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JP7749313B2 - Durability improver - Google Patents
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JP7749313B2 - Durability improver - Google Patents

Durability improver

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JP7749313B2 JP2020058672A JP2020058672A JP7749313B2 JP 7749313 B2 JP7749313 B2 JP 7749313B2 JP 2020058672 A JP2020058672 A JP 2020058672A JP 2020058672 A JP2020058672 A JP 2020058672A JP 7749313 B2 JP7749313 B2 JP 7749313B2
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Description

本発明は、耐久性向上剤に関する。 The present invention relates to a durability improver.

プラスチック材料(樹脂)は、その長寿命化が要求されている。 Plastic materials (resins) are required to have a longer lifespan.

プラスチックの劣化は、光、熱、酸素、金属イオン、酸、水等の複合的な要因であることが多い(例えば、非特許文献1及び2参照)。 Plastic degradation is often caused by a combination of factors, including light, heat, oxygen, metal ions, acid, and water (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

山野井博「高分子材料の劣化遇変色メカニズムとその安定化技術」マテリアルライフ学会誌19.3(2007):103-108.Hiroshi Yamanoi, "Mechanism of Degradation and Discoloration of Polymer Materials and Its Stabilization Techniques," Journal of the Materials Life Society 19.3 (2007): 103-108. 飯塚智則,大武義人,田中敬二「水分がポリプロピレンの光劣化に及ぼす影響」材料65.11(2016):812-817.Iizuka, Tomonori, Otake, Yoshito, and Tanaka, Keiji. "Effect of Moisture on Photodegradation of Polypropylene." Materials 65.11 (2016): 812-817.

本発明は、樹脂中に分散しやすく、且つ、樹脂の耐久性を向上させることができる耐久性向上剤を提供することを目的とする。 The object of the present invention is to provide a durability improver that is easily dispersed in resin and can improve the durability of the resin.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、薄片状カーボンと、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含有することで、樹脂中に分散しやすく、且つ樹脂の耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)を向上させることができる耐久性向上剤が得られることを見出した。本発明者らは、当該知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下の構成を包含する。 As a result of extensive research to achieve the above-mentioned objective, the inventors discovered that by incorporating flaky carbon and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon, it is possible to obtain a durability improver that is easily dispersed in resin and can improve the durability of the resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). Based on this finding, the inventors conducted further research and completed the present invention. Specifically, the present invention encompasses the following features:

項1.薄片状カーボンと、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含有する、耐久性向上剤。 Item 1. A durability improver containing flaky carbon and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has high affinity with carbon.

項2.前記薄片状カーボンの厚みが1~100nmである、項1に記載の耐久性向上剤。 Item 2. The durability improver according to Item 1, wherein the thickness of the flaky carbon is 1 to 100 nm.

項3.前記親水基が、一般式(1)~(4): Item 3. The hydrophilic group has general formulas (1) to (4):

[式中、-OHはアルコール性水酸基又はフェノール性水酸基を示す。Rは2価の有機基を示す。Xは水素原子、アルカリ金属、NH又は有機アンモニウムを示す。Xは水素原子、アルカリ金属、NH、有機アンモニウム又はアルキル基を示す。一般式(2)の酸素原子はエーテル結合である。]
で表される少なくとも1種である、項1又は2に記載の耐久性向上剤。
[In the formula, —OH represents an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group. R represents a divalent organic group. X1 represents a hydrogen atom, an alkali metal, NH4 , or an organic ammonium group. X2 represents a hydrogen atom, an alkali metal, NH4 , an organic ammonium group, or an alkyl group. The oxygen atom in general formula (2) is an ether bond.]
Item 3. The durability improver according to Item 1 or 2, wherein the durability improver is at least one represented by the formula:

項4.前記親水基が、フェノール性水酸基及び/又はポリオキシエチレン基である、項1~3のいずれか1項に記載の耐久性向上剤。 Item 4. The durability improver according to any one of Items 1 to 3, wherein the hydrophilic group is a phenolic hydroxyl group and/or a polyoxyethylene group.

項5.前記疎水基が、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、及び炭素数3以上のポリオキシアルキレン基よりなる群から選ばれる少なくとも1種である、項1~4のいずれか1項に記載の耐久性向上剤。 Item 5. The durability improver according to any one of Items 1 to 4, wherein the hydrophobic group is at least one selected from the group consisting of an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a polyoxyalkylene group having 3 or more carbon atoms.

項6.親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物がポリフェノールである、項1~5のいずれか1項に記載の耐久性向上剤。 Item 6. The durability improver according to any one of Items 1 to 5, wherein the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon is a polyphenol.

項7.前記薄片状カーボン100質量部に対して、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を1~1000質量部含有する、項1~6のいずれか1項に記載の耐久性向上剤。 Item 7. The durability improver according to any one of Items 1 to 6, containing 1 to 1,000 parts by mass of an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has high affinity for carbon per 100 parts by mass of the flaky carbon.

項8.酸化防止剤である、項1~7のいずれか1項に記載の耐久性向上剤。 Item 8. The durability improver according to any one of items 1 to 7, which is an antioxidant.

項9.項1~8のいずれか1項に記載の耐久性向上剤の製造方法であって、
(1)前記薄片状カーボンと、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物と、溶媒とを含有する分散体から溶媒を除去する工程を備える、製造方法。
Item 9. A method for producing the durability improver according to any one of items 1 to 8, comprising:
(1) A production method comprising a step of removing a solvent from a dispersion containing the flaky carbon, an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having high affinity for carbon, and a solvent.

項10.前記溶媒を除去する工程が、前記分散体を濃縮する工程である、項9に記載の製造方法。 Item 10. The manufacturing method described in Item 9, wherein the step of removing the solvent is a step of concentrating the dispersion.

項11.前記溶媒が水である、項9又は10に記載の製造方法。 Item 11. The manufacturing method described in Item 9 or 10, wherein the solvent is water.

項12.項1~8のいずれか1項に記載の耐久性向上剤と、樹脂とを含有する、樹脂耐久化組成物。 Item 12. A resin durability improving composition containing the durability improver described in any one of items 1 to 8 and a resin.

項13.前記樹脂が、芳香族高分子化合物である、項12に記載の樹脂耐久化組成物。 Item 13. The resin durability composition according to Item 12, wherein the resin is an aromatic polymer compound.

項14.項12又は13に記載の樹脂耐久化組成物の製造方法であって、
(2)前記耐久性向上剤と、樹脂とを混練する工程
を備える、製造方法。
Item 14. A method for producing the resin durability composition according to item 12 or 13,
(2) A manufacturing method comprising a step of kneading the durability improver with a resin.

本発明によれば、樹脂中に分散しやすく、且つ樹脂の耐久性を向上させることができる耐久性向上剤を得ることができる。 The present invention makes it possible to obtain a durability improver that is easily dispersed in resin and can improve the durability of the resin.

親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が少ない場合(薄片状カーボンの表面に親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物が被覆されている場合)の本発明の耐久性向上剤の構成を示す。The structure of the durability improver of the present invention is shown below when the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon is low (when the surface of the flaky carbon is coated with an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon). 親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が多い場合(炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物中に薄片状カーボンが分散している場合)の本発明の耐久性向上剤の構成を示す。The structure of the durability improver of the present invention is shown when the content of an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon is high (when flaky carbon is dispersed in an organic compound having a hydrophobic group with high affinity for carbon).

本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。また、本明細書において、数値範囲を「A~B」で示す場合、A以上B以下を意味する。 In this specification, the term "containing" encompasses the concepts of "comprise," "consist essentially of," and "consist only of." Furthermore, in this specification, when a numerical range is indicated as "A to B," it means A or more and B or less.

1.耐久性向上剤
本発明の耐久性向上剤は、薄片状カーボンと、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含有する。
1. Durability Improver The durability improver of the present invention contains flaky carbon and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has high affinity with carbon.

(1-1)薄片状カーボン
薄片状カーボンは、ラジカルトラップ剤としての機能を中心として、紫外線吸収剤、放熱材料、ガスバリア材料、疎水化材料、強度向上剤等としても機能する。
(1-1) Flaky Carbon Flaky carbon mainly functions as a radical trapping agent, but also functions as an ultraviolet absorber, a heat dissipation material, a gas barrier material, a hydrophobic material, a strength improving agent, and the like.

薄片状カーボンとしては、薄いほうが樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)の強化特性に優れるため好ましいが、その厚みは1~100nmが好ましく、1~20nmがより好ましい。また、同様に、厚みが1~10nmである薄片状カーボンの含有割合は、薄片状カーボンの総数を100%として、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。つまり、厚みが大きい薄片状カーボンが含まれてもよいが、多数の薄片状カーボンの厚みは10nm以下であることが好ましい。なお、薄片状カーボンの厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により測定する。 Thinner flake carbon is preferable because it has better reinforcing properties for durability against resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), and the thickness is preferably 1 to 100 nm, and more preferably 1 to 20 nm. Similarly, the content of flake carbon with a thickness of 1 to 10 nm is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more, where the total number of flake carbon is 100%. In other words, thicker flake carbon may be included, but it is preferable that the thickness of the majority of flake carbon is 10 nm or less. The thickness of the flake carbon is measured by observation with a transmission electron microscope (TEM).

薄片状カーボンは、薄いほうが樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)の強化特性に優れるため好ましいが、300層以下(つまり1~300層)のグラフェンが積層した層状構造を有する薄片状カーボンが好ましく、1~60層のグラフェンが積層した層状構造を有する薄片状カーボンがより好ましい。また、同様に、積層数が1~30層である薄片状カーボンの含有割合は、薄片状カーボンの総数を100%として、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。つまり、厚みが大きい薄片状カーボンが含まれてもよいが、多数の薄片状カーボンの厚みは30層以下であることが好ましい。なお、薄片状カーボンの積層は、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により測定した厚みにより算出する。 Thinner flake carbon is preferable because it has better reinforcing properties in terms of durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). However, flake carbon with a layered structure of 300 or fewer layers of stacked graphene (i.e., 1 to 300 layers) is preferred, with flake carbon with a layered structure of 1 to 60 layers of stacked graphene being more preferred. Similarly, the content of flake carbon with 1 to 30 stacked layers is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more, of the total number of flake carbons being 100%. In other words, thicker flake carbons may be included, but the thickness of the majority of the flake carbons is preferably 30 layers or less. The stacking of flake carbons is calculated from the thickness measured by transmission electron microscope (TEM) observation.

薄片状カーボンは、通常、多くの凸角と凹角を有する平面形状をしているため、厚み以外のサイズは一概には規定しにくい。本明細書では、一枚の薄片状カーボンにおいて最も離れている凸角間の距離をその薄片状カーボンの大きさとする。 Since flake carbon typically has a planar shape with many convex and concave angles, it is difficult to define its dimensions in general terms, other than thickness. In this specification, the size of a piece of flake carbon is defined as the distance between the furthest convex angles on that piece of flake carbon.

このような薄片状カーボンの大きさは、20nm以上が好ましく、100nm以上がより好ましく、200nm以上がさらに好ましい。このような大きさの薄片状カーボンを使用することにより、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)の強化特性をさらに向上させやすい。なお、薄片状カーボンの大きさは、大きい方が樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)の強化特性に優れており好ましいため、大きさの上限は限定されないが、通常100μmである。また、薄片状カーボンの大きさは、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により測定する。 The size of such flake carbon is preferably 20 nm or more, more preferably 100 nm or more, and even more preferably 200 nm or more. Using flake carbon of this size makes it easier to further improve the strengthening properties of durability against resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). Note that larger flake carbon sizes are preferable because they provide better strengthening properties of durability against resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), so there is no upper size limit, but it is typically 100 μm. The size of the flake carbon is measured by observation with a transmission electron microscope (TEM).

本発明の耐久性向上剤において、薄片状カーボンの含有量は、特に制限されないが、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)の強化特性の観点から、本発明の耐久性向上剤の総量を100質量%として、10~95質量%が好ましく、15~90質量%がより好ましい。なお、樹脂に対する熱伝導性、ラジカルトラップ効果、耐光性等を優先する場合は薄片状カーボンの含有量が多いことが好ましく、本発明の耐久性向上剤の総量を100質量%として、50~95質量%が好ましく、65~90質量%がより好ましい。また、酸化防止効果、薄片状カーボンの分散性等を優先する場合は薄片状カーボンの含有量が少ないことが好ましく、本発明の耐久性向上剤の総量を100質量%として、10~90質量%が好ましく、15~75質量%がより好ましい。 In the durability improver of the present invention, the content of flaky carbon is not particularly limited. However, from the viewpoint of enhancing durability (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.) against resins, the content is preferably 10 to 95% by mass, and more preferably 15 to 90% by mass, of the total amount of the durability improver of the present invention taken as 100% by mass. Note that, when thermal conductivity to resins, radical trapping effect, light resistance, etc. are prioritized, a higher content of flaky carbon is preferred, and 50 to 95% by mass, and more preferably 65 to 90% by mass, of the total amount of the durability improver of the present invention taken as 100% by mass. Furthermore, when prioritizing antioxidant effect, dispersibility of flaky carbon, etc., a lower content of flaky carbon is preferred, and 10 to 90% by mass, and more preferably 15 to 75% by mass, of the total amount of the durability improver of the present invention taken as 100% by mass.

(1-2)親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物
本発明においては、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を使用することにより、グラフェン構造を維持した薄片状カーボンが凝集することなく、本発明の耐久性向上剤中の薄片状カーボンを均一分散した状態で維持することができ、この結果、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)を強化することができる。なお、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物は、薄片状カーボンを均一分散させるための分散剤としても機能し得る。
(1-2) Organic Compound Having a Hydrophilic Group and a Hydrophobic Group with High Affinity for Carbon In the present invention, by using an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon, the flaky carbon that maintains the graphene structure can be maintained in a uniformly dispersed state in the durability improver of the present invention without agglomeration, thereby improving durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). Note that the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon can also function as a dispersant for uniformly dispersing the flaky carbon.

このような親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物としては、特に制限されるわけではなく、薄片状カーボンの分散剤として機能し得る種々多様な有機化合物(特に水溶性化合物)を使用し得る。 The organic compound having such a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon is not particularly limited, and a wide variety of organic compounds (especially water-soluble compounds) that can function as a dispersant for flaky carbon can be used.

なかでも、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物が有する疎水基としては、特に制限はないが、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、炭素数3以上のポリオキシアルキレン基等が好ましい。親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物は、このような疎水基を、1種又は2種以上含むことができる。また、複数の疎水基を使用する場合には、同じ疎水基を複数用いてもよいし、同じ疎水基を複数用いてもよいし、異なる疎水基を複数用いてもよい。 Of these, the hydrophobic groups contained in organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon are not particularly limited, but alkyl groups, alkenyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, polyoxyalkylene groups with 3 or more carbon atoms, etc. are preferred. Organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon can contain one or more types of such hydrophobic groups. Furthermore, when multiple hydrophobic groups are used, multiple identical hydrophobic groups may be used, or multiple different hydrophobic groups may be used.

アルキル基としては、鎖状アルキル基でも分岐鎖状アルキル基でもよいが、炭素との親和性の観点から、鎖状アルキル基が好ましい。また、アルキル基の炭素数は、炭素との親和性の観点から、2以上が好ましく、3~22がより好ましく、4~18がさらに好ましい。このようなアルキル基としては、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基(又はn-ラウリル基)、n-トリデシル基、n-テトラデシル基(又はn-ミリスチル基)、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基(又はn-セチル基)、n-オクタデシル基等が挙げられる。 The alkyl group may be either a linear or branched alkyl group, but from the viewpoint of affinity with carbon, a linear alkyl group is preferred. Furthermore, from the viewpoint of affinity with carbon, the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 2 or more, more preferably 3 to 22, and even more preferably 4 to 18. Examples of such alkyl groups include n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-octyl, n-decyl, n-undecyl, n-dodecyl (or n-lauryl), n-tridecyl, n-tetradecyl (or n-myristyl), n-pentadecyl, n-hexadecyl (or n-cetyl), and n-octadecyl.

このアルキル基は、置換基を有していてもよいし有していなくてもよい。このような置換基としては、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。なお、シクロアルキル基及びアリール基としては、後述のものが例示される。 This alkyl group may or may not have a substituent. Examples of such substituents include a cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group. Examples of cycloalkyl groups and aryl groups are described below.

アルキル基の置換基としてのアラルキル基としては、後述のアリール基と炭素数1~6のアルキル基を有する炭素数7~14のアラルキル基が好ましく、具体的には、ベンジル基、フェネチル基等が好ましい。 As an aralkyl group as a substituent on an alkyl group, an aralkyl group having 7 to 14 carbon atoms and an aryl group (described below) and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferred, specifically, a benzyl group, a phenethyl group, etc. are preferred.

なお、置換基としては、上記のみに制限されず、フルオレン構造由来の基(フルオレニル基等)を有していてもよい。特に、水溶性を重視する場合は置換基としてフェニル基等が好ましく、薄片状カーボンとの相溶性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等を重視する場合は置換基としてナフチル基、フルオレニル基等が好ましい。 The substituents are not limited to those mentioned above, and may also have groups derived from the fluorene structure (such as fluorenyl groups). When water solubility is particularly important, phenyl groups and the like are preferred as substituents. When compatibility with flaky carbon and durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping properties, etc.) are particularly important, naphthyl groups, fluorenyl groups and the like are preferred as substituents.

アルケニル基としては、炭素との親和性と水溶性の観点から、炭素数は2以上が好ましく、3~100がより好ましく、4~30がさらに好ましい。このようなアルケニル基としては、例えば、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基、ドデセニル基、オレイル基、リノレイル基等が挙げられる。 From the viewpoint of affinity with carbon and water solubility, the alkenyl group preferably has 2 or more carbon atoms, more preferably 3 to 100, and even more preferably 4 to 30. Examples of such alkenyl groups include butenyl, hexenyl, octenyl, decenyl, dodecenyl, oleyl, and linoleyl groups.

このアルケニル基は、置換基を有していてもよいし有していなくてもよい。このような置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。なお、アラルキル基としては前記したものが例示され、シクロアルキル基及びアリール基としては、後述のものが例示される。 This alkenyl group may or may not have a substituent. Examples of such substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups. Examples of aralkyl groups include those listed above, and examples of cycloalkyl groups and aryl groups include those listed below.

アルケニル基の置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が好ましい。 As the alkyl group as a substituent on the alkenyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferred, and specifically preferred are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, and tert-butyl groups.

なお、置換基としては、上記のみに制限されず、フルオレン構造由来の基(フルオレニル基等)を有していてもよい。特に、水溶性を重視する場合は置換基としてフェニル基等が好ましく、薄片状カーボンとの相溶性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等を重視する場合は置換基としてナフチル基、フルオレニル基等が好ましい。 The substituents are not limited to those mentioned above, and may also have groups derived from the fluorene structure (such as fluorenyl groups). When water solubility is particularly important, phenyl groups and the like are preferred as substituents. When compatibility with flaky carbon and durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping properties, etc.) are particularly important, naphthyl groups, fluorenyl groups and the like are preferred as substituents.

シクロアルキル基としては、炭素数5~10(好ましくは5~8、特に5~6)のシクロアルキル基が好ましく、具体的には、シクロペンチル基、シクロへキシル基等が好ましい。 Preferred cycloalkyl groups are those having 5 to 10 carbon atoms (preferably 5 to 8, and particularly 5 to 6), and specific examples include cyclopentyl and cyclohexyl groups.

このシクロアルキル基は、置換基を有していてもよいし有していなくてもよい。このような置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。 This cycloalkyl group may or may not have a substituent. Such substituents include alkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups.

シクロアルキル基の置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が好ましい。 As the alkyl group as a substituent of the cycloalkyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferred, and specifically preferred are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, and tert-butyl groups.

シクロアルキル基の置換基としてのアリール基及びアラルキル基としては、前記例示したものが挙げられる。 Aryl groups and aralkyl groups as substituents on cycloalkyl groups include those exemplified above.

なお、置換基としては、上記のみに制限されず、フルオレン構造由来の基(フルオレニル基等)を有していてもよい。特に、水溶性を重視する場合は置換基としてフェニル基等が好ましく、薄片状カーボンとの相溶性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等を重視する場合は置換基としてナフチル基、フルオレニル基等が好ましい。 The substituents are not limited to those mentioned above, and may also have groups derived from the fluorene structure (such as fluorenyl groups). When water solubility is particularly important, phenyl groups and the like are preferred as substituents. When compatibility with flaky carbon and durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping properties, etc.) are particularly important, naphthyl groups, fluorenyl groups and the like are preferred as substituents.

アリール基としては、炭素数6~22(特に6~18)のアリール基が好ましく、単環アリール基、縮環アリール基及び多環アリール基のいずれも採用でき、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、テトラセニル基、フェナントレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、アセナフテニル基、アセナフチレニル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニレニル基等が挙げられる。なお、炭素との親和性の観点から、2個以上の芳香環を有するアリール基(縮環アリール基及び多環アリール基)が好ましい。 The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 22 carbon atoms (particularly 6 to 18 carbon atoms), and can be any of a monocyclic aryl group, a fused ring aryl group, and a polycyclic aryl group. Examples include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, a tetracenyl group, a phenanthrenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a fluorenyl group, an acenaphthenyl group, an acenaphthylenyl group, a pyrenyl group, a chrysenyl group, and a triphenylenyl group. From the standpoint of affinity with carbon, aryl groups having two or more aromatic rings (fused ring aryl groups and polycyclic aryl groups) are preferred.

このアリール基は、置換基を有していてもよいし有していなくてもよい。このような置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基等が挙げられる。 This aryl group may or may not have a substituent. Examples of such substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, and aralkyl groups.

アリール基の置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が好ましい。 As the alkyl group as a substituent on the aryl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferred, and specifically preferred groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, and tert-butyl.

アリール基の置換基としてのシクロアルキル基及びアラルキル基としては、前記例示したものが挙げられる。 Cycloalkyl groups and aralkyl groups as substituents on aryl groups include those exemplified above.

なお、置換基としては、上記のみに制限されず、フルオレン構造由来の基(フルオレニル基等)を有していてもよい。 The substituents are not limited to those listed above, and may also include groups derived from the fluorene structure (such as a fluorenyl group).

ポリオキシエチレン基は通常親水性であるが、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシブチレン基等、炭素数3以上のポリオキシアルキレン基は重合度が上がるほど疎水性が増し、疎水基として機能する。特に重合度4以上のポリオキシプロピレン基、重合度3以上のポリオキシブチレン基が好ましい。ただし、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上の観点では、重合度は1000以下が好ましい。例えば、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンやポリオキシエチレン-ポリオキシブチレンを親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物として使用した場合には、ポリオキシプロピレン基及びポリオキシブチレン基も疎水基として機能し得る。 Polyoxyethylene groups are typically hydrophilic, but polyoxyalkylene groups with three or more carbon atoms, such as polyoxypropylene and polyoxybutylene groups, become more hydrophobic as the degree of polymerization increases, and they function as hydrophobic groups. Polyoxypropylene groups with a degree of polymerization of four or more and polyoxybutylene groups with a degree of polymerization of three or more are particularly preferred. However, from the perspective of improving durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), a degree of polymerization of 1,000 or less is preferred. For example, when polyoxyethylene-polyoxypropylene or polyoxyethylene-polyoxybutylene is used as an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon, the polyoxypropylene group and polyoxybutylene group can also function as hydrophobic groups.

この炭素数3以上のポリオキシアルキレン基は、置換基を有していてもよいし有していなくてもよい。このような置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基等が挙げられる。 This polyoxyalkylene group having 3 or more carbon atoms may or may not have a substituent. Examples of such substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, aralkyl groups, and aryl groups.

炭素数3以上のポリオキシアルキレン基の置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が好ましい。 As the alkyl group as a substituent on a polyoxyalkylene group having 3 or more carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferred, and specifically preferred are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, and tert-butyl groups.

炭素数3以上のポリオキシアルキレン基の置換基としてのシクロアルキル基、アラルキル基及びアリール基としては、前記例示したものが挙げられる。 Examples of cycloalkyl groups, aralkyl groups, and aryl groups that can be used as substituents on polyoxyalkylene groups having 3 or more carbon atoms include those exemplified above.

なお、置換基としては、上記のみに制限されず、フルオレン構造由来の基(フルオレニル基等)を有していてもよい。特に、水溶性を重視する場合は置換基としてフェニル基等が好ましく、薄片状カーボンとの相溶性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等を重視する場合は置換基としてナフチル基、フルオレニル基等が好ましい。 The substituents are not limited to those mentioned above, and may also have groups derived from the fluorene structure (such as fluorenyl groups). When water solubility is particularly important, phenyl groups and the like are preferred as substituents. When compatibility with flaky carbon and durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping properties, etc.) are particularly important, naphthyl groups, fluorenyl groups and the like are preferred as substituents.

このような疎水基としては、炭素との親和性や、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等の観点から、アリール基及び炭素数3以上のポリオキシアルキレン基が好ましく、アリール基がより好ましく、2個以上の芳香環を有するアリール基(縮環アリール基及び多環アリール基)がさらに好ましい。具体的には、ナフチル基、アントラセニル基、テトラセニル基、フェナントレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、アセナフテニル基、アセナフチレニル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニレニル基、重合度4以上のポリオキシプロピレン基、重合度3以上のポリオキシブチレン基等が好ましい。 From the standpoints of affinity with carbon and durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), aryl groups and polyoxyalkylene groups having 3 or more carbon atoms are preferred, with aryl groups being more preferred, and aryl groups having two or more aromatic rings (fused aryl groups and polycyclic aryl groups) being even more preferred. Specific examples of preferred hydrophobic groups include naphthyl groups, anthracenyl groups, tetracenyl groups, phenanthrenyl groups, biphenyl groups, terphenyl groups, fluorenyl groups, acenaphthenyl groups, acenaphthylenyl groups, pyrenyl groups, chrysenyl groups, triphenylenyl groups, polyoxypropylene groups with a degree of polymerization of 4 or more, and polyoxybutylene groups with a degree of polymerization of 3 or more.

また、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物が有する親水基としては、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水に対する溶解度を上昇させることができるものであれば特に制限はないが、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水溶性、薄片状カーボンの分散性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の観点から、一般式(1)~(4): The hydrophilic group possessed by the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon is not particularly limited as long as it can increase the solubility in water of the organic compound having the hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon. However, from the viewpoint of improving the water solubility of the organic compound having the hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon, the dispersibility of the flaky carbon, and durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), it is preferable to use a hydrophilic group possessing a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon, which has general formulas (1) to (4):

[式中、-OHはアルコール性水酸基又はフェノール性水酸基を示す。Rは2価の有機基を示す。Xは水素原子、アルカリ金属、NH又は有機アンモニウムを示す。Xは水素原子、アルカリ金属、NH、有機アンモニウム又はアルキル基を示す。一般式(2)の酸素原子はエーテル結合である。]
で表される親水基が好ましい。親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物は、このような親水基を、1種又は2種以上含むことができる。また、複数の親水基を使用する場合には、同じ親水基を複数用いてもよいし、同じ一般式で表される親水基を複数種用いてもよいし、異なる一般式で表される親水基を複数種用いてもよい。
[In the formula, —OH represents an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group. R represents a divalent organic group. X1 represents a hydrogen atom, an alkali metal, NH4 , or an organic ammonium group. X2 represents a hydrogen atom, an alkali metal, NH4 , an organic ammonium group, or an alkyl group. The oxygen atom in general formula (2) is an ether bond.]
A hydrophilic group represented by the following formula is preferred. An organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having high affinity for carbon can contain one or more of such hydrophilic groups. When a plurality of hydrophilic groups are used, a plurality of the same hydrophilic groups may be used, a plurality of hydrophilic groups represented by the same general formula may be used, or a plurality of hydrophilic groups represented by different general formulas may be used.

一般式(1)において、-OHはアルコール性水酸基及びフェノール性水酸基のいずれも採用し得る。親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水溶性、薄片状カーボンの分散性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の観点からは、アルコール性水酸基が好ましいものの、フェノール性水酸基を含む場合(特に、複数のフェノール性水酸基を含む場合)は、必然的に疎水性に優れたベンゼン環も含むこととなり、全体として樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等を特に向上させやすい。 In general formula (1), -OH can be either an alcoholic hydroxyl group or a phenolic hydroxyl group. From the standpoints of improving the water solubility of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon, the dispersibility of flaky carbon, and durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), alcoholic hydroxyl groups are preferred. However, when a phenolic hydroxyl group is included (especially when multiple phenolic hydroxyl groups are included), it inevitably also contains a benzene ring, which has excellent hydrophobic properties, and as a whole, it is particularly likely to improve durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

特に、ベンゼントリオール構造(ピロガロール構造、ヒドロキシキノール構造、フロログルシノール構造等)、ベンゼンジオール構造(カテコール構造、レゾルシノール構造、ヒドロキノン構造)等を有する場合(特に2個以上有する場合)には、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性に特に優れる。このような構造を有する親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物としては、人工的に合成した化合物のみならず、天然由来のポリフェノールを特に好適に使用することができる。 In particular, compounds containing a benzenetriol structure (such as a pyrogallol structure, a hydroxyquinol structure, or a phloroglucinol structure) or a benzenediol structure (such as a catechol structure, a resorcinol structure, or a hydroquinone structure) (especially those containing two or more of these) are particularly excellent in strengthening properties, such as improving durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). As organic compounds containing hydrophilic groups with such structures and hydrophobic groups with high affinity for carbon, not only artificially synthesized compounds but also naturally occurring polyphenols are particularly suitable.

ポリフェノールは、多価フェノールとも呼ばれる化合物の総称であり、芳香族炭化水素の2個以上の水素がヒドロキシル基で置換された化合物、又はそれらの混合物の総称を意味する。このようなポリフェノールとしては、特に制限はなく、例えば、カテキン(エピカテキン、ガロカテキン、エピガロカテキン、カテキンガレート、エピカテキンガレート、ガロカテキンガレート、エピガロカテキンガレート等)、クエルセチン、ヘスペリジン、タンニン酸、テアフラビン、プロシアニジン、ロイコアントシアニジン、ルチン等が挙げられる。これらのなかでも、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水溶性、片状カーボンの分散性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性等の観点から、タンニン酸、カテキン(緑茶ポリフェノール等)等が好ましい。 Polyphenols are a general term for compounds also known as polyhydric phenols, and refer to compounds in which two or more hydrogen atoms of an aromatic hydrocarbon have been replaced with hydroxyl groups, or mixtures thereof. Examples of such polyphenols include, but are not limited to, catechins (epicatechin, gallocatechin, epigallocatechin, catechin gallate, epicatechin gallate, gallocatechin gallate, epigallocatechin gallate, etc.), quercetin, hesperidin, tannic acid, theaflavin, procyanidins, leucoanthocyanidins, and rutin. Among these, tannic acid and catechins (e.g., green tea polyphenols) are preferred from the standpoint of strengthening properties such as improved water solubility of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon, improved dispersibility of flaky carbon, and improved durability against resins (e.g., light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability).

これらのポリフェノールは、多くの植物中に存在しているため、植物をそのまま使用してもよいし、植物抽出物を使用してもよい。一方、ポリフェノールを常法により精製して使用してもよい。特に、安定した親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水溶性、薄片状カーボンの分散性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の効果が得られやすいことから、精製物(アルコール精製物等)を使用することが好ましい。 Since these polyphenols are found in many plants, the plants may be used as they are, or plant extracts may be used. Alternatively, the polyphenols may be purified using standard methods before use. It is particularly preferable to use purified products (such as purified alcohols) because they are more likely to provide benefits such as improved water solubility for organic compounds that have stable hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon, improved dispersibility of flaky carbon, and improved durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

一般式(2)において、Rで示される2価の有機基としては、特に制限されず、2価の炭化水素基が好ましい。2価の炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基(アルキレン基(又はアルキリデン基)、シクロアルキレン基、アルキレン(又はアルキリデン)-シクロアルキレン基、ビ又はトリシクロアルキレン基等)、芳香族炭化水素基(アリーレン基、アルキレン(又はアルキリデン)-アリーレン基等)等が挙げられる。 In general formula (2), the divalent organic group represented by R is not particularly limited, but a divalent hydrocarbon group is preferred. Examples of divalent hydrocarbon groups include aliphatic hydrocarbon groups (such as alkylene groups (or alkylidene groups), cycloalkylene groups, alkylene (or alkylidene)-cycloalkylene groups, and bi- or tricycloalkylene groups), and aromatic hydrocarbon groups (such as arylene groups and alkylene (or alkylidene)-arylene groups).

一般式(2)において、基Rで示されるアルキレン基(又はアルキリデン基)としては、アルキレン基が好ましく、C1-8アルキレン基がより好ましく、C1-4アルキレン基がさらに好ましく、C2-4アルキレン基が特に好ましく、C2-3アルキレン基が最も好ましい。具体的には、メチレン基、エチレン基、エチリデン基、トリメチレン基、プロピレン基、プロピリデン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ブタン-2-イリデン基、1,2-ジメチルエチレン基、ペンタメチレン基、ペンタン-2,3-ジイル基等が例示できる。 In general formula (2), the alkylene group (or alkylidene group) represented by the group R is preferably an alkylene group, more preferably a C1-8 alkylene group, even more preferably a C1-4 alkylene group, particularly preferably a C2-4 alkylene group, and most preferably a C2-3 alkylene group. Specific examples include a methylene group, an ethylene group, an ethylidene group, a trimethylene group, a propylene group, a propylidene group, a tetramethylene group, an ethylethylene group, a butan-2-ylidene group, a 1,2-dimethylethylene group, a pentamethylene group, and a pentane-2,3-diyl group.

一般式(2)において、基Rで示されるシクロアルキレン基としては、C5-10シクロアルキレン基が好ましく、C5-8シクロアルキレン基がより好ましい。具体的には、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基、メチルシクロへキシレン基、シクロへプチレン基等が例示できる。 In general formula (2), the cycloalkylene group represented by group R is preferably a C 5-10 cycloalkylene group, more preferably a C 5-8 cycloalkylene group. Specific examples include a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a methylcyclohexylene group, and a cycloheptylene group.

一般式(2)において、基Rで示されるアルキレン(又はアルキリデン)-シクロアルキレン基としては、アルキレン-シクロアルキレン基が好ましく、C1-6アルキレン-C5-10シクロアルキレン基がより好ましく、C1-4アルキレン-C5-8シクロアルキレン基がさらに好ましい。具体的には、メチレン-シクロへキシレン基、エチレン-シクロへキシレン基、エチレン-メチルシクロへキシレン基、エチリデン-シクロへキシレン基等が例示できる。 In general formula (2), the alkylene (or alkylidene)-cycloalkylene group represented by the group R is preferably an alkylene-cycloalkylene group, more preferably a C1-6 alkylene- C5-10 cycloalkylene group, and even more preferably a C1-4 alkylene- C5-8 cycloalkylene group. Specific examples include a methylene-cyclohexylene group, an ethylene-cyclohexylene group, an ethylene-methylcyclohexylene group, and an ethylidene-cyclohexylene group.

一般式(2)において、基Rで示されるビ又はトリシクロアルキレン基としては、具体的には、ノルボルナン-ジイル基等が例示できる。 In general formula (2), specific examples of the bicycloalkylene or tricycloalkylene group represented by the group R include norbornane-diyl groups.

一般式(2)において、基Rで示されるアリーレン基としては、C6-10アリーレン基が好ましい。具体的には、フェニレン基、ナフタレンジイル基等が例示できる。 In general formula (2), the arylene group represented by group R is preferably a C 6-10 arylene group, specifically exemplified by a phenylene group and a naphthalenediyl group.

一般式(2)において、基Rで示されるアルキレン(又はアルキリデン)-アリーレン基としては、アルキレン-アリーレン基が好ましく、C1-6アルキレン-C6-20アリーレン基がより好ましく、C1-4アルキレン-C6-10アリーレン基がさらに好ましく、C1-2アルキレン-フェニレン基が特に好ましい。具体的には、メチレン-フェニレン基、エチレン-フェニレン基、エチレン-メチルフェニレン基、エチリデンフェニレン基等が例示できる。 In general formula (2), the alkylene (or alkylidene)-arylene group represented by the group R is preferably an alkylene-arylene group, more preferably a C1-6 alkylene- C6-20 arylene group, still more preferably a C1-4 alkylene- C6-10 arylene group, and particularly preferably a C1-2 alkylene-phenylene group. Specific examples include a methylene-phenylene group, an ethylene-phenylene group, an ethylene-methylphenylene group, and an ethylidenephenylene group.

これらのうち、2価の脂肪族炭化水素基、特に、アルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基等のC1-4アルキレン基等)が好ましい。 Of these, divalent aliphatic hydrocarbon groups, particularly alkylene groups (for example, C 1-4 alkylene groups such as methylene and ethylene groups) are preferred.

なお、アルキレン(若しくはアルキリデン)-シクロアルキレン基並びにアルキレン(アルキリデン)-アリーレン基とは、-Ra-Rb-(式中、Raは、一般式(2)において、それぞれ別個の酸素原子に結合したアルキレン基又はアルキリデン基、Rbはシクロアルキレン基又はアリーレン基を示す)で表される基を示す。 Note that the alkylene (or alkylidene)-cycloalkylene group and alkylene (alkylidene)-arylene group refer to a group represented by -Ra-Rb- (where Ra represents an alkylene group or alkylidene group bonded to different oxygen atoms in general formula (2), and Rb represents a cycloalkylene group or arylene group).

このような一般式(2)で表される親水基としては、特に制限されず、例えば、-OCO-、-OCO-、-OCHO-等が使用され得る。これらを複数(好ましくは3~100個)有するものも好ましく使用することができ、例えば、トリオキシエチレン基、テトラオキシエチレン基、ポリオキシメチレン基、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等を使用することができる。特に一般式(2)で表される親水基が3つ以上重合した構造を有する場合は、Rの炭素が多いほど(例えば炭素数3以上)親水性が下がりやすく疎水性が増大しやすいため、重合度が増しても親水性を保持しやすい-OCO-、-OCHO-が好ましい。 The hydrophilic group represented by general formula (2) is not particularly limited, and examples thereof include -OC 2 H 4 O-, -OC 3 H 6 O-, and -OCH 2 O-. Groups having a plurality of these groups (preferably 3 to 100 groups) can also be preferably used, and examples of such groups include trioxyethylene, tetraoxyethylene, polyoxymethylene, polyoxyethylene, and polyoxypropylene. In particular, when the hydrophilic group represented by general formula (2) has a structure in which three or more hydrophilic groups have been polymerized, the more carbon atoms in R (for example, three or more carbon atoms), the more likely the hydrophilicity is to decrease and the more likely the hydrophobicity is to increase. Therefore, -OC 2 H 4 O- and -OCH 2 O- are preferred, as they tend to retain their hydrophilicity even with an increased degree of polymerization.

このような一般式(2)で表される親水基、特にポリオキシアルキレン基、さらにはポリオキシエチレン基を有する場合は、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性に特に優れる。 When the compound contains a hydrophilic group represented by general formula (2), particularly a polyoxyalkylene group, or even a polyoxyethylene group, it exhibits particularly excellent reinforcing properties, such as improved durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

一般式(3)において、Xで示されるアルカリ金属としては、特に制限されず、ナトリウム、カリウム、リチウム等が挙げられる。 In the general formula (3), the alkali metal represented by X 1 is not particularly limited, and examples thereof include sodium, potassium, and lithium.

一般式(3)において、Xで示される有機アンモニウムとしては、第四級アンモニウムが好適であり、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等が好適に使用され得る。 In the general formula (3), the organic ammonium represented by X1 is preferably a quaternary ammonium, and tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrapropylammonium, tetrabutylammonium, etc. can be suitably used.

このような一般式(3)で表される親水基としては、特に制限されないが、例えば、-SO 、-SO Na、-SO 、-SO Li、-SO NH 、-SO N(CH 、-SO N(C 、-SO N(C 、-SO N(C 等が挙げられる。 The hydrophilic group represented by general formula (3) is not particularly limited, and examples thereof include -SO3 - H + , -SO3 - Na + , -SO3 - K + , -SO3 - Li + , -SO3 - NH4 + , -SO3 - N( CH3 ) 4+ , -SO3 - N( C2H5 ) 4+ , -SO3 - N ( C3H7 ) 4+ , and -SO3 - N ( C4H9 ) 4+ .

一般式(4)において、Xで示されるアルカリ金属及び有機アンモニウムとしては、上記例示したものが挙げられる。 In the general formula (4), examples of the alkali metal and organic ammonium represented by X2 include those exemplified above.

一般式(4)において、Xで示されるアルキル基としては、鎖状アルキル基でも分岐鎖状アルキル基でもよいが、炭素との親和性や、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性の観点から、鎖状アルキル基が好ましい。また、アルキル基の炭素数は、炭素との親和性や、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性の観点から、1~2が好ましい。 In general formula (4), the alkyl group represented by X2 may be a linear alkyl group or a branched alkyl group, but a linear alkyl group is preferred from the viewpoint of affinity with carbon and strengthening properties such as improved durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). In addition, the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 2 from the viewpoint of improved affinity with carbon and strengthening properties such as improved durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

このような一般式(4)で表される親水基としては、特に制限されないが、例えば、-COOH、-COONa、-COOK、-COOLi、-COONH、-COON(CH、-COON(C、-COON(C 、-COON(C 等が挙げられる。 The hydrophilic group represented by such general formula (4) is not particularly limited, but examples thereof include -COOH, -COONa, -COOK, -COOLi, -COONH 4 , -COON(CH 3 ) 4 , -COON(C 2 H 5 ) 4 , -COON(C 3 H 7 ) 4 + , and -COON(C 4 H 9 ) 4 + .

これら親水基のなかでも、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水溶性、pHによらない安定性、薄片状カーボンの分散性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の観点から、一般式(1)又は(2)で表される親水基が好ましい。 Among these hydrophilic groups, hydrophilic groups represented by general formula (1) or (2) are preferred from the viewpoints of improving the water solubility of organic compounds having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon, pH-independent stability, dispersibility of flaky carbon, and durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

ただし、一般式(2)で表される同じ親水基を複数有する、つまり重合した構造を有する場合、炭素数2以下は重合度が増すほど水溶性化合物の親水性は高くなるが、炭素数3以上の場合は重合度が増すほど疎水性が増す可能性がある。 However, when a compound has multiple identical hydrophilic groups represented by general formula (2), i.e., a polymerized structure, the hydrophilicity of the water-soluble compound increases as the degree of polymerization increases for compounds with two or fewer carbon atoms, but the hydrophobicity of compounds with three or more carbon atoms may increase as the degree of polymerization increases.

また、本発明において、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物として、非イオン系材料(ノニオン界面活性剤等)を使用する場合には、そのHLB値は、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水溶性、薄片状カーボンの分散性、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性等の観点から、12以上が好ましく、13~19がより好ましい。なお、疎水基を同じとした場合(薄片状カーボンとの親和性が同程度の場合)には、HLB値は高いほど好ましい。 Furthermore, in the present invention, when a nonionic material (such as a nonionic surfactant) is used as the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon, its HLB value is preferably 12 or more, and more preferably 13 to 19, from the viewpoint of strengthening properties such as the water solubility of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon, the dispersibility of the flaky carbon, and improved durability against resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). Furthermore, when the hydrophobic group is the same (when the affinity with the flaky carbon is about the same), the higher the HLB value, the better.

上記のような条件を満たす親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物としては、特に制限はないが、芳香族水溶性化合物を使用してもよいし、非芳香族水溶性化合物を使用してもよいが、芳香族水溶性化合物が好ましい。親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシプロピレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、ポリオキシプロピレンラウリルエーテル、ポリオキシプロピレンナフチルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシプロピレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシプロピレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンウンデシルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレンウンデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレントリデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンペンタデシルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレンペンタデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシプロピレンポリグリセリルエーテル、コール酸ナトリウム、コール酸カリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸カリウム、ジラウロイルグルタミン酸リシンナトリウム、ジラウロイルグルタミン酸リシンカリウム、デカグリセリンラウリン酸エステル、n-デシルアルコール、カテキン(緑茶ポリフェノール等;エピカテキン、ガロカテキン、エピガロカテキン、カテキンガレート、エピカテキンガレート、ガロカテキンガレート、エピガロカテキンガレート等)、クエルセチン、ヘスペリジン、タンニン酸、テアフラビン、プロシアニジン、ロイコアントシアニジン、ルチン等が挙げられる。 There are no particular limitations on the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon that meets the above conditions. Either aromatic or non-aromatic water-soluble compounds may be used, with aromatic water-soluble compounds being preferred. Examples of organic compounds having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxypropylene decyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene naphthyl ether, polyoxypropylene lauryl ether, polyoxypropylene naphthyl ether, polyoxyethylene myristyl ether, polyoxypropylene myristyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxypropylene cetyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxypropylene octylphenyl ether, polyoxyethylene undecylphenyl ether, polyoxypropylene undecylphenyl ether, polyoxyethylene tridecylphenyl ether, and polyoxypropylene tridecylphenyl ether. phenyl ether, polyoxyethylene pentadecyl phenyl ether, polyoxypropylene pentadecyl phenyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyoxypropylene polyglyceryl ether, sodium cholate, potassium cholate, sodium dodecyl sulfonate, potassium dodecyl sulfonate, sodium dilauramidoglutamide lysine, potassium dilauramidoglutamide lysine, decaglycerin laurate, n-decyl alcohol, catechins (green tea polyphenols, etc.; epicatechin, gallocatechin, epigallocatechin, catechin gallate, epicatechin gallate, gallocatechin gallate, epigallocatechin gallate, etc.), quercetin, hesperidin, tannic acid, theaflavin, procyanidins, leucoanthocyanidins, rutin, etc.

このような親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物としては、例えば、エマルゲン103、エマルゲン104P、エマルゲン105、エマルゲン106、エマルゲン108、エマルゲン109P、エマルゲン120、エマルゲン123P、エマルゲン130K、エマルゲン147、エマルゲン150、エマルゲン210P、エマルゲン220(以上、花王(株)製ポリオキシエチレンアルキルエーテル類)、トリトンX-100、トリトンX-114、トリトンX-305、トリトンX-405(ダウケミカル社製ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル類)、ノイゲンEN、ノイゲンEN-10(第一工業製薬(株)製ポリオキシエチレンナフチルエーテル)、タンニン酸、カテキン類(エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、ガロカテキン、カテキンガレート、ガロカテキンガレート等、ポリフェノール類を含む)、没食子酸、没食子酸エステル、柿渋(タンニン類を含む)等を使用できる。 Examples of organic compounds having such hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon include Emulgen 103, Emulgen 104P, Emulgen 105, Emulgen 106, Emulgen 108, Emulgen 109P, Emulgen 120, Emulgen 123P, Emulgen 130K, Emulgen 147, Emulgen 150, Emulgen 210P, and Emulgen 220 (all polyoxyethylene alkyl ethers manufactured by Kao Corporation), Triton X-100, Triton X-114, and Triton X-3. 05, Triton X-405 (polyoxyethylene octylphenyl ethers manufactured by Dow Chemical), Noigen EN, Noigen EN-10 (polyoxyethylene naphthyl ethers manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), tannic acid, catechins (including polyphenols such as epicatechin, epigallocatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, gallocatechin, catechin gallate, and gallocatechin gallate), gallic acid, gallic acid esters, and persimmon tannins (including tannins) can be used.

本発明の耐久性向上剤中における親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、特に制限されないが、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性の観点から、本発明の耐久性向上剤の総量を100質量%として、5~90質量%が好ましく、10~85質量%がより好ましい。また、本発明の耐久性向上剤中における親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、特に制限されないが、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性の観点から、薄片状カーボン100質量部に対して、1~1000質量部が好ましく、2~500質量部がより好ましい。なお、樹脂に対する熱伝導性、ラジカルトラップ効果、耐光性等を優先する場合は親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が少ないことが好ましく、本発明の耐久性向上剤の総量を100質量%として、1~50質量%が好ましく、2~35質量%がより好ましい。同様に、樹脂に対する熱伝導性、ラジカルトラップ効果、耐光性等を優先する場合は親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が少ないことが好ましく、本発明の耐久性向上剤中における親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、薄片状カーボン100質量部に対して、1~100質量部が好ましく、2~50質量部がより好ましい。また、酸化防止効果、薄片状カーボンの分散性等を優先する場合は親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が多いことが好ましく、本発明の耐久性向上剤の総量を100質量%として、10~90質量%が好ましく、25~85質量%がより好ましい。同様に、樹脂に対する熱伝導性、ラジカルトラップ効果、耐光性等を優先する場合は親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が少ないことが好ましく、本発明の耐久性向上剤中における親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、薄片状カーボン100質量部に対して、10~1000質量部が好ましく、33~500質量部がより好ましい。 The content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon in the durability improver of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of strengthening properties such as improved durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), it is preferably 5 to 90 mass% and more preferably 10 to 85 mass% based on 100 mass% of the total amount of the durability improver of the present invention. Furthermore, the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon in the durability improver of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of strengthening properties such as improved durability to resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), it is preferably 1 to 1,000 mass parts and more preferably 2 to 500 mass parts per 100 mass parts of flaky carbon. In addition, when prioritizing thermal conductivity to the resin, radical trapping effect, light resistance, etc., the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon is preferably low, and is preferably 1 to 50 mass% and more preferably 2 to 35 mass% relative to 100 mass% of the total amount of the durability improver of the present invention. Similarly, when prioritizing thermal conductivity to the resin, radical trapping effect, light resistance, etc., the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon is preferably low, and the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon in the durability improver of the present invention is preferably 1 to 100 mass parts and more preferably 2 to 50 mass parts relative to 100 parts by mass of the flaky carbon. Furthermore, when prioritizing antioxidant effect, dispersibility of the flaky carbon, etc., the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon is preferably high, and is preferably 10 to 90 mass% and more preferably 25 to 85 mass% relative to 100 mass% of the total amount of the durability improver of the present invention. Similarly, when prioritizing thermal conductivity to the resin, radical trapping effect, light resistance, etc., it is preferable to have a low content of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon. The content of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon in the durability improver of the present invention is preferably 10 to 1,000 parts by mass, and more preferably 33 to 500 parts by mass, per 100 parts by mass of flaky carbon.

なお、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が少ない場合には、本発明の耐久性向上剤は、薄片状カーボンの表面に親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物が被覆されている構成を有する(図1)。一方、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が多い場合には、本発明の耐久性向上剤は、炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物中に薄片状カーボンが分散している構成を有する(図2)。いずれの場合も、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物が薄片状カーボンの周囲に介在することで、薄片状カーボンの凝集を抑制し、樹脂の耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)を向上させることができる材料を得ることができる。 When the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon is low, the durability improver of the present invention has a configuration in which the surface of the flaky carbon is coated with an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon (Figure 1). On the other hand, when the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon is high, the durability improver of the present invention has a configuration in which the flaky carbon is dispersed in an organic compound having a hydrophobic group with a high affinity for carbon (Figure 2). In either case, the presence of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon around the flaky carbon suppresses aggregation of the flaky carbon, resulting in a material that can improve the durability of the resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

(1-3)他の成分
本発明の耐久性向上剤において、薄片状カーボン、並びに親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物以外にも、他の成分を含ませてもよい。このような他の成分としては、例えば、カーボンファイバー(特に繊維径500nm以下のカーボンナノファイバー)、活性炭、カーボンブラック(アセチレンブラック、オイルファーネスブラック等;特に導電性が高く、比表面積が大きいケッチェンブラック)、ガラス状カーボン、カーボンマイクロコイル、フラーレン、バイオマス系炭素材料(バガス、ソルガム、木くず、おがくず、竹、木皮、稲ワラ、籾殻、コーヒーかす、茶殻、おからかす、米糠、パルプくず等を原料としたもの;リグニンから製造したカーボンファイバー等)、セルロースナノファイバー、窒化ホウ素、モリブデン化合物(二硫化モリブデン、有機モリブデン等)、二硫化タングステン、メラミンシアヌレート、フタロシアニン、酸化鉛、フッ化カルシウム、層状鉱物(マイカ、タルク等)等を、本発明の効果を損なわない範囲で使用することもできる。
(1-3) Other Components The durability improver of the present invention may contain other components in addition to the flaky carbon and the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has high affinity with carbon. Examples of such other components include carbon fiber (particularly, carbon nanofibers having a fiber diameter of 500 nm or less), activated carbon, carbon black (acetylene black, oil furnace black, etc.; particularly, ketjen black, which has high conductivity and a large specific surface area), glassy carbon, carbon microcoils, fullerene, biomass-based carbon materials (those made from bagasse, sorghum, wood chips, sawdust, bamboo, bark, rice straw, rice husks, coffee grounds, used tea leaves, soybean pulp refuse, rice bran, pulp waste, etc.; carbon fiber produced from lignin, etc.), cellulose nanofibers, boron nitride, molybdenum compounds (molybdenum disulfide, organic molybdenum, etc.), tungsten disulfide, melamine cyanurate, phthalocyanine, lead oxide, calcium fluoride, and layered minerals (mica, talc, etc.).

ただし、樹脂中に分散させやすく、塗布する際の塗膜の均一性、密着性等をさらに向上させ、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の強化特性をさらに向上させる観点からは、他の成分の含有量は少ないことが好ましく、本発明の耐久性向上剤の総量を100質量%として、0.01~10質量%が好ましく、0.02~5質量%がより好ましい。 However, from the standpoint of making the durability improver of the present invention more easily dispersible in the resin, further improving the uniformity and adhesion of the coating film when applied, and further enhancing its reinforcing properties, such as improving its durability to the resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), it is preferable that the content of other components be small, and preferably 0.01 to 10% by mass, and more preferably 0.02 to 5% by mass, of the total amount of the durability improver of the present invention taken as 100% by mass.

このような本発明の耐久性向上剤の形状としては、特に制限はなく、塗膜、シート、塊状体等を挙げることができる。 The form of the durability improver of the present invention is not particularly limited, and examples include a coating film, a sheet, a mass, etc.

このような本発明の耐久性向上剤は、上記のとおり、樹脂中に分散しやすく、且つ樹脂の耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等を強化することができる材料であり、従来の添加剤においては、耐久性が低下していたのと比較すると、樹脂に対する耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上に有利な材料である。 As described above, the durability improver of the present invention is a material that is easily dispersed in resin and can enhance the durability of the resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.). Compared to conventional additives, which have reduced durability, this is a material that is advantageous for improving the durability of resins (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

このような本発明の耐久性向上剤(耐光性向上剤、耐熱性向上剤、酸化防止剤、耐酸性向上剤、耐水性向上剤、耐ラジカルトラップ剤等)は、各種射出成形品、押出成形品、シート成形品、ブロー成形品、圧縮成形品、各種塗料(導電、熱伝導、電磁波遮蔽、潤滑、耐摩耗等の機能を持った塗料、通常の防錆や着色のために用いられる塗料等を包含する)等の用途に用いることができる。 Such durability improvers of the present invention (light resistance improvers, heat resistance improvers, antioxidants, acid resistance improvers, water resistance improvers, radical trap resistant agents, etc.) can be used in applications such as various injection molded products, extrusion molded products, sheet molded products, blow molded products, compression molded products, and various paints (including paints with functions such as electrical conductivity, heat conduction, electromagnetic wave shielding, lubrication, and abrasion resistance, as well as paints used for ordinary rust prevention and coloring).

2.耐久性向上剤の製造方法
本発明の耐久性向上剤は、例えば、
(1)薄片状カーボンと、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物と、溶媒とを含有する分散体から溶媒を除去する工程
により製造することができる。
2. Method for Producing Durability Improver The durability improver of the present invention can be produced, for example, by
(1) It can be produced by a process of removing the solvent from a dispersion containing flaky carbon, an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having high affinity with carbon, and a solvent.

(2-1)分散体(薄片状カーボン分散体)
薄片状カーボンと、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物と、溶媒とを含有する分散体(薄片状カーボン分散体)において、薄片状カーボンと、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物については、上記した説明を採用することができる。また、薄片状カーボン分散体には、必要に応じて、上記した他の成分を含ませることもできる。
(2-1) Dispersion (flaky carbon dispersion)
In a dispersion (flaky carbon dispersion) containing flaky carbon, an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon, and a solvent, the above-mentioned explanations can be applied to the flaky carbon and the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon. In addition, the flaky carbon dispersion can contain other components as needed.

この薄片状カーボン分散体は、分散液として形成してもよいし、基板上に塗膜として形成してもよい。この際、薄片状カーボン分散体(薄片状カーボン分散液又は薄片状カーボン塗膜)を作製するために使用される溶媒としては、薄片状カーボンの分散性、得られる耐久性向上剤における耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の観点から、水を主溶媒として用いることが好ましい。 This flaky carbon dispersion may be formed as a dispersion liquid, or may be formed as a coating film on a substrate. In this case, it is preferable to use water as the main solvent used to prepare the flaky carbon dispersion (flaky carbon dispersion liquid or flaky carbon coating film), from the standpoint of improving the dispersibility of the flaky carbon and the durability of the resulting durability improver (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

使用する溶媒中の水の含有量は、特に制限されないが、薄片状カーボンの分散性、得られる耐久性向上剤における耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の観点から、溶媒の総量を100質量%として、70質量%以上(70~100質量%)が好ましく、75~100質量%がより好ましい。 The water content in the solvent used is not particularly limited, but from the standpoint of improving the dispersibility of the flaky carbon and the durability of the resulting durability improver (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), the water content is preferably 70% by mass or more (70 to 100% by mass), and more preferably 75 to 100% by mass, based on 100% by mass of the total amount of solvent.

なお、本発明において、溶媒としては、水のみを使用してもよく、有機溶媒は必ずしも使用しなくてもよいが、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の水への溶解性をより向上させるために、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール等の一価アルコール;エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール;2-メトキシエタノール等の有機溶媒を使用してもよい。 In the present invention, only water may be used as the solvent, and organic solvents are not necessarily required. However, to further improve the solubility in water of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon, organic solvents such as monohydric alcohols such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, and tert-butyl alcohol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin; and 2-methoxyethanol may be used.

使用する溶媒中の有機溶媒の含有量は、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の溶解度、得られる耐久性向上剤における耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の観点から、溶媒の総量を100質量%として、30質量%以下(0~30質量%)が好ましく、5~25質量%がより好ましい。 The content of the organic solvent in the solvent used is preferably 30% by mass or less (0 to 30% by mass), and more preferably 5 to 25% by mass, based on 100% by mass of the total amount of solvent, from the standpoints of improving the solubility of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon, and improving the durability (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.) of the resulting durability improver.

上記薄片状カーボン分散体において、薄片状カーボンの含有量は、特に制限されないが、本発明の耐久性向上剤の組成としやすい観点から、薄片状カーボン分散体の総量を100質量%として、50質量%以下が好ましく、0.0001~40質量%がより好ましく、0.001~30質量%がさらに好ましい。また、同様に、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、特に制限されないが、本発明の耐久性向上剤の組成としやすい観点から、薄片状カーボン分散体の総量を100質量%として、0.00001~70質量%が好ましく、0.0001~50質量%がより好ましく、0.01~30質量%がさらに好ましい。同様に、上記薄片状カーボン分散体中における親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、特に制限されないが、本発明の耐久性向上剤の組成としやすい観点から、薄片状カーボン100質量部に対して、5~1000質量部が好ましく、10~500質量部がより好ましい。さらに、溶媒の含有量は、特に制限されないが、本発明の耐久性向上剤の組成としやすい観点から、薄片状カーボン分散体の総量を100質量%として、40~99.9998質量%が好ましく、63~99.998質量%がより好ましく、85~99.98質量%がさらに好ましい。 In the above-mentioned flaky carbon dispersion, the content of flaky carbon is not particularly limited, but from the viewpoint of easily incorporating it into the composition of the durability improver of the present invention, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 0.0001 to 40% by mass, and even more preferably 0.001 to 30% by mass, of the total amount of the flaky carbon dispersion taken as 100% by mass. Similarly, the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon is not particularly limited, but from the viewpoint of easily incorporating it into the composition of the durability improver of the present invention, it is preferably 0.00001 to 70% by mass, more preferably 0.0001 to 50% by mass, and even more preferably 0.01 to 30% by mass, of the total amount of the flaky carbon dispersion taken as 100% by mass. Similarly, the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon in the flaky carbon dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of easily incorporating it into the composition of the durability improver of the present invention, it is preferably 5 to 1,000 parts by mass, and more preferably 10 to 500 parts by mass, per 100 parts by mass of flaky carbon. Furthermore, the content of the solvent is not particularly limited, but from the viewpoint of easily incorporating it into the composition of the durability improver of the present invention, it is preferably 40 to 99.9998% by mass, more preferably 63 to 99.998% by mass, and even more preferably 85 to 99.98% by mass, of the total amount of the flaky carbon dispersion as 100% by mass.

(2-2)薄片状カーボン分散体の製造方法
本発明において、上記薄片状カーボン分散体の製造方法は、特に制限されず、溶媒に対して薄片状カーボン及び親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を投入することもできる。具体的には、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の分散体に薄片状カーボンを投入することもできるし、薄片状カーボンの分散体に親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を投入することもできる。また、溶媒中に、薄片状カーボン及び親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を同時に投入することもできる。
(2-2) Method for Producing Flaky Carbon Dispersion In the present invention, the method for producing the flaky carbon dispersion is not particularly limited, and it is also possible to add flaky carbon and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon to a solvent. Specifically, flaky carbon can be added to a dispersion of an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon, or an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon can be added to a dispersion of flaky carbon. Furthermore, flaky carbon and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon can be simultaneously added to a solvent.

ただし、薄片状カーボンの分散性をより向上させて凝集しにくくし、得られる本発明の耐久性向上剤の耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)をさらに高める観点からは、回転する回転盤と、前記回転盤と略平行に設置された盤との間に、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物を設置し、前記回転盤と前記盤との最短距離が200μm以下となるように調整しながら、前記組成物中の炭素質材料に対してせん断を加えることが好ましい(磨砕法)。 However, from the perspective of further improving the dispersibility of the flaky carbon, making it less likely to aggregate, and further enhancing the durability (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.) of the resulting durability improver of the present invention, it is preferable to place a composition containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon between a rotating turntable and a turntable placed approximately parallel to the turntable, and to apply shear to the carbonaceous material in the composition while adjusting the shortest distance between the turntable and the turntable to 200 μm or less (grinding method).

また、薄片状カーボン分散体は、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物に対して、30MPa以上の加圧処理を行うことによっても好ましく製造することができる(高圧分散法)。 Flat carbon dispersions can also be preferably produced by applying a pressure of 30 MPa or more to a composition containing a carbonaceous material with a layered structure and an organic compound having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon (high-pressure dispersion method).

従来は、湿式法にて薄片状カーボンを作製する場合、薄片状カーボンの酸化物及び水性溶媒を含む水分散体に還元処理を施していたが、この方法ではグラフェン構造を維持することが困難であるとともに、得られる薄片状カーボンが激しく凝集してしまうため、薄片状カーボン水分散体を得ることは困難であった。また、安全性の観点でも問題があった。一方、本発明においては、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を使用することにより、グラフェン構造を維持した薄片状カーボンが凝集することなく、均一分散した状態(薄片状カーボン分散体)で薄片状カーボンを得ることができ、得られる薄片状カーボンも破壊されにくく、短時間で薄片状カーボンを得ることもできるうえに剥離し損ねた塊も残存しにくい。この際、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物は、薄片状カーボンを均一分散させるための分散剤としても機能し得る。 Conventionally, when producing flaky carbon using a wet method, a reduction treatment was applied to an aqueous dispersion containing flaky carbon oxide and an aqueous solvent. However, this method made it difficult to maintain the graphene structure, and the resulting flaky carbon severely aggregated, making it difficult to obtain a flaky carbon aqueous dispersion. There were also safety issues. In contrast, the present invention uses an organic compound having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon, allowing the flaky carbon to be obtained in a uniformly dispersed state (flaky carbon dispersion) while maintaining the graphene structure, without agglomeration. The resulting flaky carbon is also less likely to be destroyed, can be obtained in a short period of time, and is less likely to leave any clumps that failed to peel. In this case, the organic compound having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon can also function as a dispersant to uniformly disperse the flaky carbon.

また、せん断方法によれば、力のかかる方向が層状構造を有する炭素質材料の面方向と平行であり、且つ、狭い空間で処理するため、従来の高速攪拌、超音波処理等による製造方法と比較して、破壊が少なく、大きめのサイズの薄片状カーボン(例えば、大きさが1μm以上の薄片状カーボン)を得ることができ、剥離の効率がよく短時間(少ないパス回数)で処理を行うことができるとともに、剥離し損ねた厚みのある塊が残りにくい。 Furthermore, with the shearing method, the direction of force application is parallel to the surface direction of the carbonaceous material having a layered structure, and processing is carried out in a narrow space. This results in less breakage and allows for larger-sized flake carbon (e.g., flake carbon with a size of 1 μm or more) to be obtained compared to conventional manufacturing methods using high-speed stirring, ultrasonic processing, etc., and the peeling is efficient, allowing processing to be carried out in a short time (few passes), while also leaving fewer thick lumps that were not peeled.

層状構造を有する炭素質材料
層状構造を有する炭素質材料としては、特に制限はないが、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、土状黒鉛、酸化黒鉛等が挙げられる。酸化黒鉛とは、例えば、硫酸、硝酸、過マンガン酸カリウム、過酸化水素等の1種以上の酸化剤により酸化された黒鉛が使用され得る。例えば、ハマーズ法により酸化黒鉛を得る場合には、黒鉛を濃硫酸中に浸し、過マンガン酸カリウムを加えて黒鉛を酸化させた後、反応物を希硫酸及び/又は過酸化水素でクエンチし、その後、蒸留水で洗浄すること等により、炭素原子に酸素原子が結合し、層間に酸素原子が導入されて酸化黒鉛を得ることができる。
Carbonaceous material having a layered structure The carbonaceous material having a layered structure is not particularly limited, and examples thereof include natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, amorphous graphite, and graphite oxide. Graphite oxide can be graphite oxidized with one or more oxidizing agents, such as sulfuric acid, nitric acid, potassium permanganate, and hydrogen peroxide. For example, when graphite oxide is obtained by the Hummers process, graphite is immersed in concentrated sulfuric acid, potassium permanganate is added to oxidize the graphite, and the reaction product is quenched with dilute sulfuric acid and/or hydrogen peroxide, and then washed with distilled water, whereby oxygen atoms are bonded to carbon atoms, introducing oxygen atoms between layers to obtain graphite oxide.

なかでも、酸素等の異種原子を含まない純度の高い薄片状カーボンを得ようとする場合には、黒鉛を原料として用いることが好ましく、天然黒鉛及び膨張黒鉛がより好ましい。なお、膨張黒鉛を使用する場合は、グラフェン構造の酸化が少ない膨張黒鉛を採用することが好ましい。また、膨張黒鉛を使用する場合は、300~1000℃程度で10秒~5時間程度加熱処理を加えてから用いてもよい。これにより、適度に膨張させた膨張黒鉛とすることも可能である。 In particular, when attempting to obtain highly pure flaky carbon that does not contain heteroatoms such as oxygen, it is preferable to use graphite as the raw material, with natural graphite and expanded graphite being more preferable. When using expanded graphite, it is preferable to use expanded graphite that has less oxidation of the graphene structure. When using expanded graphite, it may be heat-treated at approximately 300 to 1000°C for 10 seconds to 5 hours before use. This makes it possible to obtain expanded graphite that has been appropriately expanded.

また、製造の容易さを重視する場合には、酸化黒鉛を使用してもよい。酸化黒鉛を使用することにより、層間に溶媒分子が挿入されやすく、層方向にのみ剥離させることが容易であり、薄片化効率及び分散性が向上するため、処理時間をより短くすることが可能である。ただし、酸化黒鉛を使用する場合には、後に還元処理が必要となり、グラフェン構造、導電性及び強度をより維持する観点からは、他の材料(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、土状黒鉛)が好ましい。 Graphite oxide may also be used when ease of production is important. The use of graphite oxide allows solvent molecules to easily intercalate between layers, facilitating exfoliation only in the layer direction, improving exfoliation efficiency and dispersibility, and enabling shorter processing times. However, when graphite oxide is used, a subsequent reduction treatment is required, and from the perspective of better maintaining the graphene structure, conductivity, and strength, other materials (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, amorphous graphite) are preferred.

一方、分散性をより向上させるために、土状黒鉛を採用することも可能である。ただし、結晶性、純度及び構造維持の観点からは、他の材料(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、酸化黒鉛)が好ましい。 On the other hand, amorphous graphite can also be used to further improve dispersibility. However, from the standpoint of crystallinity, purity, and structural maintenance, other materials (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, graphite oxide) are preferred.

また、得られる薄片状カーボンの結晶性、強度、構造維持等を重視する場合には、人造黒鉛を使用することもできる。 In addition, if the crystallinity, strength, and structural integrity of the resulting flaky carbon are important, artificial graphite can also be used.

本発明において、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物における層状構造を有する炭素質材料の含有量は、特に制限されないが、薄片状カーボン分散体を製造するために用いられる組成物の総量を100質量%として、50質量%以下が好ましく、0.0001~40質量%がより好ましく、0.001~30質量%がさらに好ましい。なお、層状構造を有する炭素質材料の含有量は、薄いほうが薄片化(層間剥離)がより起こりやすいために薄片状カーボンをより効率的に得られ、処理回数をより少なくできる傾向があるとともに、粘度を適切に維持してせん断処理等を行いやすい傾向がある。一方、層状構造を有する炭素質材料の含有量が濃いほうがより生産性に優れている。このため、薄片化の効率、粘度、生産性等のバランスの観点から、層状構造を有する炭素質材料の含有量を適宜設定することが好ましい。なお、炭素質材料分散体を使用する場合は、当該薄片状カーボン分散体中の層状構造を有する炭素質材料の含有量を上記範囲内とすることが好ましい。 In the present invention, the content of the carbonaceous material having a layered structure in a composition containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon is not particularly limited. However, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 0.0001 to 40% by mass, and even more preferably 0.001 to 30% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the composition used to produce the flaky carbon dispersion. Note that a lower content of the carbonaceous material having a layered structure makes exfoliation (delamination) more likely to occur, resulting in more efficient production of flaky carbon and fewer processing cycles. It also tends to maintain an appropriate viscosity and facilitate shearing and other processes. On the other hand, a higher content of the carbonaceous material having a layered structure results in better productivity. Therefore, it is preferable to appropriately set the content of the carbonaceous material having a layered structure from the perspective of balancing exfoliation efficiency, viscosity, productivity, and other factors. Note that when a carbonaceous material dispersion is used, it is preferable to keep the content of the carbonaceous material having a layered structure in the flaky carbon dispersion within the above range.

親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物
親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物としては、上記したものを採用できる。
Organic Compound Having a Hydrophilic Group and a Hydrophobic Group with High Affinity for Carbon As the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with high affinity for carbon, those mentioned above can be used.

本発明において、薄片状カーボン分散体を製造するために用いられる組成物中における親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、特に制限されないが、薄片状カーボン分散体を製造するために用いられる組成物の総量を100質量%として、0.00001~70質量%が好ましく、0.001~50質量%がより好ましく、0.01~30質量%がさらに好ましい。一方、本発明において、薄片状カーボン分散体を製造するために用いられる組成物中における親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、層状構造を有する炭素質材料100質量部に対して、5~1000質量部が好ましく、10~500質量部がより好ましい。なお、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量は、薄いほうが相対的に層状構造を有する炭素質材料の含有量が大きくなり樹脂の耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)が向上しやすいとともに、安価に処理しやすい。一方、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量が濃いほうが薄片化(層間剥離)がより起こりやすいために薄片状カーボンをより効率的に得られる傾向があるが、粘度が高くなると逆に薄片化効率が下がる可能性もある。このため、耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)、コスト、薄片化の効率等のバランスの観点から、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量を適宜設定することが好ましい。なお、この製造方法において、炭素質材料分散体を使用する場合は、当該炭素質材料分散体中の親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の含有量を上記範囲内とすることが好ましい。 In the present invention, the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon in the composition used to produce the flaky carbon dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.00001 to 70% by mass, more preferably 0.001 to 50% by mass, and even more preferably 0.01 to 30% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the composition used to produce the flaky carbon dispersion. Meanwhile, in the present invention, the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon in the composition used to produce the flaky carbon dispersion is preferably 5 to 1,000 parts by mass, more preferably 10 to 500 parts by mass, per 100 parts by mass of the carbonaceous material having a layered structure. Note that the lower the content of the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon, the higher the content of the carbonaceous material having a layered structure, which tends to improve the durability of the resin (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.) and makes it easier to process inexpensively. On the other hand, a higher content of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with a high affinity for carbon tends to result in more efficient production of flaky carbon because exfoliation (delamination) occurs more easily. However, higher viscosity may also result in lower exfoliation efficiency. Therefore, it is preferable to appropriately set the content of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with a high affinity for carbon from the perspective of balancing durability (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), cost, exfoliation efficiency, etc. In addition, when a carbonaceous material dispersion is used in this production method, it is preferable to set the content of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with a high affinity for carbon in the carbonaceous material dispersion within the above-mentioned range.

溶媒
上記した薄片状カーボン分散体の製造方法においては、上記のとおり、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物を用いて、特定の処理を行うことが好ましいが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、得られる耐久性向上剤の耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等の観点から、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む炭素質材料分散体に対して、特定の処理を行うことが好ましい。
In the method for producing the flaky carbon dispersion described above , as described above, it is preferable to perform a specific treatment using a composition containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon. However, from the viewpoint of improving the exfoliation efficiency of the carbonaceous material having a layered structure and the durability of the resulting durability improver (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), it is preferable to perform a specific treatment on a carbonaceous material dispersion containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon.

この炭素質材料分散体としては、分散液として形成してもよいし、基板上に塗膜として形成してもよい。 This carbonaceous material dispersion may be formed as a dispersion liquid or as a coating film on a substrate.

この際、炭素質材料分散体(炭素質材料分散液又は炭素質材料塗膜)を作製するために使用される溶媒としては、上記したものを採用できる。 In this case, the solvents used to prepare the carbonaceous material dispersion (carbonaceous material dispersion liquid or carbonaceous material coating film) can be those described above.

本発明において、溶媒を使用した炭素質材料分散体を用いて特定の処理を行う場合、炭素質材料分散体中の溶媒の総量は、特に制限されないが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化効率、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の溶解度等の観点から、炭素質材料分散体の総量を100質量%として、40~99.9998質量%が好ましく、63~99.998質量%がより好ましく、85~99.98質量%がさらに好ましい。 In the present invention, when a specific process is performed using a carbonaceous material dispersion that uses a solvent, the total amount of solvent in the carbonaceous material dispersion is not particularly limited. However, from the viewpoints of the exfoliation efficiency of the carbonaceous material having a layered structure, the solubility of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon, and the like, the total amount of solvent is preferably 40 to 99.9998 mass%, more preferably 63 to 99.998 mass%, and even more preferably 85 to 99.98 mass%, of which the total amount of the carbonaceous material dispersion is taken as 100 mass%.

本発明において、溶媒を使用した炭素質材料分散体を用いて特定の処理を行う場合、炭素質材料分散体は、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物分散体に層状構造を有する炭素質材料を投入してもよいし、層状構造を有する炭素質材料分散体に親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を投入してもよい。また、溶媒中に、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを同時に投入してもよい。 In the present invention, when a specific process is performed using a carbonaceous material dispersion using a solvent, the carbonaceous material dispersion may be prepared by adding a carbonaceous material having a layered structure to an organic compound dispersion having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon, or by adding an organic compound having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon to a carbonaceous material dispersion having a layered structure. Alternatively, a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon may be simultaneously added to a solvent.

他の成分
本発明において、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物(例えば、炭素質材料分散体等)には、他の成分を含ませてもよい。これにより、最終的に得られる薄片状カーボン分散体や耐久性向上剤中にも、これら他の成分を含ませることができる。このような他の成分としては、上記したものを採用でき、本発明の効果を損なわない範囲で使用してもよい。ただし、樹脂中に分散させやすく、塗布する際の塗膜の均一性、密着性、耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等をさらに向上させる耐久性向上剤を得やすい観点からは、他の成分の含有量は少ないことが好ましく、炭素質材料分散体の総量を100質量%として、0.00001~5質量%が好ましく、0.0001~2質量%がより好ましい。
Other Components In the present invention, other components may be contained in a composition (e.g., a carbonaceous material dispersion) containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon. This allows these other components to be contained in the final flaky carbon dispersion or durability improver. The above-mentioned components can be used as such other components, and they may be used within a range that does not impair the effects of the present invention. However, from the viewpoint of easily dispersing the other components in a resin and easily obtaining a durability improver that further improves the uniformity, adhesion, and durability (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.) of the coating film upon application, the content of the other components is preferably small, and is preferably 0.00001 to 5 mass %, and more preferably 0.0001 to 2 mass %, of the total amount of the carbonaceous material dispersion taken as 100 mass %.

せん断処理(摩砕法)
本発明では、磨砕法を採用する場合、上記のとおり、回転する回転盤と、前記回転盤と略平行に設置された盤との間に、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物を設置し、前記回転盤と前記盤との最短距離が200μm以下となるように調整しながら、前記組成物中の炭素質材料に対してせん断を加える処理を行うことが好ましい。なお、炭素質材料分散体を使用する場合には、回転する回転盤と、前記回転盤と略平行に設置された盤との間に、炭素質材料分散体を設置し、前記回転盤と前記盤との最短距離が200μm以下となるように調整しながら、前記炭素質材料分散体中の炭素質材料に対してせん断を加える処理を行うことが好ましい。
Shearing treatment (grinding method)
In the present invention, when the attrition method is adopted, as described above, it is preferable to place a composition containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon between a rotating turntable and a turntable placed approximately parallel to the turntable, and to perform a process of applying shear to the carbonaceous material in the composition while adjusting the shortest distance between the turntable and the turntable to 200 μm or less. Note that, when a carbonaceous material dispersion is used, it is preferable to place the carbonaceous material dispersion between a rotating turntable and a turntable placed approximately parallel to the turntable, and to perform a process of applying shear to the carbonaceous material in the carbonaceous material dispersion while adjusting the shortest distance between the turntable and the turntable to 200 μm or less.

せん断処理を施すことにより、層状構造を有する炭素質材料の微粒化が起こるために、条件によってはグラフェン構造を維持できない可能性もあるが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を効率よく行うことができ、処理時間を低減することができる。このようなせん断処理を施す際の前記回転盤と前記盤とは略平行に設置されているが、厳密に平行でなくてもよい。具体的には、前記回転盤に垂直な軸と、前記盤に垂直な軸とのなす角は10°以下が好ましく、5°以下がより好ましい。なお、前記回転盤に垂直な軸と、前記盤に垂直な軸とが厳密に平行であることが最も好ましい。このようなせん断処理を施す際の二面間の最短距離は、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができるものであれば特に制限はないが、200μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。せん断処理を施す際の二面間の最短距離は短いほど薄片化効率に優れており、通常0μmである。なお、本発明において、せん断処理を施す際の二面間の最短距離とは、回転盤と盤との間の実測の最短距離から層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物の厚みを除いた距離を意味する。つまり、回転盤と盤との間の実測の最短距離が0μmであることは、回転盤と盤との間に密接するように層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物を設置する、つまり、回転盤と盤との間に、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物以外の空間は存在しないことを意味する。なお、前記回転盤と前記盤とは略平行に設置されているが、前記回転盤と前記盤との距離は場所によって異なることもある。この場合、前記回転盤と前記盤との最短距離は、前記回転盤と前記盤との間の距離のうち、最も短い箇所の距離を意味する。また、必ずしもあらかじめ前記回転盤と前記盤とを空ける必要はなく、前記回転盤と前記盤との間に処理する材料を挟んでもよく、また、前記回転盤と前記盤とを接触させておき、層状構造を有する炭素質材料が挟まることにより前記回転盤と前記盤との間が広がる状態になってもよい。このようなせん断処理は、盤状のものを回転させる機構があればよく、石臼、振動式ミキサー、スピンコーター、グラインダー等を用いて行い得る。 Shearing treatment results in the atomization of the carbonaceous material having a layered structure. While this may result in the graphene structure not being maintained depending on the conditions, it can efficiently exfoliate the carbonaceous material having a layered structure and reduce processing time. During this shearing treatment, the rotating disk and the disk are positioned approximately parallel, but they do not need to be strictly parallel. Specifically, the angle between the axis perpendicular to the rotating disk and the axis perpendicular to the disk is preferably 10° or less, more preferably 5° or less. It is most preferable that the axis perpendicular to the rotating disk and the axis perpendicular to the disk are strictly parallel. The minimum distance between two surfaces during this shearing treatment is not particularly limited as long as it can sufficiently exfoliate the carbonaceous material having a layered structure; however, it is preferably 200 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. The shorter the minimum distance between two surfaces during shearing treatment, the higher the exfoliation efficiency; it is typically 0 μm. In the present invention, the shortest distance between the two surfaces during shearing refers to the distance obtained by subtracting the thickness of the composition containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon from the measured shortest distance between the turntables. In other words, a measured shortest distance of 0 μm between the turntables means that the composition containing the carbonaceous material having a layered structure and the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon is placed in close contact between the turntables and the disks. In other words, no space exists between the turntables and the disks other than the carbonaceous material having a layered structure and the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a high affinity for carbon. Although the turntables and the disks are arranged approximately parallel, the distance between the turntables and the disks may vary depending on the location. In this case, the shortest distance between the turntables and the disks refers to the shortest distance between the turntables and the disks. Furthermore, it is not necessary to separate the turntables beforehand; the material to be processed may be sandwiched between the turntables, or the turntables and the disks may be in contact with each other, causing the gap between the turntables and the disks to widen as the carbonaceous material having a layered structure is sandwiched between them. Such shearing treatment can be performed using any device that has a mechanism for rotating a disk-shaped object, such as a millstone, a vibration mixer, a spin coater, or a grinder.

この際使用できる前記回転盤と前記盤の大きさは特に制限はなく、5~500mmが好ましく、10~200mmがより好ましい。また、せん断処理を行う際の回転盤の回転数は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる範囲とすることが好ましく、例えば、1000~10000ppmが好ましく、1500~3000ppmがより好ましい。 There are no particular restrictions on the size of the turntable and the disc that can be used in this case, with a size of 5 to 500 mm being preferred, and 10 to 200 mm being more preferred. There are also no particular restrictions on the rotation speed of the turntable when performing the shearing treatment, and it is preferable to set it within a range that can sufficiently flake the carbonaceous material having a layered structure; for example, 1,000 to 10,000 ppm is preferred, and 1,500 to 3,000 ppm is more preferred.

このようなせん断処理をすることにより、盤と層状構造を有する炭素質材料、層状構造を有する炭素質材料と層状構造を有する炭素質材料を接触させて層状構造を有する炭素質材料に対して層状構造を有する炭素質材料のグラフェン層と平行方向にせん断をかけることができる。 By performing this type of shearing treatment, the plate and the carbonaceous material having a layered structure, and the carbonaceous material having a layered structure and the carbonaceous material having a layered structure can be brought into contact with each other, and shear can be applied to the carbonaceous material having a layered structure in a direction parallel to the graphene layers of the carbonaceous material having a layered structure.

せん断処理における前記回転盤と前記盤との間の最短距離を小さくし、回転盤の回転速度を早くすることにより、条件をより強くすることが可能であり、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより効率よく行うことができ、処理時間をより低減することができる。このせん断操作は、1回以上、好ましくは3回以上行い得る。 By reducing the shortest distance between the rotating discs during shearing and increasing the rotation speed of the rotating discs, it is possible to make the conditions stronger, allowing the layered carbonaceous material to be flaked more efficiently and reducing the processing time. This shearing operation can be performed one or more times, preferably three or more times.

せん断処理を行う温度は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる温度とすればよく、0℃以上、さらに0~100℃、特に20~95℃とし得る。なお、せん断処理を行う温度は、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物の溶解度が高い条件がよく、温度が高いほうが溶解度が増す場合は高温のほうが好ましく、曇点を有する水溶性化合物を使用する場合は曇点以下の温度に保持することが好ましい。 There are no particular restrictions on the temperature at which the shearing treatment is carried out, as long as it is a temperature that can sufficiently exfoliate the carbonaceous material having a layered structure, and it can be 0°C or higher, preferably 0 to 100°C, and particularly 20 to 95°C. The temperature at which the shearing treatment is carried out is preferably one that provides high solubility for organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon. If higher temperatures increase solubility, higher temperatures are preferred. If a water-soluble compound with a cloud point is used, it is preferable to maintain the temperature below the cloud point.

上記のせん断処理を行う前に、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とをよく接触させるため、撹拌装置、超音波分散装置等を用いて組成物を作製する前にあらかじめ撹拌し、層状構造を有する炭素質材料表面に、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物をなじませておいてもよい。 Before carrying out the shearing treatment, in order to bring the carbonaceous material having a layered structure into intimate contact with the organic compound having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon, the materials may be stirred in advance using a stirring device, ultrasonic dispersion device, or the like before preparing the composition, allowing the organic compound having hydrophilic groups and hydrophobic groups that have a high affinity for carbon to blend with the surface of the carbonaceous material having a layered structure.

なお、本発明において、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、上記せん断処理を施した分散体中には、薄片状カーボンの酸化物として存在している。このため、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、後処理として還元処理を施すことが好ましい。還元処理としては、化学還元、電気化学還元等、種々の方法が採用できるが、化学還元が好ましい。なかでも、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等のような還元剤による化学還元が好ましい。還元剤量は、薄片状カーボンの酸化物100質量部に対して、1~1000質量部が好ましく、10~500質量部がより好ましく、50~300質量部がさらに好ましい。また、還元時に加熱を行うとより還元しやすくなる。加熱温度は、40~200℃が好ましく、50~150℃がより好ましく、60~120℃がさらに好ましい。還元時間は10分~64時間が好ましく、30分~48時間がより好ましく、1~24時間がさらに好ましい。ただし、グラフェン構造が過度に破壊されない程度とすることが好ましい。 In the present invention, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, it exists as a flaky carbon oxide in the dispersion after the shearing treatment. Therefore, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, it is preferable to perform a reduction treatment as a post-treatment. Various methods, such as chemical reduction and electrochemical reduction, can be used for the reduction treatment, but chemical reduction is preferred. Among these, chemical reduction using a reducing agent such as hydrazine or sodium borohydride is preferred. The amount of reducing agent is preferably 1 to 1,000 parts by mass, more preferably 10 to 500 parts by mass, and even more preferably 50 to 300 parts by mass, per 100 parts by mass of flaky carbon oxide. Furthermore, heating during reduction facilitates the reduction. The heating temperature is preferably 40 to 200°C, more preferably 50 to 150°C, and even more preferably 60 to 120°C. The reduction time is preferably 10 minutes to 64 hours, more preferably 30 minutes to 48 hours, and even more preferably 1 to 24 hours. However, it is preferable to do so to the extent that the graphene structure is not excessively destroyed.

上記した製造方法によれば、薄片状カーボンは、上記した薄片状カーボン分散体として得られ得る。この製造方法では、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を含んでいるため、薄片状カーボン分散体においても、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物が含まれている。この親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物は、薄片状カーボン表面に吸着して溶媒中で薄片状カーボンを高濃度に孤立分散させることも可能であるため、薄片状カーボン分散体においては分散剤としても機能する。また、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物は市販品を用いることができ、コスト及び分散性の両方で従来品より優位性がある。さらに、この親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物は、薄片状カーボン表面に残存することによって、十分な耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)向上等を発揮することができる。 The above-described manufacturing method can produce flaky carbon as the above-described flaky carbon dispersion. Because this manufacturing method contains an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon, the flaky carbon dispersion also contains an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon. This organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon can adsorb to the surface of the flaky carbon and isolate and disperse the flaky carbon at a high concentration in the solvent, thus functioning as a dispersant in the flaky carbon dispersion. Furthermore, the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon can be commercially available, offering advantages over conventional products in both cost and dispersibility. Furthermore, by remaining on the surface of the flaky carbon, the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group with a high affinity for carbon can exhibit sufficient durability (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.).

また、従来の酸化処理及び還元処理を行う方法においては、還元処理の際にプラスチック基板が加水分解されること、還元処理を施すと薄片状カーボンが凝集するため分散体として存在し得ないこと等から、プラスチック基板上に薄片状カーボン分散体を形成することは不可能であったが、本発明においては、上記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を含ませつつ特定の処理を行うことで、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のプラスチック基板が加水分解を受けることなく、薄片状カーボン分散体を基板上に形成することも可能である。 Furthermore, in conventional methods involving oxidation and reduction, it was impossible to form a flaky carbon dispersion on a plastic substrate because the plastic substrate was hydrolyzed during the reduction treatment and the flaky carbon aggregated when the reduction treatment was performed, making it impossible to exist as a dispersion. However, in the present invention, by incorporating an organic compound having the above-mentioned hydrophilic group and a hydrophobic group that has a high affinity for carbon and performing a specific treatment, it is possible to form a flaky carbon dispersion on a plastic substrate such as polyethylene terephthalate (PET) without the substrate being hydrolyzed.

加圧処理(高圧分散法)
本発明では、高圧分散法を採用する場合、上記のとおり、層状構造を有する炭素質材料と、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含む組成物に対して、30MPa以上の加圧処理を行うことが好ましい。
Pressure treatment (high pressure dispersion method)
In the present invention, when the high-pressure dispersion method is adopted, as described above, it is preferable to subject a composition containing a carbonaceous material having a layered structure and an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group that has high affinity for carbon to a pressure treatment of 30 MPa or more.

加圧処理を施すことにより、層状構造を有する炭素質材料の微粒化が起こるために、条件によってはグラフェン構造を維持できない可能性もあるが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を効率よく行うことができ、処理時間を低減することができる。このような加圧処理を施す際の加圧レベルは、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができるものであれば特に制限はないが、30MPa以上が好ましく、50~400MPaがより好ましく、100~300MPaがさらに好ましい。このような加圧処理は、高圧分散装置や超臨界水作製装置等を用いて行い得る。高圧分散装置は力学的な圧力をかけることにより分散することができ、超臨界水作製装置においては、水を加熱することにより系の圧力を上げることができる。 Pressure treatment causes the carbonaceous material having a layered structure to become finer. While this may result in the graphene structure not being maintained depending on the conditions, it can efficiently flaking the carbonaceous material having a layered structure and reduce processing time. There are no particular restrictions on the pressure level used when performing this type of pressure treatment, as long as it is sufficient to flaking the carbonaceous material having a layered structure. However, a pressure of 30 MPa or higher is preferred, with 50 to 400 MPa being more preferred, and 100 to 300 MPa being even more preferred. This type of pressure treatment can be performed using a high-pressure dispersion device, a supercritical water production device, or the like. High-pressure dispersion devices can disperse the material by applying mechanical pressure, and supercritical water production devices can increase the pressure of the system by heating the water.

このような加圧により、例えば、
(i)2個以上の前記炭素質材料分散体同士を衝突させること、
(ii)前記炭素質材料分散体と金属又はセラミックス材料(炭化ケイ素、アルミナ等高硬度の材料)とを衝突させること、
(iii)前記炭素質材料分散体を断面積1cm以下の空間を通過させること
等の処理を行い得る。
Such pressure can, for example,
(i) causing two or more of the carbonaceous material dispersions to collide with each other;
(ii) causing the carbonaceous material dispersion to collide with a metal or ceramic material (a high-hardness material such as silicon carbide or alumina);
(iii) A treatment such as passing the carbonaceous material dispersion through a space having a cross-sectional area of 1 cm2 or less may be carried out.

上記(i)及び(ii)によれば、加圧条件をより強くすることが可能であり、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより効率よく行うことができ、処理時間をより低減することができる。また、上記(iii)によれば、グラフェン構造をより維持しつつ、層状構造を有する炭素質材料の薄片化をより適切に行うことができる。この加圧操作を1回以上、好ましくは10回以上行うことができる。 According to (i) and (ii) above, it is possible to apply stronger pressure conditions, which allows the carbonaceous material having a layered structure to be flaked more efficiently and the processing time to be reduced. Furthermore, according to (iii) above, the carbonaceous material having a layered structure can be flaked more appropriately while better maintaining the graphene structure. This pressure operation can be performed one or more times, preferably ten or more times.

加圧温度は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる温度とすればよく、上記(i)及び(ii)の場合は0~100℃、特に20~95℃とし得る。また、上記(iii)の場合、力学的に圧力をかける場合は、0~100℃が好ましく、水の超臨界状態により圧力を生み出す場合は、373~700℃が好ましく、380~450℃がより好ましい。 There are no particular restrictions on the pressurizing temperature, as long as it is a temperature that can sufficiently exfoliate the carbonaceous material having a layered structure. In the cases of (i) and (ii) above, it can be 0 to 100°C, particularly 20 to 95°C. In the case of (iii) above, if pressure is applied mechanically, 0 to 100°C is preferred, and if pressure is generated by the supercritical state of water, 373 to 700°C is preferred, and 380 to 450°C is more preferred.

なお、前記加圧処理を行う際には、予備処理(前処理)として、超音波分散処理を行い、層状構造を有する炭素質材料の微粒化を行っておくことが好ましい。これにより、目詰まり防止等の効果を有し得る。 When carrying out the pressure treatment, it is preferable to carry out ultrasonic dispersion treatment as a preliminary treatment (pretreatment) to atomize the carbonaceous material having a layered structure. This can have the effect of preventing clogging, etc.

超音波分散処理を施す際の出力は特に制限はないが、層状構造を有する炭素質材料の薄片化の観点から、通常行われる超音波分散処理(40~50W程度)よりも強力なものとすることが好ましい。具体的には、超音波分散処理の出力は、100W以上が好ましく、300~20000Wがより好ましく、400~18000Wがさらに好ましい。 There are no particular restrictions on the output power used in ultrasonic dispersion treatment, but from the perspective of flaking carbonaceous materials having a layered structure, it is preferable to use a power that is more powerful than the power typically used in ultrasonic dispersion treatment (approximately 40 to 50 W). Specifically, the output power of the ultrasonic dispersion treatment is preferably 100 W or more, more preferably 300 to 20,000 W, and even more preferably 400 to 18,000 W.

超音波分散温度は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる温度とすればよく、0~80℃、特に10~70℃とし得る。超音波分散時間は特に制限はなく、層状構造を有する炭素質材料の薄片化を十分に行うことができる時間とすればよく、1~600分、特に3~120分とし得る。 There are no particular restrictions on the ultrasonic dispersion temperature, as long as it is a temperature that can sufficiently exfoliate the carbonaceous material having a layered structure, and it can be 0 to 80°C, particularly 10 to 70°C. There are no particular restrictions on the ultrasonic dispersion time, as long as it is a time that can sufficiently exfoliate the carbonaceous material having a layered structure, and it can be 1 to 600 minutes, particularly 3 to 120 minutes.

また、これらの処理の前処理又は後処理として、通常の機械的撹拌、乳化装置による分散処理、ビーズミルによる分散処理等の他の分散装置による分散処理を併用してもよい。 In addition, as a pre- or post-treatment of these processes, dispersion treatment using other dispersion devices such as conventional mechanical stirring, dispersion treatment using an emulsifier, or dispersion treatment using a bead mill may be used in combination.

なお、本発明において、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、上記加圧処理を施した分散体中には、薄片状カーボンの酸化物として存在している。このため、層状構造を有する炭素質材料として、酸化黒鉛を使用する場合には、後処理として還元処理を施すことが好ましい。還元処理としては、化学還元、電気化学還元等、種々の方法が採用できるが、化学還元が好ましい。なかでも、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等のような還元剤による化学還元が好ましい。還元剤量は、薄片状カーボンの酸化物100質量部に対して、1~1000質量部が好ましく、10~500質量部がより好ましく、50~300質量部がさらに好ましい。また、還元時に加熱を行うとより還元しやすくなる。加熱温度は、40~200℃が好ましく、50~150℃がより好ましく、60~120℃がさらに好ましい。還元時間は10分~64時間が好ましく、30分~48時間がより好ましく、1~24時間がさらに好ましい。ただし、グラフェン構造が過度に破壊されない程度とすることが好ましい。 In the present invention, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, it exists as a flaky carbon oxide in the dispersion that has been subjected to the above-mentioned pressure treatment. Therefore, when graphite oxide is used as the carbonaceous material having a layered structure, it is preferable to perform a reduction treatment as a post-treatment. Various methods, such as chemical reduction and electrochemical reduction, can be used for the reduction treatment, but chemical reduction is preferred. Among these, chemical reduction using a reducing agent such as hydrazine or sodium borohydride is preferred. The amount of reducing agent is preferably 1 to 1,000 parts by mass, more preferably 10 to 500 parts by mass, and even more preferably 50 to 300 parts by mass, per 100 parts by mass of flaky carbon oxide. Furthermore, heating during reduction facilitates the reduction. The heating temperature is preferably 40 to 200°C, more preferably 50 to 150°C, and even more preferably 60 to 120°C. The reduction time is preferably 10 minutes to 64 hours, more preferably 30 minutes to 48 hours, and even more preferably 1 to 24 hours. However, it is preferable to do so to the extent that the graphene structure is not excessively destroyed.

(2-3)本発明の耐久性向上剤の製造方法
本発明の耐久性向上剤は、上記の薄片状カーボン分散体から溶媒を除去することで得ることができる。
(2-3) Method for Producing the Durability Improver of the Present Invention The durability improver of the present invention can be obtained by removing the solvent from the above-mentioned flaky carbon dispersion.

溶媒を除去するためには、薄片状カーボン分散体を濃縮する方法が挙げられ、薄片状カーボン分散体の乾燥の他、基板上に薄片状カーボン分散体をスピンコートや塗布後に乾燥する方法、通常の固液分離により本発明の熱伝導材料を回収する方法等により実施することができる。固液分離を行う方法としては、例えば、通常の固液分離に使用されている方法、例えば、濾紙、ガラスフィルター等を用いて濾過する方法;遠心分離後に濾過する方法;減圧濾過器を使用する方法を例示できる。次に、乾燥方法としては、特に限定されず、例えば、温風乾燥機等を用いて50~200℃程度で1~24時間程度乾燥させる方法を例示できる。 Methods for removing the solvent include concentrating the flaky carbon dispersion. This can be achieved by drying the flaky carbon dispersion, spin-coating or applying the flaky carbon dispersion onto a substrate and then drying, or recovering the thermal conductive material of the present invention through conventional solid-liquid separation. Examples of methods for solid-liquid separation include methods commonly used for solid-liquid separation, such as filtration using filter paper or a glass filter; filtration after centrifugation; and the use of a vacuum filter. Next, the drying method is not particularly limited, and examples include drying using a hot air dryer or the like at about 50 to 200°C for about 1 to 24 hours.

3.樹脂耐久化組成物
本発明の樹脂耐久化組成物は、上記した本発明の耐久性向上剤と、樹脂とを含有する。
3. Resin Durability Improving Composition The resin durability improving composition of the present invention contains the durability improver of the present invention described above and a resin.

本発明の耐久性向上剤は、薄片状カーボンの凝集を抑制しており、他材料(例えば樹脂等)中に分散しやすい材料であるため、他材料と混合等することにより、薄片状カーボンを含むナノコンポジット等へ適用することが可能である。 The durability improver of the present invention suppresses the aggregation of flaky carbon and is a material that is easily dispersed in other materials (e.g., resins, etc.). Therefore, by mixing it with other materials, it can be applied to nanocomposites containing flaky carbon, etc.

このような他材料としては、より具体的には、樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)樹脂、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS)樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体等が挙げられる。これらは、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。また、これら他材料は、公知又は市販品を用いることができる。 Specific examples of such other materials include resins such as polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyvinyl acetate resin, thermoplastic polyurethane resin, polyvinylidene fluoride resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS) resin, polymethyl methacrylate resin, polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyarylate resin, polyphenylene ether resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, cyclic polyolefin resin, polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, thermoplastic polyimide resin, polyamide-imide resin, and styrene-butadiene-styrene copolymer. These materials can be used alone or in combination of two or more. These other materials may be known or commercially available.

これらの樹脂としては、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物が有する疎水基と相互作用(例えばπ電子相互作用等)することによって本発明の耐久性向上剤との相溶性をさらに向上させる観点からは、芳香族高分子化合物が好ましい。具体的には、スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体等が好ましい。また、炭素材料との親和性の観点から、ポリアミド系の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーも好ましい。 Aromatic polymer compounds are preferred as these resins, as they interact (e.g., through π-electron interaction) with the hydrophobic groups of organic compounds having hydrophilic groups and hydrophobic groups with high affinity for carbon, thereby further improving compatibility with the durability improver of the present invention. Specifically, styrene-butadiene-styrene copolymers are preferred. Furthermore, polyamide-based thermoplastic resins and thermoplastic elastomers are also preferred from the perspective of affinity with carbon materials.

本発明の樹脂耐久化組成物において、上記した他材料の含有量は、特に制限はなく、耐久性(耐光性、耐熱性、耐酸化性、耐酸性、耐水性、ラジカルトラップ性等)等の観点から、本発明の耐久性向上剤100質量部に対して、5~9900質量部が好ましく、10~9700質量部がより好ましい。 In the resin durability improving composition of the present invention, the content of the above-mentioned other materials is not particularly limited, but from the viewpoint of durability (light resistance, heat resistance, oxidation resistance, acid resistance, water resistance, radical trapping ability, etc.), it is preferably 5 to 9,900 parts by mass, and more preferably 10 to 9,700 parts by mass, per 100 parts by mass of the durability improver of the present invention.

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。 The present invention will be explained in more detail below using examples. However, the present invention is not limited to these examples.

なお、以下の実施例において、酸化誘導時間とは、DSC測定において、雰囲気ガスをNからOに切り替えてから酸素吸収による発熱ピーク立ち上がりまでの時間を意味する。得られた酸化誘導時間は、劣化度の尺度として用いることができ、長いほど酸化防止性が高く耐久性が向上していることを意味する。また、酸化誘導時間の測定において、測定保持温度は、樹脂の融点及び酸化しやすさを考慮して最適化した温度である。 In the following examples, the oxidation induction time refers to the time from switching the atmospheric gas from N2 to O2 to the rise of the exothermic peak due to oxygen absorption in DSC measurement. The obtained oxidation induction time can be used as a measure of the degree of deterioration, and a longer time indicates higher antioxidant properties and improved durability. In measuring the oxidation induction time, the measurement holding temperature is optimized taking into account the melting point and ease of oxidation of the resin.

実施例1
500gの天然黒鉛(伊藤黒鉛工業(株)製)、ポリオキシエチレンナフチルエーテル(HLB値18)250g及び水10000gを混合して攪拌することで、混合液を得た。
Example 1
500 g of natural graphite (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd.), 250 g of polyoxyethylene naphthyl ether (HLB value 18), and 10,000 g of water were mixed and stirred to obtain a mixed liquid.

この混合液を半径300mmのセラミックグラインダーを用いて、1500rpmで30分間のせん断処理を1回施した。なお、セラミックグラインダーの最短距離は、約10μmであった。 This mixture was sheared once for 30 minutes at 1500 rpm using a ceramic grinder with a radius of 300 mm. The minimum grinding distance of the ceramic grinder was approximately 10 μm.

得られた分散液200g(黒鉛由来のカーボン分10gを含む)にエタノールを1000g加え、減圧濾過を行った。得られたケーキにさらにエタノール800gを加え、減圧濾過を行った。さらに得られたケーキにアセトン800gを加え、減圧濾過を行って得られたケーキを60℃で16時間乾燥した結果、51gの黒色固体を得た。 1,000 g of ethanol was added to 200 g of the resulting dispersion (containing 10 g of carbon derived from graphite) and the mixture was filtered under reduced pressure. 800 g of ethanol was then added to the resulting cake and the mixture was filtered under reduced pressure. 800 g of acetone was then added to the resulting cake and the resulting cake was filtered under reduced pressure. The resulting cake was then dried at 60°C for 16 hours, yielding 51 g of a black solid.

その固体をTG-DTAで昇温速度3℃/分で600℃まで加熱し、熱分析を行ったところ、ポリオキシエチレンナフチルエーテルの分散に由来する室温~450℃までの重量減少は約3%であった。このため、得られた固体において、薄片状カーボン100質量部に対して、タンニン酸を3.1質量部含んでいた。 The solid was heated to 600°C at a heating rate of 3°C/min using TG-DTA and thermal analysis revealed that the weight loss from room temperature to 450°C, due to the dispersion of polyoxyethylene naphthyl ether, was approximately 3%. Therefore, the resulting solid contained 3.1 parts by mass of tannic acid per 100 parts by mass of flaky carbon.

なお、上記アセトン洗浄後のケーキに含まれるカーボン分をTEMにより分析したところ、厚み約10nm(積層数30層)の薄片状カーボンが観察できた。 Furthermore, when the carbon content of the cake after the acetone washing was analyzed using a TEM, flake-like carbon approximately 10 nm thick (30 layers) was observed.

ポリプロピレン(日本ポリプロ(株)製のBC06C)に、得られた粉末を、組成物の総量を100質量%として3質量%となるように添加し、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)で混錬を行った。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 180℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
The obtained powder was added to polypropylene (BC06C manufactured by Japan Polypropylene Corporation) so as to account for 3% by mass, with the total amount of the composition being 100% by mass, and the mixture was kneaded using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D=30). The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 180℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は38分であった。 As a result, the oxidation induction time was 38 minutes.

実施例2
500gの天然黒鉛(伊藤黒鉛工業(株)製)、タンニン酸(キシダ化学(株)製)250g及び水10000gを混合して攪拌することで、混合液を得た。
Example 2
500 g of natural graphite (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd.), 250 g of tannic acid (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), and 10,000 g of water were mixed and stirred to obtain a mixed liquid.

この混合液を半径300mmのセラミックグラインダーを用いて、1500rpmで30分間のせん断処理を1回施した。なお、セラミックグラインダーの最短距離は、約50μmであった。 This mixture was sheared once for 30 minutes at 1500 rpm using a ceramic grinder with a radius of 300 mm. The minimum grinding distance of the ceramic grinder was approximately 50 μm.

得られた分散液を90℃30hPaの条件で乾燥させて溶媒(水)を除去して粉末を得た。この結果、得られた粉末において、薄片状カーボン100質量部に対して、タンニン酸を50質量部含んでいた。 The resulting dispersion was dried at 90°C and 30 hPa to remove the solvent (water) and obtain a powder. As a result, the resulting powder contained 50 parts by mass of tannic acid per 100 parts by mass of flaky carbon.

別途、得られた分散液10gに50gのエタノールを加えて減圧濾過し、得られたケーキにアセトンを40g加えて減圧濾過し、さらに得られたケーキにアセトンを加えて減圧濾過して得られた黒色物質をTEMにより分析したところ、厚み約10nm(積層数30層)の薄片状カーボンが観察できた。 Separately, 50 g of ethanol was added to 10 g of the resulting dispersion and filtered under reduced pressure. 40 g of acetone was added to the resulting cake and filtered under reduced pressure. Acetone was then added to the resulting cake and filtered under reduced pressure again. The resulting black substance was analyzed by TEM, revealing flaky carbon approximately 10 nm thick (30 layers).

ポリプロピレン(日本ポリプロ(株)製のBC06C)に、得られた粉末を、組成物の総量を100質量%として7.5質量%となるように添加し、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)で混錬を行った。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 180℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
The obtained powder was added to polypropylene (BC06C manufactured by Japan Polypropylene Corporation) so that the amount was 7.5% by mass, assuming the total amount of the composition to be 100% by mass, and the mixture was kneaded using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D=30). The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 180℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は96.4分であった。 As a result, the oxidation induction time was 96.4 minutes.

実施例3
500gの天然黒鉛(伊藤黒鉛工業(株)製)、緑茶ポリフェノール((株)ファーマフーズ製)250g及び水10000gを混合して攪拌することで、混合液を得た。
Example 3
500 g of natural graphite (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd.), 250 g of green tea polyphenol (manufactured by Pharma Foods Co., Ltd.), and 10,000 g of water were mixed and stirred to obtain a mixed liquid.

この混合液を半径300mmのセラミックグラインダーを用いて、1500rpmで30分間のせん断処理を1回施した。なお、セラミックグラインダーの最短距離は、約50μmであった。 This mixture was sheared once for 30 minutes at 1500 rpm using a ceramic grinder with a radius of 300 mm. The minimum grinding distance of the ceramic grinder was approximately 50 μm.

得られた分散液を90℃30hPaの条件で乾燥させて溶媒(水)を除去して粉末を得た。この結果、得られた粉末において、薄片状カーボン100質量部に対して、緑茶ポリフェノールを50質量部含んでいた。 The resulting dispersion was dried at 90°C and 30 hPa to remove the solvent (water) and obtain a powder. As a result, the resulting powder contained 50 parts by mass of green tea polyphenols per 100 parts by mass of flaky carbon.

ポリプロピレン(日本ポリプロ(株)製のBC06C)に、得られた粉末を、組成物の総量を100質量%として7.5質量%となるように添加し、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)で混錬を行った。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 180℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
The obtained powder was added to polypropylene (BC06C manufactured by Japan Polypropylene Corporation) so that the amount was 7.5% by mass, assuming the total amount of the composition to be 100% by mass, and the mixture was kneaded using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D=30). The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 180℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は97.4分であった。 As a result, the oxidation induction time was 97.4 minutes.

実施例4
500gの天然黒鉛(伊藤黒鉛工業(株)製)、タンニン酸(キシダ化学(株)製)250g及び水10000gを混合して攪拌することで、混合液を得た。
Example 4
500 g of natural graphite (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd.), 250 g of tannic acid (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), and 10,000 g of water were mixed and stirred to obtain a mixed liquid.

この混合液を半径300mmのセラミックグラインダーを用いて、1500rpmで30分間のせん断処理を1回施した。なお、セラミックグラインダーの最短距離は、約50μmであった。 This mixture was sheared once for 30 minutes at 1500 rpm using a ceramic grinder with a radius of 300 mm. The minimum grinding distance of the ceramic grinder was approximately 50 μm.

得られた分散液を90℃30hPaの条件で乾燥させて溶媒(水)を除去して粉末を得た。この結果、得られた粉末において、薄片状カーボン100質量部に対して、タンニン酸を50質量部含んでいた。 The resulting dispersion was dried at 90°C and 30 hPa to remove the solvent (water) and obtain a powder. As a result, the resulting powder contained 50 parts by mass of tannic acid per 100 parts by mass of flaky carbon.

スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(旭化成ケミカルズ(株)製タフプレンA)に、得られた粉末を、組成物の総量を100質量%として6質量%となるように添加し、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)で混錬を行った。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 170℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
The obtained powder was added to a styrene-butadiene-styrene block copolymer (Tufprene A manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) in an amount of 6% by mass, with the total amount of the composition being 100% by mass, and the mixture was kneaded using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D=30). The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 170℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は41.4分であった。 As a result, the oxidation induction time was 41.4 minutes.

実施例5
500gの天然黒鉛(伊藤黒鉛工業(株)製)、緑茶ポリフェノール((株)ファーマフーズ製)250g及び水10000gを混合して攪拌することで、混合液を得た。
Example 5
500 g of natural graphite (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd.), 250 g of green tea polyphenol (manufactured by Pharma Foods Co., Ltd.), and 10,000 g of water were mixed and stirred to obtain a mixed liquid.

この混合液を半径300mmのセラミックグラインダーを用いて、1500rpmで30分間のせん断処理を1回施した。なお、セラミックグラインダーの最短距離は、約50μmであった。 This mixture was sheared once for 30 minutes at 1500 rpm using a ceramic grinder with a radius of 300 mm. The minimum grinding distance of the ceramic grinder was approximately 50 μm.

得られた分散液を90℃30hPaの条件で乾燥させて溶媒(水)を除去して粉末を得た。この結果、得られた粉末において、薄片状カーボン100質量部に対して、緑茶ポリフェノールを50質量部含んでいた。 The resulting dispersion was dried at 90°C and 30 hPa to remove the solvent (water) and obtain a powder. As a result, the resulting powder contained 50 parts by mass of green tea polyphenols per 100 parts by mass of flaky carbon.

スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(旭化成ケミカルズ(株)製タフプレンA)に、得られた粉末を、組成物の総量を100質量%として6質量%となるように添加し、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)で混錬を行った。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 170℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
The obtained powder was added to a styrene-butadiene-styrene block copolymer (Tufprene A manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) in an amount of 6% by mass, with the total amount of the composition being 100% by mass, and the mixture was kneaded using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D=30). The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 170℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は43.3分であった。 As a result, the oxidation induction time was 43.3 minutes.

比較例1
ポリプロピレン(日本ポリプロ(株)製BC6C)を、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)を用いて210℃で混練を行い、ペレットを得た。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 180℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
Comparative Example 1
Polypropylene (BC6C manufactured by Japan Polypropylene Corporation) was kneaded at 210°C using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D = 30) to obtain pellets. The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 180℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は29.2分であった。 As a result, the oxidation induction time was 29.2 minutes.

比較例2
ポリプロピレン(日本ポリプロ(株)製のBC06C)に、PAN系カーボンナノファイバー(アイカーボン(株)製)を、組成物の総量を100質量%として5質量%となるように添加し、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)で混錬を行った。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 180℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
Comparative Example 2
PAN-based carbon nanofibers (manufactured by iCarbon Co., Ltd.) were added to polypropylene (BC06C manufactured by Japan Polypropylene Corporation) in an amount of 5% by mass, with the total amount of the composition being 100% by mass, and the mixture was kneaded using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Co., Ltd., diameter 15 mm, L/D=30). The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 180℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は17.9分であった。 As a result, the oxidation induction time was 17.9 minutes.

比較例3
スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(旭化成ケミカルズ(株)製タフプレンA)を、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)を用いて210℃で混練を行い、ペレットを得た。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 170℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
Comparative Example 3
A styrene-butadiene-styrene block copolymer (Tufprene A manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) was kneaded at 210°C using a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D = 30) to obtain pellets. The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 170℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は15.4分であった。 As a result, the oxidation induction time was 15.4 minutes.

比較例4
スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(旭化成ケミカルズ(株)製タフプレンA)に、黒鉛(昭和電工(株)製のUF-G5)を、組成物の総量を100質量%として4質量%となるように添加し、二軸混錬機((株)テクノベル製KZW15TW-30MG-NH、直径15mm、L/D=30)で混錬を行った。得られたペレットについて、以下の条件:
使用装置 ティー・エイ・インスツルメント製 Q20
測定保持温度 170℃
昇温速度 99.9℃/分
雰囲気 N(50mL/分)
(保持温度到達後5分後に切り替え)
により、酸化誘導時間を測定した。
Comparative Example 4
Graphite (UF-G5 manufactured by Showa Denko K.K.) was added to a styrene-butadiene-styrene block copolymer (Tufprene A manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) in an amount of 4 mass% based on 100 mass% of the total amount of the composition, and the mixture was kneaded in a twin-screw kneader (KZW15TW-30MG-NH manufactured by Technovel Corporation, diameter 15 mm, L/D=30). The obtained pellets were kneaded under the following conditions:
Equipment used: TA Instruments Q20
Measurement holding temperature 170℃
Heating rate: 99.9°C/min. Atmosphere: N2 (50 mL/min).
O2 (switched on 5 minutes after reaching the holding temperature)
The oxidation induction time was measured by the following method.

その結果、酸化誘導時間は12.3分であった。 As a result, the oxidation induction time was 12.3 minutes.

このように、薄片状カーボンと特定の有機物の複合体を樹脂に練りこむことにより、酸化を遅らせることができた。 In this way, by kneading a composite of flaky carbon and specific organic matter into the resin, it was possible to slow down oxidation.

実施例1~7では、本発明の薄片状カーボン、つまり、カーボン成分を含む耐久性向上剤を3~7.5質量%と多量に添加しているにもかかわらず、比較例1及び3と比較して、酸化誘導時間が長くなり、酸化防止性が向上していた。一方、比較例2及び4のように、カーボン成分であるカーボンナノファイバーや黒鉛等の添加剤を添加すると、比較例1及び3と比較して、酸化誘導時間が短くなり、酸化防止性が悪化していた。このことから、添加剤を添加すると、通常耐久性が低下することを考慮すれば、実施例1~7ではカーボン成分を多量に添加しているにもかかわらず耐久性が向上していることは、想定外の結果である。 In Examples 1 to 7, despite the addition of large amounts of 3 to 7.5 mass% of the flaky carbon of the present invention, i.e., a durability improver containing a carbon component, the oxidation induction time was longer and the antioxidant properties were improved compared to Comparative Examples 1 and 3. On the other hand, when additives such as carbon nanofibers or graphite, which are carbon components, were added as in Comparative Examples 2 and 4, the oxidation induction time was shorter and the antioxidant properties were worse compared to Comparative Examples 1 and 3. Considering that the addition of additives usually reduces durability, the improved durability in Examples 1 to 7 despite the addition of large amounts of carbon components is an unexpected result.

Claims (11)

薄片状カーボンと、親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物とを含有し、
前記親水基が、フェノール性水酸基及び/又はポリオキシエチレン基であり、
前記疎水基が、2個以上の芳香環を有するアリール基である、
樹脂の耐酸化性向上剤。
The present invention relates to a method for producing a carbon fiber composite, and a method for producing the same.
the hydrophilic group is a phenolic hydroxyl group and/or a polyoxyethylene group,
The hydrophobic group is an aryl group having two or more aromatic rings .
An agent that improves the oxidation resistance of resins .
前記薄片状カーボンの厚みが1~100nmである、請求項1に記載の樹脂の耐酸化性向上剤。 The oxidation resistance improver for resin according to claim 1, wherein the thickness of the flaky carbon is 1 to 100 nm. 親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物がポリフェノールである、請求項1又は2に記載の樹脂の耐酸化性向上剤。 3. The oxidation resistance improver for resins according to claim 1, wherein the organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having high affinity for carbon is a polyphenol. 前記薄片状カーボン100質量部に対して、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物を1~1000質量部含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂の耐酸化性向上剤。 The oxidation resistance improver for a resin according to any one of claims 1 to 3, containing 1 to 1000 parts by mass of an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having high affinity with carbon, relative to 100 parts by mass of the flaky carbon. 酸化防止剤である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂の耐酸化性向上剤。 The resin oxidation resistance improver according to any one of claims 1 to 4, which is an antioxidant . 請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂の耐酸化性向上剤の製造方法であって、
(1)前記薄片状カーボンと、前記親水基及び炭素と親和性の高い疎水基を有する有機化合物と、溶媒とを含有する分散体から溶媒を除去する工程を備える、製造方法。
A method for producing the oxidation resistance improver for resin according to any one of claims 1 to 5, comprising:
(1) A production method comprising a step of removing a solvent from a dispersion containing the flaky carbon, an organic compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having high affinity for carbon, and a solvent.
前記溶媒を除去する工程が、前記分散体を濃縮する工程である、請求項6に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 6, wherein the step of removing the solvent is a step of concentrating the dispersion. 前記溶媒が水である、請求項6又は7に記載の製造方法。 The manufacturing method described in claim 6 or 7, wherein the solvent is water. 請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂の耐酸化性向上剤と、樹脂とを含有する、耐酸化性が向上された脂組成物。 A resin composition having improved oxidation resistance , comprising the agent for improving the oxidation resistance of resin according to any one of claims 1 to 5 and a resin. 前記樹脂が、芳香族高分子化合物である、請求項9に記載の耐酸化性が向上された脂組成物。 10. The resin composition with improved oxidation resistance according to claim 9, wherein the resin is an aromatic polymer compound . 請求項9又は10に記載の耐酸化性が向上された脂組成物の製造方法であって、
(2)前記樹脂の耐酸化性向上剤と、樹脂とを混練する工程
を備える、製造方法。
A method for producing the resin composition having improved oxidation resistance according to claim 9 or 10,
(2) A manufacturing method comprising a step of kneading the resin with the agent for improving the oxidation resistance of the resin .
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