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炭素 カーボン 本 書籍

No.1649

 
★グラフェン,カーボンナノチューブ,カーボンナノファイバー,フラーレン,カーボンブラック,
  活性炭,電池用炭素粒子,導電性フィラーなど

ぬれ性,溶解性,分散性,含浸性,接着性向上などを目的した

工業用炭素材料,ナノカーボン材料の
表面処理 -ノウハウ-

The surface treatment know-how of Industrial carbon materials and nanocarbon materials

発 刊:2011年12月28日  体 裁:B5判 394頁   定 価:80,000(税抜)


■ 執筆者より

工業用炭素材料は年間約9000万トンが使われており,樹脂,ゴム,塗料,インキ等に黒色度,導電性,耐久性等の特殊機能を付与し,またリチウムイオン電池等などでも大量に使われ始めている。

工業用炭素材料表面の構造と特性を理解すると,炭素材料の持ち味を有効に活かすことができる。高分子材料と共に応用される場合が多いため,表面特性の改質が重要である。一方エネルギー貯蔵材,触媒,吸着材等として応用されている細孔性炭素材では,当然ながらその表面構造と特性が第一義的に重要である。

炭素材粒子の形状,粒子の凝集の度合い,粒子表面の物理又は化学的性質と構造は分散性又は配合の難易度を支配するパラメータである。本書はこれらのことに関連して、各専門家が苦心の末に開発した表面処理ノウハウを集めた専門書である。一部「古典的な」方法も含まれているが,産業レベルで実績のある技術も多く,カーボンナノチューブやグラフェン等の新規のカーボンナノ材料にも通ずるところもあり,その実用化と産業応用の促進に一助になれ幸いである。

■ 執筆者(敬称略)
信州大学
信州大学
北海道大学
北海道大学
電気化学工業(株)
新潟大学
東京学芸大学
筑波大学
東京学芸大学
東京学芸大学
(株)有沢製作所
富士ゼロックス(株)
九州大学
金沢大学
金沢大学
大阪大学
大阪府立大学
江崎グリコ(株)
(独)産業技術総合研究所
富山大学
京都大学
奈良先端科学技術大学院大学
東京理科大学

金子 克美
南 太規
古月 文志
久 英之
和田 徹也
坪川 紀夫
前田 優
赤阪 健
山田 道夫
長谷川 正
小池 常夫
吉沢 久江
中嶋 直敏
生越 友樹
山岸 忠明
原田 明
北村 進一
寺田 喜信
平野 篤
小野 慎
梅山 有和
内藤 昌信
佐竹 彰治

三菱化学(株)
山形大学
東北大学
東海大学
近畿大学
愛知工業大学 
富山県立大学
日本グラファィトファイバー(株)
ビックケミージャパン(株)
TOTO(株)
弘前大学
弘前大学
(独)理化学研究所
(独)産業技術総合研究所
(独)産業技術総合研究所
前田技術事務所
(株)常光
山梨大学
東京理科大学
奈良先端科学技術大学院大学
(株)プラスチック工学研究所
山形大学
FIA
関根 勇一
佐野 正人
京谷 隆
西 義武
井原 辰彦
大澤 善美
真田 和昭
荒井 豊
若原 章博
徳留 弘優
沢田 英夫
木島 哲史
田島 右副
近松 真之
安積 欣志
前田 豊
佐野 恵一
古屋 長一
矢島 博文
池田 篤志
辰巳 昌典
青木 雄二
福山 紅陽
■ 目  次 (This book is written in Japanese)
◆第1章 工業用炭素材料表面の基本的特徴
Essential Feature of Surfaces of Industrial Carbon Materials

(1)炭素材料の表面構造と性質

(2)炭素材料の疎水性とは

(3)炭素材料表面のぬれ性

(4)炭素材料の分散性

 
◆ 第2章 各種炭素材料の表面処理,表面改質事例
Chapter 2 The surface treatment and a surface reforming example of various carbon materials

◇ 第1節 カーボンナノ粒子の分散性を良くするための表面処理−概要−
    An introduction to the chemical surface-activation methods
    for the preparation of highlydispersedcarbon nano particles

      1.カーボンナノ粒子凝集体 
      2.カーボンナノ粒子中の不純物
      3.代表的な表面処理技術   
      4.表面処理カーボンナノ粒子の応用例


◇ 第2節 熱処理によるカーボン材料の表面処理について

 【1】 カーボン材料の加熱・黒鉛化処理による分散性向上、表面処理について
    Dispersion improvement of carbon materials by heating and graphitizing
      1.黒鉛化カーボンブラック     
      2.リチウムイオン二次電池への応用


 【2】 カーボン材料の賦活処理による分散性向上、表面処理について
    Dispersion improvement of carbon materials by surface activation based on pore introducton
      1.賦活処理              
      2.ケッチェンブラック


 【3】 カーボン材料のストラクチャ制御による分散性向上、表面処理について
    Dispersion improvement of carbon black by structure control
      1.ストラクチャと分散性       
      2.低ストラクチャ品
      3.高ストラクチャ品
      4.両者の特徴


◇ 第3節 化学修飾,官能基付与を中心とした表面処理について

 【1】 ナノカーボン表面へのポリマーのグラフト処理
    Grafting of polymers ontothe surface of nanocarbons
      1.グラフト反応の方法論
      2.ナノカーボン表面グラフト反応の事例


 【2】 アミンによる単層カーボンナノチューブの分散と分離
    Dispersion and Separation of Single-walled Carbon Nanotubes using Amine
      1.SWNTsのアミンによる分散 
      2.SWNTsのアミンによる金属・半導体SWNTsの分離


 【3】 カーボンナノチューブへのカルボキシル基導入とその官能基変換
    Preparation of Carboxyl-functionalized Single-walled Carbon Nanotubes and Its Modification
      1.カルボキシル基の導入
      2.末端カルボキシル基の変換


 【4】 カーボンナノチューブのアミンおよびエポキシ処理とエポキシ樹脂との分散性向上 
    Amine and epoxy treatments of carbon nanotube and improved dispersibility in epoxy resin
      1.CNT、エポキシ樹脂、硬化剤の3者の選択・組み合わせ
      2.エポキシ樹脂用の化学的表面処理・修飾


 【5】 カーボン材料のホウ素,窒素導入による分散性向上、表面処理について
    Dispersion improvement and surface modification by boron and nitrogen incorporation into carbon materials
      1.ホウ素の導入  
      2.窒素の導入   
      3.B-C-N化合物


 【6】 カーボンナノチューブの化学修飾によるポリマーへの分散
    Chemical Modification of Carbon Nanotubes for Their Dispersion in Polymers.
      1.カーボンナノチューブの化学修飾・メカノケミカル処理
      2.カーボンナノチューブ/エンジニアリングポリマー複合体


 【7】 多環芳香族分子によるカーボンナノチューブの可溶化・機能化
    CNT-solubilization and functinalization using polycyclic compounds
      1.多環芳香族分子によるカーボンナノチューブの可溶化
      2.多環芳香族分子によるカーボンナノチューブの機能化


 【8】 環状ホスト分子の付与と超分子形成
      1.分子を認識してゾル−ゲル変化を示すSWNT超分子ヒドロゲル
      2.CD−グラフェン超分子複合体の形成


 【9】 水溶性キシランを用いたカーボンナノチューブの分散・可溶化とその応用
      1.水溶性キシランによるCNTの分散
      2.AFM観察,吸収・蛍光スペクトル測定,顕微ラマン分光によるマッピング解析


 【10】 タンパク質を用いたカーボンナノチューブの分散
    Dispersion of carbon nanotubes using proteins
      1.分散方法〜分散溶液の性質,共溶媒・溶質の添加による分散性の向上〜
      2.カーボンナノチューブとタンパク質の相互作用


 【11】 ペプチドによるカーボンナノチューブの分散性の向上
      1.超音波処理時間の影響     
      2.分散条件の組み合わせ


 【12】 π共役系高分子について
     Composite with p-Conjugated Polymers
      1.アゾベンゼンを主鎖に含んだ高分子の合成
      2.アゾベンゼンポリマーの分散能評価,光異性化


 【13】 非共有結合によるカーボン材料の分散性向上、表面処理について
      1.非共有結合によるカーボンナノチューブの修飾


 【14】 超分子化学的修飾によるカーボンナノチューブとポルフィリンの複合体形成
      1.イミンポリマーラッピング法の特徴と複合体形成


◇ 第4節 酸化,エッチング処理による表面処理について

 【1】 カーボン材料の気相酸化による分散性向上、表面処理について
    Dispersion improvement of carbon materials by gas-phase oxidation
      1.カーボンブラックの後処理     
      2.気相酸化


 【2】 カーボン材料の表面酸化処理
      1.表面酸化処理方法   
      2.酸化処理後の分析方法


 【3】 マイクロ波を応用した炭素材料の表面処理
    Microwave-assisted Chemical Modification of Carbon Surfaces
      1.炭素材料のマイクロ波加熱の特徴
          事例1:カーボンナノチューブと有機化合物の反応
          事例2:カーボンナノチューブ・ポリマーコンポジットの弾性特性の改善


 【4】 アルミ陽極酸化とプラズマ照射を用いたカーボンナノ材料の
    分散性向上とその応用について
      1.水に分散するカーボンナノ試験管
      2.ポリマーで栓をしたカーボンナノ試験管


 【5】 電子線照射による炭素繊維とその複合材料の機械的性質の向上
      1.炭素繊維とC/C複合材への電子線照射高速強化処理
      2.炭素繊維強化熱硬化性エポキシ樹脂(CFRP)への電子線照射処理


 【6】 低温プラズマによるカーボンブラックの表面処理技術
    Surface treatment techniques of carbon black by low temperature plasma
      1.カーボンブラックの表面酸化処理      
      2.水蒸気プラズマ処理


 【7】 パルスCVIによるリチウムイオン二次電池負極用炭素の表面修飾(1)
  〜難黒鉛化性炭素粉体へのカーボンコーティング〜
    Surface-modification of anode carbon for lithium ion battery using pressure-pulsed
    chemical vapour infiltration technique (1)
    - carbon-coating on non-graphitizing carbon powders
      1.コア炭素、コーティング方法、評価法
      2.コーティング試料の構造と電気化学的特性


 【8】 パルスCVIによるリチウムイオン二次電池負極用炭素の表面修飾(2)
  〜人造黒鉛粉体へのカーボンコーティング〜
    Surface-modification of anode carbon for lithium ion battery using pressure-pulsed
    chemical vapour infiltration technique (2)
    - carbon-coating on artificial graphite powders
      1.コア炭素、コーティング方法、評価法
      2.コーティング試料の構造と電気化学的特性


 【9】 強酸および紫外線/オゾン照射による表面処理について
      1.強酸による表面処理     
      2.紫外線/オゾン照射による表面処理


 【10】 カーボン材料の液相酸化による分散性向上、表面処理について
    Dispersion improvement of carbon materials by liquid-phase oxidation
      1.気相酸化との比較        
      2.液相酸化の例


 【11】 電解酸化法について
    Electrochemical Treatment on Carbon Fiber Surface
      1.ピッチ系炭素繊維の分類と構造
      2.電解酸化挙動



◇ 第5節 添加物,コーティングなどによる表面処理について

 【1】 分散剤によるカーボン系粒子の分散安定性向上
      1.分散安定化の基本点        
      2.分散事例


 【2】 アミン系可溶化剤によるカーボン材料の分散性向上、表面処理について
      1.アミン系溶媒の特徴          
      2.研究事例


 【3】 カーボンナノチューブの界面活性剤処理とエポキシ樹脂との分散性向上
    Surfactant treatment of carbon nanotube and improved dispersibility in epoxy resin
      1.用いられる界面活性剤の例     
      2.界面活性剤の添加方法


 【4】 カーボンナノチューブとシリコーン樹脂の親和性と濡れ性による分散性向上
    Affinity between carbon nanotube and silicone resin and improvement in dispersibility by wetting ability
      1.CNTと組み合わせる代表的なシリコーン樹脂の反応形態
      2.CNTとシリコーン樹脂の濡れ性


 【5】 非イオン性界面活性剤による表面処理
      1.エポキシ樹脂への非イオン性界面活性剤の添加


 【6】 界面溶液反応によるフラーレン構造体のナノ形態制御
     Nanostructure Control of Fullerene Aggregates by a Liquid - Liquid Interfacial Reaction
      1.フラーレンの一次元ナノ構造化
      2.六角柱状フラーレン微細構造体の合成


 【7】 ポリアミド系分散剤によるカーボン材料の分散性向上,表面処理について


 【8】 種々のゲスト分子をカプセル化させた含フッ素高分子ナノコンポジットの
     調製とカーボン系材料の表面改質剤への応用
    Preparation of Fluorinated Polymeric Nanocomposites-encapsulated a Variety of Guest Molecules
    and Applications of These Fluorinated Nanocomposites to Surface Modifiers of Carbon Materials
      1.架橋性フルオロアルキル基含有コオリゴマーナノ粒子による
                   フラーレンのカプセル化と汎用有機ポリマーの表面改質


 【9】 フラーレン誘導体を用いたアモルファスカーボン材料の表面改質
     Surface modification of carbon materials by fullerene derivatives
      1.表面自由エネルギー測定と解析
      2.炭素/エポキシ樹脂界面の剥離強度測定


 【10】 共役系高分子ラッピングによるカーボン材料の分散性向上、表面処理について
     Inprovement of dispersion of carbon materials by wrapping with conjugated polymers
      1.共役高分子を用いたSWNTの可溶化


 【11】 シリコン高分子を用いたカーボン材料の可溶化
     Solubilization of carbon materials with silicon polymers
      1.ポリシランを用いたポリマーラッピング現象の研究


 【12】 カーボンナノチューブのシランカップリング剤処理とエポキシ樹脂との分散性向上
      Silane coupling agent treatment of carbon nanotube and improved dispersibility in epoxy resin
      1.シラン化合物によるカーボンナノチューブ表面処理例
      2.シラン処理と物性の向上例


 【13】 カーボンナノチューブのシランカップリング剤処理とシリコーン樹脂との分散性向上
      Silane coupling agent treatment of carbon nanotube and improved dispersibility in silicone resin
      1.ケイ素化合物によるカーボンナノチューブの表面処理


 【14】 アルキル基導入とシラン処理によるフラーレンの薄膜構造およびトランジスタ特性変化
     Thin-film structures of alkyl-substituted fullerene derivatives on silane treatment surfaces and
     their application to transistors

      1.フラーレンへのアルキル基導入による効果 
      2.絶縁膜表面のシラン処理による効果


 【15】 イオン液体を分散剤としたカーボンナノチューブの分散処理と
     電気化学アクチュエータへの応用
      1. ボールミル法を用いたCNTの分散性改良
      2.超音波、およびジェットミル法によるCNTの分散


 【16】 プリプレグについて〜プリプレグ用炭素繊維(PAN系CF)の表面改質事例〜
     Prepreg 〜 Surface modification cases on Carbon fibres ( PAN type CF ) for prepreg〜
      1.炭素繊維の表面処理技術例   
      2.プリプレグ用CF表面改質・事例


 【17】 BMC,SMC 用のCF表面改質事例について
     Surface modification cases on carbon fibres for BMC, SMC
      1.BMC用のCF表面改質事例    
      2.SMC用のCF表面改質事例


◇  第6節 物理的,機械的な表面処理について

 【1】 ジェットミルによるカーボンナノ材料の分散と分散体の応用の可能性
    Dispersion of a carbon nano material by jet mill equipment and possibility of
    application of a dispersing element
      1.湿式ジェットミルによるカーボンナノ材料の分散

 【2】 カーボン材料の界面活性剤処理とジェットミル分散を併用した
    The improvement in the dispersiveness of the carbon materials by using the treatment with
    surfactant and jet-mil
    分散性向上,表面処理について


 【3】 カーボン材料の界面活性剤処理とビーズミル分散を併用した
    分散性向上,表面処理について
    The improvement in the dispersiveness of the carbon materials by using the treatment with
    surfactant and bead-mill

 【4】 可溶剤と超音波処理を用いたカーボン材料の分散性向上とその応用について
    Improvement of the Dispersion Characteristics of Carbon Materials with Dispersants and
    Ultrasonication Treatments and Its Applications
      1.SWNTの分散とその光学特性     
      2.可溶化剤,超音波照射,孤立分散


 【5】 カーボン材料の界面活性剤処理と超音波処理を併用した
     分散性向上,表面処理について
    The improvement in the dispersiveness of the carbon materials by using the treatment with
    surfactant and ultrasonic treatment
      1.超音波分散処理の手順,超音波処理の実際


 【6】 高速振動粉砕法による表面処理について
      1.高速振動粉砕法の手順,特徴


 【7】 カーボンナノチューブとエポキシ樹脂の混合手順と
     マスターバッチ化による分散性向上
    Procedure of blending carbon nanotube with epoxy resin and
    improvement in dispersibility by masterbatch method
      1.エポキシ樹脂、硬化剤、溶剤、添加剤および添加順序


 【8】 樹脂可塑化ガスの存在下溶融混練と超臨界流体による
     カーボンナノチューブの樹脂への分散性向上について
    Melt blending under existence of plasticizing gas and improvement of carbon nanotube
    dispersion into resin by addition of super critical fluid
      1.二軸押出機によるコンパウンド技術
      2.超臨海流体を利用したカーボンナノコンポジット技術

 
◆ 第3章 炭素材料の各種表面処理の測定評価
Chapter 3 A measurement evaluation of various surface treatment of carbon materials

 【1】 カーボン材料の分散度評価
      1.直接測定法                  
      2.間接測定法


 【2】 ナノカーボン材料の沈降速度の比較による分散性評価
      1.超音波印加時間と沈降について


 【3】 カーボン材料の粒度分布測定による分散度評価について
     Evaluation of the dispersivity of carbon materials by using particle size distribution measurement
      1.粒度分布測定について           
      2.界面活性剤処理の基礎


 【4】 カーボン材料のゼータ電位測定による分散度評価について
     Evaluation of the dispersivity of carbon materials by using zeta-potential measurement
      1.カーボンブラック分散液のゼータ電位のpH依存性


 【5】 レオメーターによるカーボンブラックの分散状態の評価
     Rheological Characterization of Carbon Black Suspensions
      1.三次元網目構造形成系
      2.臨界ゲル形成系の分散状態の履歴による変化


 【6】 炭素材料のぬれ性評価
     Wettability of Carbon Materials
      1.測定上の注意点・問題点
      2.炭素材料におけるぬれ性評価事例


 【7】 樹脂,炭素材料の界面接着性評価について
     Measuring methods on phase boundary adhesion propertiy between carbon materials and resins
      1.接合強さに関与する因子          
      2.試験方法の規定

 【8】 SAICAS法を用いたアモルファス炭素/エポキシ樹脂界面の剥離強度評価
     Evaluation for adhesion strength of carbon/matrix interface using SAICAS
      1.試験片の作製       
      2.測定条件


 【9】 カーボンナノチューブとポルフィリンの複合体の紫外−可視吸収および蛍光スペクトル
      1.遊離させたポルフィリンと複合体中のポルフィリンの吸収スペクトル比較

 

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