(57)【要約】【課題】  炭素系微粒子の分散性が高くかつ分散安定性に優れた炭素系微粒子分散液を提供すること。【解決手段】  炭素系微粒子、非水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有することを特徴とする炭素系微粒子分散液。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）炭素系微粒子、（Ｂ）非水溶性有機溶剤、（Ｃ）界面活性剤、及び（Ｄ）水を含有することを特徴とする炭素系微粒子分散液。
【請求項２】
前記（Ａ）炭素系微粒子の平均粒子径が、０．４ｎｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１記載の炭素系微粒子分散液。
【請求項３】
前記（Ｂ）非水溶性有機溶剤が、炭化水素系溶剤及びシリコーン系溶剤からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素系微粒子分散液。
【請求項４】
前記（Ｃ）界面活性剤が、ＨＬＢ値が１〜１８のノニオン界面活性剤であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の炭素系微粒子分散液。
【請求項５】
前記（Ａ）炭素系微粒子、前記（Ｂ）非水溶性有機溶剤、前記（Ｃ）界面活性剤、及び前記（Ｄ）水の、炭素系微粒子分散液中における含有量がそれぞれ、（Ａ）０．０１〜２０質量％、（Ｂ）１〜９７．９９質量％、（Ｃ）１〜６０質量％、及び（Ｄ）１〜９７．９９質量％であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の炭素系微粒子分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素系微粒子の分散液に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素系微粒子は、導電剤、放熱剤、強度向上剤等として広範に活用されている。特に、カーボンナノチューブ、グラファイト、フラーレン等は強度が強く、通電性にも優れているので、フラットパネルディスプレイ、電子デバイス、燃料電池、走査型顕微鏡等の材料、及びその他の複合材料等といった多くの用途開発が進められている。炭素系微粒子をこれらの用途に活用するためには水等の溶媒に均一に分散されていることが重要であるが、炭素系微粒子は、凝集しやすい性質を有しており一般には水等に分散しにくい。炭素系微粒子の分散状態が悪いと、その結果として、分散安定性が悪く長期の保管に耐えられない、導電性等の性能について期待した効果が得られない、性能にばらつきが生じるといった問題が生じることから、分散性が高くかつ分散安定性に優れる炭素系微粒子分散液が望まれている。
【０００３】
例えば、特開２００３−２３８１２６号公報（特許文献１）には、（Ａ）カーボンナノチューブ、（Ｂ）分散剤、（Ｃ）疎水部−親水部−疎水部の構造を有する化合物を含んでなることを特徴とするカーボンナノチューブの親水性分散液が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載のカーボンナノチューブの親水性分散液においては、達成できる分散性や分散安定性が未だ充分ではなかった。また、分散剤として主にアニオン界面活性剤の金属塩が使用されており、かかる金属塩を含有している場合はフラットパネルディスプレイ、電子デバイス等の電子材料分野への適用が困難となり、適用用途が限られるという問題もあった。
【０００４】
また、特開２００９−２４２１２６号公報（特許文献２）には、（Ａ）カーボンナノチューブ、（Ｂ）水、及び（Ｃ）ステロイド骨格を有する非イオン性界面活性剤を含むカーボンナノチューブ分散水溶液が開示されている。しかしながら、特許文献２に記載のカーボンナノチューブ分散水溶液においても、達成できる分散性や分散安定性が充分ではなく、カーボンナノチューブが凝集することがあり、それを取り除くために遠心分離操作を行わなければならないといった問題があった。
【０００５】
さらに、特開２０００−７９３６号公報（特許文献３）には、カーボンブラック、界面活性剤及び水を含有する水性カーボンブラック分散液が開示されており、かかる界面活性剤として架橋したポリオキシエチレンアクリル酸及びアルキルオキシエチラートを用いてパールミル、超音波ミル又はウルトラテュラックスを使用して水に分散させて前記分散液を製造する方法も開示されている。しかしながら、特許文献３に記載の水性カーボンブラック分散液においても、達成できる分散性や分散安定性が充分ではなく、また、使用できるカーボンブラックの粒子径が制限される、分散液のｐＨ値が塩基性の範囲に制限されるといった問題もあった。
【０００６】
また、特開２００６−１８２９４３号公報（特許文献４）には、（１）カーボンブラック及び有機顔料からなる群から選ばれた１種以上の顔料、（２）水系分散媒体、及び（３）特定の置換基を有するＮ−（スルホキシフェニル）−３−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボキサミドからなる群から選ばれた１種以上の分散剤を必須成分として含有する水系顔料液組成物が開示されている。しかしながら、特許文献４に記載の水系顔料液組成物においても、達成できる分散性や分散安定性が充分ではなく、また、分散剤や有機顔料に無機塩類等が不純物として含まれていると分散剤の顔料分散能力が顕著に減殺されるため、使用される分散剤や有機顔料を９７ｗｔ％以上といった高純度に精製しなければならないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２３８１２６号公報
【特許文献２】特開２００９−２４２１２６号公報
【特許文献３】特開２０００−７９３６号公報
【特許文献４】特開２００６−１８２９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、炭素系微粒子の分散性が高くかつ分散安定性に優れた炭素系微粒子分散液を提供し、それによって長期の保管に耐えることが可能な炭素系微粒子分散液、さらに導電性等の性能が安定した炭素系微粒子膜を形成することを可能とする炭素系微粒子分散液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、炭素系微粒子を、非水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水を含有する混合物中に分散せしめることにより、炭素系微粒子の分散性が高くかつ分散安定性に優れた炭素系微粒子分散液が得られるようになることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の炭素系微粒子分散液は、（Ａ）炭素系微粒子、（Ｂ）非水溶性有機溶剤、（Ｃ）界面活性剤、及び（Ｄ）水を含有することを特徴とするものである。
【００１１】
前記本発明の炭素系微粒子分散液においては、前記（Ａ）炭素系微粒子の平均粒子径が、０．４ｎｍ〜１００μｍであることが好ましい。また、前記（Ｂ）非水溶性有機溶剤が、炭化水素系溶剤及びシリコーン系溶剤からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。さらに、前記（Ｃ）界面活性剤が、ＨＬＢ値が１〜１８のノニオン界面活性剤であることが好ましい。
【００１２】
また、前記本発明の炭素系微粒子分散液においては、前記（Ａ）炭素系微粒子、前記（Ｂ）非水溶性有機溶剤、前記（Ｃ）界面活性剤、及び前記（Ｄ）水の、炭素系微粒子分散液中における含有量がそれぞれ、（Ａ）０．０１〜２０質量％、（Ｂ）１〜９７．９９質量％、（Ｃ）１〜６０質量％、及び（Ｄ）１〜９７．９９質量％であることが好ましい。
【００１３】
なお、本発明の炭素系微粒子分散液における分散性及び分散安定性が優れたものとなる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の炭素系微粒子分散液においては、非水溶性有機溶剤、界面活性剤及び水からなるエマルションが均一に形成されており、かかるエマルションの界面に炭素系微粒子が配向して包含されて分散した状態となるため、炭素系微粒子が充分に均一に分散した状態となり、さらに、炭素系微粒子同士の凝集（粒子間の会合結合）が充分に抑制されるため、分散状態が安定化して高い分散安定性が達成されるようになると本発明者らは推察する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、炭素系微粒子の分散性が高くかつ分散安定性に優れた炭素系微粒子分散液を提供することが可能となり、それによって炭素系微粒子分散液が長期の保管に耐えることが可能となり、さらにかかる炭素系微粒子分散液を用いることにより導電性等の性能が安定した炭素系微粒子膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１６】
本発明の炭素系微粒子分散液は、（Ａ）炭素系微粒子、（Ｂ）非水溶性有機溶剤、（Ｃ）界面活性剤、及び（Ｄ）水を含有することを特徴とするものである。
【００１７】
＜（Ａ）炭素系微粒子＞
先ず、（Ａ）炭素系微粒子（以下、「（Ａ）成分」という）について説明する。本発明に使用する（Ａ）成分は、特に制限されず、得られる炭素系微粒子分散液の使用目的に応じて適宜選択される。具体的な例としては、グラファイト（黒鉛）；グラフェン；バックミンスターフラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバッド等のフラーレン類；カーボンナノフォーム；ガラス状炭素；直鎖アセチレン性炭素；活性炭；カーボンブラック；木炭；炭素繊維等が挙げられる。（Ａ）成分は、１種又は２種以上を使用することができる。
【００１８】
（Ａ）成分の平均粒子径も、得られる炭素系微粒子分散液の使用目的に応じて適宜選択されるが、０．４ｎｍ〜１００μｍが好ましく、０．４ｎｍ〜１０μｍがより好ましい。（Ａ）成分の平均粒子径が前記下限未満では炭素系微粒子自体の製造が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が低下する傾向にある。
【００１９】
（Ａ）成分の配合量も、得られる炭素系微粒子分散液の使用目的に応じ適宜選択されるが、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ａ）成分の含有量が０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．１〜１０質量％であることがより好ましい。（Ａ）成分の含有量が前記下限未満では炭素系微粒子により得られる導電性等の性能が得られにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が低下する傾向にある。
【００２０】
＜（Ｂ）非水溶性有機溶剤＞
次に、（Ｂ）非水溶性有機溶剤（以下、「（Ｂ）成分」という）について説明する。本発明に使用する（Ｂ）成分の非水溶性としては、１気圧２０℃の条件下で、同容量のイオン交換水との混合液が二つの層に分かれるものと定義することができる。
【００２１】
このような（Ｂ）成分としては、ケトン類、エステル類、アルコール類、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、脂環式炭化水素類、石油系炭化水素類、ワックス類等の炭化水素系溶剤；シリコーン系溶剤；塩素系溶剤；フッ素系溶剤等が挙げられる。
【００２２】
ケトン類としては、炭素数４〜２０のケトン類が挙げられ、炭素数９〜２０のケトン類が好ましい。具体的には、ジイソブチルケトン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ベンゾフェノン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
【００２３】
エステル類としては、炭素数４〜２０のエステル類が挙げられ、炭素数６〜２０のエステル類が好ましい。具体的には、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、酢酸アリル、プロピオン酸イソアミル、プロピオン酸ベンジル、フェニル酢酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等が挙げられる。
【００２４】
アルコール類としては、炭素数５〜２２の直鎖又は分岐の飽和アルコール類、炭素数１２〜２２の直鎖又は分岐の不飽和アルコール類が挙げられ、炭素数８〜２２の直鎖又は分岐の飽和アルコール類、炭素数１６〜２２の直鎖又は分岐の不飽和アルコール類が好ましい。具体的には、オレイルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール、リノリルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール等が挙げられる。
【００２５】
芳香族炭化水素類としては、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素類が挙げられ、具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、メシチレン、クメン、インデン、ナフタレン、アントラセン、トリフェニレン等が挙げられる。
【００２６】
脂肪族炭化水素類としては、炭素数５〜１８の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素類が挙げられ、具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、２，４−ヘプタジエン等が挙げられる。
【００２７】
脂環式炭化水素類としては、炭素数６〜２０の脂環式炭化水素類（ナフテン系飽和炭化水素類）が挙げられ、具体的には、シクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン等が挙げられる。
【００２８】
石油系炭化水素類としては、ミネラルスピリット、ガソリン、コールタールナフサ、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレピン油等が挙げられる。
【００２９】
ワックス類としては、植物系ワックス（ハゼ蝋、ウルシ蝋等）、動物系ワックス（ミツ蝋、鯨蝋等）、鉱物系ワックス（モンタンワックス等）、石油系ワックス（パラフィンワックス等）、合成ワックス等が挙げられる。
【００３０】
シリコーン系溶剤としては、ジメチルシリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン、メチルフェニルシリコーン、環状ジメチルシリコーン、フロロアルキル変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン等のストレートシリコーンオイル、変性シリコーンオイルが挙げられ、変性シリコーンオイルの場合、側鎖型変性シリコーンオイル、両末端型変性シリコーンオイル、片末端型変性シリコーンオイル、側鎖両末端型変性シリコーンオイルが挙げられる。
【００３１】
塩素系溶剤としては、１、２−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等が挙げられる。
【００３２】
フッ素系溶剤としては、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系溶剤、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）系溶剤、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）系溶剤、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）系溶剤等が挙げられる。
【００３３】
（Ｂ）成分としては、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性がより向上する傾向にある観点から、前記炭化水素系溶剤及びシリコーン系溶剤からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましく、前記アルコール類、脂環式炭化水素類、石油系炭化水素類、ワックス類、及びシリコーン系溶剤からなる群から選択される少なくとも一種であることがより好ましい。
【００３４】
また、（Ｂ）成分としては、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性がより向上する傾向にあるという観点から、水に対する２０℃での溶解度が２５以下（水１００ｇに溶解する溶質（（Ｂ）成分）の質量［ｇ／１００ｇ−Ｈ２Ｏ］）のものであることが好ましく、同溶解度が１０以下のものであることがより好ましく、同溶解度が１以下のものであることが特に好ましい。
【００３５】
また、（Ｂ）成分としては、分散作業が容易となる傾向にある観点から、融点が７０℃以下のものであることが好ましい。（Ｂ）成分は、１種又は２種以上を使用することができる。
【００３６】
（Ｂ）成分の配合量は、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性の観点から、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｂ）成分の含有量が１〜９７．９９質量％であることが好ましく、本発明の炭素系微粒子分散液中にＯｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプのエマルションを形成する場合と、Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプのエマルションを形成する場合に応じてそれぞれ以下の含有量がより好ましい。
【００３７】
すなわち、本発明の炭素系微粒子分散液中にＯｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプのエマルションを形成する場合は、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｂ）成分の含有量が１〜５０質量％であることが好ましく、５〜５０質量％であることがより好ましい。この（Ｂ）成分の含有量が前記範囲をはずれると、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が低下する傾向にある。
【００３８】
また、本発明の炭素系微粒子分散液中にＷａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプのエマルションを形成する場合は、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｂ）成分の含有量が３０〜９７．９９質量％であることが好ましく、３０〜８０質量％であることがより好ましい。この（Ｂ）成分の含有量が前記範囲をはずれると、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が低下する傾向にある。
【００３９】
＜（Ｃ）界面活性剤＞
次に、（Ｃ）界面活性剤（以下、「（Ｃ）成分」という）について説明する。本発明に使用する（Ｃ）成分は、特に限定はなく、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。
【００４０】
アニオン界面活性剤としても、特に限定はなく、具体的な例としては、石鹸、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル、α−オレフィンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、モノアルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。
【００４１】
カチオン界面活性剤としても、特に限定はなく、具体的な例としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等が挙げられる。
【００４２】
両性界面活性剤としても、特に限定はなく、具体的な例としては、アルキルアミノ脂肪酸塩、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド等が挙げられる。
【００４３】
ノニオン界面活性剤としても、特に限定はなく、具体的な例としては、高級アルコールアルキレンオキサイド付加物、アルキルフェノールアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸アルキレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルアルキレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドアルキレンオキサイド付加物、（モノ、ジ、トリ、テトラ、ペンタ）スチレン化フェノールアルキレンオキサイド付加物、ポリオキシプロピレンのアルキレンオキサイド付加物等のポリアルキレングリコール型；グリセロール脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等の多価アルコール型が挙げられる。ここで述べた高級アルコールは通常炭素数が８〜２２の直鎖又は分岐の不飽和又は飽和の高級アルコールであり、アルキルフェノールは通常炭素数が６〜２２の直鎖又は分岐の不飽和又は飽和のアルキルフェノールであり、脂肪酸は通常炭素数が１０〜２２の不飽和又は飽和の脂肪酸であり、多価アルコールは通常炭素数が３〜１２の多価アルコールであり、高級アルキルアミンは通常炭素数が８〜２２の直鎖又は分岐の不飽和又は飽和の高級アルキルアミンである。
【００４４】
（Ｃ）成分としては、得られる炭素系微粒子分散液をフラットパネルディスプレイ、電子デバイス等の電子分野へ適用する場合は、金属塩の混入が少なくなるという観点から、ノニオン界面活性剤を単独で用いることが好ましい。また、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性がより向上する傾向にあるという観点からは、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤を含むことが好ましい。（Ｃ）成分は、１種又は２種以上を使用することができる。
【００４５】
また、（Ｃ）成分としてノニオン界面活性剤を単独で用いる場合、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が向上する傾向にある観点から、ノニオン界面活性剤のＨＬＢ値が１〜１８であることが好ましい。
【００４６】
なお、前記ノニオン界面活性剤のＨＬＢ値は、下記数式（１）：
ＨＬＢ＝２０×エチレンオキサイドの分子量／ノニオン界面活性剤の分子量    （１）
に示すグリフィンの式に準じて親水性基をエチレンオキサイドとみなした数式（１）により算出したものである。また、２種以上のノニオン界面活性剤を含む場合、混合物のＨＬＢ値が１〜１８であることが好ましい。なお、混合物のＨＬＢ値は、それぞれ単独のノニオン界面活性剤のＨＬＢ値の加重平均値を用いる（界面活性剤便覧、西一郎ら、産業図書（株）、１９６０年発行、３０９頁）。
【００４７】
また、（Ｃ）成分としては、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性がより向上する傾向にあるという観点から、本発明の炭素系微粒子分散液中にＯｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプのエマルションを形成する場合は芳香族系ノニオン界面活性剤を含むことがより好ましく、他方、Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプのエマルションを形成する場合はエステル系ノニオン界面活性剤を含むことがより好ましい。
【００４８】
（Ｃ）成分の配合量は、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性の観点から、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｃ）成分の含有量が１〜６０質量％であることが好ましく、５〜５０質量％であることがより好ましい。（Ｃ）成分の含有量が前記範囲をはずれると、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が低下する傾向にある。
【００４９】
＜（Ｄ）水＞
次に、（Ｄ）水（以下、「（Ｄ）成分」という）について説明する。（Ｄ）成分としては、特に制限されず、イオン交換水又は蒸留水を好適に用いることができる。
【００５０】
（Ｄ）成分の配合量は、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性の観点から、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｄ）成分の含有量が１〜９７．９９質量％であることが好ましく、本発明の炭素系微粒子分散液中にＯｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプのエマルションを形成する場合と、Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプのエマルションを形成する場合に応じてそれぞれ以下の含有量がより好ましい。
【００５１】
すなわち、本発明の炭素系微粒子分散液中にＯｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプのエマルションを形成する場合は、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｄ）成分の含有量が３０〜９７．９９質量％であることが好ましく、４０〜９５質量％であることがより好ましい。（Ｄ）成分の含有量が前記範囲をはずれると、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が低下する傾向にある。
【００５２】
また、本発明の炭素系微粒子分散液中にＷａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプのエマルションを形成する場合は、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｄ）成分の含有量が１〜５０質量％であることが好ましく、５〜４０質量％であることがより好ましい。（Ｄ）成分の含有量が前記範囲をはずれると、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性が低下する傾向にある。
【００５３】
さらに、本発明の炭素系微粒子分散液中にＯｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプのエマルションを形成する場合は、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｂ）成分の含有量と（Ｄ）成分の含有量との比率（Ｂ／Ｄ）が０．０１〜１．６７であることが好ましく、他方、Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプのエマルションを形成する場合は、本発明の炭素系微粒子分散液中における（Ｄ）成分の含有量と（Ｂ）成分の含有量との比率（Ｄ／Ｂ）が０．０１〜１．６７であることが好ましい。
【００５４】
本発明の炭素系微粒子分散液においては、各種用途に応じて金属系微粒子を配合することができる。具体的には、金、銀、パラジウム、プラチナ、イリジウム、ロジウム、銅、すず、鉄等の金属微粒子；酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化セリウム、酸化マンガン、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ビスマス、酸化銅、酸化すず、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物微粒子；イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテリウム等のレアアース微粒子；酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテリウム等のレアアース酸化物微粒子；酸化ビスマス、酸化インジウム、五酸化タンタル、酸化コバルト、四三酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、五酸化ニオブ、酸化イリジウム、酸化ロジウム、酸化ルテニウム等のレアメタル酸化物微粒子；インジウム、タンタル、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、リチウム、亜鉛等のレアメタル微粒子等の金属系微粒子が挙げられる。これらは１種又は２種以上を配合することができる。
【００５５】
前記金属系微粒子の平均粒子径は、使用目的に応じて適宜選択されるが、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性がより向上する傾向にあるという観点から、０．４ｎｍ〜１μｍが好ましく、０．４ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。
【００５６】
さらに、本発明の炭素系微粒子分散液においては、本発明の効果を損なわない範囲で溶媒、分散剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、粘度調整剤、キレート剤、消泡剤等を配合することができる。溶媒としては前記（Ｂ）成分以外のものでありかつ水と相溶する溶媒であれば特に限定はなく、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、グリセリン等が挙げられる。また、分散剤としては、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物及びそれらの塩等の高分子型分散剤等が挙げられる。なお、かかる分散剤が前記（Ｃ）成分と重複する場合は、前記（Ｃ）成分として用いられ、その範囲を超えない。
【００５７】
＜炭素系微粒子分散液の粘度＞
本発明の炭素系微粒子分散液の粘度としては、得られる炭素系微粒子分散液の分散安定性及び取り扱い性の観点から、１〜１００，０００ｍＰａ・ｓが好ましく、１〜５０，０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。なお、このような粘度は、炭素系微粒子分散液を２５℃に温度調整し、ブルックフィールド型粘度計（Ｂ８Ｌ型粘度計、株式会社トキメック製）を用いて測定できる。
【００５８】
＜炭素系微粒子分散液の製造方法＞
本発明の炭素系微粒子分散液を製造する方法は、特に制限されず、前記（Ａ）〜（Ｄ）成分を均一に混合することができる方法が適宜採用される。
【００５９】
具体的には、例えば、Ｏｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプのエマルションを形成する場合は、前記（Ａ）成分、前記（Ｂ）成分、及び前記（Ｃ）成分を混合均一とした後、前記（Ｄ）成分を添加混合する等の方法が挙げられ、前記（Ｂ）成分に前記（Ｃ）成分を加え混合均一とした後、前記（Ａ）成分を加え、乳化分散機を用いて完全に分散させた後、前記（Ｄ）成分を添加混合する方法が好ましい。
【００６０】
また、Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプのエマルションを形成する場合は、前記（Ａ）成分、前記（Ｂ）成分、前記（Ｃ）成分、及び前記（Ｄ）成分を混合均一とする方法が挙げられ、前記（Ａ）成分、前記（Ｂ）成分、前記（Ｃ）成分、及び前記（Ｄ）成分を混合均一とした後、乳化分散機を用いて完全に分散する方法が好ましい。
【００６１】
本発明において炭素系微粒子の分散に使用される乳化分散機としては、微粒子の種類、エマルションの状態、目的とする微細化度等に応じて適宜選択使用されるが、具体的には、ホモジナイザー、ホモミキサー、アジテイター、ディスパー、プラネタリーミキサー、アジホモミキサー、ユニバーサルミキサー、超音波分散機、アトライター、サンドミル、パールミル、グレンミル、ダイノーミル、ボールミル、コロイドミル等の乳化分散機を使用することができる。これらは１種又は２種以上の方法を選択することができる。
【００６２】
＜炭素系微粒子分散液の利用＞
本発明の炭素系微粒子分散液を使用することにより、さまざまな基材表面に炭素系微粒子がほぼ均一で比表面積が大きい炭素系微粒子膜を形成させることができる。
【００６３】
そのような炭素系微粒子膜の用途としては、ガス吸蔵品、燃料電池の電極、フラットパネルディスプレイ用の電界電子放出源材料、集積回路の微細配線用インク材料等が挙げられ、例えば、炭素系微粒子分散液をガス吸蔵品に用いる場合は、高いガス吸蔵量を有するガス吸蔵品を製造することができる。また、本発明の炭素系微粒子分散液を電極に用いる場合は、高い電極効率を有する電極を製造することができる。
【００６４】
また、こうして得られたガス吸蔵品は、例えば、車、船舶等の水素ガス燃料を保存するために用いることができ、また電極は、例えばリチウム二次電池の負極等として用いることができる。さらに、本発明の炭素系微粒子分散液を高分子材料と混合することによって、例えば、コーティング剤や帯電防止剤等の様々な用途にも用いることができる。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６６】
先ず、実施例及び比較例で用いた評価方法を説明する。本発明の炭素系微粒子分散液の効果を確認するために、実施例及び比較例で調製した炭素系微粒子分散液の１週間後の分散安定性を以下の方法により評価した後、ガラス上に塗布し、乾燥して得られた炭素系微粒子膜の表面抵抗率を以下の方法により測定した。
【００６７】
＜分散安定性評価方法＞
炭素系微粒子分散液２００ｍｌを２０℃で１週間放置し、微粒子分散液の外観、分散状態を目視にて下記の評価基準に基づいて評価した。
○；安定（成分の分離沈降は確認されなかった。）
×；不安定（成分の分離沈降が確認された。）。
【００６８】
＜表面抵抗率測定方法＞
２０℃で１週間放置した分散液をアプリケーターにてガラス上（ウエット膜厚；３００μｍ）に塗布し、１００℃で３０分間乾燥した。金属微粒子を含む実施例２５、実施例２６の場合は、その後、金属表面の酸化膜を除去するため３００℃で３０分間焼成した。得られた炭素系微粒子膜の表面抵抗率（Ω／□）を、Ｒ６５５２ＤＩＧＩＴＡＬ  ＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ（株式会社アドバンテスト製）にて測定した。表面抵抗率は数値が低い場合、電気を通しやすくなり、良好と判定する。
【００６９】
（実施例１〜２７）
実施例１〜２７の炭素系微粒子分散液（Ｏｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプ）は、表１〜３に示す成分及び組成のとおりとし、（Ｂ）成分に（Ｃ）成分を加えて混合して均一とし、さらに（Ａ）成分を添加混合し、次に超音波処理（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＣＬＥＡＮＥＲ  「ＳＯＮＯＱＵＩＣＫ  Ｃ１０」（超音波工業株式会社製））を３０分間行って均一とした後、攪拌しながら（Ｄ）成分を添加して調製した。得られた実施例１〜２７の炭素系微粒子分散液の分散安定性を評価し、炭素系微粒子膜を作製して表面抵抗率を測定した。結果を表１〜３に示した。
【００７０】
（比較例１、３、５、７、８）
比較例１、３、５、７、８の炭素系微粒子分散液（Ｏｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプ）は、表４に示す成分及び組成のとおりとし、（Ａ）成分に（Ｃ）成分を加え、超音波処理（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＣＬＥＡＮＥＲ  「ＳＯＮＯＱＵＩＣＫ  Ｃ１０」（超音波工業株式会社製））を３０分間行って均一とした後、攪拌しながら（Ｄ）成分を添加して調製した。得られた比較例１、３、５、７、８の炭素系微粒子分散液の分散安定性を評価し、分散安定性の悪かった炭素系微粒子分散液は手による攪拌により混合して均一にした後、炭素系微粒子膜を作製して表面抵抗率を測定した。結果を表４に示した。
【００７１】
（比較例２、４、６）
比較例２、４、６の炭素系微粒子分散液（Ｏｉｌ  ｉｎ  Ｗａｔｅｒタイプ）は、表４に示す成分及び組成のとおりとし、（Ａ）成分に（Ｄ）成分を加え、超音波処理（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＣＬＥＡＮＥＲ  「ＳＯＮＯＱＵＩＣＫ  Ｃ１０」（超音波工業株式会社製））を３０分間行って均一として調製した。得られた比較例２、４、６の炭素系微粒子分散液の分散安定性を評価し、分散安定性の悪かった炭素系微粒子分散液は手による攪拌により混合して均一にした後、炭素系微粒子膜を作製して表面抵抗率を測定した。結果を表４に示した。
【００７２】
（実施例２８〜３３）
実施例２８〜３３の炭素系微粒子分散液（Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプ）は、表５に示す成分及び組成のとおりとし、（Ｃ）成分に（Ｄ）成分を加えて混合して均一とし、得られた混合物に攪拌しながら（Ｂ）成分を添加混合し、転相後、残りの（Ｂ）成分を添加して粘度を調整し、最後に（Ａ）成分を加えて超音波処理（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＣＬＥＡＮＥＲ  「ＳＯＮＯＱＵＩＣＫ  Ｃ１０」（超音波工業株式会社製））を３０分間行って均一として調製した。得られた実施例２８〜３３の炭素系微粒子分散液の分散安定性を評価し、炭素系微粒子膜を作製して表面抵抗率を測定した。結果を表５に示した。
【００７３】
（比較例１０、１１、１３）
比較例１０、１１、１３の炭素系微粒子分散液（Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプ）は、表５に示す成分及び組成のとおりとし、（Ａ）成分に（Ｂ）成分を加え、超音波処理（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＣＬＥＡＮＥＲ  「ＳＯＮＯＱＵＩＣＫ  Ｃ１０」（超音波工業株式会社製））を３０分間行って均一として調製した。得られた比較例１０、１１、１３の炭素系微粒子分散液の分散安定性を評価し、分散安定性の悪かった炭素系微粒子分散液は手による攪拌により混合して均一にした後、炭素系微粒子膜を作製して表面抵抗率を測定した。結果を表５に示した。
【００７４】
（比較例９、１２）
比較例９、１２の炭素系微粒子分散液（Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌタイプ）は、表５に示す成分及び組成のとおりとし、（Ｂ）成分に（Ｃ）成分を加えて混合して均一とした後、（Ａ）成分を加え、超音波処理（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＣＬＥＡＮＥＲ  「ＳＯＮＯＱＵＩＣＫ  Ｃ１０」（超音波工業株式会社製））を３０分間行って均一として調製した。得られた比較例９、１２の炭素系微粒子分散液の分散安定性を評価し、分散安定性の悪かった炭素系微粒子分散液は手による攪拌により混合して均一にした後、炭素系微粒子膜を作製して表面抵抗率を測定した。結果を表５に示した。
【００７５】
なお、表１〜表５中の空欄は０（ゼロ）を示す。また、表１〜表５中の＊１〜＊１２の成分としてはそれぞれ以下のものを使用した。
＊１；カーボンブラック（電気化学工業株式会社製「デンカブラックＨＳ−１００」、平均粒子径４８ｎｍ）
＊２；グラファイト（ナカライテスク株式会社製、平均粒子径２０μｍ、純度９７％）
＊３；カーボンナノチューブ（昭和電工株式会社製「ＶＧＣＦ−Ｈ」、繊維長１０〜２０μｍ、平均アスペクト比４０、平均粒子径１５μｍ（各粒子が球形でない場合には、その外接円の直径を粒子径とする。））
＊４；椰子殻活性炭（株式会社ユー・イー・エス製「ＫＤ−ＰＷ１００」、平均粒子径１００μｍ）
＊５；金ナノ粒子（シグマ−アルドリッチ社製、粒子径＜１００ｎｍ）
＊６；銀ナノ粒子（シグマ−アルドリッチ社製、粒子径＜１００ｎｍ）
＊７；ナフテン系飽和炭化水素（エクソンモービル社製「エクソールＤ−１００」、水に対する２０℃での溶解度：０）
＊８；テレピン油（ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社製「ニューソルデラックス  ハイソフト」、水に対する２０℃での溶解度：０）
＊９；オレイルアルコール（和光純薬工業株式会社製「オレイルアルコール」、水に対する２０℃での溶解度：０）
＊１０；ジメチルポリシロキサン（信越化学工業株式会社製「ＫＦ−９５−５０００ｃｓ」、水に対する２０℃での溶解度：０）
＊１１；１１５°Ｆパラフィン（日本精鑞株式会社製「パラフィンワックス１１５」、水に対する２０℃での溶解度：０）
＊１２；メチルエチルケトン（丸善石油化学株式会社製「メチルエチルケトン」、水に対する２０℃での溶解度：２２）。
【００７６】
【表１】
2015214457.tif 000002
【００７７】
【表２】
2015214457.tif 000003
【００７８】
【表３】
2015214457.tif 000004
【００７９】
【表４】
2015214457.tif 000005
【００８０】
【表５】
2015214457.tif 000006
【００８１】
表１〜表５に示した結果から明らかなように、本発明の炭素系微粒子分散液においては、炭素系微粒子の分散性が高くかつ分散安定性が優れており、長期の保管に耐えるものであり、さらに導電性が安定した炭素系微粒子膜を形成することが可能なものであることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明によれば、炭素系微粒子の分散性が高くかつ分散安定性に優れた炭素系微粒子分散液を提供することが可能となり、それによって炭素系微粒子分散液が長期の保管に耐えることが可能となり、さらに本発明の炭素系微粒子分散液を用いることにより導電性等の性能が安定した炭素系微粒子膜を形成することが可能となる。
したがって、本発明の炭素系微粒子分散液は、ガス吸蔵品、燃料電池の電極、フラットパネルディスプレイ用の電界電子放出源材料、集積回路の微細配線用インク材料、セラミックス用導電性・熱伝導性材料、並びにその他の複合材料等を製造する際に非常に有用である。