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公開番号2025038787
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-19
出願番号2023145602
出願日2023-09-07
発明の名称カーボンナノチューブ水分散液、カーボンナノチューブ不織布及びこれらの製造方法
出願人信越化学工業株式会社
代理人弁理士法人牛木国際特許事務所
主分類C01B 32/174 20170101AFI20250312BHJP(無機化学)
要約【課題】高純度のカーボンナノチューブ不織布を製造するのに好適な、カーボンナノチューブ水分散液及び高純度のカーボンナノチューブ不織布等の提供。
【解決手段】
水100質量部に対して、
塩基性化合物 0.001質量部以上、
コール酸誘導体 0.001質量部以上、及び
カーボンナノチューブ 0.01～10.0質量部
を含むカーボンナノチューブ水分散液;並びに該カーボンナノチューブ水分散液から製造されるカーボンナノチューブ不織布。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
水１００質量部に対して、
塩基性化合物０．００１質量部以上、
コール酸誘導体０．００１質量部以上、及び
カーボンナノチューブ０．０１～１０．０質量部
を含み、カーボンナノチューブに対するコール酸誘導体の添加量が０．１～５．０（質量部／質量部）であるカーボンナノチューブ水分散液。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記コール酸誘導体が、α－ムリコール酸、β－ムリコール酸、コール酸、デオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、ヒオデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、デヒドロコール酸及びリトコール酸から選択される１種以上である請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
【請求項３】
前記塩基性化合物が、窒素含有化合物である請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
【請求項４】
前記窒素含有化合物が、アンモニアである請求項３に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブ水分散液の、ＪＩＳＫ７１１７－２：１９９９記載のコーンプレート型回転粘度計により２５℃で測定したせん断速度１００ｓ
-1
における粘度（η１００）とせん断速度０．１ｓ
-1
における粘度（η０．１）との比（η０．１／η１００）であるチキソ比が５０から１，０００である請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
【請求項６】
水１００質量部、塩基性化合物０．００１質量部以上及びコール酸誘導体０．００１質量部以上を含有する分散用水溶液を調製する工程
及び
前記分散用水溶液に、カーボンナノチューブを０．０１～１０．０質量部かつカーボンナノチューブに対するコール酸誘導体の添加量が０．１～５．０（質量部／質量部）となる量分散させる工程
を有するカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
【請求項７】
（１）水１００質量部に、塩基性化合物０．００１質量部以上を添加混合し、ｐＨ８～１２の塩基性水溶液を調製する工程、
（２）前記塩基性水溶液に、コール酸誘導体を０．００１質量部以上溶解し、分散用水溶液を調製する工程、及び
（３）前記分散用水溶液に、カーボンナノチューブを０．０１～１０．０質量部かつカーボンナノチューブに対するコール酸誘導体の添加量が０．１～５．０（質量部／質量部）となる量分散させる工程、
を有するカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
【請求項８】
（４）請求項１～５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ水分散液を支持体上に５ｍｍ以下の厚さで塗工し、乾燥炉内で水を除去してカーボンナノチューブ薄膜を製造する工程、及び
（５）工程（４）で得られカーボンナノチューブ薄膜を支持体から剥離し、
大気圧下２５０℃以上５００℃以下の温度で
もしくは
大気圧未満の圧力下１５０℃以上５００℃以下の温度で
熱処理する工程
を有するカーボンナノチューブ不織布の製造方法であって、
カーボンナノチューブ不織布中のコール酸誘導体の含有量が０質量％以上１０質量％未満であるカーボンナノチューブ不織布の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理を不活性ガス中で行う請求項８に記載のカーボンナノチューブ不織布の製造方法。
【請求項１０】
ナトリウム原子の含有量が１．０質量％以下であるカーボンナノチューブ不織布。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はカーボンナノチューブ水分散液、カーボンナノチューブ不織布及びこれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブの不織布は、気相で生成されるカーボンナノチューブの凝集物から直接製造できることが知られているが、水素ガス存在下での高温反応で生成するカーボンナノチューブを直接不織布とするには装置的に難しく、且つ製造される不織布は強度面でも異方性が生じてしまう（特許文献１～４）。
そこで、カーボンナノチューブの不織布を気相法以外で製造する方法として、有機溶媒中又は水溶液中にカーボンナノチューブを分散した分散液を用いる湿式法が知られている。カーボンナノチューブの分散液を用いる湿式法において、カーボンナノチューブ凝集物を水又は有機溶媒中に均一に分散させるには、イオン液体や界面活性剤などの分散剤が必須である。例えば、分散剤として有機酸ナトリウム塩、有機酸アンモニウム塩などを使用したカーボンナノチューブ分散液が記載されている（特許文献５）。
また、微細セルロース繊維とカーボンナノチューブとを含む水分散液をろ過することでシート化する方法も知られている（特許文献６）。
また、分散剤としてデオキシコール酸ナトリウムを含むカーボンナノチューブ分散液からカーボンナノチューブ膜体を得る方法も開示されている（特許文献７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－００７３０４号公報
特開２０１３－２４１７２３号公報
特開２０１６－０６５３５０号公報
特開２０１６－１０２０４７号公報
国際公開第２０１８／１７９７６０号
特開２０１４－１８９９３２号公報
特開２０１５－１７８４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、イオン液体は化学的安定性に課題があったり、特許文献７に記載の方法では、カーボンナノチューブ膜体（カーボンナノチューブ不織布）にナトリウムイオンが残存してしまう問題があった。湿式法で製造されるカーボンナノチューブ不織布から分散剤を除去するには、高温で加熱処理する方法が考えられるが、高温での加熱処理により、カーボンナノチューブが酸化劣化してしまう問題もあり、カーボンナノチューブ不織布に含まれる分散剤量を低減し、かつ、カーボンナノチューブを高純度とすることは困難であった。
したがって、本発明は、高純度のカーボンナノチューブ不織布を製造するのに好適な、カーボンナノチューブ水分散液及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、該カーボンナノチューブ水分散液より製造される高純度のカーボンナノチューブ不織布及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、下記カーボンナノチューブ水分散液が、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下のカーボンナノチューブ水分散液等を提供するものである。
［１］
水１００質量部に対して、
塩基性化合物０．００１質量部以上、
コール酸誘導体０．００１質量部以上、及び
カーボンナノチューブ０．０１～１０．０質量部
を含み、カーボンナノチューブに対するコール酸誘導体の添加量が０．１～５．０（質量部／質量部）であるカーボンナノチューブ水分散液。
［２］
前記コール酸誘導体が、α－ムリコール酸、β－ムリコール酸、コール酸、デオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、ヒオデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、デヒドロコール酸及びリトコール酸から選択される１種以上である［１］に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
［３］
前記塩基性化合物が、窒素含有化合物である［１］又は［２］に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
［４］
前記窒素含有化合物が、アンモニアである［３］に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
［５］
前記カーボンナノチューブ水分散液の、ＪＩＳＫ７１１７－２：１９９９記載のコーンプレート型回転粘度計により２５℃で測定したせん断速度１００ｓ
-1
における粘度（η１００）とせん断速度０．１ｓ
-1
における粘度（η０．１）との比（η０．１／η１００）であるチキソ比が５０から１，０００である［１］～［４］のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
［６］
水１００質量部、塩基性化合物０．００１質量部以上及びコール酸誘導体０．００１質量部以上を含有する分散用水溶液を調製する工程
及び
前記分散用水溶液に、カーボンナノチューブを０．０１～１０．０質量部かつカーボンナノチューブに対するコール酸誘導体の添加量が０．１～５．０（質量部／質量部）となる量分散させる工程
を有するカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
［７］
（１）水１００質量部に、塩基性化合物０．００１質量部以上を添加混合し、ｐＨ８～１２の塩基性水溶液を調製する工程、
（２）前記塩基性水溶液に、コール酸誘導体を０．００１質量部以上溶解し、分散用水溶液を調製する工程、及び
（３）前記分散用水溶液に、カーボンナノチューブを０．０１～１０．０質量部かつカーボンナノチューブに対するコール酸誘導体の添加量が０．１～５．０（質量部／質量部）となる量分散させる工程、
を有するカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
［８］
（４）［１］～［５］のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ水分散液を支持体上に５ｍｍ以下の厚さで塗工し、乾燥炉内で水を除去してカーボンナノチューブ薄膜を製造する工程、及び
（５）工程（４）で得られカーボンナノチューブ薄膜を支持体から剥離し、
大気圧下２５０℃以上５００℃以下の温度で
もしくは
大気圧未満の圧力下１５０℃以上５００℃以下の温度で
熱処理する工程
を有するカーボンナノチューブ不織布の製造方法であって、
カーボンナノチューブ不織布中のコール酸誘導体の残存量が０質量％以上で１０質量％未満であるカーボンナノチューブ不織布の製造方法。
［９］
前記熱処理を不活性ガス中で行う［８］に記載のカーボンナノチューブ不織布の製造方法。
［１０］
ナトリウム原子の含有量が１．０質量％以下であるカーボンナノチューブ不織布。
［１１］
縦方向と横方向の引張強度比（縦方向引張強度／横方向引張強度）が０．９５～１．０５である［１０］に記載のカーボンナノチューブ不織布。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のカーボンナノチューブ水分散液は、塗工性に優れ、分散剤として含まれるコール酸誘導体がカーボンナノチューブの酸化劣化しない温度範囲において除去されるため、高純度のカーボンナノチューブ不織布を製造するのに特に好適に使用される。また、本発明のカーボンナノチューブ水分散液により、比較的簡便な装置で、強度面で異方性のないカーボンナノチューブ不織布を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
伝送損失の測定系を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
【００１０】
［カーボンナノチューブ水分散液］
本発明のカーボンナノチューブ水分散液は、コール酸誘導体及び塩基性化合物を含む水に、カーボンナノチューブが分散したものである。以下、本発明のカーボンナノチューブ水分散液が含有する各成分について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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