(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブ含有粉末の製造方法及びカーボンナノチューブ含有粉末並びにカーボンナノチューブ含有再分散液を提供する。【解決手段】本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法は、水に、カーボンナノチューブを分散させ、且つ２３℃で固体の陰イオン界面活性剤（β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合ナトリウム塩等）を溶解させて水分散液を調製し、その後、スプレードライ法により水分散液から水を除去することを特徴とする。他の製造方法では、非イオン界面活性剤（ポリエキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル等）と２３℃で固体の増粘剤（ｋ−カラギーナン等）との混合物を用いる。カーボンナノチューブ含有粉末は、カーボンナノチューブの一部が界面活性剤等からなる粒子の内部に取り込まれており、且つ他部が粒子の表面から突出していることを特徴とする。再分散液は、カーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に、カーボンナノチューブを分散させ、且つ２３℃で固体の陰イオン界面活性剤を溶解させて水分散液を調製し、その後、スプレードライ法により該水分散液から該水を除去することを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
【請求項２】
上記陰イオン界面活性剤がフェニル基又はナフタレン基を有する請求項１に記載のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
【請求項３】
水に、カーボンナノチューブを分散させ、且つ非イオン界面活性剤と２３℃で固体の増粘剤との混合物を溶解させて水分散液を調製し、その後、スプレードライ法により該水分散液から該水を除去することを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
【請求項４】
上記非イオン界面活性剤性がフェニル基又はナフタレン基を有する請求項３に記載のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の製造方法により製造されたカーボンナノチューブ含有粉末であって、
上記カーボンナノチューブの一部が上記陰イオン界面活性剤からなる粒子の内部に取り込まれており、且つ該カーボンナノチューブの他部が該粒子の表面から突出していることを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の製造方法により製造されたカーボンナノチューブ含有粉末であって、
上記カーボンナノチューブの一部が上記非イオン界面活性剤及び上記増粘剤からなる粒子の内部に取り込まれており、且つ該カーボンナノチューブの他部が該粒子の表面から突出していることを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させたことを特徴とするカーボンナノチューブ含有再分散液。
【請求項８】
上記カーボンナノチューブ含有粉末の平均粒径が０．２〜２０μｍである請求項７に記載のカーボンナノチューブ含有再分散液。
【請求項９】
上記カーボンナノチューブ含有粉末の含有量が８〜２０質量％である請求項７又は８に記載のカーボンナノチューブ含有再分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブ含有粉末の製造方法及びこの方法により製造されたカーボンナノチューブ含有粉末並びにこのカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させたカーボンナノチューブ含有再分散液に関する。更に詳しくは、本発明は、水にカーボンナノチューブを分散させるとともに、特定の界面活性剤等を溶解させ、その後、スプレードライ法により水を除去し、粉末化するカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法、及びこの方法により製造され、特定の形態を有するカーボンナノチューブ含有粉末、並びにこのカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させた再分散液であって、より多量のカーボンナノチューブを含有するカーボンナノチューブ含有再分散液に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ等の微細な粒子からなる物質は、粒子が互いにファンデルワールス力等により引き合い、一次粒子が凝集して二次粒子を形成する性質を有する。また、カーボンナノチューブ等のカーボン材料は、通常、疎水性であり、水に分散し難い性質を有する。一方、有機物には相溶性がよく、混ざり易いが、基本的に可溶性はない。更に、カーボンナノチューブ等は強い凝集力を有するため、媒体に分散させるときは、媒体中にスラリー状に分散させることが多く、このようにすれば分散性が向上するため、従来、このような態様で用いられている。また、このスラリー状の分散体から、自然乾燥、熱風乾燥、凍結乾燥等（例えば、特許文献１参照。）により媒体を除去し、粉末化することもなされている。
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５３１４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、スラリー状の分散体では、媒体の蒸発、揮散等により正確な固形分濃度の把握が容易ではない。また、スラリー状の分散体では使用し難い用途への展開ができないという問題もある。そこで、媒体を除去し、粉末化して用いることもなされているが、自然乾燥及び熱風乾燥による粉末化では、分散前の凝集体に戻ってしまうという問題がある。更に、凍結乾燥では、凍結時に、カーボンナノチューブと界面活性剤の分子運動が停止してしまい、良好な分散状態を維持することができない。また、特許文献１でも、カーボンナノチューブの水性懸濁液に水溶性重合体を配合し、凍結乾燥により粉末化しているが、凍結乾燥では、粒径の制御も容易ではなく、実用に供する粉末とするためには、粉砕、整粒等の後操作が必要になる。
【０００５】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、特定の界面活性剤等が溶解した水にカーボンナノチューブを分散させ、その後、スプレードライ法により水を除去して粉末とするカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法、及びこの方法により製造され、特定の形態を有するカーボンナノチューブ含有粉末を提供することを目的とする。また、このカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させた再分散液であって、より多量のカーボンナノチューブが良好な分散状態で分散し、含有されているカーボンナノチューブ含有再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】
【０００６】
本発明は以下のとおりである。
１．水に、カーボンナノチューブを分散させ、且つ２３℃で固体の陰イオン界面活性剤を溶解させて水分散液を調製し、その後、スプレードライ法により該水分散液から該水を除去することを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
２．上記陰イオン界面活性剤がフェニル基又はナフタレン基を有する上記１．に記載のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
３．水に、カーボンナノチューブを分散させ、且つ非イオン界面活性剤と２３℃で固体の増粘剤との混合物を溶解させて水分散液を調製し、その後、スプレードライ法により該水分散液から該水を除去することを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
４．上記非イオン界面活性剤性がフェニル基又はナフタレン基を有する上記３．に記載のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法。
５．上記１．又は２．に記載の製造方法により製造されたカーボンナノチューブ含有粉末であって、上記カーボンナノチューブの一部が上記陰イオン界面活性剤からなる粒子の内部に取り込まれており、且つ該カーボンナノチューブの他部が該粒子の表面から突出していることを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末。
６．上記３．又は４．に記載の製造方法により製造されたカーボンナノチューブ含有粉末であって、上記カーボンナノチューブの一部が上記非イオン界面活性剤及び上記増粘剤からなる粒子の内部に取り込まれており、且つ該カーボンナノチューブの他部が該粒子の表面から突出していることを特徴とするカーボンナノチューブ含有粉末。
７．上記５．又は６．に記載のカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させたことを特徴とするカーボンナノチューブ含有再分散液。
８．上記カーボンナノチューブ含有粉末の平均粒径が０．２〜２０μｍである上記７．に記載のカーボンナノチューブ含有再分散液。
９．上記カーボンナノチューブ含有粉末の含有量が８〜２０質量％である上記７．又は８．に記載のカーボンナノチューブ含有再分散液。
【発明の効果】
【０００７】
陰イオン界面活性剤を用いる本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法、並びに非イオン界面活性剤及び増粘剤を用いる他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法によれば、スプレードライヤにより水を瞬時に除去し、粉末化するため、水分散液における分散状態が保持されたカーボンナノチューブ含有粉末とすることができる。また、水分散液では、通常、経時とともにカーボンナノチューブが再凝集してしまうが、このカーボンナノチューブ含有粉末は個体であるため、水と接触したり、高湿度雰囲気に曝されたりすることがない限り、制御された良好な分散状態が維持される。
更に、陰イオン界面活性剤がフェニル基又はナフタレン基を有する場合、及び非イオン界面活性剤性がフェニル基又はナフタレン基を有する場合は、カーボンナノチューブの凝集がより抑えられ、特に良好な分散状態を有するカーボンナノチューブ含有粉体とすることができる。
【０００８】
陰イオン界面活性剤を用いて製造された本発明のカーボンナノチューブ含有粉末、並びに非イオン界面活性剤及び増粘剤を用いて製造された他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末は、スプレードライ法により瞬時に水が除去されて製造されるため、水分散液におけるカーボンナノチューブの良好な分散状態が保持されたまま粉末となっており、液状のもの（液状分散体）に比べて凝集、沈殿等を生じ難く、保存性、保管性に優れている。また、粉末であるため計量が容易であり、所定量の粉末を正確に計量して用いることができる。更に、カーボンナノチューブのみで存在するときと比べて嵩密度を大きくすることができ（例えば、約５倍程度）、容積を低減させることができるため、輸送及び在庫等のコストの面でも有利である。また、加工時に高温になる樹脂成形、ウレタン発泡工程、ゴム加工工程、反応性塗料及び反応性接着剤等においても、短時間、且つ低コストでカーボンナノチューブを高濃度に分散、含有させることができる。更に、簡易なスターラー等による攪拌のみで水に容易に分散させることができ、界面活性剤に取り込まれた粉末状であるため、沈殿を生じることもない。
尚、樹脂成形のように高温で大きなせん断力が加わる場合でも、予めカーボンナノチューブが分散されている本発明のカーボンナノチューブ含有粉末を使用すれば、カーボンナノチューブのアスペクト比を維持したまま良好な形態で分散させることができる。
【０００９】
本発明のカーボンナノチューブ含有再分散液は、本発明又は他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させてなり、この再分散液の調製は極めて容易であり、多くの用途において用いることができ、特にカーボンナノチューブ含有粉末のような固体では使用し難い用途において有用である。また、この再分散液では、より多くのカーボンナノチューブを含有させることができ、例えば、バインダー、塗料、インク、粘着材及び接着剤等にカーボンナノチューブを高濃度で配合することができる。更に、従来の水分散液では、そのまま保管した場合、水の蒸発、揮散により、使用時に正確なカーボンナノチューブの含有量を把握できないことがあるが、この再分散液では、水を含有しないカーボンナノチューブ含有粉末を使用直前に水に再分散させることができるため、カーボンナノチューブの含有量を正確に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［１］カーボンナノチューブ含有粉末の製造方法
本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法は、水に、カーボンナノチューブを分散させ、且つ２３℃で固体の陰イオン界面活性剤を溶解させて水分散液を調製し、その後、スプレードライ法により水分散液から水を除去することを特徴とする。
【００１１】
他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法では、陰イオン界面活性剤に代えて、非イオン界面活性剤と２３℃で固体の増粘剤との混合物を用いる他は、本発明の製造方法と同様にしてカーボンナノチューブ含有粉末を製造することができる。
尚、以下、界面活性剤という用語は、陰イオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤の両方を意味するものとする。
【００１２】
（１）水分散液の調製
上記「水」は、特に限定されるものではなく、例えば、蒸留水、イオン交換水、水道水等を用いることができる。
【００１３】
上記「カーボンナノチューブ」は、特に限定されるものではなく、このカーボンナノチューブとしては、通常、導電材として用いられるカーボンナノチューブを使用することができる。カーボンナノチューブは単層構造のシングルウォールカーボンナノチューブでもよく、多層構造のマルチウォールカーボンナノチューブでもよい。また、カーボンナノチューブには、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック及びカーボンナノホーン、カーボンナノコイル、フラーレンなどの他の炭素系導電材を、カーボンナノチューブとの合計量を１００質量％とした場合に、５０質量％以下、特に３０質量％以下、更に１０質量％以下混合して用いることもできるが、全量がカーボンナノチューブであることが好ましい。
【００１４】
カーボンナノチューブの分散量は特に限定されないが、水とカーボンナノチューブとの合計を１００質量％とした場合に、０．５〜５質量％、特に０．５〜４質量％、更に１〜３質量％であることが好ましい。カーボンナノチューブの分散量が０．５〜５質量％であれば、カーボンナノチューブが水に十分に均一に分散し、且つ界面活性剤等からなる粒子の内部にカーボンナノチューブがより均一に分散して含有され、優れた導電性等を有するカーボンナノチューブ含有粉末とすることができる。
【００１５】
上記「陰イオン界面活性剤」としては、２３℃で固体である各種の陰イオン界面活性剤を特に限定されることなく用いることができる。この陰イオン界面活性剤としては、脂肪酸金属塩又はアミン塩、カルボン酸金属塩又はアミン塩、アルキルスルフォネートの金属塩又はアミン塩、アルキル硫酸の金属塩又はアミン塩、アルキルベンゼンスルホン酸の金属塩又はアミン塩、アルキルナフタレンスルホン酸の金属塩又はアミン塩、アルキルリン酸の金属塩又はアミン塩等が挙げられる。
【００１６】
陰イオン界面活性剤としては、カーボンナノチューブをより容易に、且つ十分に分散させることができるフェニル基又はナフタレン基を有する陰イオン界面活性剤が好ましい。このような陰イオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩ホルマリン重縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩等が挙げられる。陰イオン界面活性剤は１種のみ用いてもよく、２種以上を併用することもできる。
【００１７】
陰イオン界面活性剤の溶解量は特に限定されないが、水と陰イオン界面活性剤との合計を１００質量％とした場合に、０．５〜５質量％とすることができ、０．５〜３質量％、特に０．５〜１．５質量％、更に０．８〜１．２質量％であることが好ましい。陰イオン界面活性剤の溶解量が０．５〜５質量％であれば、カーボンナノチューブの一部が陰イオン界面活性剤からなる粒子に容易に取り込まれ、且つ他部が粒子の表面から十分に突出し、優れた導電性等を有するカーボンナノチューブ含有粉体とすることができる。
【００１８】
上記「非イオン界面活性剤」は、特に限定されるものではなく、各種の非イオン界面活性剤を用いることができる。この非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、ポリグリセリンアルキルエステル、アルキルアミンポリオキシエチレン付加物、アルキルアミンポリオキシエチレンポリオキシプロピレン付加物等が挙げられる。
【００１９】
非イオン界面活性剤としては、カーボンナノチューブをより容易に、且つ十分に分散させることができるフェニル基又はナフタレン基を有する非イオン界面活性剤が好ましい。このような非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルフェニルエーテル等が挙げられる。非イオン界面活性剤は１種のみ用いてもよく、２種以上を併用することもできる。
【００２０】
非イオン界面活性剤の配合量は特に限定されないが、水と非イオン界面活性剤との合計を１００質量％とした場合に、０．２〜５質量％とすることができ、０．２〜１．５質量％、特に０．２〜１質量％、更に０．３〜０．７質量％であることが好ましい。非イオン界面活性剤の配合量が０．２〜５質量％であれば、カーボンナノチューブの一部が非イオン界面活性剤等からなる粒子に容易に取り込まれ、且つ他部が粒子の表面から十分に突出し、優れた導電性等を有するカーボンナノチューブ含有粉体とすることができる。
【００２１】
上記「増粘剤」としては、２３℃で固体である各種の増粘剤を特に限定されることなく用いることができる。この増粘剤としては、アラビアゴム、カラヤガム、キサンタンガム、カゼイン、寒天、アルギン酸、α−シクロデキストリン、デキストリン、デキストラン、カラギーナン、ゼラチン、コラーゲン、ペクチン、デンプン、キチン及びその誘導体、キトサン及びその誘導体、エラスチン、ヘパリン、ヘパリノイド、ヘパリン硫酸、ヘパラン硫酸、ヒアルロン酸、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の多糖類及びその誘導体、並びにセラミド、マクロゴール、グリセリン、ポピドン、ポリビニルメタアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシビニルポリマー、ポリエチレンイミン等が挙げられる。増粘剤としては、カラギーナン、ポリビニルアルコール等が、汎用品であって低コストであり、親水性も良好であり、皮膜形成も可能であるため特に好ましい。増粘剤は１種のみ用いてもよく、２種以上を併用することもできる。
【００２２】
増粘剤の溶解量は特に限定されないが、水と増粘剤との合計を１００質量％とした場合に、０．００５〜０．０２５質量％、特に０．００５〜０．０２質量％、更に０．００８〜０．０１５質量％であることが好ましい。増粘剤の溶解量が０．００５〜０．０２５質量％であれば、この増粘剤とともに非イオン界面活性剤が容易に、且つ十分に水に溶解し、より均質な水分散液とすることができる。また、非イオン界面活性剤と増粘剤との質量割合は、特に限定されないが、非イオン界面活性剤と増粘剤との合計を１００質量％とした場合に、増粘剤は０．５〜３．５質量％、特に１〜３質量％、更に１．５〜２．５質量％であることが好ましい。増粘剤の質量割合が０．５〜３．５質量％であれば、この増粘剤とともに非イオン界面活性剤が容易に、且つ十分に水に溶解し、より均質な水分散液とすることができる。
【００２３】
増粘剤には、増粘助剤を併用することもできる。この増粘助剤としては、ハロゲン化金属化合物を用いることができる。ハロゲン化金属化合物としては、ヨウ化カルシウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化バリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム等が挙げられる。非イオン界面活性剤と増粘助剤との質量割合は、特に限定されないが、非イオン界面活性剤と増粘助剤との合計を１００質量％とした場合に、増粘助剤は０．１〜１質量％、特に０．１〜０．８質量％、更に０．２〜０．６質量％であることが好ましい。増粘助剤の質量割合が０．１〜１質量％であれば、非イオン界面活性剤の水への溶解がより容易となり、より均質な水分散液とすることができる。
尚、増粘剤及び増粘助剤は、２３℃で固体の陰イオン界面活性剤を用いる本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法においても併用することができる。
【００２４】
水分散液には、カーボンナノチューブ、界面活性剤等の他、カーボンナノチューブ等の分散状態をより良好なものとするため、例えば、顔料等の分散に用いられる水系用湿潤分散剤などの汎用の分散剤を配合することもできる。これにより、カーボンナノチューブ等をより均一に分散させることができ、且つ製造されたカーボンナノチューブ含有粉末を、より容易に水に再分散させることができる。この分散剤は水を１００質量部とした場合に０．０１〜１．０質量部配合することができる。
【００２５】
上記「水分散液」の調製方法は特に限定されず、水、カーボンナノチューブ及び界面活性剤を攪拌機に投入して、攪拌、混合し、その後、混合物を、超音波ホモジナイザ、ボールミル、ビーズミル、遊星ミル、アトマイザ等の各種の粉砕及び／又は分散機に投入して、カーボンナノチューブを分散させることにより、調製することができる。また、増粘剤並びに必要に応じて用いる増粘助剤及び分散剤は、攪拌、混合工程で配合してもよいし、分散工程で配合してもよいが、増粘剤や分散剤等をカーボンナノチューブ表面により効率よく分散させ、付着させることができるため、分散工程で配合することが好ましい。
【００２６】
更に、増粘剤及び増粘助剤を用いる場合は、水、カーボンナノチューブ及び界面活性剤を攪拌、混合し、その後、混合物を分散させ、次いで、増粘剤を投入して分散を継続し、その後、増粘助剤を投入して更に分散を継続する調製方法がより好ましい。このように段階的に分散工程を継続することにより、常温固体の界面活性剤の表面にカーボンナノチューブを微分散させた状態にすることができる。また、分散剤を用いるときは、この分散剤によりカーボンナノチューブの表面を覆う必要があるため、水分の存在下、増粘剤の配合前の段階で配合することが好ましい。
【００２７】
（２）スプレードライ法による粉末化
カーボンナノチューブ含有粉末は、上記（１）のようにして調製された水分散液から、上記「スプレードライ法」により水を除去することにより製造することができる。このスプレードライ法に使用するスプレードライヤは特に限定されず、サイクロン法を用いたスプレードライヤ等の一般的な装置を用いることができる。また、粉末の粒径は、スプレー時の液滴の大きさにより制御することができ、この液滴の大きさはスプレードライヤのノズル径の変更、及びスプレー時の噴出量（ポンプ流量）の変更等により制御することができる。
【００２８】
更に、カーボンナノチューブ含有粉末の粒径はカーボンナノチューブの寸法にはよらず、粉末の粒子１個当たりに取り込まれているカーボンナノチューブの質量割合の影響を受ける。そのため、外径及び長さが大きいカーボンナノチューブを使用すれば、粒径に大差のない粉末の場合、より一次粒子に近似の形態で分散させることができる。
【００２９】
［２］カーボンナノチューブ含有粉末
本発明のカーボンナノチューブ含有粉末は、本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法により製造され、カーボンナノチューブの一部が陰イオン界面活性剤からなる粒子の内部に取り込まれており、且つカーボンナノチューブの他部が粒子の表面から突出していることを特徴とする。
【００３０】
他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末は、他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法により製造され、カーボンナノチューブの一部が非イオン界面活性剤及び増粘剤からなる粒子の内部に取り込まれており、且つカーボンナノチューブの他部が粒子の表面から突出していることを特徴とする。
尚、本発明の及び他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末において、上記「カーボンナノチューブ」、上記「界面活性剤」及び上記「増粘剤」については、前記の本発明及び他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法における各々についての記載をそのまま適用することができる。
また、製造時に、増粘剤、増粘助剤及び分散剤を用いたときは、これらは粒子内に取り込まれるか、粒子表面に付着している。
【００３１】
本発明及び他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末では、カーボンナノチューブの一部が粒子の内部に取り込まれており、他部が粒子の表面から突出している。この突出している他部はカーボンナノチューブの端部又は中間部の一部であるが、端部であることが多い。このように、粒子の表面に多数のカーボンナノチューブが突出しているため、このカーボンナノチューブ含有粉末では、カーボンナノチューブが本来有する優れた導電性が発現される。
【００３２】
［３］再分散液
本発明のカーボンナノチューブ含有再分散液は、本発明及び他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させたことを特徴とする。
尚、上記「カーボンナノチューブ含有粉末」及び上記「水」については、前記の本発明及び他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末の製造方法における各々についての記載をそのまま適用することができる。
【００３３】
水に再分散させるカーボンナノチューブ含有粉末の平均粒径は特に限定されないが、より多量のカーボンナノチューブ含有粉末を再分散させるためには、０．２〜２０μｍであることが好ましく、０．２〜１５μｍ、特に０．５〜１０μｍであることがより好ましい。カーボンナノチューブ含有粉末の平均粒径は粒度分布計及び走査型電子顕微鏡等により測定することができる。
【００３４】
本発明及び他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末は、０．０１〜２０質量％と広範囲の質量割合で水に再分散させることができる。また、本発明及び他の本発明のカーボンナノチューブ含有粉末は、この粉末を製造するときの水分散液に分散しているカーボンナノチューブより多量に再分散させることができ、再分散液におけるカーボンナノチューブ含有粉末の含有量は５〜２０質量％とすることができ、好ましくは８〜２０質量％とすることができる。このように５〜２０質量％、特に８〜２０質量％と多量のカーボンナノチューブ含有粉末を再分散させることができるため、粉末製造時に用いる水分散液に比べて、少量の分散液でより多くのカーボンナノチューブ含有粉末を搬送し、取り扱うことができ、搬送費を低減させることができる。
【００３５】
水へのカーボンナノチューブ含有粉末の再分散は極めて容易であり、再分散させる方法は特に限定されない。カーボンナノチューブ含有粉末の所定量を秤量し、水に投入し、例えば、電磁スターラー等の簡易なスターラーによる攪拌により容易に、且つ十分に再分散させることができる。また、再分散させる粉末量の増加とともに粘度が上昇するため、その場合は必要に応じて超音波攪拌装置、高粘度用ホモジナイザ等により再分散させることもできる。
【実施例】
【００３６】
［１］カーボンナノチューブ含有粉末の製造
実施例１
（１）水分散液の調製
マルチウォールカーボンナノチューブ(ナノカーボンテクノロジー社製、平均径；５０〜１００ｎｍ、平均長さ；５０μｍ）９０ｇ、陰イオン界面活性剤（β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合ナトリウム塩）９０ｇ及び蒸留水２８２０ｇを攪拌機（Ｐｒｉｍｉｘ社製、型式「Ｔ．Ｋ．ロボミックス＋Ｔ．Ｋ．ホモミクサーＭａｒｋII」）で３０秒攪拌し、混合した。その後、混合物をビーズミル（シンマルエンタープライゼス社製、型式「ＤＹＮＯ−ＭＩＬＬ  ＭＵＬＴＩ  ＬＡＢ」、ギャップセパレータ方式、容量１．４リットル、ジルコニアビーズφ；０．３ｍｍ、充填率；８０％、周速；１０ｍ／秒、流量；４０リットル／時間）により６０分間分散させ、３質量％のカーボンナノチューブが分散、含有された水分散液を調製した。
【００３７】
（２）粉末の製造
上記（１）において調製した水分散液から２０００ｇの水分散液を吸入ホースによりスプレードライヤ（日本ビュッヒ社製、型式「ＢＵＣＨＩ−Ｂ２９０」）に取り込み、設定温度２００℃、噴霧部測定温度９７℃、ポンプ出力３０％、噴霧フロー４０ｍｍ、所要時間２４５分の条件で水を除去して粉末化し、５７．６ｇ（収率約９６％）のカーボンナノチューブ含有粉末を製造した。
【００３８】
実施例２
（１）水分散液の調製
マルチウォールカーボンナノチューブ(ナノカーボンテクノロジー社製、平均径；２０〜５０ｎｍ、長さ；５０μｍ）３０ｇ、非イオン界面活性剤（ポリエキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル）１５ｇ及び蒸留水２９５５ｇを実施例１で用いたのと同じ攪拌機で３０秒攪拌し、混合した。その後、混合物を実施例１で用いたのと同じビーズミルにより実施例１と同じ条件で６０分間分散させた。次いで、増粘剤としてｋ−カラギーナン０．３ｇを投入し、１５分間運転を継続し、その後、増粘助剤としてヨウ化カルシウム０．０６ｇを投入し、更に１５分間運転を継続し、１質量％のカーボンナノチューブが分散、含有された水分散液を調製した。
【００３９】
（２）粉末の製造
上記（１）において調製した水分散液から２０００ｇの水分散液を吸入ホースにより実施例１で用いたのと同じスプレードライヤに取り込み、実施例１と同じ条件で水を除去して粉末化し、２８．４ｇ（収率約９４％）のカーボンナノチューブ含有粉末を製造した。
【００４０】
［２］カーボンナノチューブ含有粉末等の電子顕微鏡観察
（１）実施例１で用いたマルチウォールカーボンナノチューブ、（２）実施例１のカーボンナノチューブ含有粉末、（３）実施例１のカーボンナノチューブ含有粉末と水（粉末と水との合計を１００質量％とした場合に、粉末は１２質量％）とを試験管に投入し、人が手で振るという簡易な操作により攪拌して調製した再分散液を、メンブランフィルタにより濾過し、水を除去したときのカーボンナノチューブ含有粉末の分散状態、及び（４）実施例１のカーボンナノチューブ含有粉末と水（粉末と水との合計を１００質量％とした場合に、粉末は１２質量％）とをホモジナイザにより十分に攪拌し、その後、メンブランフィルタにより濾過し、水を除去したときのカーボンナノチューブの分散状態、を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、日本電子社製、型式「ＪＳＭ−６３９０」）により観察した。図１〜６は各々の電子データに基づく図である。
【００４１】
水に分散させる前のカーボンナノチューブは、図１のように、一次粒子が凝集して直径数十μｍの球状の凝集体になっていることが分かる。また、実施例１で製造したカーボンナノチューブ含有粉末では、図２、３、特にＳＥＭ観察時の倍率が高い図３のように、直径数μｍの界面活性剤の粒子と、その表面から突出しているカーボンナノチューブとが観察される。更に、実施例１で製造したカーボンナノチューブ含有粉末を水に再分散させた場合、簡易な攪拌操作である場合は、図４、５のように、再分散させる前のカーボンナノチューブ含有粉末と同様の粒子が観察され、良好な分散状態が維持されていることが分かる。また、ホモジナイザにより十分に攪拌した場合は、図６のように、カーボンナノチューブが一次粒子に近似の状態で分散しており、再分散液は極めて良好な分散状態であることが裏付けられている。
【００４２】
［３］沈降試験
サンプル瓶に、水と実施例２のカーボンナノチューブ含有粉末とを、粉末と水との合計を１００質量％とした場合に、カーボンナノチューブ含有粉末が９質量％となるように投入し、人がサンプル瓶を手で振るという簡易な操作により攪拌し、再分散液を調製した。再分散液の調製直後は再分散液全体が黒色となり、十分に分散していることが確認された。また、攪拌後、１時間経過及び１２時間経過した時点で観察したところ、１時間経過後及び１２時間経過後のいずれの場合も外観に変化はみられず、良好な分散状態が維持されていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、静電塗料の水系、非水系（溶剤系）プライマー、樹脂コンパウンド、汎用の導電部材、電磁波吸収体、リチウム電池負極、抵抗体、メッキ材料、導電性樹脂、半導体製造用品（ＩＣトレー、ＩＣコンテナ等）、コンベア、燃料タンク、帯電防止塗料、クリーンルーム内装材、包装材、導電性ワニス、制電プレート、半導体チップの放熱基板、環境測定部材、スピーカー用音響振動板（音の共鳴によって発生する残音などのカット）、フェンダーミラー（フェンダーから発生する空力騒音の低減）、トナー、導電性ジルコニア等の導電性セラミック、導電性セラミック用コーティング材、医療用デバイス、導電性ゴム、電磁波シールド用クロス、電磁波シールド用ガラス、電磁波シールド用繊維、電磁波シールド用不織布、コンクリート、モルタル繊維強化セメント、繊維強化ゴム、カーボンファイバー強化セラミック等の各種の技術分野において添加剤等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】水に分散させる前のカーボンナノチューブの凝集体をＳＥＭにより観察した説明図である。
【図２】実施例１で製造したカーボンナノチューブ含有粉末をＳＥＭにより観察した説明図である。
【図３】カーボンナノチューブ含有粉末を、図２より高い倍率で観察した場合の説明図である。
【図４】実施例１で製造したカーボンナノチューブ含有粉末を簡易な攪拌操作により水に再分散させ、その後、メンブランフィルタにより濾過したときの、フィルタ上のカーボンナノチューブ含有粉末をＳＥＭにより観察した説明図である。
【図５】フィルタ上のカーボンナノチューブ含有粉末を、図４より高い倍率で観察した場合の説明図である。
【図６】実施例１で製造したカーボンナノチューブ含有粉末をホモジナイザにより十分に攪拌して水に再分散させ、その後、メンブランフィルタにより濾過したときの、フィルタ上のカーボンナノチューブ含有粉末をＳＥＭにより観察した説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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