent (S) and inorganic particles are mixed in the solvent (S).

混合の方法としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な混合方法を採用し得る。このような混合方法としては、例えば、可溶性炭素材料と無機材料と溶媒(S)とを、任意の適切な方法(例えば、超音波処理など)で混合する方法が挙げられる。この場合、可溶性炭素材料や無機粒子は、任意の適切な処理(例えば、解砕、破砕、粉砕など)を行って混合してもよい。 As a mixing method, any appropriate mixing method may be adopted as long as it does not impair the effects of the present invention. For example, such a mixing method may include a method in which the soluble carbon material, the inorganic material, and the solvent (S) are mixed by any appropriate method (e.g., ultrasonic treatment, etc.). In this case, the soluble carbon material and the inorganic particles may be mixed after any appropriate treatment (e.g., crushing, crushing, pulverization, etc.).

混合の温度としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な混合温度を採用し得る。このような混合温度としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは0℃~100℃であり、より好ましくは10℃~90℃であり、さらに好ましくは20℃~80℃である。上記の温度範囲にあることで、可溶性炭素材料を十分に迅速に溶解して無機粒子と混合し得る。 Any appropriate mixing temperature may be adopted as long as it does not impair the effects of the present invention. Such a mixing temperature is preferably 0°C to 100°C, more preferably 10°C to 90°C, and even more preferably 20°C to 80°C, in order to better express the effects of the present invention. By keeping the temperature within the above range, the soluble carbon material can be dissolved sufficiently quickly and mixed with the inorganic particles.

混合の際には、本発明の効果を損なわない範囲で、可溶性炭素材料と無機粒子と溶媒(S)以外の、任意の適切な他の成分が含まれていてもよい。 When mixing, any suitable other components other than the soluble carbon material, inorganic particles, and solvent (S) may be included as long as they do not impair the effects of the present invention.

可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合は、無機粒子100質量%に対して、可溶性炭素材料が、好ましくは0.01質量%~1000000質量%であり、より好ましくは0.1質量%~100000質量%であり、特に好ましくは1質量%~1000質量%である。可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合が上記範囲内にあれば、潤滑性フィラーをより温和な条件でより簡便に製造し得る。これらの可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合は、目的とする潤滑性フィラーの物性に応じて、任意に調整することができる。例えば、可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合を調整することにより、得られる潤滑性フィラーの物性、形態(例えば、溶媒への溶解性や、炭素材料部分または無機粒子部分の形状(粒子状や非粒子状)、炭素材料部分または無機粒子部分のサイズなど)を制御することができる。また、可溶性炭素材料の配合割合が多い方が迅速に無機粒子と複合化し、可溶性炭素材料の配合割合が少ない方が後の可溶性炭素材料除去工程(IIb)で除去しやすい。 The blending ratio of the soluble carbon material and the inorganic particles is preferably 0.01% by mass to 1,000,000% by mass, more preferably 0.1% by mass to 100,000% by mass, and particularly preferably 1% by mass to 1,000% by mass, relative to 100% by mass of the inorganic particles. If the blending ratio of the soluble carbon material and the inorganic particles is within the above range, the lubricating filler can be produced more easily under milder conditions. The blending ratio of these soluble carbon materials and the inorganic particles can be adjusted arbitrarily depending on the physical properties of the desired lubricating filler. For example, by adjusting the blending ratio of the soluble carbon material and the inorganic particles, the physical properties and form of the obtained lubricating filler (for example, solubility in a solvent, the shape of the carbon material portion or the inorganic particle portion (particulate or non-particulate), the size of the carbon material portion or the inorganic particle portion, etc.) can be controlled. In addition, a higher proportion of soluble carbon material will quickly combine with the inorganic particles, while a lower proportion of soluble carbon material will be easier to remove in the subsequent soluble carbon material removal step (IIb).

≪1-2-1.無機粒子≫
無機粒子は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な無機粒子を採用し得る。
≪1-2-1. Inorganic particles≫
As the inorganic particles, any appropriate inorganic particles can be adopted as long as the effects of the present invention are not impaired.

無機粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 There may be only one type of inorganic particles, or two or more types.

無機粒子としては、例えば、無機酸化物粒子、無機窒化物粒子、無機硫化物粒子、無機炭化物粒子、不溶性塩粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。 The inorganic particles may be, for example, at least one selected from the group consisting of inorganic oxide particles, inorganic nitride particles, inorganic sulfide particles, inorganic carbide particles, and insoluble salt particles.

無機酸化物粒子については、前述の<1-1-1-1.無機酸化物粒子>の項における説明を援用し得る。 For inorganic oxide particles, the explanation in the above section <1-1-1-1. Inorganic oxide particles> may be used.

無機窒化物粒子については、前述の<1-1-1-2.無機窒化物粒子>の項における説明を援用し得る。 For inorganic nitride particles, the explanation in the above section <1-1-1-2. Inorganic nitride particles> may be used.

無機硫化物粒子については、前述の〔1-1-1-3.無機硫化物粒子〕の項における説明を援用し得る。 For inorganic sulfide particles, the explanation in the above section [1-1-1-3. Inorganic sulfide particles] may be used.

無機炭化物粒子については、前述の<1-1-1-4.無機炭化物粒子>の項における説明を援用し得る。 For inorganic carbide particles, the explanation in the above section <1-1-1-4. Inorganic carbide particles> may be used.

不溶性塩粒子については、前述の<1-1-1-5.不溶性塩粒子>の項における説明を援用し得る。 For insoluble salt particles, the explanation in the above section <1-1-1-5. Insoluble salt particles> may be used.

実施形態2において、無機粒子としては、表面の特徴を勘案すると、好ましくは、例えば、塩基性表面を有する無機粒子、π-π相互作用可能な表面を有する無機粒子などが挙げられる。 In the second embodiment, taking into consideration the surface characteristics, preferred examples of inorganic particles include inorganic particles having a basic surface and inorganic particles having a surface capable of π-π interactions.

塩基性表面を有する無機粒子は、可溶性炭素材料が酸基(例えば、フェノール性ヒドロキシル基)を有する場合に、酸-塩基相互作用によって、該可溶性炭素材料とより強固に結びつき得る。 Inorganic particles with basic surfaces can bond more strongly to soluble carbon materials through acid-base interactions when the soluble carbon materials have acid groups (e.g., phenolic hydroxyl groups).

π-π相互作用可能な表面を有する無機粒子は、可溶性炭素材料がπ電子を有する場合に、π-π相互作用によって、該可溶性炭素材料とより強固に結びつき得る。 Inorganic particles with a surface capable of π-π interactions can bond more firmly with a soluble carbon material through π-π interactions if the soluble carbon material has π electrons.

塩基性表面を有する無機粒子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な塩基性表面を有する無機粒子を採用し得る。このような塩基性表面を有する無機粒子としては、例えば、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム等の無機物、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物等の有機物などの塩基性表面を有する物質からなる無機粒子が挙げられる。なお、塩基性表面を有する無機粒子としては、上記のような塩基性表面を有する物質を少なくとも表面に有する無機粒子を好ましく採用し得る。 As the inorganic particles having a basic surface, any suitable inorganic particles having a basic surface may be used as long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of such inorganic particles having a basic surface include inorganic particles made of a substance having a basic surface, such as inorganic substances such as alumina, magnesium oxide, and aluminum nitride, and organic substances such as benzoguanamine-formaldehyde condensates, benzoguanamine-melamine-formaldehyde condensates, and melamine-formaldehyde condensates. In addition, as the inorganic particles having a basic surface, inorganic particles having at least the above-mentioned substance having a basic surface on the surface thereof may be preferably used.

π-π相互作用可能な表面を有する無機粒子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切なπ-π相互作用可能な表面を有する無機粒子を採用し得る。このようなπ-π相互作用可能な表面を有する無機粒子としては、例えば、窒化ホウ素、黒鉛等の無機物、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物等の有機物などのπ-π相互作用可能な表面を有する物質からなる無機粒子が挙げられる。なお、π-π相互作用可能な表面を有する無機粒子としては、上記のようなπ-π相互作用可能な表面を有する物質を少なくとも表面に有する無機粒子を好ましく採用し得る。 As the inorganic particles having a surface capable of π-π interaction, any suitable inorganic particles having a surface capable of π-π interaction may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such inorganic particles having a surface capable of π-π interaction include inorganic particles made of a substance having a surface capable of π-π interaction, such as inorganic substances such as boron nitride and graphite, and organic substances such as benzoguanamine-formaldehyde condensates, benzoguanamine-melamine-formaldehyde condensates, and melamine-formaldehyde condensates. Note that, as the inorganic particles having a surface capable of π-π interaction, inorganic particles having at least the above-mentioned substance having a surface capable of π-π interaction on their surface may be preferably used.

≪1-2-2.可溶性炭素材料≫
可溶性炭素材料は、溶媒(S)に可溶な炭素材料である。ここで、炭素材料が溶媒(S)に可溶である場合とは、従来の炭素材料に比べて溶媒への溶解性に優れ、良好な取り扱い性を実現し得る場合である。
≪1-2-2. Soluble carbon material≫
The soluble carbon material is a carbon material that is soluble in a solvent (S). Here, when a carbon material is soluble in a solvent (S), it means that the carbon material is more soluble in the solvent than conventional carbon materials. In this case, excellent and easy handling can be realized.

炭素材料が溶媒(S)に可溶という態様としては、好ましくは、下記の実施態様を採りうる。
(実施態様1)炭素材料の全てが溶媒(S)に溶解する実施態様。すなわち、炭素材料が、溶媒(S)に溶解する成分(成分A)のみからなる実施態様。
(実施態様2)炭素材料の一部が溶媒(S)に溶解する態様。すなわち、炭素材料が、溶媒(S)に溶解する成分(成分A)と溶媒(S)に溶解しない成分(成分B)からなる実施態様。
The carbon material may be soluble in the solvent (S) preferably in the following manner.
(Embodiment 1) An embodiment in which the entire carbon material is dissolved in the solvent (S), i.e., an embodiment in which the carbon material is composed only of a component (component A) that is soluble in the solvent (S).
(Embodiment 2) An embodiment in which a part of the carbon material dissolves in the solvent (S). That is, an embodiment in which the carbon material comprises a component (component A) that dissolves in the solvent (S) and a component (component B) that does not dissolve in the solvent (S).

本発明において「溶媒(S)に可溶」とは、任意の適切な溶媒(S)に溶解する成分がある態様を意味する。このような溶媒(S)としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な溶媒を採用し得る。このような溶媒(S)としては、好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、クロロホルム、ジクロロメタン等が挙げられる。すなわち、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、クロロホルム、ジクロロメタン、水(酸性、塩基性水を含む)からなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解する成分がある態様が好ましい。より好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムからなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解する成分がある態様であり、さらに好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンからなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解する成分がある態様であり、特に好ましくは、N-メチルピロリドンに溶解する成分がある態様である。 In the present invention, "soluble in solvent (S)" means an embodiment in which there is a component that dissolves in any suitable solvent (S). Any suitable solvent may be used as the solvent (S) as long as it does not impair the effects of the present invention. As such a solvent (S), preferably, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, chloroform, dichloromethane, etc. are mentioned. That is, an embodiment in which there is a component that dissolves in at least one solvent selected from the group consisting of N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, chloroform, dichloromethane, and water (including acidic and basic water) is preferable. More preferably, the composition contains a component that dissolves in at least one solvent selected from the group consisting of N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, and chloroform; even more preferably, the composition contains a component that dissolves in at least one solvent selected from the group consisting of N,N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; and particularly preferably, the composition contains a component that dissolves in N-methylpyrrolidone.

溶媒(S)は、1種の溶媒のみからなるものであってもよいし、2種以上の溶媒の混合溶媒であってもよい。 The solvent (S) may consist of only one type of solvent, or may be a mixture of two or more types of solvents.

炭素材料が溶媒(S)に可溶である一つの実施形態は、例えば、炭素材料が、溶媒(S)に可溶である炭素系化合物を含む実施形態である。 One embodiment in which the carbon material is soluble in the solvent (S) is, for example, an embodiment in which the carbon material includes a carbon-based compound that is soluble in the solvent (S).

溶媒(S)に可溶であるか否かの判定方法としては、例えば、炭素材料を溶媒(S)に対して0.001質量%となるように混合したのち、超音波処理を1時間行い、得られた液をPTFE製濾紙(孔径0.45μm)に通したとき、濾紙を通過した液に炭素系化合物が含まれるか否かで判定することができる。濾紙を通過した液に炭素系化合物が含まれる場合、炭素材料が溶媒に可溶である炭素系化合物を含むと判定される。上記PTFE製濾紙としては、例えば、ジーエルサイエンス株式会社製のGLクロマトディスク(型式13P)を用いることができる。 As a method for determining whether or not a material is soluble in a solvent (S), for example, a carbon material is mixed with the solvent (S) so that the concentration is 0.001% by mass, and then ultrasonic treatment is performed for 1 hour. When the resulting liquid is passed through a PTFE filter paper (pore size 0.45 μm), it can be determined whether or not the liquid that passes through the filter paper contains a carbon-based compound. If the liquid that passes through the filter paper contains a carbon-based compound, it is determined that the carbon material contains a carbon-based compound that is soluble in the solvent. As the PTFE filter paper, for example, a GL Chromatodisc (Model 13P) manufactured by GL Sciences Inc. can be used.

可溶性炭素材料は、代表的には、加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)を加熱して得られる。 Soluble carbon materials are typically obtained by heating a compound (A) that undergoes a condensation reaction between identical molecules and/or different molecules upon heating.

可溶性炭素材料を得るための、化合物(A)の加熱温度は、化合物(A)の縮合反応温度がT℃であるときに、好ましくは(T-150)℃以上であり、より好ましくは(T-150~T+50)℃であり、さらに好ましくは(T-130~T+45)℃であり、さらに好ましくは(T-100~T+40)℃であり、特に好ましくは(T-80~T+35)℃であり、最も好ましくは(T-50~T+30)℃である。 When the condensation reaction temperature of compound (A) is T°C, the heating temperature of compound (A) to obtain a soluble carbon material is preferably (T-150)°C or higher, more preferably (T-150 to T+50)°C, even more preferably (T-130 to T+45)°C, even more preferably (T-100 to T+40)°C, particularly preferably (T-80 to T+35)°C, and most preferably (T-50 to T+30)°C.

可溶性炭素材料は、上記のように、化合物(A)の縮合反応温度と比べて比較的低温から反応が進行して炭素化が進み得る。加熱温度を上記範囲に調整することにより、溶媒への可溶性により優れる可溶性炭素材料や、構造がより精密に制御された可溶性炭素材料をより温和な条件でより簡便に製造し得る。 As described above, the reaction of the soluble carbon material can proceed from a relatively low temperature compared to the condensation reaction temperature of compound (A), and carbonization can proceed. By adjusting the heating temperature to within the above range, it is possible to more easily produce a soluble carbon material that is more soluble in a solvent or a soluble carbon material whose structure is more precisely controlled under milder conditions.

化合物(A)の縮合反応温度は、TG-DTA分析によって決定できる。具体的には、下記の通りである。
(1)化合物(A)として1種の化合物を用いる場合には、化合物(A)のTG-DTA分析を、窒素ガス雰囲気下、40℃から、昇温速度10℃/分で昇温し、DTAの最も低温側のピークトップ温度を化合物(A)の縮合反応温度(T℃)と決定する。
(2)化合物(A)として2種以上の化合物の混合物を用いる場合には、該混合物のTG-DTA分析を、窒素ガス雰囲気下、40℃から、昇温速度10℃/分で昇温し、DTAの最も低温側のピークトップ温度を化合物(A)(2種以上の化合物の混合物)の縮合反応温度(T℃)と決定する。
(3)ただし、1種の化合物や2種以上の化合物の混合物としての化合物(A)に、例えば、溶媒や水分や水和水等の不純物が含まれている場合は、該不純物の脱離に伴うDTAピーク(不純物ピークと称することもある)が縮合反応温度よりも低温で観測されることがある。このような場合には、上記の不純物ピークは無視して、その化合物(A)の縮合反応温度を決定する。通常は、上記の不純物ピークは無視した上で、DTAの最も低温側のピークトップ温度を、その化合物(A)の縮合反応温度と決定する。
The condensation reaction temperature of the compound (A) can be determined by TG-DTA analysis. Specifically, it is as follows.
(1) When one type of compound is used as compound (A), the TG-DTA analysis of compound (A) is performed in a nitrogen gas atmosphere by increasing the temperature from 40° C. at a temperature increase rate of 10° C./min, and the peak top temperature on the lowest temperature side of the DTA is determined as the condensation reaction temperature (T° C.) of compound (A).
(2) When a mixture of two or more compounds is used as compound (A), the mixture is subjected to TG-DTA analysis in a nitrogen gas atmosphere by increasing the temperature from 40° C. at a temperature increase rate of 10° C./min, and the peak top temperature on the lowest temperature side of the DTA is determined as the condensation reaction temperature (T° C.) of compound (A) (a mixture of two or more compounds).
(3) However, when the compound (A) as one type of compound or a mixture of two or more types of compounds contains impurities such as a solvent, moisture, or hydration water, the DTA peak (sometimes called the impurity peak) associated with the elimination of the impurity may be observed at a temperature lower than the condensation reaction temperature. In such a case, the above-mentioned impurity peak is ignored and the condensation reaction temperature of the compound (A) is determined. Usually, the above-mentioned impurity peak is ignored and the lowest DTA peak top temperature is determined as the condensation reaction temperature of the compound (A).

可溶性炭素材料を得るための、化合物(A)の加熱温度は、具体的な加熱温度として、好ましくは200℃~500℃であり、より好ましくは220℃~400℃であり、さらに好ましくは230℃~350℃であり、最も好ましくは250℃~300℃である。化合物(A)の加熱温度を上記範囲に調整することにより、溶媒への可溶性により優れる可溶性炭素材料や、構造がより精密に制御された可溶性炭素材料をより温和な条件でより簡便に製造し得る。 The heating temperature of compound (A) to obtain a soluble carbon material is preferably 200°C to 500°C, more preferably 220°C to 400°C, even more preferably 230°C to 350°C, and most preferably 250°C to 300°C. By adjusting the heating temperature of compound (A) to within the above range, a soluble carbon material having superior solubility in a solvent or a soluble carbon material having a more precisely controlled structure can be produced more easily under milder conditions.

可溶性炭素材料を得るための、化合物(A)の加熱時間は、具体的な加熱時間として、好ましくは0.1時間~120時間であり、より好ましくは0.5時間~100時間であり、さらに好ましくは1時間~50時間であり、最も好ましくは2時間~24時間である。加熱時間を上記範囲に調整することにより、溶媒への可溶性により優れる可溶性炭素材料や、構造がより精密に制御された可溶性炭素材料をより温和な条件でより簡便に製造し得る。 The heating time of compound (A) to obtain a soluble carbon material is preferably 0.1 to 120 hours, more preferably 0.5 to 100 hours, even more preferably 1 to 50 hours, and most preferably 2 to 24 hours. By adjusting the heating time within the above range, a soluble carbon material having superior solubility in a solvent or a soluble carbon material having a more precisely controlled structure can be produced more easily under milder conditions.

<1-2-2-1.化合物(A)>
実施形態2において、化合物(A)は、好ましくは、23℃環境下で固体であって融点を有する。融点を有することで、焼成の過程で融解し、分子間での反応が良好に進行する。仮に融点を有さない場合、焼成の過程で融解しないので、分子の位置が固定され、分子間での反応が促進されにくく、炭素材料化しにくい。このような化合物(A)を採用することにより、縮合反応を促進し、分解反応を抑制したり、得られる可溶性炭素材料の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する成分がより多くなったり、溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。
<1-2-2-1. Compound (A)>
In the second embodiment, the compound (A) is preferably a solid at 23° C. and has a melting point. By having a melting point, the compound (A) melts during the firing process and the reaction between molecules proceeds smoothly. If the compound (A) does not have a melting point, it will not melt during the firing process, so the positions of the molecules will be fixed, and it will be difficult to promote reactions between the molecules, making it difficult to convert the compound (A) into a carbon material. This promotes the condensation reaction, suppresses the decomposition reaction, and improves the solubility of the resulting soluble carbon material in a solvent (for example, more components are dissolved in the solvent, and more types of solvents can be used). (or increase).

化合物(A)は、縮合に寄与しない骨格が芳香族構造であることが好ましい。骨格が芳香族であることによって、得られる可溶性炭素材料の炭素成分がより安定になり得る。このような芳香族構造としては、例えば、ベンゼン、ナフタレンのような炭素原子からなる芳香族構造;ピリジン、ピリミジン、フラン、チオフェンのような炭素原子およびヘテロ原子(窒素や酸素など)からなるヘテロ芳香族構造;などが好ましく、これらの中でも、ベンゼン、ピリジンのような六員環構造をもつ芳香族構造およびヘテロ芳香族構造がより好ましい。 It is preferable that the skeleton of compound (A) that does not contribute to condensation is an aromatic structure. By having an aromatic skeleton, the carbon component of the obtained soluble carbon material can be more stable. Examples of such aromatic structures are aromatic structures consisting of carbon atoms such as benzene and naphthalene; heteroaromatic structures consisting of carbon atoms and heteroatoms (such as nitrogen and oxygen) such as pyridine, pyrimidine, furan, and thiophene; and among these, aromatic structures and heteroaromatic structures having a six-membered ring structure such as benzene and pyridine are more preferable.

化合物(A)の分子量は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な分子量を採用し得る。このような分子量としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは500以下であり、より好ましくは75~450であり、さらに好ましくは80~400であり、最も好ましくは100~350である。 The molecular weight of compound (A) may be any appropriate molecular weight within a range that does not impair the effects of the present invention. In order to better express the effects of the present invention, such a molecular weight is preferably 500 or less, more preferably 75 to 450, even more preferably 80 to 400, and most preferably 100 to 350.

化合物(A)の縮合反応温度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な縮合反応温度を採用し得る。このような縮合反応温度としては、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは450℃以下であり、より好ましくは400℃以下であり、さらに好ましくは200℃~370℃であり、特に好ましくは250℃~350℃である。 The condensation reaction temperature of compound (A) may be any appropriate temperature within a range that does not impair the effects of the present invention. In order to more effectively exert the effects of the present invention, the condensation reaction temperature is preferably 450°C or less, more preferably 400°C or less, even more preferably 200°C to 370°C, and particularly preferably 250°C to 350°C.

化合物(A)の、窒素ガス雰囲気下、40℃から、10℃/分の昇温条件によってTG-DTA分析を行ったときの、温度50℃における初期重量M50に対する温度500℃における重量M500の重量比(M500/M50)は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは0.2以上であり、より好ましくは0.2~0.9であり、最も好ましくは0.3~0.8である。上記の重量比(M500/M50)が上記範囲内に収まる化合物(A)を用いることで、可溶性炭素材料を十分に得ることができる。 When compound (A) is subjected to TG-DTA analysis under nitrogen gas atmosphere with a temperature rise condition of 10°C/min from 40°C, the weight ratio (M500/M50) of the weight M500 at a temperature of 500°C to the initial weight M50 at a temperature of 50°C is preferably 0.2 or more, more preferably 0.2 to 0.9, and most preferably 0.3 to 0.8, in order to further exert the effects of the present invention. By using compound (A) whose weight ratio (M500/M50) falls within the above range, a sufficient amount of soluble carbon material can be obtained.

[1-2-2-1-1.化合物(A)の好ましい実施態様1]
化合物(A)の実施態様1は、加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物である。芳香族環上にラジカルが発生した芳香族化合物が、同一分子間および/または異種分子間で縮合反応を起こし、可溶性炭素材料となり得る。
[1-2-2-1-1. Preferred embodiment 1 of compound (A)]
The first embodiment of the compound (A) is an aromatic compound that is decomposed by heating to generate radicals on the aromatic ring. The aromatic compound having radicals on the aromatic ring can undergo a condensation reaction between the same molecules and/or different molecules to become a soluble carbon material.

加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物としては、好ましくは、加熱によって気体(常温常圧において気体状態である気体)を発生する芳香族化合物である。 The aromatic compound that decomposes when heated to generate radicals on the aromatic ring is preferably an aromatic compound that generates a gas (a gas that is in a gaseous state at room temperature and normal pressure) when heated.

加熱によって気体を発生する芳香族化合物としては、前述の[1-1-2-1-1.化合物(A)の好ましい実施態様1]の項における説明を援用し得る。 As for aromatic compounds that generate gas when heated, the explanation in the above section [1-1-2-1-1. Preferred embodiment 1 of compound (A)] may be used.

加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物は、加熱による分解性を有し、骨格の少なくとも一部がかい離・分解することによって気体分子(好ましくは、CO、CO、N、O、H、NOから選ばれる少なくとも1種)が生成し、残った芳香族環上にラジカルが生成する化合物である。このような芳香族化合物を用いることにより、反応触媒を必要とすることなく、自身の分解のみによる反応が起こるため、化学反応の副生成物や反応触媒が炭素材料に存在してしまって致命的な不純物となることを抑制でき、より高品質な可溶性炭素材料を得ることができる。また、このような芳香族化合物を用いることにより、可燃性ガスを使用することなく、比較的温和な温度環境下において、可溶性炭素材料を得ることができる。また、このような芳香族化合物は、触媒作用を必要としない高反応性を有し得る。 Aromatic compounds that decompose by heating to generate radicals on aromatic rings are compounds that have decomposability by heating, and at least a part of the skeleton is dissociated and decomposed to generate gas molecules (preferably at least one selected from CO, CO 2 , N 2 , O 2 , H 2 , and NO 2 ), and radicals are generated on the remaining aromatic ring. By using such aromatic compounds, a reaction occurs only by the decomposition of the compound itself without the need for a reaction catalyst, so that by-products of chemical reactions and reaction catalysts can be prevented from being present in the carbon material and becoming fatal impurities, and a higher quality soluble carbon material can be obtained. In addition, by using such aromatic compounds, a soluble carbon material can be obtained in a relatively mild temperature environment without using a flammable gas. In addition, such aromatic compounds can have high reactivity without the need for a catalyst.

[1-2-2-1-2.化合物(A)の別の好ましい実施態様2]
化合物(A)の別の好ましい実施態様2は、縮合反応によって、2種以上の基から1つの中性分子が形成されて脱離する化合物である。この実施態様2においては、1つの化合物が2種以上の基を有している場合であってもよいし、2つ以上の化合物のそれぞれの有する基を組み合わせて2種以上の基となる場合であってもよい。このような化合物(A)が、同一分子間および/または異種分子間で縮合反応を起こし、可溶性炭素材料となり得る。
[1-2-2-1-2. Another preferred embodiment 2 of compound (A)]
Another preferred embodiment 2 of the compound (A) is a compound in which one neutral molecule is formed and eliminated from two or more groups by a condensation reaction. In this embodiment 2, one compound may have two or more groups, or two or more compounds may combine their respective groups to form two or more groups. Such a compound (A) can undergo a condensation reaction between the same molecules and/or between different molecules to become a soluble carbon material.

縮合反応については、前述の[1-1-2-1-2.化合物(A)の別の好ましい実施態様2]の項における説明を援用し得る。 For the condensation reaction, the explanation in the above section [1-1-2-1-2. Another preferred embodiment 2 of compound (A)] may be used.

[1-2-2-1-3.化合物(A)のさらに別の好ましい実施態様3]
化合物(A)のさらに別の好ましい実施態様3は、実施態様1と実施態様2の双方を同時に採用する形態である。すなわち、実施態様3は、加熱によって分解して芳香族環上にラジカルを発生する芳香族化合物であり、かつ縮合反応によって、2種以上の基から1つの中性分子が形成されて脱離する化合物である。このような化合物(A)が、同一分子間および/または異種分子間で縮合反応を起こし、可溶性炭素材料となり得る。
[1-2-2-1-3. Further preferred embodiment 3 of compound (A)]
Yet another preferred embodiment 3 of the compound (A) is a form in which both the embodiment 1 and the embodiment 2 are simultaneously adopted. That is, the embodiment 3 is an aromatic compound that is decomposed by heating to generate radicals on an aromatic ring, and is a compound in which one neutral molecule is formed and eliminated from two or more types of groups by a condensation reaction. Such a compound (A) can undergo a condensation reaction between the same molecules and/or between different molecules to become a soluble carbon material.

実施態様3については、前述の[1-1-2-1-3.化合物(A)のさらに別の好ましい実施態様3〕の項における説明を援用し得る。 For embodiment 3, the explanation in the above section [1-1-2-1-3. Further preferred embodiment 3 of compound (A)] may be used.

≪1-2-3.他の工程≫
潤滑性フィラーの好ましい実施形態2においては、混合工程(I)の後、好ましくは、
(1)前記溶媒(S)の少なくとも一部を除去する溶媒除去工程(IIa)、
(2)前記可溶性炭素材料の少なくとも一部を除去する可溶性炭素材料除去工程(IIb)、
(3)さらに加熱する加熱工程(III)、
(4)前記無機粒子部分を除去する無機粒子除去工程(IV)、
からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。
<1-2-3. Other processes>
In a preferred embodiment 2 of the lubricating filler, after the mixing step (I), preferably
(1) a solvent removal step (IIa) of removing at least a portion of the solvent (S);
(2) a soluble carbon material removal step (IIb) of removing at least a portion of the soluble carbon material;
(3) a heating step (III) of further heating;
(4) an inorganic particle removing step (IV) of removing the inorganic particle portion;
The compound includes at least one selected from the group consisting of:

実施形態2においては、混合工程(I)の後に、上記の工程(IIa)、(IIb)、(III)、(IV)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な工程を含んでいてもよい。このような工程としては、例えば、精製工程などが挙げられる。精製工程としては、例えば、精製対象物を、任意の適切な溶媒によって洗浄する工程などが挙げられる。このような溶媒としては、回収した溶媒でもよいが、洗浄効果を上げる点で、フレッシュな溶媒が好ましい。また、洗浄は、1回でもよいし、2回以上の複数回でもよい。なお、このような洗浄は、例えば、上記の工程(IIa)、(IIb)、(III)、(IV)の中において行われてもよい。 In the second embodiment, after the mixing step (I), in addition to the above steps (IIa), (IIb), (III), and (IV), any appropriate step may be included within a range that does not impair the effects of the present invention. Such a step may be, for example, a purification step. For example, the purification step may be a step of washing the object to be purified with any appropriate solvent. Although such a solvent may be a recovered solvent, a fresh solvent is preferable in terms of improving the washing effect. Moreover, washing may be performed once or multiple times, such as two or more times. Note that such washing may be performed, for example, in the above steps (IIa), (IIb), (III), and (IV).

実施形態2が、溶媒除去工程(IIa)、可溶性炭素材料除去工程(IIb)、加熱工程(III)、無機粒子除去工程(IV)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む場合、それらの順序は、目的とする潤滑性フィラーの態様に応じて、適宜設定し得る。 When embodiment 2 includes at least one step selected from the group consisting of a solvent removal step (IIa), a soluble carbon material removal step (IIb), a heating step (III), and an inorganic particle removal step (IV), the order of these steps can be appropriately set depending on the desired form of the lubricating filler.

目的とする潤滑性フィラーが、無機粒子部分と炭素材料部分(該無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分のみの態様、または、該炭素材料部分および可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去し得る炭素材料部分との両方を含む態様)とを有する潤滑性フィラー(代表的には、後述する「有機無機複合体」)の場合には、混合工程(I)の後、好ましくは、溶媒除去工程(IIa)を行い、さらに、必要に応じて、可溶性炭素材料除去工程(IIb)を行うこともある。 In the case where the target lubricating filler is a lubricating filler (typically an "organic-inorganic composite" to be described later) having an inorganic particle portion and a carbon material portion (either the carbon material portion is present on the surface of the inorganic particle portion by strongly interacting with the outermost surface of the inorganic particle portion, or the carbon material portion and the carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb)), after the mixing step (I), preferably, a solvent removal step (IIa) is performed, and further, if necessary, a soluble carbon material removal step (IIb) may be performed.

目的とする潤滑性フィラーが、無機粒子部分と炭素材料部分(実質的に、該無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分のみ)を有する潤滑性フィラー(代表的には、後述する「コアシェル粒子」)の場合には、混合工程(I)の後、好ましくは、溶媒除去工程(IIa)を行い、さらに、可溶性炭素材料除去工程(IIb)を行う。 When the target lubricating filler is a lubricating filler (typically a "core-shell particle" to be described later) having an inorganic particle portion and a carbon material portion (substantially only the carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and exists on the surface of the inorganic particle portion), after the mixing step (I), preferably, a solvent removal step (IIa) is performed, and further, a soluble carbon material removal step (IIb) is performed.

目的とする潤滑性フィラーが、炭素材料部分が高炭素化された潤滑性フィラー(代表的には、後述する「高炭素化コアシェル粒子」)の場合には、混合工程(I)の後、好ましくは、溶媒除去工程(IIa)を行い、さらに、可溶性炭素材料除去工程(IIb)を行い、その後、加熱工程(III)を行う。 When the target lubricating filler is a lubricating filler in which the carbon material portion is highly carbonized (typically, the "highly carbonized core-shell particles" described below), after the mixing step (I), preferably, a solvent removal step (IIa) is performed, followed by a soluble carbon material removal step (IIb), and then a heating step (III).

<1-2-3-1.溶媒除去工程(IIa)>
上述の通り、混合工程(I)によって、代表的には、無機粒子部分と炭素材料部分(該無機粒子の最表面と強固に相互作用して該無機粒子表面に存在している炭素材料部分のみの態様、または、該炭素材料部分および可溶性炭素材料除去工程によって除去しうる炭素材料部分との両方を含む態様)とを有する潤滑性フィラー(代表的には、後述する「有機無機複合体」)が得られ得る。この潤滑性フィラーは、混合工程(I)の直後においては、代表的には、溶媒(S)を含んでいる。すなわち、この潤滑性フィラーは、代表的には、分散体の態様であり得る。
<1-2-3-1. Solvent removal step (IIa)>
As described above, the mixing step (I) typically produces a lubricating filler (typically, the "organic-inorganic composite" described below) having an inorganic particle portion and a carbon material portion (either the carbon material portion is present on the inorganic particle surface by strongly interacting with the outermost surface of the inorganic particle, or the carbon material portion and the carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step). This lubricating filler typically contains a solvent (S) immediately after the mixing step (I). That is, this lubricating filler can typically be in the form of a dispersion.

このようにして得られた潤滑性フィラー(代表的には、後述する「有機無機複合体」)に対して、溶媒(S)の少なくとも一部を除去する溶媒除去工程(IIa)を行ってもよい。 The lubricating filler thus obtained (typically, the "organic-inorganic composite" described below) may be subjected to a solvent removal step (IIa) in which at least a portion of the solvent (S) is removed.

溶媒除去工程(IIa)により、溶媒(S)の少なくとも一部を除去する。代表的には、溶媒除去工程(IIa)においては、溶媒(S)の実質的に全てを除去する。 At least a portion of the solvent (S) is removed by the solvent removal step (IIa). Typically, substantially all of the solvent (S) is removed in the solvent removal step (IIa).

溶媒除去工程(IIa)において、溶媒(S)の少なくとも一部を除去する手段としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な溶媒除去手段を採用し得る。このような溶媒除去手段としては、例えば、蒸留、透析などが挙げられる。 In the solvent removal step (IIa), any suitable solvent removal means may be used to remove at least a portion of the solvent (S) as long as it does not impair the effects of the present invention. Examples of such solvent removal means include distillation and dialysis.

<1-2-3-2.可溶性炭素材料除去工程(IIb)>
実施形態2においては、混合工程(I)の後、可溶性炭素材料の少なくとも一部を除去する可溶性炭素材料除去工程(IIb)を行ってもよい。
<1-2-3-2. Soluble carbon material removal step (IIb)>
In the second embodiment, after the mixing step (I), a soluble carbon material removing step (IIb) of removing at least a portion of the soluble carbon material may be carried out.

可溶性炭素材料除去工程(IIb)により、可溶性炭素材料の少なくとも一部を除去する。代表的には、可溶性炭素材料除去工程(IIb)においては、炭素材料部分の中で、無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分以外の、可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去し得る炭素材料部分の少なくとも一部を除去する。代表的には、可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去し得る炭素材料部分の実質的に全てを除去する。 At least a portion of the soluble carbon material is removed by the soluble carbon material removal step (IIb). Typically, in the soluble carbon material removal step (IIb), at least a portion of the carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb) is removed, other than the carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and is present on the surface of the inorganic particle portion. Typically, substantially all of the carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb) is removed.

可溶性炭素材料除去工程(IIb)において、可溶性炭素材料の少なくとも一部を除去する手段としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な可溶性炭素材料除去手段を採用し得る。このような可溶性炭素材料除去手段としては、例えば、任意の適切な溶媒による洗浄などが挙げられる。洗浄は適切な溶媒で可溶部分を溶かし出した後、ろ過や遠心分離を行うことで達成できる。このような溶媒としては、回収した溶媒でもよいが、洗浄効果を上げる点で、フレッシュな溶媒が好ましい。また、洗浄は、1回でもよいし、2回以上の複数回でもよい。 In the soluble carbon material removal step (IIb), any suitable soluble carbon material removal means may be used as the means for removing at least a portion of the soluble carbon material, as long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of such soluble carbon material removal means include washing with any suitable solvent. Washing can be achieved by dissolving the soluble portion with a suitable solvent, followed by filtration or centrifugation. Such a solvent may be a recovered solvent, but a fresh solvent is preferred in terms of increasing the washing effect. Washing may be performed once, or multiple times (two or more times).

<1-2-3-3.加熱工程(III)>
実施形態2においては、混合工程(I)の後、加熱工程(III)を行ってもよい。
<1-2-3-3. Heating process (III)>
In the second embodiment, the mixing step (I) may be followed by a heating step (III).

加熱工程(III)により、代表的には、炭素材料部分が高炭素化される。 The heating step (III) typically results in the carbon material portion being highly carbonized.

加熱工程(III)における加熱温度としては、具体的な加熱温度として、好ましくは500℃~3000℃であり、より好ましくは600℃~2500℃であり、最も好ましくは700℃~2000℃である。加熱工程(III)における加熱温度を上記範囲に調整することにより、炭素材料部分を効果的に高炭素化させることができる。上記温度は無機粒子の耐熱温度以下であることが好ましい。 The specific heating temperature in the heating step (III) is preferably 500°C to 3000°C, more preferably 600°C to 2500°C, and most preferably 700°C to 2000°C. By adjusting the heating temperature in the heating step (III) to within the above range, the carbon material portion can be effectively highly carbonized. The above temperature is preferably equal to or lower than the heat resistance temperature of the inorganic particles.

加熱工程(III)における加熱時間は、具体的な加熱時間として、好ましくは0.1時間~120時間であり、より好ましくは0.5時間~100時間であり、さらに好ましくは1時間~50時間であり、最も好ましくは2時間~24時間である。加熱時間を上記範囲に調整することにより、炭素材料部分を効果的に高炭素化させることができる。 The heating time in the heating step (III) is preferably 0.1 to 120 hours, more preferably 0.5 to 100 hours, even more preferably 1 to 50 hours, and most preferably 2 to 24 hours. By adjusting the heating time to within the above range, the carbon material portion can be effectively highly carbonized.

<1-2-3-4.無機粒子除去工程(IV)>
実施形態2においては、混合工程(I)の後、無機粒子除去工程(IV)を行ってもよい。
<1-2-3-4. Inorganic particle removal step (IV)>
In the second embodiment, the mixing step (I) may be followed by an inorganic particle removing step (IV).

無機粒子除去工程(IV)により、無機粒子部分の少なくとも一部を除去する。代表的には、無機粒子除去工程(IV)により、無機粒子部分の実質的に全てを除去する。 At least a portion of the inorganic particle portion is removed by the inorganic particle removal step (IV). Typically, substantially all of the inorganic particle portion is removed by the inorganic particle removal step (IV).

無機粒子除去工程(IV)において、無機粒子部分の少なくとも一部を除去する手段としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な無機粒子除去手段を採用し得る。このような無機粒子除去手段としては、例えば、任意の適切な溶剤による処理などが挙げられる。例えば、無機粒子部分が無機物部分の場合、炭素材料部分が溶解されずに無機物部分を溶解できる溶剤で除去する方法が挙げられる。上記のような溶解特性をもつ溶剤としては、特に限定はされないが、水系溶剤が好ましい。このように水系溶剤が好ましい理由としては、本発明の製造方法で製造される潤滑性フィラーに含まれる炭素材料部分は水に溶けにくく、一方、無機物部分は水(特に酸性水や塩基性水)に溶けるものが多いためである。水系溶剤としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の酸性水溶液;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の塩基性水溶液;などが挙げられる。また、無機粒子除去工程(IV)において、温度は、特に限定はされないが、水系溶剤の溶解特性を効果的に発現させ得る点で、好ましくは0℃~150℃であり、より好ましくは20℃~100℃である。さらに、無機粒子除去工程(IV)の物理的な処理としては、特に限定はされないが、除去性を効果的に発現させ得る点で、好ましくは、静置、撹拌、超音波処理、せん断操作であり、より好ましくは、撹拌、超音波処理、せん断操作である。 In the inorganic particle removal step (IV), any suitable inorganic particle removal means may be used as a means for removing at least a portion of the inorganic particle portion, as long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of such inorganic particle removal means include treatment with any suitable solvent. For example, when the inorganic particle portion is an inorganic portion, a method of removing it with a solvent that can dissolve the inorganic portion without dissolving the carbon material portion is included. Although not particularly limited, a solvent having the above-mentioned solubility characteristics is preferable, and an aqueous solvent is preferable. The reason why an aqueous solvent is preferable in this way is that the carbon material portion contained in the lubricating filler produced by the production method of the present invention is difficult to dissolve in water, while the inorganic portion is often soluble in water (especially acidic water or basic water). Examples of aqueous solvents include acidic aqueous solutions such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid; basic aqueous solutions such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia; and the like. In addition, in the inorganic particle removal step (IV), the temperature is not particularly limited, but is preferably 0°C to 150°C, and more preferably 20°C to 100°C, in order to effectively express the solubility characteristics of the aqueous solvent. Furthermore, the physical treatment in the inorganic particle removal step (IV) is not particularly limited, but from the viewpoint of effectively expressing the removability, standing, stirring, ultrasonic treatment, and shear operation are preferable, and stirring, ultrasonic treatment, and shear operation are more preferable.

≪1-2-4.実施形態2による潤滑性フィラーの詳細≫
潤滑性フィラーの好ましい実施形態2は、溶媒(S)に可溶な可溶性炭素材料と、無機粒子とを、該溶媒(S)中で混合する混合工程(I)を含む方法によって得られる潤滑性フィラーである。
<1-2-4. Details of the lubricating filler according to embodiment 2>
A second preferred embodiment of the lubricating filler is a lubricating filler obtained by a method including a mixing step (I) of mixing a soluble carbon material that is soluble in a solvent (S) and inorganic particles in the solvent (S).

実施形態2による潤滑性フィラーは、炭素材料部分の膜厚の大きさを制御することによって各種用途に採用し得る。このような炭素材料部分の膜厚としては、例えば、具体的な態様を代表的な例として説明すると、
(態様1)可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって、無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子表面に存在している炭素材料部分以外の炭素材料部分を全て除去して得られる、潤滑性フィラーにおける炭素材料部分の膜厚、
(態様2)潤滑性フィラーが有する炭素材料部分の全てまたは一部を残した状態の該潤滑性フィラーにおける炭素材料部分の膜厚、
が挙げられる。
The lubricating filler according to the second embodiment can be used for various applications by controlling the thickness of the carbon material portion. For example, the thickness of the carbon material portion can be as follows:
(Aspect 1) The film thickness of the carbon material portion in the lubricating filler obtained by removing all carbon material portions other than the carbon material portions that strongly interact with the outermost surfaces of the inorganic particle portions and are present on the surfaces of the inorganic particles in the soluble carbon material removal step (IIb),
(Aspect 2) The film thickness of the carbon material portion of the lubricating filler in a state in which all or a part of the carbon material portion of the lubricating filler remains,
Examples include:

上記(態様1)における炭素材料部分は、より具体的には、可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって、無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子表面に存在している炭素材料部分以外の炭素材料(代表的には、可溶性炭素材料)を全て除去して得られる、該無機粒子の最表面と強固に相互作用している炭素材料部分である。このような炭素材料部分の膜厚は薄く、炭素材料部分の構造にもよるが、好ましくは0.3nm~10nmであり、より好ましくは0.4nm~3nmである。炭素材料部分の膜厚をこのような範囲内に制御すれば、無機粒子と強固に相互作用した炭素材料部分を、各種用途に十分に利用し得る。 More specifically, the carbon material portion in the above (Aspect 1) is a carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle, obtained by removing all carbon material (typically, soluble carbon material) other than the carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and is present on the inorganic particle surface in the soluble carbon material removal step (IIb). The film thickness of such a carbon material portion is thin, and although it depends on the structure of the carbon material portion, it is preferably 0.3 nm to 10 nm, and more preferably 0.4 nm to 3 nm. By controlling the film thickness of the carbon material portion within this range, the carbon material portion that strongly interacts with the inorganic particle can be fully utilized for various applications.

なお、上記(態様1)において、代表的には、炭素材料部分の膜厚は薄いものの、可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって適切な可溶性炭素材料除去方法を採用することによって、上限無く厚みを調整することも可能である。 In the above (Aspect 1), typically, the film thickness of the carbon material portion is thin, but it is possible to adjust the thickness without any upper limit by adopting an appropriate soluble carbon material removal method in the soluble carbon material removal step (IIb).

上記(態様2)における炭素材料部分の膜厚は、上記(態様1)における炭素材料部分の膜厚よりも代表的には厚いが、炭素材料膜としての機能をより発揮させ得るには、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下であり、最も好ましくは1μm以下である。上記(態様2)において、炭素材料部分の膜厚をこのような範囲に制御すれば、膜としての機能を十分に発揮し得る。 The film thickness of the carbon material portion in the above (Aspect 2) is typically thicker than the film thickness of the carbon material portion in the above (Aspect 1), but in order to better function as a carbon material film, it is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, even more preferably 10 μm or less, and most preferably 1 μm or less. In the above (Aspect 2), if the film thickness of the carbon material portion is controlled within this range, it can fully function as a film.

なお、炭素材料部分の膜厚は、潤滑性フィラーの製造方法において用いる原料化合物(例えば、可溶性炭素材料、さらに詳細には、代表的には、化合物(A))の種類や、製造条件によっても、適切に制御し得る。 The film thickness of the carbon material portion can be appropriately controlled by the type of raw material compound (e.g., soluble carbon material, more specifically, typically compound (A)) used in the manufacturing method of the lubricating filler and the manufacturing conditions.

このような炭素材料部分の膜厚は、種々の分析方法により確認することができる。このような分析方法としては、例えば、電子顕微鏡による直接観察による方法(方法A)や、元素分析や熱重量分析から算出される炭素量を無機粒子部分のマクロな表面積(有機分子が侵入できないようなミクロ構造の表面積を除く)と炭素材料部分の密度から推定する方法(方法B)が挙げられる。 The film thickness of such carbon material parts can be confirmed by various analytical methods. Examples of such analytical methods include a method of direct observation using an electron microscope (Method A) and a method of estimating the amount of carbon calculated from elemental analysis or thermogravimetric analysis from the macroscopic surface area of the inorganic particle part (excluding the surface area of a microstructure that organic molecules cannot penetrate) and the density of the carbon material part (Method B).

上記(方法A)としては、より具体的には、例えば、試料となる潤滑性フィラーの断面を透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡、好ましくは、エネルギー分散型X線分析装置を付帯した透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡を用いる方法が挙げられる。 More specifically, the above (Method A) can be exemplified by a method in which a cross section of a sample of lubricating filler is observed using a transmission electron microscope or a scanning electron microscope, preferably a transmission electron microscope or a scanning electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray analyzer.

上記(方法B)において、無機粒子部分のマクロな表面積は、試料となる潤滑性フィラーの形状や含有される無機粒子部分の形状等から推定できる。 In the above (Method B), the macroscopic surface area of the inorganic particle portion can be estimated from the shape of the lubricating filler sample and the shape of the inorganic particle portion contained therein.

上記(方法A)においては、例えば、試料が粒子である場合には、好ましくは、試料に含まれる個々の粒子について3箇所以上の厚みを測定し、その単純平均値をその粒子の膜厚とし、より好ましくは10個以上の粒子について膜厚を求め、その単純平均値を試料の平均膜厚とすることができる。このようにして得られた膜厚(平均膜厚)が、例えば、上述した制御したい所望の膜厚範囲となることが好ましい。 In the above (Method A), for example, when the sample is a particle, it is preferable to measure the thickness at three or more points for each particle contained in the sample and use the simple average value as the film thickness of the particle, and more preferably, to measure the film thickness of 10 or more particles and use the simple average value as the average film thickness of the sample. It is preferable that the film thickness (average film thickness) obtained in this way is within the desired film thickness range to be controlled as described above.

上記(方法B)においては、分析された膜厚が試料の平均的な膜厚とみなせる。この(方法B)により分析された膜厚が、例えば、上述した制御したい所望の膜厚範囲となることが好ましい。 In the above (Method B), the analyzed film thickness can be regarded as the average film thickness of the sample. It is preferable that the film thickness analyzed by this (Method B) falls within the desired film thickness range to be controlled, for example, as described above.

実施形態2による潤滑性フィラーとしては、有機無機複合体、コアシェル粒子、高炭素化コアシェル粒子などが挙げられる。 Examples of lubricating fillers according to embodiment 2 include organic-inorganic composites, core-shell particles, and highly carbonized core-shell particles.

<1-2-4-1.有機無機複合体>
有機無機複合体は、代表的には、溶媒(S)に可溶な可溶性炭素材料と、無機粒子とを、該溶媒(S)中で混合する混合工程(I)によって得られ得る。
<1-2-4-1. Organic-inorganic composite>
The organic-inorganic composite can typically be obtained by a mixing step (I) of mixing a soluble carbon material that is soluble in a solvent (S) with inorganic particles in the solvent (S).

混合の方法としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な混合方法を採用し得る。このような混合方法としては、例えば、可溶性炭素材料と無機粒子と溶媒(S)とを、任意の適切な方法(例えば、超音波処理など)で混合する方法が挙げられる。この場合、可溶性炭素材料や無機粒子は、任意の適切な処理(例えば、解砕、破砕、粉砕など)を行って混合してもよい。 As a mixing method, any appropriate mixing method may be adopted as long as it does not impair the effects of the present invention. For example, such a mixing method may include a method in which the soluble carbon material, inorganic particles, and solvent (S) are mixed by any appropriate method (e.g., ultrasonic treatment, etc.). In this case, the soluble carbon material and inorganic particles may be mixed after any appropriate treatment (e.g., crushing, crushing, pulverization, etc.).

混合の際には、本発明の効果を損なわない範囲で、可溶性炭素材料と無機粒子と溶媒(S)以外の、任意の適切な他の成分が含まれていてもよい。 When mixing, any suitable other components other than the soluble carbon material, inorganic particles, and solvent (S) may be included as long as they do not impair the effects of the present invention.

可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合は、無機粒子100質量%に対して、可溶性炭素材料が、好ましくは0.01質量%~1000000質量%であり、より好ましくは0.1質量%~100000質量%であり、特に好ましくは1質量%~1000質量%である。可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合が上記範囲内にあれば、構造がより精密に制御された有機無機複合体をより温和な条件でより簡便に製造し得る。これらの可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合は、目的とする有機無機複合体の物性に応じて、任意に調整することができる。例えば、可溶性炭素材料と無機粒子との配合割合を調整することにより、得られる有機無機複合体の物性、形態(例えば、溶媒への溶解性や、炭素材料部分または無機物部分の形状(粒子状や非粒子状)、炭素材料部分または無機粒子部分のサイズなど)を制御することができる。 The blending ratio of the soluble carbon material to the inorganic particles is preferably 0.01% by mass to 1,000,000% by mass, more preferably 0.1% by mass to 100,000% by mass, and particularly preferably 1% by mass to 1,000% by mass, relative to 100% by mass of the inorganic particles. If the blending ratio of the soluble carbon material to the inorganic particles is within the above range, an organic-inorganic composite having a more precisely controlled structure can be produced more easily under milder conditions. The blending ratio of these soluble carbon materials to the inorganic particles can be adjusted arbitrarily depending on the physical properties of the desired organic-inorganic composite. For example, by adjusting the blending ratio of the soluble carbon material to the inorganic particles, the physical properties and form of the obtained organic-inorganic composite (for example, solubility in a solvent, the shape of the carbon material portion or the inorganic portion (particulate or non-particulate), the size of the carbon material portion or the inorganic particle portion, etc.) can be controlled.

可溶性炭素材料は、代表的には、加熱によって同一分子間および/または異種分子間で縮合反応が起きる化合物(A)を加熱して得られる。 Soluble carbon materials are typically obtained by heating a compound (A) that undergoes a condensation reaction between identical molecules and/or different molecules upon heating.

可溶性炭素材料は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 The soluble carbon material may be one type or two or more types.

無機粒子は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 There may be only one type of inorganic particles, or two or more types.

可溶性炭素材料については、≪1-2-2.可溶性炭素材料≫の項における説明を援用し得る。 For soluble carbon materials, the explanation in section 1-2-2. Soluble carbon materials may be used.

無機粒子については、≪1-2-1.無機粒子≫の項における説明を援用し得る。 For inorganic particles, the explanation in section 1-2-1. Inorganic particles may be used.

有機無機複合体は、炭素材料部分と無機粒子部分とを含む。炭素材料部分は、可溶性炭素材料を含み、代表的には、(i)無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分と、(ii)可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去しうる炭素材料部分とを含む。 The organic-inorganic composite includes a carbon material portion and an inorganic particle portion. The carbon material portion includes a soluble carbon material, and typically includes (i) a carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and is present on the surface of the inorganic particle portion, and (ii) a carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb).

図1に示すように、有機無機複合体100は、代表的には、マトリックスとしての炭素材料10中に複数の無機粒子20が分散したものであり、炭素材料10と無機粒子20との界面には、炭素材料が無機粒子20の表面に存在する官能基と結合を形成して生じた炭素材料の領域(炭素材料結合領域)30が存在している。そうすると、例えば、炭素材料が溶媒に可溶である場合には、有機無機複合体100を、炭素材料を溶解する溶媒によって処理すると、図2に示すように、無機粒子20の表面に炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30がコーティングされたコアシェル粒子(コア部分:無機酸化物粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)200が得られ得る。こうして得られるコアシェル粒子200からコア部分としての無機物粒子20を除去すると、炭素材料を有する中空炭素微粒子が得られ得る。 As shown in FIG. 1, the organic-inorganic composite 100 is typically a composite in which a plurality of inorganic particles 20 are dispersed in a carbon material 10 as a matrix, and at the interface between the carbon material 10 and the inorganic particles 20, there is a carbon material region (carbon material bonded region) 30 formed by bonding the carbon material with a functional group present on the surface of the inorganic particles 20. Then, for example, when the carbon material is soluble in a solvent, by treating the organic-inorganic composite 100 with a solvent that dissolves the carbon material, as shown in FIG. 2, a core-shell particle (core part: inorganic oxide particle, shell part: carbon material bonded region) 200 in which the surface of the inorganic particle 20 is coated with a carbon material bonded region (region that is not dissolved by the solvent) 30 can be obtained. By removing the inorganic particle 20 as the core part from the core-shell particle 20 thus obtained, hollow carbon microparticles having a carbon material can be obtained.

有機無機複合体中の炭素材料部分の含有割合は、質量割合として、好ましくは0.01質量%~99.99質量%であり、特に好ましくは0.1質量%~99.9質量%である。有機無機複合体中の炭素材料部分の含有割合が上記範囲内にあれば、有機無機複合体は温和な条件で工業的に製造可能である。これらの炭素材料部分の含有割合は、目的とする物性に応じて、可溶性炭素材料除去工程(IIb)等により容易に任意の割合にすることが可能である。 The content of the carbon material portion in the organic-inorganic composite is preferably 0.01% by mass to 99.99% by mass, and particularly preferably 0.1% by mass to 99.9% by mass. If the content of the carbon material portion in the organic-inorganic composite is within the above range, the organic-inorganic composite can be industrially produced under mild conditions. The content of these carbon material portions can be easily adjusted to any desired ratio by the soluble carbon material removal step (IIb) or the like, depending on the desired physical properties.

有機無機複合体中の無機粒子部分の含有割合は、質量割合として、好ましくは0.01質量%~99.99質量%であり、特に好ましくは0.1質量%~99.9質量%である。有機無機複合体中の無機粒子部分の含有割合が上記範囲内にあれば、有機無機複合体は温和な条件で工業的に製造可能である。これらの無機粒子部分の含有割合は、目的とする物性に応じて、可溶性炭素材料除去工程(IIb)等により容易に任意の割合にすることが可能である。 The content of the inorganic particle portion in the organic-inorganic composite is preferably 0.01% by mass to 99.99% by mass, and particularly preferably 0.1% by mass to 99.9% by mass. If the content of the inorganic particle portion in the organic-inorganic composite is within the above range, the organic-inorganic composite can be industrially produced under mild conditions. The content of these inorganic particle portions can be easily adjusted to any desired ratio by the soluble carbon material removal step (IIb) or the like, depending on the desired physical properties.

有機無機複合体は、空気雰囲気下、40℃から、10℃/分の昇温条件によってTG-DTA分析を行ったときの、DTAの立ち上がり温度で示される酸化開始温度が、好ましくは200℃以上であり、より好ましくは250℃以上であり、最も好ましくは300℃以上である。有機無機複合体において、空気雰囲気下、40℃から、10℃/分の昇温条件によってTG-DTA分析を行ったときの、DTAの立ち上がり温度で示される酸化開始温度が、上記範囲内にあれば、本発明の潤滑性フィラーは、酸化安定性が高く、すなわち構造が制御され、骨格構造が保たれているために耐酸化性(耐分解性)が高くなる。仮に、C=O結合が生成するような骨格の開裂が生じていると、骨格の安定性が下がり、耐酸化性(耐分解性)が低くなってしまうというおそれがある。 The organic-inorganic composite has an oxidation onset temperature, indicated by the DTA rise temperature, of preferably 200°C or higher, more preferably 250°C or higher, and most preferably 300°C or higher, when TG-DTA analysis is performed in an air atmosphere under a temperature rise condition of 10°C/min from 40°C. If the oxidation onset temperature, indicated by the DTA rise temperature, when TG-DTA analysis is performed in an air atmosphere under a temperature rise condition of 10°C/min from 40°C, is within the above range, the lubricating filler of the present invention has high oxidation stability, that is, the structure is controlled and the skeletal structure is maintained, so that the oxidation resistance (decomposition resistance) is high. If cleavage of the skeleton occurs such that a C=O bond is generated, the stability of the skeleton may decrease, and the oxidation resistance (decomposition resistance) may decrease.

有機無機複合体は、炭素材料部分と無機粒子部分を含み、炭素材料部分は、可溶性炭素材料を含み、代表的には、(i)無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分と、(ii)可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去しうる炭素材料部分とを含む。 The organic-inorganic composite includes a carbon material portion and an inorganic particle portion, and the carbon material portion includes a soluble carbon material, typically including (i) a carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and is present on the surface of the inorganic particle portion, and (ii) a carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb).

炭素材料部分は、C1sXPS分析により容易に炭素成分の存在が確認できる。また、炭素材料部分は、好ましくは、その構造内にベンゼン環由来のハニカム構造(グラフェン構造)を有する。グラフェン構造は、ラマン分光分析によってその有無の確認ができる。 The presence of carbon components in the carbon material portion can be easily confirmed by C1sXPS analysis. In addition, the carbon material portion preferably has a honeycomb structure (graphene structure) derived from benzene rings within its structure. The presence or absence of the graphene structure can be confirmed by Raman spectroscopy analysis.

炭素材料部分は、不純物となる金属成分の含有量が合計で、通常、炭素原子100原子%に対し、好ましくは0.1原子%以下であり、より好ましくは0.01原子%以下であり、特に好ましくは実質的にゼロである。これらは、炭素材料部分を蛍光X線元素分析法(XRF)により分析することによって確認することができる。また、潤滑性フィラー(この項目では有機無機複合体)を蛍光X線元素分析法(XRF)により分析した場合、潤滑性フィラー(この項目では有機無機複合体)を構成する無機粒子部分に含まれる金属成分以外の金属成分の含有量が、炭素原子100原子%に対し、好ましくは0.1原子%以下であり、より好ましくは0.01原子%以下であり、特に好ましくは実質的にゼロである。例えば、無機粒子部分がアルミナである潤滑性フィラー(この項目では有機無機複合体)を蛍光X線元素分析法(XRF)にて分析した場合、アルミナに含まれる金属成分がアルミニウムのみの場合、アルミニウム以外の金属成分の含有量が、炭素原子100原子%に対し、好ましくは0.1原子%以下であり、より好ましくは0.01原子%以下であり、特に好ましくは実質的にゼロである。 The carbon material portion has a total content of impurity metal components, preferably 0.1 atomic % or less, more preferably 0.01 atomic % or less, and particularly preferably substantially zero, relative to 100 atomic % of carbon atoms. These can be confirmed by analyzing the carbon material portion using X-ray fluorescence elemental analysis (XRF). In addition, when the lubricating filler (in this item, the organic-inorganic composite) is analyzed using X-ray fluorescence elemental analysis (XRF), the content of metal components other than the metal components contained in the inorganic particle portion constituting the lubricating filler (in this item, the organic-inorganic composite) is preferably 0.1 atomic % or less, more preferably 0.01 atomic % or less, and particularly preferably substantially zero, relative to 100 atomic % of carbon atoms. For example, when a lubricating filler (organic-inorganic composite in this section) in which the inorganic particle portion is alumina is analyzed by X-ray fluorescence elemental analysis (XRF), if the only metal component contained in the alumina is aluminum, the content of metal components other than aluminum is preferably 0.1 atomic % or less, more preferably 0.01 atomic % or less, and particularly preferably substantially zero, relative to 100 atomic % of carbon atoms.

炭素材料部分は、その構成する元素として、炭素を必須とし、炭素以外の元素を含んでいてもよい。このような炭素以外の元素としては、好ましくは、酸素、水素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれる少なくとも1種の元素であり、より好ましくは、酸素、水素、窒素、硫黄から選ばれる少なくとも1種の元素であり、さらに好ましくは、酸素、水素、窒素から選ばれる少なくとも1種の元素であり、特に好ましくは、酸素、水素から選ばれる少なくとも1種の元素である。炭素材料部分を構成する元素のうち水素以外の元素の総量を100原子%としたとき、炭素は、好ましくは60原子%以上であり、より好ましくは70原子%以上であり、さらに好ましくは75原子%以上である。また、炭素以外の元素は、好ましくは10原子%以上である。各元素の割合がこの範囲に入ることで、炭素材料部分でありながら良好な溶解性を発現することが可能となる。これらは、炭素材料部分をX線光電子分光法(C1sXPS)により定量することによって確認することができる。また、潤滑性フィラー(この項目では有機無機複合体)をX線光電子分光法(C1sXPS)により定量した場合、潤滑性フィラー(この項目では有機無機複合体)を構成する無機物部分に含まれる元素以外の元素の総量を100原子%としたとき、炭素は、好ましくは60原子%以上であり、より好ましくは70原子%以上であり、さらに好ましくは75原子%以上である。また、炭素以外の元素は、好ましくは10原子%以上である。 The carbon material portion must contain carbon as a constituent element, and may contain elements other than carbon. Such elements other than carbon are preferably at least one element selected from oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, and iodine, more preferably at least one element selected from oxygen, hydrogen, nitrogen, and sulfur, even more preferably at least one element selected from oxygen, hydrogen, and nitrogen, and particularly preferably at least one element selected from oxygen and hydrogen. When the total amount of elements other than hydrogen among the elements constituting the carbon material portion is taken as 100 atomic %, carbon is preferably 60 atomic % or more, more preferably 70 atomic % or more, and even more preferably 75 atomic % or more. In addition, elements other than carbon are preferably 10 atomic % or more. When the ratio of each element falls within this range, it is possible to exhibit good solubility even though it is a carbon material portion. These can be confirmed by quantifying the carbon material portion by X-ray photoelectron spectroscopy (C1sXPS). In addition, when the lubricating filler (in this item, the organic-inorganic composite) is quantified by X-ray photoelectron spectroscopy (C1sXPS), when the total amount of elements other than the elements contained in the inorganic part constituting the lubricating filler (in this item, the organic-inorganic composite) is taken as 100 atomic %, carbon is preferably 60 atomic % or more, more preferably 70 atomic % or more, and even more preferably 75 atomic % or more. In addition, elements other than carbon are preferably 10 atomic % or more.

有機無機複合体に含まれる炭素材料部分は、代表的には、(i)無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分と、(ii)可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去しうる炭素材料部分とを含む。 The carbon material portion contained in the organic-inorganic composite typically includes (i) a carbon material portion that is present on the surface of the inorganic particle portion by strongly interacting with the outermost surface of the inorganic particle portion, and (ii) a carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb).

上記(i)の炭素材料部分と上記(ii)の炭素材料部分は、いずれも、溶媒に可溶であり得る。ここで、上記(i)の炭素材料部分は、無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在しているので、上記(ii)の炭素材料部分と比べると、溶媒に対する可溶性は低い傾向がある。また、上記(ii)の炭素材料は、可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去しうる炭素材料部分であり、溶媒に対する可溶性は高い傾向がある。なお、ここでいう「溶媒」は、混合工程(I)で用いる溶媒(S)と同じである必要はない。 Both the carbon material portion (i) and the carbon material portion (ii) above may be soluble in a solvent. Here, the carbon material portion (i) above is present on the surface of the inorganic particle portion by strongly interacting with the outermost surface of the inorganic particle portion, and therefore tends to have a lower solubility in the solvent than the carbon material portion (ii) above. In addition, the carbon material (ii) above is a carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb), and tends to have a higher solubility in the solvent. Note that the "solvent" referred to here does not have to be the same as the solvent (S) used in the mixing step (I).

有機無機複合体に含まれる炭素材料部分が溶媒に可溶という態様としては、好ましくは、下記の実施態様を採りうる。
(実施態様1)炭素材料部分の全てが溶媒に溶解する実施態様。すなわち、炭素材料部分が、溶媒に溶解する成分(成分A)のみからなる実施態様。
(実施態様2)炭素材料部分の一部が溶媒に溶解する態様。すなわち、炭素材料部分が、溶媒に溶解する成分(成分A)と溶媒に溶解しない成分(成分B)からなる実施態様。
As an embodiment in which the carbon material portion contained in the organic-inorganic composite is soluble in a solvent, the following embodiments can be preferably adopted.
(Embodiment 1) An embodiment in which the entire carbon material portion is soluble in a solvent, that is, an embodiment in which the carbon material portion is composed only of a component (component A) that is soluble in a solvent.
(Embodiment 2) An embodiment in which a part of the carbon material portion dissolves in a solvent, that is, an embodiment in which the carbon material portion comprises a component (component A) that dissolves in a solvent and a component (component B) that does not dissolve in a solvent.

有機無機複合体に含まれる炭素材料部分が溶媒に可溶という態様としては、より好ましくは、上記の(実施態様2)である。すなわち、溶媒に溶解する成分(成分A)が、可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去しうる炭素材料部分であり、溶媒に溶解しない成分(成分B)が、無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分である。 The carbon material portion contained in the organic-inorganic composite is more preferably soluble in a solvent as described above (embodiment 2). That is, the component that dissolves in the solvent (component A) is the carbon material portion that can be removed by the soluble carbon material removal step (IIb), and the component that does not dissolve in the solvent (component B) is the carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and is present on the surface of the inorganic particle portion.

溶媒としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な溶媒を採用し得る。このような溶媒としては、好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、クロロホルム、ジクロロメタン等が挙げられる。すなわち、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、クロロホルム、ジクロロメタンからなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解する成分がある態様が好ましい。より好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムからなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解する成分がある態様であり、さらに好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンからなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒に溶解する成分がある態様であり、特に好ましくは、N-メチルピロリドンに溶解する成分がある態様である。 As the solvent, any suitable solvent may be used as long as it does not impair the effects of the present invention. Such solvents preferably include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, chloroform, dichloromethane, etc. That is, an embodiment in which there is a component that dissolves in at least one solvent selected from the group consisting of N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, chloroform, and dichloromethane is preferable. More preferably, the composition contains a component that dissolves in at least one solvent selected from the group consisting of N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, and chloroform; even more preferably, the composition contains a component that dissolves in at least one solvent selected from the group consisting of N,N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; and particularly preferably, the composition contains a component that dissolves in N-methylpyrrolidone.

溶媒は、1種の溶媒のみからなるものであってもよいし、2種以上の溶媒の混合溶媒であってもよい。 The solvent may consist of only one type of solvent, or may be a mixture of two or more types of solvents.

炭素材料部分が溶媒に可溶である一つの実施形態は、例えば、炭素材料部分が、溶媒に可溶である炭素系化合物を含む実施形態である。 One embodiment in which the carbon material portion is soluble in a solvent is, for example, an embodiment in which the carbon material portion includes a carbon-based compound that is soluble in a solvent.

溶媒に可溶であるか否かの判定方法としては、例えば、有機無機複合体を溶媒に対して0.001質量%となるように混合したのち、超音波処理を1時間行い、得られた液をPTFE製濾紙(孔径0.45μm)に通したとき、濾紙を通過した液に炭素系化合物が含まれるか否かで判定することができる。濾紙を通過した液に炭素系化合物が含まれる場合、炭素材料部分が溶媒に可溶である炭素系化合物を含むと判定される。上記PTFE製濾紙としては、例えば、ジーエルサイエンス株式会社製のGLクロマトディスク(型式13P)を用いることができる。 As a method for determining whether or not a compound is soluble in a solvent, for example, an organic-inorganic complex is mixed with a solvent so that the concentration is 0.001% by mass, and then ultrasonic treatment is performed for 1 hour. When the resulting liquid is passed through a PTFE filter paper (pore size 0.45 μm), it can be determined whether or not the liquid that passed through the filter paper contains a carbon-based compound. If the liquid that passed through the filter paper contains a carbon-based compound, it is determined that the carbon material portion contains a carbon-based compound that is soluble in the solvent. As the PTFE filter paper, for example, a GL Chromatodisc (Model 13P) manufactured by GL Sciences Inc. can be used.

炭素材料部分は、好ましくは、(i)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを示す。したがって、炭素材料部分が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを有することは、炭素材料部分がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有していることを意味している。Gバンドは、強度が高く、シャープであれば、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。 The carbon material portion preferably (i) exhibits a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. Therefore, when the carbon material portion has a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, it means that the carbon material portion has a graphene structure or a structure similar to a graphene structure. If the G band is strong and sharp, it can be said that the carbon material portion has a cleaner graphene structure or a structure similar to a graphene structure.

炭素材料部分は、好ましくは、(ii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを示す。グラフェン構造の欠陥に由来する構造を有する炭素材料部分は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、Dバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを示す。したがって、炭素材料部分が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおけるDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを有することは、その炭素材料部分が官能基を含むことや、グラフェン構造の欠陥に由来する構造またはグラフェン構造の欠陥に由来する構造に類似の構造を有していることを意味している。Dバンドは、強度が低ければ、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。また、Dバンドが確認できるということは、本発明の製造方法で得られる潤滑性フィラーが官能基を有することを意味しており、これにより、溶媒に対する溶解性を高め得る。 The carbon material portion preferably (ii) exhibits a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. The carbon material portion having a structure derived from defects in the graphene structure exhibits a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. Therefore, the carbon material portion having a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy means that the carbon material portion contains a functional group, has a structure derived from defects in the graphene structure, or has a structure similar to a structure derived from defects in the graphene structure. If the intensity of the D band is low, it can be said that the lubricating filler has a cleaner graphene structure or a structure similar to a graphene structure. In addition, the fact that the D band can be confirmed means that the lubricating filler obtained by the manufacturing method of the present invention has a functional group, which can increase the solubility in a solvent.

炭素材料部分は、好ましくは、(i)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、(ii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを示す。 The carbon material portion preferably (i) exhibits a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, and further (ii) exhibits a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy.

炭素材料部分は、好ましくは、(iii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてG′バンド(一般的に2650cm-1~2750cm-1の範囲内)にピークを示す。したがって、炭素材料部分が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてG′バンド(一般的に2650cm-1~2750cm-1の範囲内)にピークを有することは、炭素材料部分がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有していることを意味している。G′バンドの強度は、グラフェン構造が1層のときに最も強く、グラフェン構造の積層数が増えるにつれて徐々に小さくなる。しかしながら、G′バンドは、グラフェン構造の積層数が増えるにつれて徐々に強度が小さくなっても、ピークは観察することができる。したがって、G′バンドにピークを有することは、炭素材料部分がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。G′バンドは、2Dバンドとも呼ばれることがある。 The carbon material portion preferably (iii) exhibits a peak in the G' band (generally in the range of 2650 cm -1 to 2750 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. Therefore, when the carbon material portion has a peak in the G' band (generally in the range of 2650 cm -1 to 2750 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, it means that the carbon material portion has a graphene structure or a structure similar to a graphene structure. The intensity of the G' band is strongest when the graphene structure is one layer, and gradually decreases as the number of stacked layers of the graphene structure increases. However, even if the intensity of the G' band gradually decreases as the number of stacked layers of the graphene structure increases, the peak can be observed. Therefore, when the G' band has a peak, it can be said that the carbon material portion has a graphene structure or a structure similar to a graphene structure. The G' band is sometimes called a 2D band.

炭素材料部分は、好ましくは、(i)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、(ii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、(iii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてG′バンド(一般的に2650cm-1~2750cm-1の範囲内)にピークを示す。 The carbon material portion preferably (i) exhibits a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, (ii) exhibits a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, and (iii) exhibits a peak in the G' band (generally in the range of 2650 cm -1 to 2750 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy.

炭素材料部分は、好ましくは、(iv)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてD+D′バンド(一般的に2800cm-1~3000cm-1の範囲内)にピークを示す。グラフェン構造の欠陥に由来する構造を有する炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、D+D′バンド(一般的に2800cm-1~3000cm-1の範囲内)にピークを示す。したがって、炭素材料部分が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてD+D′バンド(一般的に2800cm-1~3000cm-1の範囲内)にピークを有することは、その炭素材料部分が官能基を含むことや、グラフェン構造の欠陥に由来する構造またはグラフェン構造の欠陥に由来する構造に類似の構造を有していることを意味している。D+D′バンドは、強度が低ければ、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。D+D′バンドは、D+Gバンドとも呼ばれることがある。また、D+D′バンドが確認できるということもまた、本発明の製造方法で得られる潤滑性フィラーが官能基を有することを意味しており、これにより、溶媒に対する溶解性を高め得る。 The carbon material portion preferably exhibits a peak in the D+D' band (generally in the range of 2800 cm -1 to 3000 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by (iv) Raman spectroscopy. A carbon material having a structure derived from defects in a graphene structure exhibits a peak in the D+D' band (generally in the range of 2800 cm -1 to 3000 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy. Therefore, when the carbon material portion has a peak in the D+D' band (generally in the range of 2800 cm -1 to 3000 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, it means that the carbon material portion contains a functional group or has a structure derived from defects in the graphene structure or a structure similar to a structure derived from defects in the graphene structure. If the intensity of the D+D' band is low, it can be said that the carbon material has a cleaner graphene structure or a structure similar to a graphene structure. The D+D' band may also be called the D+G band. Furthermore, the fact that the D+D' band can be confirmed also means that the lubricating filler obtained by the manufacturing method of the present invention has a functional group, which can enhance the solubility in a solvent.

炭素材料部分は、好ましくは、(i)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、(ii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、(iii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてG′バンド(一般的に2650cm-1~2750cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、(iv)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてD+D′バンド(一般的に2800cm-1~3000cm-1の範囲内)にピークを示す。 The carbon material portion preferably (i) exhibits a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, (ii) exhibits a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, (iii) exhibits a peak in the G' band (generally in the range of 2650 cm -1 to 2750 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, and (iv) exhibits a peak in the D+D' band (generally in the range of 2800 cm -1 to 3000 cm -1 ) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy.

炭素材料部分は、好ましくは、溶媒に可溶である炭素系化合物を含む。 The carbon material portion preferably includes a carbon-based compound that is soluble in the solvent.

一つの実施形態として、炭素材料部分は、例えば、(i)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてGバンド(一般的に1550cm-1~1650cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、(ii)ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてDバンド(一般的に1300cm-1~1400cm-1の範囲内)にピークを示し、さらに、溶媒に可溶である炭素系化合物を含む。 In one embodiment, the carbon material portion includes, for example, a carbon-based compound that (i) exhibits a peak in the G band (generally in the range of 1550 cm -1 to 1650 cm -1 ) in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, and (ii) exhibits a peak in the D band (generally in the range of 1300 cm -1 to 1400 cm -1 ) in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, and is soluble in a solvent.

炭素材料部分において、官能基を含むことと共に、グラフェン構造の一部に欠陥を有している場合、この欠陥が、炭素材料部分の溶媒への溶解性の発現に寄与し得る。 When the carbon material portion contains functional groups and has defects in part of the graphene structure, these defects can contribute to the solubility of the carbon material portion in a solvent.

炭素材料部分は、上記のように、従来公知の炭素材料とは異なり、グラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有し、炭素材料部分の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する炭素材料部分の成分がより多くなったり、炭素材料部分が溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。 As described above, unlike conventionally known carbon materials, the carbon material portion has a graphene structure or a structure similar to a graphene structure, and the solubility of the carbon material portion in a solvent is superior (for example, more components of the carbon material portion dissolve in the solvent, or more types of solvents in which the carbon material portion can dissolve are available).

炭素材料部分に含まれる炭素系化合物の分子量は、好ましくは1000~1300000であり、より好ましくは5000~1000000であり、さらに好ましくは10000~700000であり、特に好ましくは15000~500000であり、最も好ましくは20000~300000である。炭素材料部分に含まれる炭素系化合物の分子量が上記範囲内にあれば、炭素材料部分の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する炭素材料部分の成分がより多くなったり、炭素材料部分が溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。炭素材料部分に含まれる炭素系化合物の分子量が1300000を超えると、炭素材料部分の溶媒への溶解性が悪くなるおそれがある。炭素材料部分に含まれる炭素系化合物の分子量が1000未満であると、炭素材料部分としての特徴が薄れるおそれがある。これらの分子量は、後述する手法により分析できる。 The molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material portion is preferably 1000 to 1300000, more preferably 5000 to 1000000, even more preferably 10000 to 700000, particularly preferably 15000 to 500000, and most preferably 20000 to 300000. If the molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material portion is within the above range, the solubility of the carbon material portion in the solvent is more excellent (for example, more components of the carbon material portion dissolve in the solvent, or more types of solvents in which the carbon material portion can be dissolved). If the molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material portion exceeds 1300000, the solubility of the carbon material portion in the solvent may be poor. If the molecular weight of the carbon-based compound contained in the carbon material portion is less than 1000, the characteristics of the carbon material portion may be weakened. These molecular weights can be analyzed by the method described below.

炭素材料部分中の炭素系化合物の含有割合は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは70質量%~100質量%であり、さらに好ましくは90質量%~100質量%であり、特に好ましくは95質量%~100質量%であり、最も好ましくは実質的に100質量%である。炭素材料部分中の炭素系化合物の含有割合が上記範囲内にあれば、炭素材料部分の溶媒への溶解性がより優れる(例えば、溶媒に溶解する炭素材料部分の成分がより多くなったり、炭素材料部分が溶解できる溶媒の種類がより増えたりする)。 The content of the carbon-based compound in the carbon material portion is preferably 50% by mass to 100% by mass, more preferably 70% by mass to 100% by mass, even more preferably 90% by mass to 100% by mass, particularly preferably 95% by mass to 100% by mass, and most preferably substantially 100% by mass. If the content of the carbon-based compound in the carbon material portion is within the above range, the solubility of the carbon material portion in the solvent is more excellent (for example, more components of the carbon material portion dissolve in the solvent, or more types of solvents in which the carbon material portion can dissolve).

炭素材料部分は、好ましくは、XRD分析によって得られるXRDスペクトルチャートにおいて、20°~30°の範囲内にピークを示す。すなわち炭素材料部分は、グラフェン構造が積層した構造(グラフェン積層構造)を有することも、好ましい実施形態の一つである。積層構造を有することで、炭素材料部分はより強固になり得るとともに、より安定なものとなり得る。 The carbon material portion preferably exhibits a peak in the range of 20° to 30° in an XRD spectrum chart obtained by XRD analysis. In other words, in one preferred embodiment, the carbon material portion has a structure in which graphene structures are stacked (graphene stacked structure). By having a stacked structure, the carbon material portion can become stronger and more stable.

炭素材料部分のさらに好ましい形態は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて上述した形態(i)~(iv)のいずれの形態、あるいは組合せた形態;(i)および(ii)、(i)、(ii)および(iii)、(i)、(ii)、(iii)および(iv)を有し、且つ、XRD分析によって得られるXRDスペクトルチャートにおいて、20°~30°の範囲内にピークを示す形態である。 More preferred forms of the carbon material portion are those that have any one of the above forms (i) to (iv) or a combination of forms (i) and (ii), (i), (ii) and (iii), (i), (ii), (iii) and (iv) in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, and that show a peak within the range of 20° to 30° in the XRD spectrum chart obtained by XRD analysis.

有機無機複合体は、任意の適切な状態を取り得る。このような状態としては、例えば、溶媒中に分散した状態の分散体であってもよいし、溶媒を除去した状態の固形物(例えば、粒子状物、繊維状物、薄膜状物、板状物など)であってもよい。 The organic-inorganic composite may be in any suitable state. For example, it may be a dispersion in which it is dispersed in a solvent, or it may be a solid (e.g., particulate, fibrous, thin film, plate, etc.) from which the solvent has been removed.

有機無機複合体は、好ましくは、バルク状態で存在し得る。一般には、バルク状態の物質が備える性質が、その物質の固有の性質である。すなわち、バルク状態の物質は、その物質のもつ基本的な性質、例えば、沸点、融点、粘度、密度などの値を決定できる。ある物質の物性といえば、バルク部分が持つ性質を指す。バルク状態の例としては、粒子、ペレット、フィルム等である。粒子の存在状態としては、例えば、粉体が挙げられる。フィルムとしては、自立したフィルムであることが好ましい。 The organic-inorganic composite may preferably exist in a bulk state. In general, the properties of a substance in a bulk state are the inherent properties of that substance. That is, for a substance in a bulk state, the basic properties of that substance, such as the boiling point, melting point, viscosity, and density, can be determined. The physical properties of a substance refer to the properties of the bulk portion. Examples of bulk states include particles, pellets, and films. Examples of the state in which particles exist include powder. As for the film, it is preferable that it is a free-standing film.

<1-2-4-2.コアシェル粒子>
コアシェル粒子は、代表的には、無機粒子部分と炭素材料部分(実質的に、該無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分のみ)とを有する潤滑性フィラーである。
<1-2-4-2. Core-shell particles>
The core-shell particles are typically lubricating fillers having an inorganic particle portion and a carbon material portion (substantially only the carbon material portion that is present on the surface of the inorganic particle portion and strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion).

コアシェル粒子は、実施系頼2による潤滑性フィラーにおいて、代表的には、混合工程(I)の後、溶媒除去工程(IIa)を行って得られる、無機粒子部分と炭素材料部分(該無機粒子部分の最表面と強固に相互作用して該無機粒子部分表面に存在している炭素材料部分および可溶性炭素材料除去工程(IIb)によって除去し得る炭素材料部分との両方を含む)とを有する潤滑性フィラー(代表的には、有機無機複合体)に対して、可溶性炭素材料除去工程(IIb)を行って得られる。可溶性炭素材料除去工程(IIb)においては、有機無機複合体に含まれる炭素材料を溶解する溶媒によって処理する。これにより、図2に示すように、無機粒子20の表面に炭素材料結合領域(溶媒によって溶解しない領域)30がコーティングされたコアシェル粒子(コア部分:無機物粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)200が得られ得る。このようなコアシェル粒子は、実施形態2による潤滑性フィラーである。 The core-shell particles are obtained by carrying out a soluble carbon material removal step (IIb) on a lubricating filler (typically an organic-inorganic composite) having an inorganic particle portion and a carbon material portion (including both a carbon material portion that strongly interacts with the outermost surface of the inorganic particle portion and exists on the surface of the inorganic particle portion, and a carbon material portion that can be removed by a soluble carbon material removal step (IIb)) obtained by carrying out a mixing step (I) and a solvent removal step (IIa) in the lubricating filler according to embodiment 2. In the soluble carbon material removal step (IIb), the organic-inorganic composite is treated with a solvent that dissolves the carbon material contained in the organic-inorganic composite. As a result, as shown in FIG. 2, a core-shell particle (core portion: inorganic particle, shell portion: carbon material binding region) 200 in which a carbon material binding region (a region that is not dissolved by the solvent) 30 is coated on the surface of the inorganic particle 20 can be obtained. Such a core-shell particle is a lubricating filler according to embodiment 2.

溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、クロロホルム、ジクロロメタン等が挙げられ、好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムであり、より好ましくはN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンであり、特に好ましくはN-メチルピロリドンである。 Examples of the solvent include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, chloroform, dichloromethane, etc., and preferably N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, chloroform, more preferably N,N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, and particularly preferably N-methylpyrrolidone.

<1-2-4-3.高炭素化コアシェル粒子>
高炭素化コアシェル粒子は、代表的には、コアシェル粒子の炭素材料部分が高炭素化された潤滑性フィラーである。
<1-2-4-3. Highly carbonized core-shell particles>
The highly carbonized core-shell particles are typically lubricating fillers in which the carbon material portion of the core-shell particles is highly carbonized.

高炭素化コアシェル粒子は、実施形態2による潤滑性フィラーにおいて、代表的には、コアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:炭素材料結合領域)に対して、加熱工程(III)を行って得られる。この加熱工程(III)により、シェル部分を高炭素化させ得る。これにより、高炭素化コアシェル粒子(コア部分:無機粒子、シェル部分:高炭素化物)が得られ得る。高炭素化することで、得られる潤滑性フィラーの強度や耐熱性を向上することができる。高炭素化コアシェル粒子は、実施形態2による潤滑性フィラーである。 The highly carbonized core-shell particles are typically obtained by subjecting core-shell particles (core portion: inorganic particles, shell portion: carbon material bonding region) to a heating step (III) in the lubricating filler according to embodiment 2. This heating step (III) can highly carbonize the shell portion. This makes it possible to obtain highly carbonized core-shell particles (core portion: inorganic particles, shell portion: highly carbonized material). High carbonization can improve the strength and heat resistance of the obtained lubricating filler. The highly carbonized core-shell particles are the lubricating filler according to embodiment 2.

加熱工程(III)における加熱温度は、コアの無機粒子部分が耐えられる温度内であればよいが、具体的な加熱温度として、好ましくは500℃~3000℃であり、より好ましくは600℃~2500℃であり、最も好ましくは700℃~2000℃である。加熱工程(III)における加熱温度を上記範囲に調整することにより、シェル部分を効果的に高炭素化させることができる。 The heating temperature in the heating step (III) may be within a range that the inorganic particle portion of the core can withstand, but specific heating temperatures are preferably 500°C to 3000°C, more preferably 600°C to 2500°C, and most preferably 700°C to 2000°C. By adjusting the heating temperature in the heating step (III) to within the above range, the shell portion can be effectively highly carbonized.

加熱工程(III)における加熱時間は、具体的な加熱時間として、好ましくは0.1時間~120時間であり、より好ましくは0.5時間~100時間であり、さらに好ましくは1時間~50時間であり、最も好ましくは2時間~24時間である。加熱時間を上記範囲に調整することにより、シェル部分を効果的に高炭素化させることができる。 The specific heating time in the heating step (III) is preferably 0.1 to 120 hours, more preferably 0.5 to 100 hours, even more preferably 1 to 50 hours, and most preferably 2 to 24 hours. By adjusting the heating time to within the above range, the shell portion can be effectively highly carbonized.

≪≪≪2.潤滑性組成物≫≫≫
本発明の実施形態による潤滑性組成物は、本発明の実施形態による潤滑性フィラーを含む。
≪≪≪2. Lubricating composition≫≫≫
Lubricant compositions according to embodiments of the present invention include lubricant fillers according to embodiments of the present invention.

本発明の実施形態による潤滑性組成物は、、本発明の実施形態による潤滑性フィラーを含んでいれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な他の成分を含み得る。 The lubricating composition according to an embodiment of the present invention may contain any other appropriate components as long as they do not impair the effects of the present invention, as long as they contain the lubricating filler according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施形態による潤滑性組成物が含み得る他の成分としては、例えば、分散媒(基油とも呼ばれる。例えば、水、有機溶媒等で、低粘度なものや高粘度なものを含む)、分散安定剤、粘度調整剤、粘度指数向上剤、清浄分散剤、酸化防止剤、乳化剤などが挙げられる。特に、分散媒については、本発明の実施形態による潤滑性フィラーに対する摩擦試験に使用されているテトラエチレングリコールジメチルエーテル、セカンダリーアルコールエトキシレート、流動パラフィンは一例であり、低摩擦を発現するのであれば、どのような分散媒でも好適に使用できる。例えば、潤滑性フィラー(有機無機複合体に等しい)を良好に分散させうる分散能と、潤滑性フィラーの転がり摩擦を妨げない低抵抗性を持ちうる分散媒が、好適に使用できる。 Other components that may be included in the lubricating composition according to the embodiment of the present invention include, for example, a dispersion medium (also called a base oil; for example, water, an organic solvent, etc., including low-viscosity and high-viscosity ones), a dispersion stabilizer, a viscosity modifier, a viscosity index improver, a detergent dispersant, an antioxidant, an emulsifier, etc. In particular, with regard to the dispersion medium, tetraethylene glycol dimethyl ether, secondary alcohol ethoxylate, and liquid paraffin used in the friction test for the lubricating filler according to the embodiment of the present invention are examples, and any dispersion medium that exhibits low friction can be suitably used. For example, a dispersion medium that can disperse the lubricating filler (equivalent to an organic-inorganic composite) well and has low resistance that does not interfere with the rolling friction of the lubricating filler can be suitably used.

分散媒としては、具体的には、有機無機複合体を良好に分散するテトラエチレングリコールジメチルエーテル、ソフタノール等の分子内にポリオキシアルキレン部位を持つポリオキシアルキレン系分散媒、トリグリセリド部位を持つ植物精油、鉱物油、合成油(炭化水素系、エステル系、エーテル系、シリコーン系等)が好ましい。さらに、有機無機複合体が分散しにくい水等であっても、摺動時に摺動界面に潤滑性フィラーの層が形成できるのであれば、これら分散媒も好適に使用できる。すなわち分散しにくく、安定な分散体を形成しにくい組成物であっても、使用前に激しく振とうするなどすることで一時的な分散体とすることで使用可能である。また、分散媒は、低粘度であっても、高粘度であっても、好適に使用できる(例えば、潤滑油やグリース等)。さらに、分散媒としては、揮発性を有するものもまた好ましい。例えば、低沸点の溶剤を用いることで、潤滑性フィラーが塗料、スプレー、エアゾールなどの形態として摺動部に製膜乾燥することができる。乾燥後の膜は不揮発性の分散媒等が新たな潤滑性組成物として残るので、良好な摩擦特性を発揮する。 Specific examples of the dispersion medium include polyoxyalkylene dispersion mediums having polyoxyalkylene moieties in the molecule such as tetraethylene glycol dimethyl ether and softanol, which disperse the organic-inorganic composite well, plant essential oils having triglyceride moieties, mineral oils, and synthetic oils (hydrocarbon-based, ester-based, ether-based, silicone-based, etc.). Furthermore, even if the organic-inorganic composite is difficult to disperse in water, etc., these dispersion mediums can be used suitably as long as a layer of the lubricating filler can be formed at the sliding interface during sliding. In other words, even if the composition is difficult to disperse and difficult to form a stable dispersion, it can be used by making it into a temporary dispersion by shaking it vigorously before use. In addition, the dispersion medium can be used suitably whether it has a low viscosity or a high viscosity (for example, lubricating oil or grease, etc.). Furthermore, as the dispersion medium, one that has volatility is also preferred. For example, by using a solvent with a low boiling point, the lubricating filler can be formed into a film on the sliding part in the form of paint, spray, aerosol, etc. and dried. After drying, the non-volatile dispersion medium remains as a new lubricating composition, so that the film exhibits good friction characteristics.

本発明の実施形態による潤滑性組成物中の潤滑性フィラーの濃度は、用途や使用条件で好適な濃度が異なる。本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、様々な濃度で使用できるため、いずれの濃度でも本発明の効果が発揮できるが、好ましくは0.01質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以上90質量%以下であり、さらに好ましくは0.1質量%以上50質量%以下である。また、本発明の実施形態による潤滑性組成物中のフィラー濃度は、組成物中に揮発性の成分がある場合は、揮発後の組成が上記範囲に入ることが好ましい。 The preferred concentration of the lubricating filler in the lubricating composition according to the embodiment of the present invention varies depending on the application and conditions of use. The lubricating filler according to the embodiment of the present invention can be used in various concentrations, and the effects of the present invention can be achieved at any concentration, but the concentration is preferably 0.01% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 90% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or more and 50% by mass or less. In addition, when a volatile component is present in the composition, the filler concentration in the lubricating composition according to the embodiment of the present invention is preferably such that the composition after evaporation falls within the above range.

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、加熱により表面の炭素材料の層の炭素化度を調整することが可能である。本発明の実施形態による潤滑性フィラーを、適切な分散媒に対し、適切な炭素化度合いを調整することで、分散性を調整することができる。または、本発明の実施形態による潤滑性フィラーが分散しにくい分散媒であっても、適宜、分散安定剤(界面活性剤等)を適用することで、分散性を向上させることも可能である。 The degree of carbonization of the carbon material layer on the surface of the lubricating filler according to the embodiment of the present invention can be adjusted by heating. By adjusting the degree of carbonization of the lubricating filler according to the embodiment of the present invention to an appropriate dispersion medium, the dispersibility can be adjusted. Even if the lubricating filler according to the embodiment of the present invention is difficult to disperse in a dispersion medium, it is possible to improve the dispersibility by appropriately applying a dispersion stabilizer (such as a surfactant).

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。また、本明細書において、「質量」は「重量」と読み替えても良い。ただし、本明細書中のC1sXPSに係る部分の%は原子%を意味する。
た。
The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass". In this specification, "mass" may be read as "weight". However, in the parts related to C1sXPS in this specification, "%" means atomic %.
Ta.

<摩擦試験>
摩擦試験は、下記の条件で行い、各往復摺動における往路での動摩擦係数領域の平均値を平均動摩擦係数とした。試験対象の分散体は、サンプルとしての潤滑性フィラーを、分散媒を用いて所定の分散体濃度に調整して用いた。
温度:25℃
相対湿度:50%
試験機:株式会社トリニティーラボ製のTL201
分散媒:テトラエチレングリコールジメチルエーテル(東京化成工業製、以下、TEGD)、セカンダリーアルコールエトキシレート(日本触媒製、ソフタノール120、以下、SOFT)、または、流動パラフィン(富士フイルム和光純薬製、以下、PARA)
基板:SUS304
接触子:10mm×10mmのSUS304面接触子または6mmφSUS304点接触子
荷重:400g(面接触子で3.92kPa、点接触子で39.2MPa)
摺動距離:10mm
摺動速度:10mm/秒
摺動回数:1000往復(データ取り込み時間=10ミリ秒)
<Friction test>
The friction test was performed under the following conditions, and the average value of the dynamic friction coefficient area in the forward path in each reciprocating sliding was taken as the average dynamic friction coefficient. The dispersion to be tested was prepared by adjusting the lubricating filler as a sample to a predetermined dispersion concentration using a dispersion medium.
Temperature: 25°C
Relative humidity: 50%
Testing machine: TL201 manufactured by Trinity Lab Co., Ltd.
Dispersion medium: Tetraethylene glycol dimethyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., hereinafter referred to as TEGD), secondary alcohol ethoxylate (manufactured by Nippon Shokubai, Softanol 120, hereinafter referred to as SOFT), or liquid paraffin (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., hereinafter referred to as PARA)
Substrate: SUS304
Contact: 10 mm x 10 mm SUS304 surface contact or 6 mm φ SUS304 point contact Load: 400 g (3.92 kPa for surface contact, 39.2 MPa for point contact)
Sliding distance: 10 mm
Sliding speed: 10 mm/sec. Number of sliding strokes: 1000 round trips (data acquisition time = 10 ms)

<平均粒子径>
メタノールに無機粒子を1質量%濃度となるように入れ、超音波分散機により10分間かけて無機粒子を分散させ、測定用試料とした。この試料をレーザー回析/散乱式粒子径分布測定装置(株式会社堀場製作所製LA-920)を用いて計測した。得られた体積基準の粒度分布の算術平均値をもって平均粒子径とした。
<Average particle size>
Inorganic particles were added to methanol to a concentration of 1% by mass, and dispersed for 10 minutes using an ultrasonic disperser to prepare a measurement sample. This sample was measured using a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device (LA-920 manufactured by Horiba, Ltd.). The arithmetic mean value of the obtained volume-based particle size distribution was taken as the average particle size.

〔実施例1〕
平均粒子径0.5μmの球状シリカ粒子(日本触媒製):10gとフロログルシノール(東京化成工業製):1gを、アセトン中、超音波処理により分散混合し、乾燥させて、球状シリカ粒子とフロログルシノールの混合物を得た。この混合物を、窒素雰囲気下、撹拌しながら、300℃で2時間焼成した。得られた焼成体を、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)中で、超音波処理および遠心分離を繰り返し、余分な炭素材料を取り除いた。その後、乾燥し、窒素雰囲気下、700℃で2時間焼成し、無機粒子の表面が炭素材料で被覆された潤滑性フィラー(1)を得た。分散体濃度を5質量%として摩擦試験(分散媒:TEGD、接触子:10mm×10mmのSUS304面接触子)を行った。
結果を、表1、図3に示した。
Example 1
10 g of spherical silica particles (manufactured by Nippon Shokubai) with an average particle size of 0.5 μm and 1 g of phloroglucinol (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) were dispersed and mixed in acetone by ultrasonic treatment, and then dried to obtain a mixture of spherical silica particles and phloroglucinol. This mixture was fired at 300° C. for 2 hours while stirring under a nitrogen atmosphere. The fired body obtained was repeatedly subjected to ultrasonic treatment and centrifugation in N,N-dimethylformamide (DMF) to remove excess carbon material. Thereafter, it was dried and fired at 700° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a lubricating filler (1) in which the surface of the inorganic particles was coated with a carbon material. A friction test was performed with a dispersion concentration of 5% by mass (dispersion medium: TEGD, contact: SUS304 surface contact of 10 mm×10 mm).
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例2〕
分散体濃度を20質量%として摩擦試験を行った以外は、実施例1と同様に行った。
結果を、表1、図3に示した。
Example 2
The friction test was carried out in the same manner as in Example 1, except that the dispersion concentration was set to 20% by mass.
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例3〕
平均粒子径0.5μmの球状シリカ粒子(日本触媒製)に代えて、平均粒子径1.0μmの球状シリカ粒子(日本触媒製)を用いた以外は、実施例1と同様に行って、潤滑性フィラー(2)を得た。分散体濃度を5質量%として摩擦試験(分散媒:TEGD、接触子:10mm×10mmのSUS304面接触子)を行った。
結果を、表1、図4に示した。
Example 3
A lubricating filler (2) was obtained in the same manner as in Example 1, except that spherical silica particles (manufactured by Nippon Shokubai) having an average particle size of 1.0 μm were used instead of spherical silica particles (manufactured by Nippon Shokubai) having an average particle size of 0.5 μm. A friction test was performed with a dispersion concentration of 5 mass% (dispersion medium: TEGD, contact: 10 mm × 10 mm SUS304 surface contact).
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例4〕
分散体濃度を20質量%として摩擦試験を行った以外は、実施例3と同様に行った。
結果を、表1、図4に示した。
Example 4
The same procedure as in Example 3 was carried out except that the friction test was carried out with the dispersion concentration set to 20% by mass.
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例5〕
平均粒子径0.5μmの球状シリカ粒子(日本触媒製)に代えて、平均粒子径2.5μmの球状シリカ粒子(日本触媒製)を用いた以外は、実施例1と同様に行って、潤滑性フィラー(3)を得た。分散体濃度を5質量%として摩擦試験(分散媒:TEGD、接触子:10mm×10mmのSUS304面接触子)を行った。
結果を、表1、図5に示した。
Example 5
A lubricating filler (3) was obtained in the same manner as in Example 1, except that spherical silica particles (manufactured by Nippon Shokubai) having an average particle size of 2.5 μm were used instead of spherical silica particles (manufactured by Nippon Shokubai) having an average particle size of 0.5 μm. A friction test was performed with a dispersion concentration of 5 mass% (dispersion medium: TEGD, contact: 10 mm × 10 mm SUS304 surface contact).
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例6〕
分散体濃度を20質量%として摩擦試験を行った以外は、実施例5と同様に行った。
結果を、表1、図5に示した。
Example 6
The same procedure as in Example 5 was carried out except that the friction test was carried out with the dispersion concentration set to 20% by mass.
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例7〕
分散体濃度を0.5質量%として摩擦試験を行った以外は、実施例5と同様に行った。
結果を、表1、図5に示した。
Example 7
The same procedure as in Example 5 was carried out except that the friction test was carried out with the dispersion concentration set to 0.5% by mass.
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔比較例1〕
平均粒子径0.5μmの球状シリカ粒子(日本触媒製)に代えて、平均粒子径0.2μmの球状シリカ粒子(日本触媒製)を用いた以外は、実施例1と同様に行って、潤滑性フィラー(C1)を得た。分散体濃度を5質量%として摩擦試験(分散媒:TEGD、接触子:10mm×10mmのSUS304面接触子)を行った。
結果を、表1、図6に示した。
Comparative Example 1
A lubricating filler (C1) was obtained in the same manner as in Example 1, except that spherical silica particles (manufactured by Nippon Shokubai) having an average particle size of 0.2 μm were used instead of spherical silica particles (manufactured by Nippon Shokubai) having an average particle size of 0.5 μm. A friction test was performed with a dispersion concentration of 5 mass% (dispersion medium: TEGD, contact: 10 mm × 10 mm SUS304 surface contact).
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔比較例2〕
分散体濃度を20質量%として摩擦試験を行った以外は、比較例1と同様に行った。
結果を、表1、図6に示した。
Comparative Example 2
The friction test was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that the dispersion concentration was changed to 20% by mass.
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例8〕
分散体濃度を5質量%として摩擦試験(分散媒:TEGD、接触子:6mmφSUS304点接触子)を行った以外は、実施例5と同様に行った。
結果を、表1、図7に示した。
この結果から、面接触ではなく、より加圧条件である点接触子条件でも効果を発揮することがわかった。
Example 8
The same procedures as in Example 5 were carried out except that the dispersion concentration was 5% by mass and the friction test was carried out (dispersion medium: TEGD, contact: 6 mmφ SUS304 point contact).
The results are shown in Table 1 and FIG.
These results show that the effect is also seen under point contact conditions, which are more pressurized conditions than surface contact.

〔実施例9〕
分散媒をソフタノール120とした以外は、実施例5と同様に行った。
結果を、表1、図8に示した。
Example 9
The same procedure as in Example 5 was repeated except that the dispersion medium was changed to Softanol 120.
The results are shown in Table 1 and FIG.

〔実施例10〕
分散媒を流動パラフィンとした以外は、実施例5と同様に行った。
結果を、表1、図9に示した。
流動パラフィンは疎水性が強く、無機粒子が分散しにくい分散媒であるが、本発明の効果により、流動パラフィンの使用であっても効果を発揮することがわかった。
Example 10
The same procedure as in Example 5 was repeated except that the dispersion medium was liquid paraffin.
The results are shown in Table 1 and FIG.
Liquid paraffin is a highly hydrophobic dispersion medium in which inorganic particles are difficult to disperse, but it has been found that the present invention is effective even when liquid paraffin is used.

〔実施例11〕
分散媒を水とした以外は実施例5と同様に行った。
結果を表1、図10に示した。
水は極性が強く、炭素被覆無機粒子が分散しにくい分散媒であるが、本発明の効果により、水の使用であっても効果を発揮することがわかった。
Example 11
The same procedure as in Example 5 was carried out except that the dispersion medium was water.
The results are shown in Table 1 and FIG.
Water is a dispersion medium that has strong polarity and makes it difficult for carbon-coated inorganic particles to disperse therein. However, it has been found that the present invention is effective even when water is used.

〔実施例12〕
実施例6と同様にして、潤滑性フィラー(3)のTEGD20%分散体を調製したのち、ここへ低沸点溶剤であるジクロロメタン(富士フイルム和光純薬社製、沸点40度)を加え、50倍に希釈した。この希釈分散体を、有機溶剤噴霧用スプレーを用いて摩擦試験用のSUS304基板にスプレーして乾燥させたのち、同様に摩擦試験(分散媒:TEGD、接触子:10mm×10mmのSUS304面接触子)を行った。
結果を表1、図11に示した。
低沸点溶剤で希釈することで、スプレーを可能にし、広範囲に潤滑性組成物の薄膜を形成することができた。形成された薄膜もまた本発明の効果を発揮し、良好な摩擦特性を示した。
Example 12
In the same manner as in Example 6, a 20% TEGD dispersion of the lubricant filler (3) was prepared, and then a low boiling point solvent, dichloromethane (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 40 degrees), was added thereto to dilute the dispersion by a factor of 50. This diluted dispersion was sprayed onto a SUS304 substrate for friction testing using an organic solvent spraying spray, and dried, and then a friction test (dispersion medium: TEGD, contact: SUS304 surface contact of 10 mm x 10 mm) was similarly performed.
The results are shown in Table 1 and FIG.
By diluting with a low boiling point solvent, it became possible to spray the lubricating composition and form a thin film over a wide area. The thin film formed also exhibited the effects of the present invention and showed good friction characteristics.

〔参考例1〕
参考例として、炭素被覆していない粒子、すなわち平均粒子径2.5μmの球状シリカ粒子(日本触媒製)をそのまま用いて、分散体濃度を5質量%として摩擦試験(分散媒:TEGD、接触子:10mm×10mmのSUS304面接触子)を行った。
結果を表1、図12に示した。
炭素被覆していない粒子であっても、転がり摩擦により、初期の摩擦特性は良好であるが、摺動回数を重ねることで摩擦特性が悪くなる(耐摩耗性が低い)ことがわかった。この結果から、炭素被覆することで、良好な摩擦特性(転がり摩擦+耐摩耗性)を発揮できることがわかった。
[Reference Example 1]
As a reference example, particles not coated with carbon, i.e., spherical silica particles having an average particle diameter of 2.5 μm (manufactured by Nippon Shokubai), were used as they were, and a friction test was performed at a dispersion concentration of 5 mass% (dispersion medium: TEGD, contact: 10 mm × 10 mm SUS304 surface contact).
The results are shown in Table 1 and FIG.
It was found that even for particles without a carbon coating, the initial friction characteristics are good due to rolling friction, but the friction characteristics deteriorate (low wear resistance) with repeated sliding. From this result, it was found that carbon coating can provide good friction characteristics (rolling friction + wear resistance).

Figure 0007587372000011
Figure 0007587372000011

本発明の実施形態による潤滑性フィラーは、例えば、相対的に擦れあいながら滑り合う部分(摺動部)が備えられた各種機械における該摺動部の低摩擦化のために、好適に利用可能である。 The lubricating filler according to the embodiment of the present invention can be suitably used, for example, to reduce friction in sliding parts in various machines that have parts that rub against each other and slide against each other (sliding parts).

10 炭素材料
20 無機粒子
30 炭素材料結合領域
100 有機無機複合体
200 コアシェル粒子
10 Carbon material 20 Inorganic particle 30 Carbon material binding region 100 Organic-inorganic composite 200 Core-shell particle

Claims (4)

シリカ粒子の表面が炭素材料で被覆された潤滑性フィラーであって、
シリカ粒子の平均粒子径(D90)が0.5μm以上、5.0μm以下である、
潤滑性フィラー。
A lubricating filler in which the surface of a silica particle is coated with a carbon material,
The average particle diameter (D90) of the silica particles is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less.
Lubricating filler.
濃度20質量%となるように分散媒に分散させた分散体を摩擦試験に供したときの往復摺動回数1000回時の平均動摩擦係数μ(20,1000)が0.04未満である、請求項1に記載の潤滑性フィラー。 The lubricating filler according to claim 1, in which the average dynamic friction coefficient μ(20,1000) after 1000 reciprocating slides when the dispersion dispersed in a dispersion medium to a concentration of 20% by mass is subjected to a friction test is less than 0.04. 濃度5質量%となるように分散媒に分散させた分散体を摩擦試験に供したときの往復摺動回数1000回時の平均動摩擦係数μ(5,1000)が0.04未満である、請求項2に記載の潤滑性フィラー。 The lubricating filler according to claim 2, in which the average dynamic friction coefficient μ(5,1000) after 1,000 reciprocating strokes when the dispersion is dispersed in a dispersion medium to a concentration of 5% by mass and subjected to a friction test is less than 0.04. 請求項1から3までのいずれかに記載の潤滑性フィラーを含む、潤滑性組成物。 A lubricating composition comprising the lubricating filler according to any one of claims 1 to 3.
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