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No.1649

 
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-
■ 執筆者【敬称略】
信州大学 金子 克美 三菱化学(株) 関根 勇一
信州大学 南 太規 山形大学 佐野 正人
北海道大学 古月 文志 東北大学 京谷 隆
北海道大学 久 英之 東海大学 西 義武
電気化学工業(株) 和田 徹也 近畿大学 井原 辰彦
新潟大学 坪川 紀夫 愛知工業大学  大澤 善美
東京学芸大学 前田 優 富山県立大学 真田 和昭
筑波大学 赤阪 健 日本グラファィトファイバー(株) 荒井 豊
東京学芸大学 山田 道夫 ビックケミージャパン(株) 若原 章博
東京学芸大学 長谷川 正 TOTO(株) 徳留 弘優
(株)有沢製作所 小池 常夫 弘前大学 沢田 英夫
富士ゼロックス(株) 吉沢 久江 弘前大学 木島 哲史
九州大学 中嶋 直敏 (独)理化学研究所 田島 右副
金沢大学 生越 友樹 (独)産業技術総合研究所 近松 真之
金沢大学 山岸 忠明 (独)産業技術総合研究所 安積 欣志
大阪大学 原田 明 前田技術事務所 前田 豊
大阪府立大学 北村 進一 (株)常光 佐野 恵一
江崎グリコ(株) 寺田 喜信 山梨大学 古屋 長一
(独)産業技術総合研究所 平野 篤 東京理科大学 矢島 博文
富山大学 小野 慎 奈良先端科学技術大学院大学 池田 篤志
京都大学 梅山 有和 (株)プラスチック工学研究所 辰巳 昌典
奈良先端科学技術大学院大学 内藤 昌信 山形大学 青木 雄二
東京理科大学 佐竹 彰治    
■ 目 次

◆ 第1章 工業用炭素材料表面の基本的特徴

(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

□ 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−
      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
      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

      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

      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

      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
      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
      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 
      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
      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
      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
      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
      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
      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
     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
      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
      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〜
      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〜
      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
      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
      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
      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
      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
      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
      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
      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
      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
      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
     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
      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〜
      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
      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
      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

 【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
      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
      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
      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
      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

 【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
      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
      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
      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】は著作権の都合上、掲載しておりません

 【7】樹脂,炭素材料の界面接着性評価について
      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
      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