(57)【要約】  ナノスケールグラフェンプレートレットを製造する方法であり、（ａ）黒鉛材料を分子状若しくは原子状酸素又は分子状若しくは原子状酸素を放出可能な物質と接触させることによって、酸素基で官能化した黒鉛材料（ＦＯＧ）から成る、８：１より高い炭素／酸素モル比を特徴とする前駆体を得て、（ｂ）続いてそのＦＯＧ前駆体を（化学的又は物理的に）還元することによって、２０：１より高い炭素／酸素モル比を特徴とするナノスケールグラフェンプレートレットを得ることを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノスケールグラフェンプレートレットを製造する方法であって、
（ａ）黒鉛材料を分子状若しくは原子状酸素又は分子状若しくは原子状酸素を放出可能な物質と接触させることによって、酸素基で官能化した黒鉛材料（ＦＯＧ）から成る、８：１より高い炭素／酸素モル比を特徴とする前駆体を得る工程、
（ｂ）続いて前記ＦＯＧ前駆体を化学的又は物理的に還元することによって、２０：１より高い炭素／酸素モル比を特徴とするナノスケールグラフェンプレートレットを得る工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
（ａ）酸素基で官能化した前記黒鉛材料（ＦＯＧ）が、１０：１より高い炭素／酸素モル比を特徴とし、
（ｂ）前記ナノスケールグラフェンプレートレットが、５０：１より高い炭素／酸素モル比を特徴とする、請求項１に記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項３】
分子状又は原子状酸素を放出可能な前記物質がオゾンである、請求項１〜２のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項４】
前記黒鉛材料に接触させる物質が酸素である、請求項１及び２に記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項５】
前記分子状若しくは原子状酸素又は分子状若しくは原子状酸素を放出可能な物質が、液体又はガス状の水を最高で５０体積％含む、請求項１、２、３又は４に記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項６】
前記接触が−２００〜６００℃の温度で起きる、請求項１〜５のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項７】
前記接触が−２００〜１０℃の温度で起きる、請求項６に記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項８】
前記黒鉛材料が、天然若しくは合成黒鉛又は膨張黒鉛である、請求項１〜７のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項９】
前記ＦＯＧ前駆体の化学的還元が、水性ガス、水素、ヒドラジン、メチルヒドラジン等の還元分子又は化合物によって行われる、請求項１〜８のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項１０】
前記ＦＯＧ前駆体の物理的還元が、１分あたり１０℃を超える温度勾配で少なくとも６００℃にまで加熱することによって熱的に行われる、請求項１〜９のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項１１】
前記加熱が、１分あたり５０℃を超える温度勾配で少なくとも９００℃まで行われる、請求項１０に記載のナノスケールグラフェンプレートレットの製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法に従って調製されるナノスケールグラフェンプレートレットであって、３００ｎｍ以下の厚さ、５０μｍ以下の平均サイズ及び４０ｍ2／ｇより広い表面積を有し、２０：１より大きい炭素／酸素モル比を特徴とする、ナノスケールグラフェンプレートレット。
【請求項１３】
１００ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１２に記載のナノスケールグラフェンプレートレット。
【請求項１４】
０．３〜５０ｎｍの厚さを有する、請求項１３に記載のナノスケールグラフェンプレートレット。
【請求項１５】
１０μｍ以下の平均サイズを有する、請求項１２〜１４のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレット。
【請求項１６】
２０００ｎｍ以下の平均サイズを有する、請求項１５に記載のナノスケールグラフェンプレートレット。
【請求項１７】
４０：１より大きい炭素／酸素モル比を特徴とする、請求項１２〜１６のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレット。
【請求項１８】
８０：１〜１０００：１の炭素／酸素モル比を特徴とする、請求項１７に記載のナノスケールグラフェンプレートレット。
【請求項１９】
熱可塑性ポリマーをベースとした組成物であって、
１種以上の重合性モノマーを含むベースの重合によって生成されるポリマーマトリックスと、
ポリマーの質量に対して最高で３０質量％の、請求項１２〜１８のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレットと、
を含むことを特徴とする組成物。
【請求項２０】
前記ナノスケールグラフェンプレートレットの濃度が、ポリマーの質量に対して０．０５〜５質量％である、請求項１９に記載の熱可塑性ポリマーをベースとした組成物。
【請求項２１】
熱可塑性ポリマーが、ビニル又はビニル芳香族モノマーの重合によって得られる、請求項１９又は２０に記載の熱可塑性ポリマーをベースとした組成物。
【請求項２２】
発泡性熱可塑性ポリマーをベースとしたナノコンポジット組成物であって、
（ａ）１種以上の重合性モノマーの重合によって生成されるポリマーマトリックスと、
（ｂ）前記ポリマーマトリックスに球状に取り込まれた、ポリマー（ａ）に対して１〜１０質量％の発泡剤と、
（ｃ）ポリマー（ａ）に対して０．００４〜１５質量％の、請求項１〜１５のいずれかに記載のナノスケールグラフェンプレートレットを含む充填材と、
を含む、ナノコンポジット組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極性が低いポリマーマトリックス中での高分散性を備えたナノスケールグラフェンプレートレット(graphene platelet)を製造する方法及び関連するポリマー組成物に関する。
より具体的には、後述の方法で得られるナノスケールプレートレットは概して、既に知られている他の方法で得られるナノスケールプレートレットより簡単に大規模に且つ環境への影響を抑えて製造することができる。本発明の目的である方法で得られるナノスケールプレートレットは、驚くべきことに、改善された電子伝導性、並びに、当該分野で既知の方法で得られるナノスケールプレートレットと比較すると、中遠赤外線レンジ内でのより高い吸収力及び放射線放出を有する。
このナノスケールプレートレットは、驚くべきことに、従来のナノスケール充填材より、無極性又は極性がごくわずかなポリマーマトリックスに容易に分散可能である。
【０００２】
本発明のナノスケールグラフェンプレートレットは１枚以上のグラフェンシートの形態であり、場合によっては官能化又は化学的に修飾され、各シートは一般に炭素原子の二次元の六方格子から成る。ナノスケールグラフェンプレートレットは、３００ｎｍ以下の厚さ（即ち、グラフェンシートに直角の方向の寸法、より広い意味ではデカルト座標での最も小さい寸法）、５０μｍ以下の平均長さ、幅又は直径及び４０〜２０００ｍ2／ｇの表面積を有する。
本発明の目的は、このナノスケールプレートレットを使用して得られる熱可塑性ポリマー組成物にも関し、ナノスケールプレートレット含有量は、ポリマーの質量に対して例えば３０％以下である。
このナノコンポジット組成物から得られる最終産物は、典型的には、添加剤を含有していないポリマー又は従来の充填材を同じ濃度で含有させさえしたポリマーを使用した類似の配合物より改善された機械抵抗、導電性及び断熱性を有する。この最終産物は、高い熱的、電気的及び機械的性能を有するプラスチック製品の分野で特に有用である。
【０００３】
したがって、本発明は、ポリマーの質量に対してある濃度（例えば、３０％以下）でナノスケールグラフェンプレートレットを充填した発泡性熱可塑性ポリマー（例えば、発泡性スチレンのポリマー）をベースとした顆粒／ビーズにも関する。このビーズ／顆粒から得られる発泡最終産物は、典型的には、黒鉛、石炭（カーボンブラック）等の従来の充填材を使用した類似の配合物より優れた機械抵抗、改善された断熱性及び帯電防止能を有する。これらの最終産物は、建築産業向けの断熱分野で特に有用である。
【背景技術】
【０００４】
高分子ナノコンポジット組成物の近年の工業規模での開発、及び市場での需要の高まりにより、高性能であり且つポリマーマトリックス中で容易に分散可能な新しいナノ材料の合成に科学的な関心が集まっている。特に、このナノ材料は、ポリマー鎖に匹敵する寸法及び高いアスペクト比（Ｌ／Ｄ＞１００）を有する。
【０００５】
例えば、カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＣＮＴ）はグラフェン系ナノ材料であり、高アスペクト比（Ｌ／Ｄ）並びにひときわ優れた電気的性質、機械的性質及び他の性質のおかげで、高分子ナノコンポジットの分野で広く応用されている（ＵＳ２００９／０３００９０、ＵＳ２００９／２００５１７、ＷＯ２００６／１１４４９５、ＣＡ２６４７７２７）。
特許出願ＣＡ２６４７７２７は、改善された機械的性質を備えた、カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴとＤＷＮＴとの組み合わせ）及びエポキシマトリックスをベースとした高分子ナノコンポジット組成物に関する。
国際特許出願ＷＯ２００６／１１４４９５パンフレットには、６０質量％未満の濃度でナノチューブを含有する、気泡寸法（ｃｅｌｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）＜１５０μｍの高分子発泡体（熱可塑性及び熱硬化性）が記載されている。これらの発泡体は食品包装、断熱、膜等の分野で使用される。
【０００６】
ＣＮＴは概して２つの主要グループに分類される。単層ナノチューブ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌｅｄ  ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＳＷＮＴ）と多層ナノチューブ（ｍｕｌｔｉ−ｗａｌｌｅｄ  ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＭＷＮＴ）である。理想的なＳＷＮＴは、２つのフラーレン半球(semi-fullerene)で端部が閉じられた管状構造を形成する丸められたグラフェンシートとして表わすことができる。ＳＷＮＴは典型的には１〜１０ｎｍの直径及びミクロンオーダーの長さを有し、アスペクト比は＞１０００である。グラフェンシートの巻き方向に応じて、キラル（螺旋）構造と非キラル構造とを区別可能である。
【０００７】
ＳＷＮＴの電気的性質についての研究は、直径及びキラリティに従ってＳＷＮＴが金属的挙動と半導体的挙動の両方を有し得ることを示している。
弱いファンデルワールス力で繋がれた同心のグラフェンチューブとして表わされるＭＷＮＴは、典型的にはＳＷＮＴと同様の電子的性質を有する。
カーボンナノチューブは現在でも依然として極めて高コストであり、また界面での十分な接着性及びポリマーマトリックス中での良好な分散度を保証するためには複雑な化学的及び／又は機械的操作を必要とすることが多い。
近年、グラフェン（炭素原子で構成される二次元の六方格子）及びナノスケールグラフェンプレートレット（１枚以上のグラフェンシートを重ね合わせることで得られる）が、カーボンナノチューブに代わる効果的且つより経済的な代替物であると判明している。
【０００８】
近年、これらの材料の合成方法の最適化を目的として数多くの研究が行われている。第１の製造手順において、ナノスケールグラフェンプレートレットは、黒鉛酸化物（ｇｒａｐｈｉｔｅ  ｏｘｉｄｅ：ＧＯ）を前駆体として使用して得られる。黒鉛の酸化には３つの方法があり、これらは最も広く利用され（Ｂｒｏｄｉｅ  Ｂ．Ｃ．，Ｐｈｉｌｏｓ．Ｔｒａｎｓ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ，１４９，２４９（１８５９）；Ｓｔａｕｄｅｎｍａｉｅｒ  Ｌ．，Ｂｅｒ．Ｄｔｓｈ．Ｃｈｅｍ．Ｇｅｓ，３１，１４８１（１８９８）；Ｈｕｍｍｅｒｓ  Ｗ．ｅｔ  ａｌ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，８０，１３３９（１９５８））、これらの方法に従うと、酸化が、カリウム塩の存在下、酸性環境（例えば、硫酸及び硝酸）で起きる。生成された黒鉛酸化物を水溶液中での連続した洗浄作業及び濾過に供し、最終的に真空下で乾燥させる。
【０００９】
上記の方法の１つに従って得られる黒鉛酸化物は、
共有結合した酸素基（即ち、エポキシ、ヒドロキシル基、より度合いの低いカルボニル及びカルボン酸基）、
共有結合していない水（Ｓｔａｎｋｏｖｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ，Ｃａｒｂｏｎ，４５，１５５８−１５６５（２００７））
を層間挿入(intercalated)した黒鉛層から成る材料である。
黒鉛酸化物は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）で特徴付けすることができる。ＧＯに典型的なＸＲＤスペクトルは一般に約０．７１ｎｍの格子面間距離（ＷＯ２００８／０４５７７８）を示し、結果的にそのままの黒鉛に典型的な格子面間距離０．３４ｎｍより大きい。
ＧＯの官能基がこの材料を高親水性にし、これによってこの材料は水溶液中で簡単に剥離可能となる。特に、特許出願ＷＯ２００８／０４８２９５では、例えば水中で黒鉛酸化物を剥離するために、周波数約２０ｋＨｚの音波を使用して最終的に安定したコロイド懸濁液を得ている。
【００１０】
黒鉛酸化物は一般に電気絶縁性であり且つ中赤外線では光学的にあまり厚くない材料であり、更にその親水性のせいで、最も一般的な有機ポリマー、特にはわずかに極性又は無極性のポリマーには不相溶性である。
このような欠点を回避するために物理的及び化学的なものの両方を含めた様々な方法が文献で提案されていて、これらの方法では、高分子ナノコンポジットにおける可能性のある使用のために、前駆体としての黒鉛酸化物から開始してナノスケールグラフェンプレートレットを得る（ＷＯ２００８／０４５７７８；Ｓｔａｎｋｏｖｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ，Ｃａｒｂｏｎ，４５，１５５８−１５６５（２００７）；Ｔｕｎｇ  ｅｔ  ａｌ，Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈ．４，２５−２９（２００８）；ＷＯ２００８／０４８２９５；Ｓｉ  ａｎｄ  Ｓａｍｕｌｓｋｉ，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，８，１６７９−１６８２（２００８）；ＷＯ２００９／０１８２０４；ＷＯ２００９／０４９３７５）。
【００１１】
例えば、ＧＯの急速な加熱は層間挿入物質の揮発につながり得て、結果的にグラフェンシートが膨張し、熱剥離する。特許出願ＷＯ２００８／０４５７７８パンフレットには、ＧＯ（又はＧＯ／水懸濁液）の不活性雰囲気（例えば、窒素、アルゴン、これら２種の混合物）中での急速な加熱（＞２０００℃／分）が黒鉛酸化物の膨張／離層につながることが明記されている。ナノスケールグラフェンプレートレット、より具体的には、典型的にはエポキシ、ヒドロキシル及びカルボキシル基を殆ど有さず、また改善された導電性及び最も一般的な熱可塑性及び弾性ポリマー中での分散性を特徴とする官能化グラフェン（本明細書ではＦＧＳと省略）がこのようにして得られる。表面積〜１５００ｍ2／ｇ及びそのままの黒鉛に典型的な結晶ピークも黒鉛酸化物に典型的な結晶ピークも存在しないＸＲＤスペクトルを有するＦＧＳ材料は、２０００℃／分オーダーの温度勾配に対応する。
【００１２】
ナノスケールグラフェンプレートレットは、水溶液中に分散させたＧＯをヒドラジン水和物（Ｈ2ＮＮＨ2−Ｈ2Ｏ）又は他の還元剤を使用して化学的に還元して製造することもできる（ＳｔａｎＫｏｖｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃａｒｂｏｎ，４５，１５５８−１５６５（２００７））。しかしながら、還元が進行するにつれて、還元された酸化物の水性環境における不溶性に関係した合体現象と、その結果としての、黒鉛のマクロ粒子形成につながる再凝集現象が起き得る。
Ｔｕｎｇら（Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈ．４，２５−２９（２００８））は、ＧＯを純粋なヒドラジンで還元して導電性のヒドラジングラフェン（ＨＧ）を得ていて、これを乾燥させてジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）又はＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の有機溶媒に再懸濁させることができる。
【００１３】
特許出願ＷＯ２００８／０４８２９５パンフレットにおいて、ＧＯの還元は、ポリマー材料（例えば、ポリ（ナトリウム４−スチレンスルホネート）：ＰＳＳＳ）の存在下で、ポリマー材料を高濃度（質量比１０：１＝ＰＳＳ：ＧＯ）で使用して行われる。これによってポリマー基（例えば、ＰＳＳ）とグラフトしたナノスケールグラフェンプレートレットが得られ、このグラフトのおかげで還元中の合体現象が回避される。
ナノスケールグラフェンプレートレットを製造する代替の合成方法では、黒鉛又はその誘導体の、化学的及び／又は物理的方法による剥離を想定している（ＵＳ２００９／００２６０８６；ＵＳ２００８／０２０６１２４；ＵＳ２００８／０２５８３５９；ＵＳ２００９／００２２６４９；Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔ．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌ．３，Ｎ．９，ｐｐ．５６３−５６８（２００８）；Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００９，１３１（１０），ｐｐ．３６１１−３６２０；ＵＳ２００９／０１５５５７８；Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１９，１２２９−１２３２（２００８）；Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈ．３，５３８−５４２（２００８））。Ｈｅｒｎａｎｄｅｚらは（“Ｈｉｇｈ−ｙｉｅｌｄ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｒａｐｈｅｎｅ  ｂｙ  ｌｉｑｕｉｄ−ｐｈａｓｅ  ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｒａｐｈｉｔｅ”，Ｎａｔ．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌ．３，Ｎ．９，ｐｐ．５６３−５６８，２００８）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＥＵ）等の有機溶媒中での黒鉛の音波処理及びその結果としての剥離によって高品質の単層グラフェンシートのコロイド懸濁液を得る方法について記載している。
【００１４】
しかしながら、Ｈｅｒｎａｎｄｅｚらが示すように、これらの方法の効率は概して制限され、執筆者は収率１〜１２％を示している。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、官能化した黒鉛（又は黒鉛材料）（ＦＯＧ）、官能化グラフェン前駆体（ＦＯＧ）の剥離／還元から得られるナノスケールグラフェンプレートレット、ナノスケールプレートレットを充填した熱可塑性ポリマー組成物、特にはナノスケールグラフェンプレートレットを製造する方法にも関する。本発明は、添付の特許請求の範囲の項目により詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例で製造された試料に関する中赤外線（４００〜４０００ｃｍ-1）における透過率（Ｔ）対波長（λ）を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の目的であるナノスケールグラフェンプレートレットは官能化グラフェン前駆体から開始して合成され、また１枚以上のグラフェンシートの形態であり、場合によっては官能化され又は化学的に修飾され、各シートは一般に炭素原子の二次元の六方格子から成る。
【００１８】
特に、本発明が関するところのナノスケールグラフェンプレートレットは、３００ｎｍ以下の厚さ（グラフェンシートに対して直角）を有する。厚さは好ましくは１００ｎｍ未満であり、より一層好ましくは厚さは０．３〜５０ｎｍである。このナノスケールプレートレットは、５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より一層好ましくは２０００ｎｍ以下の平均寸法（長さ、幅又は直径）も有する。本発明が関するところのナノスケールグラフェンプレートレットは表面積＞４０ｍ2／ｇを有する。表面積は好ましくは４０〜２０００ｍ2／ｇであり、より一層好ましくは表面積は９０〜２０００ｍ2／ｇである。
ナノスケールプレートレットは、２０／１より高い、より好ましくは４０／１より高い、より一層好ましくは８０／１〜１０００／１の炭素／酸素（Ｃ／Ｏ）モル比（元素分析で測定）を有する。
【００１９】
後述の方法を通じて得られるナノスケールプレートレットは概して、既に知られている他の方法の場合より簡単に大規模に且つ環境への影響を抑えて製造することができる。
特に、本発明の目的は、黒鉛酸化物の代わりにグラフェン前駆体から開始して得られるナノスケールグラフェンプレートレットに関する。
驚くべきことに、出願人は、黒鉛及び／又は黒鉛材料を、慣用的ではない物理的な処理を通じて、既知の他の方法より経済的に且つ環境への影響を抑えて、酸素基で選択的に官能化できることを発見した（Ｂｒｏｄｉｅ  Ｂ．Ｃ．，Ｐｈｉｌｏｓ．Ｔｒａｎｓ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ，１４９，２４９（１８５９）；Ｓｔａｕｄｅｎｍａｉｅｒ  Ｌ．，Ｂｅｒ．Ｄｔｓｈ．Ｃｈｅｍ．Ｇｅｓ，３１，１４８１（１８９８）；Ｈｕｍｍｅｒｓ  Ｗ．ｅｔ  ａｌ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，８０，１３３９（１９５８））。
本発明において、この処理は、制御された雰囲気中での熱酸化から成る。
第１の手順は、酸化熱処理が様々な濃度の酸素の存在下で起きることを想定していて、好ましくはＯ2量は全体に対して０．５〜１００体積％、より一層好ましくは全体に対して１〜３０体積％である。窒素又は他の不活性ガス（ヘリウム、アルゴン等）を酸素の希釈に使用し得る。
【００２０】
より具体的には、酸化は、黒鉛を入れる石英管から成る炉内で５時間未満、好ましくは１〜３時間にわたって適切な温度、好ましくは７００℃未満、より一層好ましくは３５０〜６００℃で行われる。
有利には、特定の量の水蒸気も酸化雰囲気に加え得る。水蒸気の濃度は、０．５〜５０体積％、好ましくは０．５〜１０体積％、より一層好ましくは０．５〜５体積％であり得る。
出願人は、驚くべきことに、黒鉛及び／又は黒鉛材料を、オゾン又はオゾンを含有するガスを使用しても酸素基で官能化できることも発見した。
【００２１】
本発明で言及するところのこのオゾンを、例えば以下の手順の１つに従って発生させることができる。
・誘電体で隔てられた２つの電極間で発生する及び実際の放電領域からくる特定の放電（クラウン効果）を通す、酸素を含有するガスの使用。
・波長約１８５ｎｍを有するＵＶランプの使用。
・誘電体バリア放電によって形成される冷たいプラズマの使用。
【００２２】
酸素を含有するガスをランプの周囲に流すと、そのランプから発せられる紫外線によってオゾンが発生する。
ガスの酸素含有量は可変である。含有量が高いと、一般にオゾン発生量はより多い。特定のケースにおいて、ガスは空気（この場合、酸素は典型的には約２０％）又は純粋な酸素であり得る。
オゾンを含有するガスを黒鉛材料上に流すことによって、黒鉛材料が官能化される。
オゾンを含有するガスを、黒鉛材料に１分より長い時間、好ましくは１時間より長い時間にわたって通す。
ガス及び／又は黒鉛材料を、−２００〜６００℃、好ましくは−３０〜２００℃の温度にすることができる。
【００２３】
有利には、飽和又は過熱され得る水蒸気流も、オゾンを含有するガスと共に供給することができる。この水蒸気を、オゾン化前又は後にガス流に添加することができる。
本発明で使用する黒鉛材料は天然、合成又は膨張させたものであり得て、０．５〜５０μｍ、好ましくは１〜１５μｍの粒径及び比表面積５〜２０ｍ2／ｇを有し得る。一例がＫｒｏｐｆｍｕｈｌ社の製品ＵＦ  ２であり、４．５μｍの粒径を有する。
あるいは、他の黒鉛材料を使用し得る。黒鉛材料又は黒鉛系材料は、ＩＵＰＡＣによって記載されるものと意図される（ＩＵＰＡＣ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ（１９９５）の“ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＥＤ  ＴＥＲＭＩＮＯＬＯＧＹ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＤＥＳＣＲＩＰＴＩＯＮ  ＯＦ  ＣＡＲＢＯＮ  ＡＳ  Ａ  ＳＯＬＩＤ”を参照のこと）。
【００２４】
本発明の目的である上記の酸化手順を適用することによって、官能化黒鉛又は官能化黒鉛材料（ＦＯＧ）を、酸素基を共有結合させて（即ち、エポキシ、ヒドロキシル基〜より度合いの低いカルボニル及びカルボン酸基）、及び／又は共有結合していない水を含有させて得る。これらの官能基は黒鉛又は黒鉛材料中に均一に分布していて、酸素に対する炭素のモル比は８：１より高く、好ましくは１０：１より高い。
この官能化黒鉛又は黒鉛材料は、驚くべきことに、ナノスケールグラフェンプレートレットの合成における黒鉛酸化物に代わる効果的な代替物であると判明している。
【００２５】
この官能化黒鉛又は黒鉛材料は、驚くべきことに、当該分野で既知の方法で得られる黒鉛酸化物より低い親水性を有する。ＦＯＧは、適切な非プロトン性有機溶媒（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン）において安定した分散物を形成することができ、またこの分散物中に対象のポリマーを溶解させることも可能であり、または、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート等の既知の界面活性剤を使用して水溶液中で安定した分散物を形成することができる。
【００２６】
本発明の目的であるナノスケールグラフェンプレートレットは、黒鉛酸化物前駆体の剥離及び／又は還元に関して当該分野で既知のものと同じ手順を利用してこの官能化グラフェン前駆体（ＦＯＧ）から開始して合成される（例えば、ＷＯ２００８／０４５７７８パンフレット；Ｓｔａｎｋｏｖｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ，Ｃａｒｂｏｎ，４５，１５５８−１５６５（２００７）；Ｔｕｎｇ  ｅｔ  ａｌ，Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈ．４，２５−２９（２００８）；ＷＯ２００８／０４８２９５；ＷＯ２００９／０１８２０４；ＷＯ２００９／０４９３７５を参照のこと）。
【００２７】
このようにして製造されたナノスケールプレートレットは、驚くべきことに、高い電子伝導性、並びに、等しい比表面積を有する黒鉛酸化物から開始して合成されるナノスケールプレートレットと比較すると、中遠赤外線レンジ内でのより高い吸収力及び放射線放出を特徴とする。
更に、このナノスケールプレートレットは、炭素量と比較すると、芳香族及び／又は脂肪族炭素に結合した酸素原子を殆ど含有しない。
従来の黒鉛酸化物の剥離／還元で得られるナノスケールプレートレットより、特に無極性又はわずかに極性のポリマーマトリックスにおける改善された分散性が得られる。
更に、ポリマーマトリックス中での分散性を更に改善するために、ポリマー鎖を本発明の目的であるナノスケールプレートレットに挿入し得る。
【００２８】
本発明の目的は、このナノスケールグラフェンプレートレットを使用した高分子ナノコンポジット組成物にも関する。
本発明の目的であるナノスケールグラフェンプレートレットをその中に分散させ得る熱可塑性ポリマーマトリックスには、ビニルポリマー（例えばポリエチレン、ポリプロピレン）、ビニル芳香族モノマー（例えばポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリアルファメチルスチレン及びスチレン−アルファメチルスチレンコポリマー）が含まれる。
本発明の目的であるナノコンポジットポリマー組成物は、ポリマーの質量に対して３０％以下のある含有量のナノスケールプレートレットを有する。
【００２９】
好ましくは、ナノコンポジットポリマー組成物は、ポリマーの質量に対して、本発明の目的であるナノスケールプレートレットを０．００４〜１５質量％、より好ましくは０．０１〜５質量％、より一層好ましくは０．０４〜２質量％含有する。
一般に従来の材料と共に使用される慣用の添加剤（顔料、安定剤、成核剤、難燃系、静電気防止剤、離型剤等）を、本発明の目的であるナノコンポジットポリマー組成物に添加し得る。
ナノコンポジット組成物は概して高い導電性を有し、これが帯電防止用途（ＥＳＤ）及び電磁放射線からの保護（ＥＭＩシールド）への使用を可能にしている。
機械的特性、例えば弾性係数及び熱耐性（より高いガラス転移温度）も改善される。
【００３０】
上記のナノスケールグラフェンプレートレットは、様々な手順を利用して本発明の目的であるポリマー組成物に取り込ませ得る。
ナノコンポジット組成物を製造方法するための第１の方法は、ポリマーを十分な溶媒（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン）に溶解させる溶解法である。次に、ナノスケールグラフェンプレートレットをこの溶液に加え、例えば音波流を利用して分散させる。代替の手順においては、ナノスケールグラフェンプレートレットを溶媒の一部に予備分散させ得て、この分散液を続いてポリマー溶液と混合する。多くの場合、溶媒は、蒸発によって生成物から除去できるように低沸点になり得る。沸点がより高い溶媒を使用する場合、コンポジットを、適切な溶媒での沈殿とそれに続く濾過及び／又は遠心分離によって回収することができる。溶液中での方法は、ナノスケールグラフェンプレートレットを適切な溶媒中の安定した懸濁液の形態で直接合成する場合に特に有用である。
【００３１】
あるいは、本発明の目的である官能化グラフェン前駆体（ＦＯＧ）を、その親水性の低さから、対象とするポリマー溶液（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド及びポリスチレン）に直接分散させ、また同時にジメチルヒドラジン又は他の還元剤で還元することができる。これによって、ポリマー内部でのナノスケールプレートレット分散度の高いナノコンポジット組成物が得られる。
ナノコンポジット組成物を製造方法するための第２の方法は、溶融状態での混合から成り、この方法ではポリマーを融点又は軟化点より高い温度にし、次にナノスケールグラフェンプレートレットと混合する。これを目的として使用されるナノスケールプレートレットは好ましくは粉末形態である。混合は、プラスチック材料の加工に一般に使用される装置で行うことができる（二軸押出機、ブラベンダー混合機等）。
【００３２】
更なる代替の手順においては、粉末形態のポリマー及び同じく粉末形態のナノスケールグラフェンプレートレットを、ドライブレンド又はターボ混合によって予備混合し、続いて混合機内で溶融状態で加工することができる。この予備混合によって、ポリマーマトリックス内部でのナノ充填材のより良好な分散度が保証される。
別の代替の方法は現場での(in-situ)重合によって表わされ、この方法ではナノスケールグラフェンプレートレットをモノマーに分散させ、このモノマーを続いて重合する。このモノマーを適切な溶媒に溶解させることもでき、低粘度にすることで、ナノスケール装入材料の良好な分散度を確保することができる。この方法の間、ナノスケールプレートレットを分散させ続けるために、重合を撹拌条件下で行うこともできる。
ナノスケールプレートレットを場合によっては重合前に官能化させることもできる。特に、ビニル基を挿入し得る。このようにして、ナノスケールプレートレットを共重合することによって、ポリマーが融点を超えたとしても再凝集を防止することができる。
【００３３】
出願人は、重合それ自体の最中にナノスケールグラフェンプレートレットを製造する方法も発見した。この方法は、本発明の目的である官能化グラフェン前駆体（ＦＯＧ）を、界面活性剤（例えば、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート）を使用して水性懸濁液中に分散させることを含む。次にモノマーを添加し、重合を懸濁下で行う。重合の開始と同時又はその前に、ただし水溶液中にモノマーを既に懸濁させた状態で、還元剤（例えば、ヒドラジン又はメチルヒドラジン）を添加してナノスケールグラフェンプレートレットの前駆体を還元する。次に、重合を、使用されている通常の方法に従って終了させ得る。これによって、ポリマーマトリックス中でのナノスケールプレートレットの最適な分散度が得られる。
【００３４】
本発明の更なる目的は、例えば顆粒又はビーズ又は溶融混合物の形態の発泡性ビニル及びビニル芳香族ポリマーの組成物に関し、この組成物は、
（ａ）１種以上の重合性モノマー（例えば、ビニル及びビニル芳香族モノマー）を含むベースの重合によって生成されるポリマーマトリックスと、
（ｂ）ポリマーマトリックスに球状に取り込まれた、ポリマー（ａ）に対して１〜１０質量％の発泡剤と、
（ｃ）ポリマー（ａ）に対して０．００４〜１５質量％、好ましくは０．０１〜５質量％、より一層好ましくは０．０４〜２質量％の、本発明の目的であるナノスケールプレートレットと、を含む。
【００３５】
本発明の目的は、上記の発泡性組成物を使用して得られる発泡体又は発泡物品にも関し、したがって組成物は発泡剤をもはや含有しない又はその含有率は低い。
驚くべきことに、この発泡性コンポジットから得られる発泡体が、同じ密度でも、そのナノスケールプレートレットを含有していないポリマーの発泡体と比較すると、改善された断熱性を示すことが判明している。断熱性能は、驚くべきことに、他の不透熱性物質（例えば、石炭、黒鉛、アルミニウムフレーク）を使用して得られる発泡体より概して良好である。
【００３６】
また、これらの革新的なナノコンポジット発泡体では、従来の難燃添加剤（ハロゲン誘導体等）をより低い濃度で使用しても難燃性を付与可能であることが判明している。
本発明の目的である発泡性ポリマー組成物は、以下でより詳細に説明するように、
（１）ナノスケールグラフェンプレートレット及び考えられる添加剤のモノマーへの溶解／分散とそれに続く水性懸濁液中での重合並びに発泡剤の添加を含む、懸濁液中での方法、
（２）ポリマーマトリックス及びナノスケールグラフェンプレートレットを含む予備生成されたポリマー組成物の懸濁（例えば、水性）とそれに続く発泡剤の添加及び取り込みを含む懸濁液中での方法、
【００３７】
（３）以下の：
顆粒若しくは粉末の形態又は既に溶融状態にあるビニル又はビニル芳香族ポリマーをナノスケールグラフェンプレートレット（そのまま又はマスターバッチの形態）及び他の考えられる添加剤と混合し、
任意で、まだ溶融状態にないならば、ポリマー混合物をビニル芳香族ポリマーの融点より高い温度にし、
発泡剤を溶融したポリマーに、他の考えられる添加剤（少なくとも３０質量％、好ましくは５０〜９０質量％の臭素を含有する、モノマーベースに対して０．１〜３質量％、好ましくは０．４〜２．２質量％の自消性臭素化添加剤及びモノマーベースに対して０〜１質量％、好ましくは０．０１〜０．４質量％の、少なくとも１つのＣ−Ｃ又はＯ−Ｏ熱不安定性結合を有する相乗剤を含有する難燃系をベースとした防炎系等）と共に取り込ませ、
このようにして得られたポリマー組成物を静的又は動的混合要素によって混合し、
【００３８】
このようにして得られたポリマー組成物を（例えば、米国特許第７３２０５８５号明細書に記載の手順に従って）圧力下でカッティングダイに送る
ステップを順番に含む連続塊状方法（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｍａｓｓ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、あるいは
（４）直接押出成形方法、即ちビニル芳香族ポリマーの顆粒とナノスケールグラフェンプレートレット（そのまま又はマスターバッチの形態）との混合物を直接、押出機に送り、そこに発泡剤も送られる方法
によって製造方法することができる。あるいは、ポリマーは、溶液での重合プラントからの既に溶融状態にあるポリマーであり得る。
【００３９】
本発明をより深く理解し、また具体化するために、以下に幾つかの例示的且つ非限定的な実施例を挙げる。
実施例では図１に言及し、図１は、
（ａ）実施例１１のような化学酸化による黒鉛酸化物、
（ｂ）実施例１１のように黒鉛酸化物から得られるナノスケールプレートレット、
（ｃ）実施例８のような熱酸化から得られるＦＯＧ及び
（ｄ）実施例８のようにＦＯＧから得られるナノスケールプレートレット
についての中赤外線（４００〜４０００ｃｍ-1）における透過率（Ｔ）対波長（λ）を表す。
【実施例】
【００４０】
実施例１
オゾンから開始してのナノスケールグラフェンプレートレットの調製
ＵＦ２−９６／９７タイプの黒鉛粉末（Ｋｒｏｐｆｍｕｈｌ社製）を酸化アルミニウムの管に入れ、石英ウールで端部を閉じる。この管を冷蔵庫に入れて−１８℃に維持する。
酸素シリンダ式、マイクロラボタイプの一連のオゾン発生器（Ｂｉａｃｃａｂｉ社製）を使用する。このようにして発生させたオゾンを、冷蔵庫内部に位置したコイル管に通すことによって予冷する。次に、このオゾンを、黒鉛の入った管のフラッシングに使用する。
オゾンでの２４時間にわたるフラッシング後、ナノスケールグラフェンプレートレットの前駆体（ＦＯＧ）が入った管を冷蔵庫から取り出し、次に１１００℃に予熱したアルゴン雰囲気下のリンドバーグ炉に入れる。３０秒後、この管を炉から取り出し、ここでもアルゴン流下で冷却する。
【００４１】
得られたナノスケールプレートレットの量は、開始時の黒鉛の質量の約３０％に等しい。炭素／酸素比（元素分析で測定）は１０００であると判明した。
【００４２】
実施例２
オゾンから開始してのナノスケールグラフェンプレートレットの調製
ＵＦ２−９６／９７タイプの黒鉛粉末（Ｋｒｏｐｆｍｕｈｌ社製）を酸化アルミニウムの管に入れ、石英ウールで端部を閉じる。この管を冷蔵庫に入れて−１８℃に維持する。
酸素シリンダ式、マイクロラボタイプの一連のオゾン発生器（Ｂｉａｃｃａｂｉ社製）を使用する。このようにして発生させたオゾンを、冷蔵庫内部に位置したコイル管に通すことによって予冷する。次に、このオゾンを、黒鉛の入った管のフラッシングに使用する。流出口で、ガスの一部をオゾン発生器の注入口の酸素流にベンチュリ管で再循環させる。黒鉛をオゾン流に１２時間にわたって供する。次に、このようにして得られた前駆体（ＦＯＧ）を、実施例１に従ってリンドバーグ炉に送る。
得られたナノスケールプレートレットの量は、開始時の黒鉛の質量の約４０％に等しい。
炭素／酸素比は（元素分析で測定）７００であると判明した。
【００４３】
実施例３
ポリスチレン／ナノスケールグラフェンプレートレットコンポジットの調製
ナノスケールグラフェンプレートレットの前駆体（ＦＯＧ）を、実施例２に従って製造する。
９７．５部のポリスチレンを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解させる。ナノスケールグラフェンプレートレットの前駆体２．５部を、溶液に浸漬させた超音波ソノトロードの助けを借りて溶液中に分散させる。溶液を９０℃にまで加熱し、次にジメチルヒドラジンを添加し、２４時間にわたって作用させる。この溶液を、メタノールを満たした容器に滴加し、力強い撹拌下に維持する。遠心分離で分離した化合物を洗浄、乾燥させ、乳棒を使用して粉末形態に細分化する。
【００４４】
このようにして得られた組成物を二軸押出機に送り、ここで溶融、混合する。このポリマー溶融物を、スパゲッティ状に切断することによって顆粒化する。押出機には脱ガスセクションがあり、ここで揮発性成分が真空吸引によって除去される。次に、顆粒形態のナノコンポジットを、プレス機（ホットプレス機。Ｓａｓｐｏｌ社。モデルＴＣ５０Ａ）で熱成形する。成形した試料は、幅約２ｃｍ、長さ約２．５ｃｍ及び厚さ０．８±０．１ｍｍ（厚さはマイクロメータで測定した）を有する。次に、２つの金の共面電極（厚さ２５ｎｍ、幅５ｍｍ、電極間距離約１ｍｍを有する）を、スパッタリングによってプラーク上に堆積し、ナノコンポジットの導電性を最終的に測定する。導電性の測定は、２つの電極を有するＳｏｕｒｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２４００）を使用して室温で行われた。
測定された導電性は１０-5ｓ／ｍであると判明した。
【００４５】
実施例４
ナノスケールグラフェンプレートレットを含有する発泡性ポリスチレンの調製
６１部のポリスチレンＮ１７８２（Ｐｏｌｉｍｅｒｉ  Ｅｕｒｏｐａ社製）、２部のエチレン−ビス−ステレアミド(stereamide)、２０部のＳａｙｔｅｘ  ＨＰ９００（ヘキサブロモシクロドデカン。Ａｌｂｅｒａｒｌｅ社が販売）、５部のＰｅｒｋａｄｏｘ  ３０（２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン。Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ社が販売）及び実施例３に従って製造したナノスケールグラフェンプレートレットのマスターバッチ１２部を、二軸押出機で混合する。
ｎ−ペンタン（７５％）とイソペンタン（２５％）との混合物５部を、一軸押出機の流出口のポリマー溶融物に添加する。このようにして得られた混合物を、一連の静的混合要素で混合する。ギアポンプで、このようにして得られた混合物の圧力を２００ｂａｒｇにまで上昇させる。次に、混合物を混合交換器（ＳＭＲ）で約１７０℃にまで冷却する。
【００４６】
次に、組成物をダイに分配し、直径０．５ｍｍを有する多数の孔を通して押出成形し、水流で速やかに冷却し、一連の回転ナイフで切断する（米国特許第７３２０５８５号明細書に記載の方法に従う）。
顆粒化チャンバ内の圧力は５バールである。水は冷却噴霧液として使用され、窒素はキャリアガスとして使用される。
得られる顆粒を遠心乾燥機で乾燥させ、次にコーティングで被覆する。このコーティングは、顆粒に、乾燥顆粒１０００部あたり３部のモノステアリン酸グリセリン、１部のステアリン酸亜鉛及び０．２部のグリセリンを添加することによって調製される。コーティングの添加剤は、連続スクリュー混合機により顆粒と混合される。
【００４７】
生成物を１００℃の蒸気を使用して１７ｇ／ｌにまで発泡させ、１日かけてエージングに供し、一部をブロック（寸法１０４０ｘ１０３０ｘ５５０ｍｍを有する）の成形に使用し、一部を再度発泡させ、次に密度１２．５ｇ／ｌを有するブロックに成形する。
次に、ブロックを切断して平坦なシートを作製し、この上で熱伝導性を測定する。
同じブロックから得られたシートの一部を７０℃の炉内に２日間にわたって置く。次に、規格ＤＩＮ  ４１０２に準拠した耐火挙動試験用に試験試料（９ｃｍｘ１９ｃｍｘ２ｃｍ）を採取する。試験試料は試験を通過する。
石炭含有量の分析によって、含有量が０．３質量％であると判明した。熱伝導性は、１７ｇ／ｌで３２．０ｍＷ／ｍＫであると判明した。ＥＮ  ＩＳＯ８４４に準拠して行われた１０％の圧縮での応力は、同じく１７ｇ／ｌで１１０ｋＰａであると判明した。
【００４８】
実施例５
オゾンから開始してのナノスケールグラフェンプレートレットの調製
ＵＦ２−９６／９７タイプの黒鉛粉末（Ｋｒｏｐｆｍｕｈｌ社製）を、酸化アルミニウムの管に入れる。
乾燥空気式のマイクロラボタイプの一連のオゾン発生器（Ｂｉａｃｃａｂｉ社製）を使用する。このようにして発生させたオゾンを含有するガス流を、水蒸気で飽和させた空気流と体積比９５：５で混合する。このようにして得られた混合物で、黒鉛を２４時間にわたってフラッシングする。この混合物から出たガスの一部を、水蒸気を含有する空気の注入後に再循環させる。
【００４９】
官能化黒鉛（ＦＯＧ）の入った酸化アルミニウム管をアルゴン中で数分にわたってフラッシングし、次に、常にアルゴン雰囲気下に維持されたリンドバーグ管を有する炉に素早く入れる。炉は、１１００℃に予熱される。３０秒後、管を炉から取り出し、再度アルゴン流下で冷却する。
【００５０】
実施例６
ポリスチレン／ナノスケールグラフェンプレートレットコンポジットの調製
９８０部のポリスチレンＥＤＩＳＴＩＲ  Ｎ１７８２（Ｍｗ１８００００ｇ／モル、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３、ＭＦＩ（２００℃、５ｋｇ）７．５ｇ／１０’を有するポリスチレン。Ｐｏｌｉｍｅｒｉ  Ｅｕｒｏｐａ社製）を、ミルで超微粉砕する。
【００５１】
実施例５に記載するように製造したナノスケールグラフェンプレートレット２０部を、高せん断粉末混合機（Ｐｌａｓｍｅｃ社の混合機ＴＲＬ  １０）において３０秒にわたって２０００ｒｐｍで９８０部の超微粉砕されたポリスチレンと共に混合する。
得られた粉末を、押出成形し、プレス機で熱成形する。２つの金電極を得られたプラーク上に堆積し、ナノコンポジット組成物の導電性を最終的に実施例３に記載するように測定する。測定された導電性は１０-6ｓ／ｍであると判明した。
【００５２】
実施例７
ポリエチレン／ナノスケールグラフェンプレートレットコンポジットの調製
液体窒素で冷却したミルに、８００部のＦｌｅｘｉｒｅｎｅ  ＦＧ３０タイプの線状低密度ポリエチレン（Ｐｏｌｉｍｅｒｉ  Ｅｕｒｏｐａ社製。密度０．９２５ｇ／ｌ、ＭＦＩ（１９０°、２．１６ｋｇ）１．０ｇ／１０’）及び実施例５で得られた組成物２００部を送る。このようにして得られた組成物を二軸押出機に送り、ここで溶融、混合する。ポリマー溶融物を、水中カッティングで顆粒化する。
このようにして得られた顆粒を、プレス機で熱成形する。次に、２つの金電極を得られたプラーク上に堆積し、ナノコンポジット組成物の導電性を最終的に実施例３に記載するように測定する。測定された導電性は１０-3ｓ／ｍであると判明した。
【００５３】
実施例８
熱酸化から開始してのナノスケールグラフェンプレートレットの調製
ＵＦ２−９６／９７タイプの黒鉛粉末（Ｋｒｏｐｆｍｕｈｌ社製）を酸化アルミニウムの管に入れ、石英ウールで端部を閉じる。
この管を、窒素雰囲気下、５５０℃に予熱したマッフル炉に入れる。１０部の空気と、４０部の窒素と５０部の水蒸気との混合物を、マッフル炉内部に位置したコイル管に通すことで加熱し、次に黒鉛の入った管に入れる。５５０℃での４時間後、依然としてフラッシングを維持しながらマッフル炉の加熱を停止する。酸素基で官能化した黒鉛（ＦＯＧ）の入った管を、１１００℃に予熱したリンドバーグ管状炉に３０秒にわたって入れる。
このようにして得られた粉末を、中赤外線透過率分光法（ＭＩＲ  ４００〜４０００ｃｍ-1）によって、ＦＴ−ＩＲ  ＢＲＵＫＥＲ分光器（モデルＴｅｎｓｏｒ  ２７）を使用して特徴付けした。試料を測定のために粉末化し、臭化カリウム（ＫＢｒ）中に濃度０．１質量％で分散させた。１３ｍｍのディスクを最終的に加圧焼結した。熱酸化から開始して得られたＦＯＧ及びナノスケールグラフェンプレートレットのＭＩＲスペクトル（透過率の観点から）を図１に示す。
【００５４】
実施例９
ポリスチレン／ナノスケールグラフェンプレートレットコンポジットの調製
９００部のポリスチレンＥＤＩＳＴＩＲ  Ｎ２９８２（Ｍｗ１３００００ｇ／モル、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３、ＭＦＩ（２００℃、５ｋｇ）２５ｇ／１０’を有するポリスチレン。Ｐｏｌｉｍｅｒｉ  Ｅｕｒｏｐａ社製）を、ミルで超微粉砕する。
実施例８に記載するように調製したナノスケールグラフェンプレートレット１００部を、高せん断粉末混合機（Ｐｌａｓｍｅｃ社の混合機ＴＲＬ  １０）において、３０秒にわたって２０００ｒｐｍで９００部の超微粉砕されたポリスチレンと共に混合する。
このようにして得られた組成物を二軸押出機に送り、ここで溶融、混合する。このポリマー溶融物を、スパゲッティ状に切断することによって顆粒化する。押出機には脱ガスセクションがあり、ここで揮発性成分が真空吸引によって除去される。
このようにして得られた顆粒を、プレス機で熱成形する。次に、２つの金電極を得られたプラーク上に堆積し、ナノコンポジット組成物の導電性を最終的に実施例３に記載するように測定する。測定された導電性は１０-4ｓ／ｍであると判明した。
【００５５】
実施例１０（比較例）
０．４部のナトリウムドデシルベンゼンスルホネートを１０００部の脱イオン水に、磁気アンカーで撹拌することによって分散させる。
次に、５部の黒鉛「ＵＦ１  ９８．５」（Ｋｒｏｐｆｍｕｈｌ社製）を、一定の撹拌下に維持しながら溶液に添加する。
約５時間後、このようにして得られた生成物を遠心分離に供する。濾液を上澄み相から分離し、上澄み相を８時間にわたって６０℃の炉で窒素流下で乾燥させる。上澄み相には０．２部、即ち、最初に分散させた黒鉛の４質量％の黒鉛しかない。
【００５６】
実施例１１（比較例）
ナノスケールグラフェンプレートレットを、ハマーズ法（Ｈｕｍｍｅｒｓ  ｍｅｔｈｏｄ）に従って黒鉛酸化物から開始して製造する。このようにして得られた黒鉛酸化物をセラミック管に入れ、石英ウールで端部に固定する。次に、この管を、１１００℃に予熱したアルゴン雰囲気下のリンドバーグ炉に入れる。３０秒後、この管を炉から取り出し、再度アルゴン流下で冷却する。
このようにして得られた粉末を、実施例８に記載の手順に従って、中赤外線透過率分光法（ＭＩＲ  ４００〜４０００ｃｍ-1）によって特徴付けした。化学的に得られた黒鉛酸化物及び黒鉛酸化物から開始して熱剥離で得られたナノスケールグラフェンプレートレットのＭＩＲスペクトル（透過率の観点から）を図１に示す。比較すると、図１において、中赤外線吸収における上昇が、実施例８の記載に従って調製されたＦＯＧ試料及び関連するナノスケールプレートレットの場合に観察することができる。
【００５７】
ナノスケールプレートレットにおいて、炭素／酸素比（元素分析で測定）は１０／１であると判明した。
９８０部のポリスチレンＥＤＩＳＴＩＲ  Ｎ１７８２（Ｍｗ１８００００ｇ／モル、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３、ＭＦＩ（２００℃、５ｋｇ）７．５ｇ／１０’を有するポリスチレン。Ｐｏｌｉｍｅｒｉ  Ｅｕｒｏｐａ社製）を、ミルで超微粉砕する。
２０部のナノスケールグラフェンプレートレットを、高せん断粉末混合機（Ｐｌａｓｍｅｃ社の混合機ＴＲＬ  １０）において、３０秒にわたって２０００ｒｐｍで９８０部の超微粉砕されたポリスチレンと共に混合する。
このようにして得られた混合物を二軸押出機に送り、ここで溶融、混合する。このポリマー溶融物を、スパゲッティ状に切断することによって顆粒化する。押出機には脱ガスセクションがあり、ここで揮発性成分が真空吸引によって除去される。
【００５８】
このようにして得られた顆粒を、プレス機で熱成形する。次に、２つの金電極を得られたプラーク上に堆積し、ナノコンポジット組成物の導電性を最終的に実施例３に記載するように測定する。測定された導電性は１０-8ｓ／ｍであると判明した。
【図１】
2013510065.tif 000003
【国際調査報告】
2013510065.tif 000004
2013510065.tif 000005
2013510065.tif 000006