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公開番号2025141256
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041111
出願日2024-03-15
発明の名称カーボンナノチューブの水分散用分散剤およびカーボンナノチューブ分散液
出願人星和電機株式会社
代理人個人
主分類C09K 23/12 20220101AFI20250919BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】高分子分散剤であるグルクロノキシランに加えて、グルクロノキシランよりも低分子量の分散剤を添加することにより、CNTを高濃度に分散できる分散剤及び高濃度にCNTを分散した分散液を提供する。
【解決手段】グルクロノキシランと、このグルクロノキシランよりも低分子量のモノマーとを含み、当該モノマーの混合割合はグルクロノキシランの混合割合より小さく、当該モノマーはナフタレンスルホン酸塩、ピレンスルホン酸塩、メチル-α-グルコースおよびキシロースから選択された1種類であることを特徴とする。なお、ナフタレンスルホン酸塩がナフタレンスルホン酸ナトリウムであってもよい。また、ピレンスルホン酸塩がピレンスルホン酸ナトリウムであってもよい。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
カーボンナノチューブを水に分散するためのカーボンナノチューブ用分散剤であって、
グルクロノキシランと、前記グルクロノキシランよりも低分子量で、かつ分子構造中に疎水性と親水性とを有するモノマーとを含み、
前記モノマーの混合割合は、前記グルクロノキシランの混合割合より小さく、
前記モノマーは、ナフタレンスルホン酸塩、ピレンスルホン酸塩、メチル－α－グルコースおよびキシロースから選択された１種類であることを特徴とするカーボンナノチューブ用分散剤。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記ナフタレンスルホン酸塩が、ナフタレンスルホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ用分散剤。
【請求項３】
前記ピレンスルホン酸塩が、ピレンスルホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ用分散剤。
【請求項４】
分散溶媒である水と、分散剤と、カーボンナノチューブとを含むカーボンナノチューブ分散液であって、
前記分散剤が、請求項１から３までのいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ用分散剤であることを特徴とするカーボンナノチューブ分散液。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブおよび多層カーボンナノチューブのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載のカーボンナノチューブ分散液。

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を水に高濃度で、かつ安定に分散するための分散剤およびカーボンナノチューブ分散液に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」とよぶ。）は、炭素のみで構成され直径がナノメートルサイズの円筒（チューブ）状の物質であり、炭素原子が六角形に配置されたベンゼン環を平面上にすべて隣り合うように並べたシートを円筒状に丸めた構造をしている。この筒が一層のものが単層カーボンナノチューブ（以下、「ＳＷＣＮＴ」とよぶ。）、直径の異なる複数の筒が層状に重なったものは多層カーボンナノチューブ（以下、「ＭＷＣＮＴ」とよぶ。）とよばれている。
【０００３】
ＣＮＴは高い導電性や大きな機械的強度を有しており、その特性を活かして導電性塗料、導電性樹脂、電磁波シールドシートあるいはヒータ部材などへの応用が検討されている。これらに応用するときに重要なことは、水などの分散溶媒中にＣＮＴを均一に、かつ高濃度で分散できる分散剤の開発である。ＣＮＴは固体状態では、強いπ－π相互作用やファンデルワールス力により束（バンドル）構造体を形成しているので多くの溶媒中で分散が困難である。このため、ＣＮＴを溶媒に分散可能にして、種々の応用を可能にするためには、その手助けをする優れた分散剤が必要とされている。そのため色々な分散剤が開発されている。
【０００４】
例えば、ＣＮＴおよび／またはグラフェンを溶媒に分散した分散液であって、分散液は低分子界面活性剤および高分子界面活性剤を含有し、低分子界面活性剤の含有量と高分子界面活性剤の含有量との総和の、溶媒に対する重量割合がＣＮＴおよび／またはグラフェンの総含有量の、溶媒に対する重量割合の、０．３倍以上１．５倍以下である分散液が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、特定形状を有するＣＮＴ（Ａ）、および、側鎖に酸性基を有する高分子化合物（Ｂ）を含有するＣＮＴ含有酸性水分散液で、不揮発性有機酸をさらに含有する構成が開示されている。そして、高分子化合物（Ｂ）に含まれる酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基およびリン酸基が開示され、具体例としてカルボキシメチルセルロースやポリスチレンスルホン酸などが示されている。さらに、低分子の酸性化合物である不揮発性有機酸をさらに含有させてもよいことが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、水溶性キシランを用いることにより、難溶性または不溶性の物質の表面への溶媒の親和性を向上させることができることを見出して、水溶性キシラン、物質及び溶媒を含む溶液であって、該物質は該水溶性キシランの不存在下で該溶媒に難溶性または不溶性である溶液が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、本発明者等を含む研究者によりヘミセルロースである４－Ｏ－メチルグルクロノキシランが、疎水性物質を水へ分散する機能を有していることを発見し、ＣＮＴの分散メカニズムを解明した結果、水への分散に最も適しており、かつ、長時間安定な分散溶液を開発したことが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１９－１１９７７５号公報
特開２０１４－１５２２９６号公報
特開２００７－２１５５４２号公報
【非特許文献】
【０００９】
応用糖質科学、第１２巻、第１号、２７－３２（２０２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の発明は、ＣＮＴが溶液中で高度に分散し、かつ、その分散状態を安定に維持することのできる分散液を目的としており、分散液は低分子界面活性剤と高分子界面活性剤とを特定の割合で含有させている。そして、低分子界面活性剤及び高分子界面活性剤は、分子内に疎水構造部と親水構造部とを有するものであり、分散媒とＣＮＴの双方に親和性を持ち、ＣＮＴを分散媒中に分散させる作用を持つものを用いている。高分子界面活性剤としては、物理吸着可溶化剤としてカルボキシメチルセルロースやピレンなどの芳香族ユニットを導入したペンダント型共重合型ポリマーなどを利用できるとしている。高分子界面活性剤と低分子界面活性剤との組み合わせにより１ｋｇ以上の大スケールでＣＮＴを分散することができるとしている。しかし、この発明においては、グルクロノキシランを分散剤として用いることについては開示も示唆もない。
（【００１１】以降は省略されています）

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