(57)【要約】【課題】  グラフェンを導電性フィラーとしてバインダーである樹脂中に均一に分散させることができ、良好な物理的特性を有するグラフェン含有樹脂シートの形成に適したグラフェン分散組成物、および、これを用いたカーボン含有樹脂積層体を提供する。【解決手段】  エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤と酸化グラフェンと分散剤とを含み、前記酸化グラフェンの酸化度は、５〜４５ａｔ％の範囲であり、前記分散剤は、官能基としてエポキシ基を有するシランカップリング剤であることを特徴とするグラフェン分散組成物。そして、これを用いて形成したグラフェン含有樹脂シートを基材上に備えたことを特徴とするカーボン含有樹脂積層体。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤と酸化グラフェンと分散剤とを含み、前記酸化グラフェンの酸化度は、５〜４５ａｔ％の範囲であり、前記分散剤は、官能基としてエポキシ基を有するシランカップリング剤であることを特徴とするグラフェン分散組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートを基材上に備えたことを特徴とするカーボン含有樹脂積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性フィラーとしてグラフェンを含むグラフェン分散組成物、およびこれを用いて形成したカーボン含有樹脂積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボン含有樹脂積層体は、電磁波遮蔽材、電磁波吸収材、燃料電池用電極材、放熱材などとして極めて有用であるため、幅広く利用されている。
【０００３】
従来、カーボン含有樹脂積層体は、樹脂単体では成し得ない機械強度、熱伝導性、導電性を発現するために、添加剤として、カーボン材料を樹脂中に均一分散して作製されるカーボン含有樹脂シートを積層することで得る。カーボン材料は、カーボンブラックやＣＮＴ、天然黒鉛、人工黒鉛などが用いられるが、カーボン粒子同士の凝集力が強いために、高含有で均一分散したサンプルを作製することは困難であった。
【０００４】
グラフェンは、優れた電気的特性、熱的特性、および光学的特性を有するため、近年、エレクトロニクス分野、燃料電池分野等をはじめとして、広範な分野での利用が期待されている。
【０００５】
グラフェンを形成する方法としては、グラファイトからの機械的剥離法、グラファイトからの化学的剥離法、および、金属表面への化学気相合成法（ＣＶＤ法）による形成法が知られている。機械的剥離法や化学的剥離法は、金属酸化物や陰イオン化物等によりグラファイト層間を広げたのちに、ボールミルや超音波ホモジナイザーでグラファイト数層の薄さへ剥離することでグラフェンを得る手法である。ＣＶＤ法のように真空プロセスを用いないことから、将来的には安い製造コストで生産できる可能性がある。
【０００６】
そして、グラフェンを導電性フィラーとしてバインダーである樹脂中に分散させたグラフェン樹脂分散液を作製し、分散液を用いて形成したグラフェン分散膜を電磁波遮蔽シールド材、電磁波吸収材、燃料電池用電極材、放熱材等として利用する際には、グラフェンを樹脂中に均一に分散させることが必要となる。しかしながら、樹脂中にグラフェンを均一に分散させることは、グラフェンの凝集性および樹脂との親和性の観点から困難であることが多い。バインダーである樹脂中にグラフェンを分散させる方法としては、例えば、特許文献１に開示のように、熱可塑性樹脂とグラフェン構造を有する炭素材料とが、ハロゲン化芳香族溶媒中に溶解または分散されている混合液、および、その混合液からハロゲン化芳香族溶媒を除去することによって得られる樹脂複合材料が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２２４８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示のものも、溶媒の乾燥中にグラフェンが再凝集して分散性が低下するなどグラフェンの分散性は十分なものではなく、電磁波吸収材などへ形成した樹脂複合材料の膜では、測定場所によって電磁波吸収特性がばらつくという問題がある。したがって、現状においては、上記したように、グラフェンをバインダーである樹脂中に高濃度で均一に分散させる技術開発が強く望まれている。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するもので、グラフェンを導電性フィラーとしてバインダーである樹脂中に高濃度で均一に分散させることができ、良好な電磁波吸収特性や熱伝導性、導電性を有するグラフェン含有樹脂シートの形成に適したグラフェン分散組成物、およびこれを用いて形成したカーボン含有樹脂積層体を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のグラフェン分散組成物は、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤と酸化グラフェンと分散剤とを含み、前記酸化グラフェンの酸化度は、５〜４５ａｔ％の範囲であり、前記分散剤は、官能基としてエポキシ基を有するシランカップリング剤であることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明のカーボン含有樹脂積層体は、上記本発明のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートを基材上に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のグラフェン分散組成物によれば、グラフェンを導電性フィラーとしてバインダーである樹脂中に高濃度で均一に分散させることができ、安定した電磁波吸収特性、放熱特性、導電性を有するグラフェン含有樹脂シートの形成に適した、グラフェン分散組成物となる。
【００１３】
そして、本発明のカーボン含有樹脂積層体によれば、上記本発明のグラフェン分散組成物を用いて基材上に塗布形成するので、広範な分野の各種製品の用途に適したグラフェン含有樹脂シートを、容易かつ生産性良く形成することができ、優れたカーボン含有樹脂積層体が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のグラフェン分散組成物およびカーボン含有樹脂積層体について詳細に説明する。
【００１５】
本発明のグラフェン分散組成物は、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤と酸化グラフェンと分散剤とを含み、前記酸化グラフェンの酸化度は、５〜４５ａｔ％の範囲であり、前記分散剤は、官能基としてエポキシ基を有するシランカップリング剤である構成としたものである。
【００１６】
そして、本発明のカーボン含有樹脂積層体は、上記のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートを基材上に備えた構成としたものである。本発明のグラフェン分散組成物と、これを用いたカーボン含有樹脂積層体について、以下に、構成毎に順に説明する。
【００１７】
本発明のグラフェン分散組成物のエポキシ樹脂としては、２官能以上であれば特に限定されず、各種多官能エポキシ樹脂を用いることができる。特に、低粘度化、低吸水率、高耐熱性の観点から、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂などを用いることが好ましい。また、これらのエポキシ樹脂の性状としては、配合時の取扱い性や作業性および低粘度化の観点から液状のエポキシ樹脂が好ましい。また、これらのエポキシ樹脂は単独または２種以上を混合して用いてもよい。
【００１８】
本発明のグラフェン分散組成物のエポキシ樹脂の硬化剤としては、特に、低粘度化、保存安定性、硬化物の耐熱性などの観点から、イミダゾール類、酸無水物類、アミン類、フェノール類を用いることが好ましく、耐湿信頼性の観点からイミダゾール類、アミン類、フェノール類を用いることがさらに好ましい。また、これらの硬化剤の性状としては、配合時の取扱い性や作業性および低粘度化の観点から液状であることが好ましい。なお、硬化剤の配合量については、エポキシ樹脂の種類、および硬化剤の種類に応じて適宜決定すればよい。
【００１９】
また、エポキシ樹脂の硬化剤として酸無水物類、アミン類、フェノール類を用いる場合には、硬化促進剤を併用してもよい。硬化促進剤としてはイミダゾール類を用いることができる。配合量は硬化に要する時間や保存安定性を考慮して適宜決定すればよい。
【００２０】
本発明のグラフェン分散組成物の酸化グラフェンとしては、任意の公知の方法を用いて製造されるものを用いることができるが、酸化度が５〜４５ａｔ％の酸化グラフェンが、特に好ましい。何故ならば、５ａｔ％未満では、グラフェンの面やエッジに存在する酸素原子を含んだ官能基が少なく、良好な分散物を得ることが困難であり、４５ａｔ％を超えると、導電性に起因した安定した物性を得ることができないためであり、酸化度が５〜４５ａｔ％の酸化グラフェンを用いることにより、良好な分散性と安定した物性を両立できるので好ましい。なお、酸化度とは、酸化グラフェンの全組成に対する酸素原子の原子組成百分率をいうものとする。
【００２１】
酸化グラフェンは、グラファイトを層状に剥離することで得られる炭素材料である。例えば、安価で大量に供給可能なグラファイトを酸化剤（濃硝酸、塩素酸ナトリウム／発煙硝酸、過マンガン酸カリウム／濃硫酸、重クロム酸カリウム／濃硫酸、オゾン、過酸化水素等）で酸化し、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、カルボニル基等の酸素官能基をグラファイトの層間に導入後、水やアルコール等の極性溶媒中で超音波照射または遠心分離を行うことにより、酸素官能基に親和性のある溶媒分子をグラファイトの層間に浸透させ、積層された酸化グラフェン層を剥離する方法により得られる。酸化グラフェンの層数や、酸素官能基の導入数は、酸化処理の条件等により、酸化グラフェンに要求される性質（電気伝導度、熱伝導度等）等に応じて適宜調節される。
【００２２】
また、本発明のグラフェン分散組成物の酸化グラフェンとしては、酸化グラフェンの積層数は、１層〜１０００層の範囲が好ましい。１０００層を超えるとグラフェン片の分散が困難となるため好ましくない。そして、酸化グラフェンのアスペクト比は、１００〜１００００の範囲が好ましい。何故ならば、アスペクト比が小さいと所望の物性が得られない。なお、アスペクト比とは、酸化グラフェンの厚みに対する酸化グラフェンの面方向における最大寸法の比をいうものとする。
【００２３】
なお、酸化グラフェンの配合量については、特に限定されないが、上記エポキシ樹脂１００重量部に対して、酸化グラフェンが３〜５０重量部の範囲とすることが好ましい。３重量部未満では、樹脂本来の物性が支配的でグラフェン含有による特性向上が見られないためであり、５０重量部を超えると、分散させることが困難であることと、塗布膜形成が困難な高粘度の組成物となる。さらに、グラフェン含有樹脂シートの機械特性が著しく劣化するため好ましくない。
【００２４】
本発明のグラフェン分散組成物の分散剤としては、官能基としてエポキシ基を有するシランカップリング剤が好ましい。エポキシ基を有するシランカップリング剤としては、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシ基含有アルコキシシラン化合物が挙げられる。
【００２５】
なお、シランカップリング剤の配合量および処理方法については、公知の方法を使用することができ、一概に規定することはできないが、シランカップリング剤の配合量は、酸化グラフェン１００質量部に対して、１０〜３０重量部の範囲とすることが好ましい。１０重量部未満では、分散が困難であり、３０重量部を超えると、グラフェン添加による物性の向上効果が低下し好ましくない。また、シランカップリング剤は、分散剤として分散組成物に単独で添加して用いることもできるが、予め、酸化グラフェンに添加して予備処理した上で用いた方が、分散効果が大きいのでより好ましい。
【００２６】
本発明のグラフェン分散組成物は、次のようにして製造することができる。例えば、まず、秤量した酸化グラフェンに、シランカップリング剤を添加し、ペイントコンディショナー、ビーズミル等のメディア型分散装置を用いて攪拌し、酸化グラフェンの表面に予備処理する。続いて、エポキシ樹脂を添加し、上記の分散装置中で攪拌して、分散処理を行う。次に、エポキシ樹脂の硬化剤を添加し、上記の分散装置中で攪拌して処理することにより、本発明のグラフェン分散組成物を製造することができる。
【００２７】
なお、本発明のグラフェン分散組成物の製造に用いられる分散機としては、例えば、メディアを用いたものでは、サンドミル、ペイントシェーカー、ボールミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、ＳＣミル、スパイクミル、アジテーターミル等が挙げられる。また、メディアを用いないものとしては、超音波ホモジナイザー、ナノマイザー、デゾルバー、ディスパー、高速インペラー分散機等が挙げられる。これらのうちの１種を単独で用いてもよく、２種以上の装置を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、メディアを用いた分散機は分散能力が高く好ましい。
【００２８】
次に、本発明のグラフェン分散組成物を用いた本発明のカーボン含有樹脂積層体について説明する。本発明の透カーボン含有樹脂積層体は、上記のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートを基材上に備えた構成としたものである。
【００２９】
本発明の基材としては、用途によって、広く用いることができる。電磁波遮蔽材として用いる場合は、ガラス、プラスチック材料が望ましい。具体的なプラスチックの種類としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。これらうち、積層体の形状が、フィルムやシートの場合には、耐熱性、機械的強度に優れ、特に、安価でかつ透明性と柔軟性も兼ね備えている等の観点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。放熱材として利用する際には、ポリオレフィン系のフィルム、離形性をもったフィルムや板に塗布し、離型材を剥離することで、グラフェン含有樹脂シートを得ることができる。電磁波吸収材として利用する際は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属単体や合金で作られた金属板や箔、また、上記プラスチックフィルムへ上記金属の薄膜を成膜した基材を用いることができるが、電磁波を反射する基材であれば特に限定されず、グラファイトシート、天然黒鉛、高配向黒鉛なども利用できる。基材の形状としては、フィルム、シート、および板状のものがその用途に応じて使用できる。
【００３０】
また、上記基材の表面には、接着性を向上させるために、予め、コロナ放電処理、プラズマ処理などの表面処理を施してもよく、易接着層を設けてもよい。
【００３１】
そして、本発明のカーボン含有樹脂積層体は、上記基材上に、上記で詳述した本発明のグラフェン分散組成物を塗布し硬化してグラフェン含有樹脂シートを形成することにより、作製できる。
【００３２】
なお、グラフェン分散組成物の塗布方法としては、例えば、グラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法など塗工法が使用できる。グラフェン分散組成物の硬化条件としては、エポキシ樹脂の種類、および硬化剤の種類に応じて適宜決定される。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明のグラフェン分散組成物およびカーボン含有樹脂積層体について、実施例に基づき具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３４】
〈実施例１〉
実施例１のグラフェン分散組成物は、以下のようにして作製した。まず、市販の酸化グラフェン（サイズ：数百ナノ〜数μｍ、厚さ：１ｎｍ以下、ＧＲＡＰＨＥＮＥＡ社製）１．０ｇと、分散剤であるシランカップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＥ−４０３）０．２５ｇ（酸化グラフェン１００重量部に対して２５重量部）とを、ミキサーミル（株式会社レッチェ製）５０ｍｌ容器に１０ｍｍφのボール１０個とともに入れ、５分間攪拌処理した。続いて、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である二液混合エポキシ樹脂の主剤（日新レジン株式会社製クリスタルレジンIIのＡ剤）１３．６ｇを加えて、更に２０分間攪拌処理した後、ボールと分離してミキサーミルより取り出し、硬化剤として変性ポリアミン（日新レジン株式会社製、クリスタルレジンIIのＢ剤）５．４ｇを加えて、スパチュラでかき混ぜて、実施例１のグラフェン分散組成物を得た。
【００３５】
そして、上記実施例１のグラフェン分散組成物を用いたカーボン含有樹脂積層体を、以下のようにして作製した。まず、基材として、ガラス基板（安中特殊硝子製作所社製、ソーダガラス、Ａ４サイズ、厚さ１ｍｍ）を準備した。このガラス基板に、マルチアプリケーター（コーティングテスター社製）を用い、塗布速度５０ｍｍ／ｍｉｎで実施例１のグラフェン分散組成物を塗布し、塗布膜を形成した。塗布膜は、５０℃の乾燥炉に３０分間入れて予備硬化を行ったのち、室温で２日放置して完全硬化させた。以上により、実施例１のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートをガラス基材上に備えた、実施例１のカーボン含有樹脂積層体を得た
【００３６】
なお、実施例１で用いた酸化グラフェン（ＧＲＡＰＨＥＮＥＡ社製）の平均酸化度は、４５ａｔ％であった。
【００３７】
酸化グラフェンの酸化度は、以下のようにして評価した。酸化グラフェンを導電テープで固定して評価試料とし、エネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＸ）（株式会社堀場製作所製）が付属した走査電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、ＳＵ８０２０）を用いて観察した。加速電圧１ｋＶ、倍率５万倍で、観察視野が全て酸化グラフェンとなるように測定位置を決定し、ＥＤＸを用いて、酸化グラフェンの酸素原子の原子組成百分率（酸化度）を解析した。酸化度の評価は、視野が全く重ならない別視野１０か所について解析し、酸化度の平均値を求めて、酸化グラフェンの平均酸化度とした。以下についても同様である。
【００３８】
〈実施例２〉
実施例２のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点は、分散剤として用いたシランカップリング剤のみであり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。実施例２のグラフェン分散組成物では、シランカップリング剤として２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−３０３）０．２５ｇ（酸化グラフェン１００重量部に対して２５重量部）を添加した。また、実施例１と同様にして、実施例２のグラフェン分散組成物を用いた実施例２のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００３９】
〈実施例３〉
実施例３のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点もまた、分散剤として用いたシランカップリング剤のみであり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。実施例３のグラフェン分散組成物では、シランカップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−４０３）０．２５ｇ（酸化グラフェン１００重量部に対して２５重量部）を添加した。また、実施例１と同様にして、実施例３のグラフェン分散組成物を用いた実施例３のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００４０】
〈実施例４〉
実施例４のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点は、用いた酸化グラフェンのみであり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。実施例４のグラフェン分散組成物では、酸化グラフェンとして、平均酸化度８．５ａｔ％の酸化グラフェン（ＸＧｓｃｉｅｎｃｅ社製、Ｃ−７５０、サイズ：１〜２μｍ、厚さ：２ｎｍ以下）１．０ｇを用いた。また、実施例１と同様にして、実施例４のグラフェン分散組成物を用いた実施例４のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００４１】
〈実施例５〉
実施例５のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点は、用いた酸化グラフェンであり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。実施例５のグラフェン分散組成物では、酸化グラフェンとして、実施例１で用いた酸化グラフェン（ＧＲＡＰＨＥＮＥＡ社製）を、以下のようにして予め還元処理をして用いた。
【００４２】
具体的には、酸化グラフェン（ＧＲＡＰＨＥＮＥＡ社製）１．０ｇと無水エタノール９０ｍｌ、Ｌ−アスコルビンサン９．０ｇを蓋付きビーカーに入れ、オイルバスを用いて、５０℃で２４時間撹拌した。この溶液を吸引濾過し、７００ｍｌのイオン交換水でよく洗浄した。吸引ロートに残った黒色粉末を５０℃で７時間真空乾燥し、０．９８ｇの還元した酸化グラフェンを得た。そして、実施例５のグラフェン分散組成物では、酸化グラフェンとして、この還元した酸化グラフェン０．９８ｇを用いた。この還元した酸化グラフェンの平均酸化度は、２１ａｔ％であった。また、実施例１と同様にして、実施例５のグラフェン分散組成物を用いた実施例５のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００４３】
〈比較例１〉
比較例１のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点は、分散剤としてシランカップリング剤を添加しなかった点であり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。また、実施例１と同様にして、比較例１のグラフェン分散組成物を用いた比較例１のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００４４】
〈比較例２〉
比較例２のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点は、用いた酸化グラフェンのみであり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。比較例２のグラフェン分散組成物では、酸化グラフェンとして、平均酸化度３．１ａｔ％の酸化グラフェン（ＸＧｓｃｉｅｎｃｅ社製、Ｍ−５、サイズ：６μｍ、厚さ：５μｍ）１．０ｇを用いた。また、実施例１と同様にして、比較例２のグラフェン分散組成物を用いた比較例２のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００４５】
〈比較例３〉
比較例３のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点は、用いた分散剤のみであり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。比較例３のグラフェン分散組成物では、分散剤として、高分子量型分散剤であるポリエーテルリン酸エステル（楠本化成株式会社製、ＤＡ−３７５）０．２５ｇ（酸化グラフェン１００重量部に対して２５重量部）を添加した。また、実施例１と同様にして、比較例３のグラフェン分散組成物を用いた比較例３のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００４６】
〈比較例４〉
比較例４のグラフェン分散組成物が実施例１と異なる点もまた、用いた分散剤のみであり、その他の条件および方法は、実施例１と全く同様にして行った。比較例４のグラフェン分散組成物では、分散剤として、高分子量型分散剤である高分子量ポリエステル酸のアマイドアミン塩（楠本化成株式会社製、ＤＡ−７３０１）０．２５ｇ（酸化グラフェン１００重量部に対して２５重量部）を添加した。また、実施例１と同様にして、比較例４のグラフェン分散組成物を用いた比較例４のカーボン含有樹脂積層体を作製した。
【００４７】
以上により得られた実施例１〜５、および比較例１〜４の９種類のカーボン含有樹脂積層体について、評価した。評価としては、形成したグラフェン含有樹脂シートの厚さ、そして、分散性の評価として、形成したグラフェン含有樹脂シートの表面粗さ、および酸化グラフェンの凝集粒子数を測定し評価した。評価結果を、（表１）に示す。
【００４８】
なお、それぞれの評価は、次のようにして行った。グラフェン含有樹脂シートの厚さは、シックネスゲージ（株式会社テクロック製、ＳＭ−１２５）を用いて、カーボン含有樹脂積層体の厚みを任意の場所１０点で測定し、平均値を求め、その後、ガラス基板の厚み１ｍｍを差し引いたものをグラフェン含有樹脂シートの厚さとした。
【００４９】
グラフェン含有樹脂シートの表面粗さは、無作為に抽出した任意の５カ所を、高精度微細形状測定器（株式会社小坂研究所社製、ＥＴ４３００Ｋ）を用い、測定長さ４ｍｍ、カットオフ値０．８ｍｍ、送り速さ０．０５ｍｍ／ｓで、算術平均粗さＲａ、十点平均粗さＲｚを測定し、その平均値を求めた。
【００５０】
酸化グラフェンの凝集粒子数は、デジタルマイクロスコープ（ハイロックス社製、ＫＨ−１３００）を用いて、カーボン含有樹脂積層体のグラフェン含有樹脂シートを１０００倍で観察した。観察において、１つの画面に存在する酸化グラフェンの凝集体を無作為に３０個抽出し、７μｍ以上の凝集体が５個以下であれば「○」、６個以上１０個以下であれば「△」、１１個以上であれば「×」と表記することで、酸化グラフェンの凝集粒子数の評価を行った。
【００５１】
【表１】
2015040211.tif 000002
【００５２】
（表１）の評価結果に示したように、実施例１〜５のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートは、いずれも、表面粗さが小さく、酸化グラフェンの凝集粒子数も少なく、酸化グラフェンが極めて良好に分散していることが確認できた。実施例１〜５のグラフェン分散組成物は、いずれも、酸化度が５〜４５ａｔ％の範囲の酸化グラフェンを用い、官能基としてエポキシ基を有するシランカップリング剤を分散剤として添加したものである。これにより、シランカップリング剤のアルコキシ基の加水分解によるシラノール基が、酸化グラフェンに存在する水酸基やカルボキシル基と相互作用するとともに、シランカップリング剤の官能基であるエポキシ基が、エポキシ樹脂と相互作用して、酸化グラフェンが良好に分散したグラフェン分散組成物がえられたものと考えられる。
【００５３】
一方、分散剤を添加していない比較例１のグラフェン分散組成物、平均酸化度が３．１ａｔ％の酸化グラフェンを用いた比較例２のグラフェン分散組成物、並びに、一般にカーボンブラックの分散剤として用いられているポリエステル系分散剤を添加した比較例３および比較例４のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートは、いずれも、表面粗さが大きく、酸化グラフェンの凝集粒子数も多く、良好な分散が得られなかった。
【００５４】
以上のように、本発明のグラフェン分散組成物は、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤と酸化グラフェンと分散剤とを含み、酸化グラフェンの酸化度は、５〜４５ａｔ％の範囲であり、分散剤は、官能基としてエポキシ基を有するシランカップリング剤である構成としたものである。そして、本発明のカーボン含有樹脂積層体は、上記本発明のグラフェン分散組成物を用いて形成したグラフェン含有樹脂シートを基材上に備えた構成としたものである。そして、これにより、グラフェンを導電性フィラーとしてバインダーである樹脂中に高濃度で均一に分散させることができ、良好な電磁波吸収特性、熱伝導性、導電性を有するグラフェン含有樹脂シートの形成に適した、グラフェン分散組成物となる。また、広範な分野の各種製品の用途に適した安定した物性のグラフェン含有樹脂シートを、容易かつ生産性良く形成することができ、優れたカーボン含有樹脂積層体が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係るグラフェン分散組成物、およびこのグラフェン分散組成物を用いてグラフェン含有樹脂シートを形成したカーボン含有樹脂積層体は、比較的簡易かつ生産性良く、基材上に良好な電磁波吸収特性、熱伝導性、導電性のグラフェン含有樹脂シートを形成することができ、広範な分野の各種製品の用途に適したカーボン含有樹脂積層体として、特に有用である。