炭素材料
【課題】着色副生成物をほとんど含有しない、有機基を有する炭素材料を提供する。
【解決手段】炭素材料と一般式１：
（式中、ＸはＯ、Ｓ、ＮＲ７またはＰＲ７である。）の反応により得られる、有機基を有する炭素材料は、酸化剤、例えばペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、オゾン、酸素などの酸化反応により得ることができる。
【解決手段】炭素材料と一般式１：
（式中、ＸはＯ、Ｓ、ＮＲ７またはＰＲ７である。）の反応により得られる、有機基を有する炭素材料は、酸化剤、例えばペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、オゾン、酸素などの酸化反応により得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素材料、その製造方法および使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジアゾニウム塩の電気化学的還元により芳香族基を有する炭素材料を表面変性する方法は開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
更にジアゾ化／アゾカップリングにより炭素材料に有機基を結合することにより有機基を有する炭素材料を製造することが知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
更にラジカル形成剤との反応によりまたは付加環化により炭素材料に有機基を結合することにより有機基を有する炭素材料を製造することが知られている（非特許文献１、特許文献３、特許文献４参照）。ジアゾニウム基を有する脂肪族化合物と炭素材料を反応することが知られている（特許文献５，非特許文献２，非特許文献３）。使用される化合物は脂肪族化合物であり、芳香族ジアゾニウム塩化合物でない。ジアゾニウム基を有する化合物と酸素材料の結合形成は窒素の脱離およびラジカル種の形成により行われ、ラジカル種は出発官能基として他の反応に使用できる（グラフト化）。
【０００５】
硫酸またはＳＯ３と反応することにより炭素材料を変性することは同様に知られている（特許文献６，特許文献７）。
【０００６】
炭素材料を二工程反応でまずＯＨ官能化シクロペンタジエニル化合物と反応させ、引き続き硫酸と反応することが開示されている（特許文献８）。
【０００７】
既存の方法は以下の欠点を有する。
【０００８】
使用されるジアゾ化剤および有毒な酸化剤亜硝酸ナトリウムが同様に非イオン性有機亜硝酸塩を含み、これは有毒であり、きわめて可燃性である。亜硝酸塩のほかに対イオン、アルキル基が炭素材料中に独立の不純物として残留する。
【０００９】
亜硝酸塩はジアゾ化するために酸性媒体中で使用しなければならない。有毒な窒素酸化物が形成される。
【００１０】
ラジカル形成剤は熱的にまたは光化学的に不安定であり、爆発性であり。連鎖反応を生じることがあり、これは制御が困難である。
【００１１】
一部の場合にラジカル形成剤前駆物質の合成および精製は毒性または悪臭で問題のある材料を含み、従って製造方法、搬送、使用および最終的処理に関して費用がかかる。
【００１２】
窒素を含む複素環化合物を使用する環化反応は窒素を押し出して進行し、突然の、爆発性体積膨張または圧力上昇を生じることがあり、円滑な反応の制御を著しく妨害する。
【００１３】
炭素材料と、アゾ基を有し、窒素押し出しによりラジカルを形成する化合物との反応は同様に突然の爆発性体積膨張または圧力上昇または熱的に制御が困難な連鎖反応を生じることがあり、円滑な反応の制御を妨害する。
【００１４】
炭素材料と硫酸または発煙硫酸の反応は特に持続する耐腐食性および熱安定材料を必要とし、二次反応として期待されない有害な酸化を生じることがあり、反応後に必要な中和が高い塩含量を有する排水を生じることがあり、この場合に形成された塩の一部が不純物として炭素材料に後に残り、これが性能の欠点を生じることがある。
【００１５】
シクロペンタジエニルおよび硫酸を使用する二工程反応は同様に耐腐食性の熱安定材料が必要である欠点を生じる。更に同様に欠点を生じることがある、一部が可溶性である副生成物が量的におよび質的にかなり大きな量で生じることがある。
【００１６】
着色副生成物は有機基を有する既存の炭素材料の欠点である。
【特許文献１】欧州特許第０５６９５０３号
【特許文献２】ＷＯ９６／１８６８８号
【非特許文献１】Ｋ.オオキタ、Ｎ.ツボカワ、Ｅ.サイトウ、Ｃａｒｂｏｎ１６（１９７８）４１
【特許文献３】ドイツ特許第１００１２７８４.３号
【特許文献４】ドイツ特許第１００１２７８３.５号
【特許文献５】特開平１１−３１５２２０号
【非特許文献２】Ｎ.ツボカワ、Ｋ.カワツラ、Ｙ.シライ、Ｉｎｔ.Ｃｏｎｆ.Ｍａｔｅｒ.Ｐｒｏｃ.１１（１９９７）５３７
【非特許文献３】Ｎ.ツボカワ、Ｋ.ヤナドリ、Ｙ.ソネ、日本ゴム協会誌６３（１９９０）２６８
【特許文献６】米国特許第３５１９４５２号
【特許文献７】特開平１３−２５４０３３号
【特許文献８】特開平１３−１３２９２０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の課題は、着色副生成物をほとんど含有しない、有機基を有する炭素材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題は、本発明により、炭素材料と一般式１：
【００１９】
【化１】
（式中、ＸはＯ、Ｓ、ＮＲ７またはＰＲ７であり、
Ｒ１〜Ｒ７は同じかまたは異なり、Ｈ、アクセプター基、ドナー基、アクセプター基もしくはドナー基を有するアルキル基またはアリール基、親水性基および／または疎水性基からなり、またはＲ１〜Ｒ７は環系を形成し、環系がアクセプター基もしくはドナー基および／または親水性基もしくは疎水性基により置換されている）の有機化合物の反応により得られる炭素材料により解決される。
【００２０】
炭素材料と一般式１の有機化合物の反応はジアゾニウム塩により進行しない。
【００２１】
アクセプター基は−ＣＯＯＲ８，−ＣＯ−Ｒ８、−ＣＮ、−ＳＯ２Ｒ８または−ＳＯ２ＯＲ８であってもよく、Ｒ８は金属、Ｈ、アルキル、アリール、アンモニウムまたは官能化アルキルまたはアリール、例えばω−カルボキシアルキル、ＨＳＯ３−ＣｙＨｚ−、Ｈ２Ｎ−ＣｙＨｚ−、またはＨ２Ｎ−ＳＯ２−ＣｙＨｚ−（ｙ＝１〜４５、ｚ＝１〜４５）である。ドナー基はＳＲ９、ＯＲ９またはＮ（Ｒ９）２であってもよく、Ｒ９はＨ，アルキル、アリールまたは官能化アルキルまたはアリールである。
【００２２】
親水性基はＳＯ３Ｍ（Ｍ＝金属）、ＣＯＯＭまたは−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−Ｒ９であってもよく、ｎは１〜４５である。疎水性基はアルキル、アリール、フルオロアルキル、ペルフルオロアルキル、フルオロアリールまたはペルフルオロアリールであってもよい。
【００２３】
有機基Ｒ１〜Ｒ９は以下のものであってもよい。
置換されたまたは置換されていない、分枝状または非分枝状であり、
脂肪族基、例えばアルカン、アルケン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、炭化水素、スルホン酸、アミン、トリアルキルアンモニウム塩、トリアルキルホスホニウム塩、またはジアルキルスルホニウム塩からの基、
環式化合物、例えば脂肪属環状炭化水素、例えばシクロアルキルまたはシクロアルケニル、複素環化合物、例えばピロリジニル、ピロリニル、ピペリジニルまたはモルホリニル基、アリール基、例えばフェニル、ナフチル、またはアントラセニル基、または
ヘテロアリール基、例えばイミダゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、チエニル、チアゾリル、フリル、またはインドリル基、
窒素または他のヘテロ原子を有し、３員環、４員環、５員環、６員環、またはこれより多い員の環を形成し、更にＨ、アクセプター置換基もしくはドナー置換基を有するアルキルまたはアリール基またはアクセプター置換基もしくはドナー置換基および／または親水性基もしくは疎水性基を有する環系の部分により置換されている複素環化合物、
更に官能基により置換されている
発色団の基または染料または
適当な反応性化合物、例えばトリアリールアンモニウム、トリアリールホスホニウム、ジアリールスルホニウム、およびアリールヨージニウム塩。
【００２４】
反応が原則的に例えば親水性基の導入だけでなく、疎水性基の導入も可能にするので、一般式１の有機化合物の基は可能な使用分野に適合することができる。前記基はイオン、ポリマーまたは他の反応性基であってもよい。前記基は特別なやり方で炭素材料の種々の工業的に興味深い特性を変性するために使用できる。例えば炭素材料が湿潤剤を使用せずに水性媒体中で安定な分散液を形成するような程度に、炭素材料の親水性を高めることができる。
【００２５】
一般式１の化合物は、例えば一般式２または３：
【００２６】
【化２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ６はそれぞれ前記のものを表し、Ｒ１０〜Ｒ１３は同じかまたは異なり、Ｈ、アクセプター基、ドナー基、アクセプター基もしくはドナー基を有するアルキルまたはアリール基、親水性基および／または疎水性基からなり、またはＲ１０〜Ｒ１３は環系を形成し、環系が更にアクセプター基もしくはドナー基および／または親水性基もしくは疎水性基により置換されている）の化合物であってもよい。
【００２７】
一般式１の化合物は例えば以下のものであってよい。
【００２８】
【化３】
【００２９】
【化４】
【００３０】
前記化合物は示された塩の形でまたは他の対イオン、例えばＫまたはＮ（Ｒ９）４と一緒に使用できる。
【００３１】
有用な炭素材料はカーボンブラック、黒鉛粉末、黒鉛繊維、炭素繊維、炭素フィブリル、炭素ナノチューブ、炭素織物、ガラス状炭素製品、活性炭またはフラーレンを含む。
【００３２】
有用なカーボンブラックはファーネスブラック、ガスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、プラズマブラック、ドイツ特許第１９５２１５６５号から公知のインバーションブラック、ＷＯ９８／４５３６１号またはドイツ特許第１９６１３７９６号から公知のＳｉ含有ブラック、またはＷＯ９８／４２７７８号から公知の金属含有カーボンブラック、アークブラックおよび化学的製造処理の副生成物であるカーボンブラックを含む。
【００３３】
有機基および／または炭素材料を有する本発明の炭素材料は前方に配置された反応により活性化できる。これらの反応は、例えば酸化反応であることができる。有用な酸化剤は例えばペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、オゾン、酸素（純粋なまたは空気としての）、臭化カリウムおよび／または過ホウ酸ナトリウムを含む。
【００３４】
ゴム混合物に補強用充填剤として使用される炭素材料を使用できる。顔料グレードカーボンブラックを使用できる。有用な炭素材料は更に以下のものを含む。導電性ブラック、ＵＶ安定用炭素材料、充填剤としておよびゴムと異なる系、例えばビチューメンまたはプラスチックに有用な炭素材料または冶金学に還元剤として有用な炭素材料。
【００３５】
本発明は更に有機基を有する本発明の炭素材料の製造方法を提供し、前記方法は炭素材料を一般式１の有機化合物と反応することを特徴とする。
【００３６】
一般式１の有機化合物と炭素材料の反応はジアゾニウム塩により進行せず、すなわちジアゾニウムを使用しないかまたは反応中に形成されない。
【００３７】
一般式１の有機化合物は、炭素材料と一般式１の化合物からなる分散液を噴霧乾燥、混合または噴霧することにより炭素材料に適用できる。一般式１の有機化合物を粉末、溶融物または溶液として適用できる。炭素材料の製造中に一般式１の有機化合物を適用することが特に有利であり、この場合に一般式１の有機化合物を、有利に必要な温度を有する反応器中の１つの位置で添加する。炭素材料を変性する反応は有利に溶剤の不在でまたは溶剤、有利に揮発性有機溶剤中で実施することができる。炭素材料を変性する反応は−８０℃〜＋３００℃、有利に８０℃〜２５０℃の温度で実施することができる。炭素材料の製造中に変性を行う場合は、温度は２５０℃〜１５００℃であってよい。エネルギーの投入は機械的エネルギー、振動エネルギー、例えば超音波により、または放射エネルギー、例えばマイクロ波放射、熱放射、光放射、Ｘ線および電子線放射により行うことができる。炭素材料を変性する反応は酸化剤の不在でまたは酸化剤（例えば空気、過酸化水素、過酸化物、過ホウ酸塩、過硫酸塩またはオゾン）の存在で行うことができる。
【００３８】
炭素材料と一般式１の化合物の反応は、炭素材料と一般式１の化合物の比が９９.９９：０.０１〜０.０１：９９.９の範囲で行うことができる。炭素材料と一般式１の化合物の比は有利に５０：１〜１：５０の範囲であってよい。
【００３９】
炭素材料と一般式１の化合物の反応は１ミリバール〜２５０バールの圧力範囲で行うことができる。反応は有利に１００ミリバール〜５０バールの圧力範囲で行うことができる。
【００４０】
本発明の有機基を有する炭素材料は補強用充填剤を含む充填剤として、ＵＶ安定剤として、導電性カーボンブラックとしてまたは顔料として使用することができる。
【００４１】
本発明の有機基を有する炭素材料はゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆物、塗料、ビチューメン、コンクリートまたは他の建築材料または紙に使用できる。本発明の炭素材料は更に冶金学に還元剤として使用できる。本発明の有機基を有する炭素材料はゴム混合物、特にタイヤの製造に使用できる。
【００４２】
本発明は更に有機基を有する本発明の炭素材料および少なくとも１種の溶剤を含有することを特徴とする分散液を提供する。
【００４３】
有機基は特定の分散媒体に適合できる。極性有機基で変性された炭素材料が極性媒体に特に有用である。極性媒体は溶剤、例えばアルコール、ケトン、エステル、酸、アミン、グリコール、グリコールエーテルまたはハロゲン化溶剤、および極性基、例えばカルボニル、エステル、アミノ、カルボキシルおよび／またはヒドロキシル基を有するオリゴマーもしくはポリマーであってもよい。有機基、例えば−ＳＯ３Ｗ、ＣＯＯＷまたはＯＨ（ＷはＨ、アルカリ金属イオンまたはアンモニウムイオンである）を有する炭素材料は水性媒体に特に有用である。疎水性基、例えばアルキル、アルキルオキシ、アリールおよび／またはヘタリールを有する疎水性に変性された炭素材料は疎水性媒体、例えば脂肪族、芳香族、ヘテロ脂肪族および／またはヘテロ芳香族炭化水素に特に有用である。極性に関して比較的非極性の疎水性媒体と強い極性の媒体の間にある媒体、例えばエーテルおよび／または極性媒体および非極性媒体の混合物を、例えばアミノ、カルボニルまたはハロゲン置換基を用いる特別に適合した変性により特に適当に使用できる。
【００４４】
本発明の分散液は更に１種以上の添加剤、例えば殺生物剤、湿潤剤、ケトン、グリコール、アルコールまたはこれらの混合物を含有することができる。これらの添加剤は特定の適用に添加することができ、例えばモノマー、オリゴマーまたはポリマー化合物を含有することができる。これらの添加剤は特性の改良、例えば分散の程度、貯蔵安定性、凍結安定性、乾燥特性、発泡能力、湿潤能力および／または特定の支持体材料、例えば紙、金属、ガラス、ポリマー、繊維、皮革、木材、コンクリートまたはゴムへの結合の改良を生じることができる。
【００４５】
本発明は更に本発明の分散液の製造方法を提供し、前記方法は本発明の有機基を有する炭素材料をパールミル、超音波装置、高圧ホモジナイザー、マイクロ流動装置、ローターステーターアセンブリ、例えばウルトラツラックス（Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ）、または匹敵するアセンブリを使用して少なくとも１種の溶剤に分散する。
【００４６】
本発明の分散液はゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆、塗料、ビチューメン、コンクリート、および他の建築材料または紙に使用できる。
【００４７】
本発明の分散液はプラスチック、ラテックス、織物、皮革、接着剤、シリコーン、コンクリート、建築材料、紙、繊維および土壌の着色およびＵＶ安定化に使用できる。
【００４８】
本発明の有機基を有する炭素材料は以下の利点を有する。
（例えばＳＯ３Ｍ置換基を有する）極性に変性された炭素材料が極性系、主に水により良好に分散する
（例えばアルキル基を有する）非極性に変性された炭素材料が非極性系、例えば油により良好に分散する
極性基または立体的にかさの大きい基を有する適当に変性された炭素材料が系内で静電気的におよび立体的に安定化され、安定化に、他の助剤、例えば湿潤剤を必要としない
本発明の方法により変性された炭素材料が分散液中でより良好に安定化され、より良好な色特性、例えば色合いの深さおよび青みがかった色合いを有する
本発明の方法により変性された炭素材料は親水性置換基の幅の広い変動性により特定の性能の要求（例えば高い光強度およびインクジェット分野の少ない色の浸出）に良好に適合できる
結合した染料を有する炭素材料は変性された色合いを有する
なお反応性置換基を有する炭素材料は系（例えばゴム）内のカップリングおよび架橋に利用できる
反応性の変性された炭素材料はポリマーに炭素材料を結合する、および
副生成物、塩、酸および湿分が少ない炭素材料が製造できる。
【実施例】
【００４９】
実施例で炭素材料として、カーボンブラックＳ１６０を利用する。カーボンブラックＳ１６０はデグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）社の市販の製品である。
【００５０】
ｐＨの測定
ＳｃｈｏｔｔＣＧ８３７ｐＨ計を使用して希釈していない懸濁液でｐＨを測定する。ガラス電極を溶液に浸漬し、５分後に温度を補正したｐＨを読み取る。
【００５１】
粘度の測定
ＰｈｙｓｉｃａＵＤＳ２００レオメーターを使用して、回転試験で、剪断速度を調節して（ＣＲＳ）希釈していない懸濁液のレオロジー特性を測定する。試料を２３℃に温度調節する。１０００ｓ−１の剪断速度で粘度値を読み取る。
【００５２】
表面張力の測定
２０℃に温度を調節した試料の動的および静的表面張力を、ＫｒｕｅｓｓＢＰ２バブルテンシオメーターを使用して測定する。動的表面張力に関して１５ｍｓでおよび静的表面張力に関して３０００ｍｓで最終値を読み取る。
【００５３】
例１：７−アミノ−４−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００５４】
【化５】
【００５５】
７−アミノ−４−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸４ｇを水１５０ｍｌ中で懸濁させ、水５０ｍｌ中の水酸化ナトリウム０.６７ｇと一緒に攪拌することにより溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを添加し、引き続き減圧下で溶剤を蒸留し、残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。
【００５６】
例２：５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる水相での炭素材料の変性
【００５７】
【化６】
【００５８】
５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウム４ｇおよびカーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを混合し、水５ｍｌを滴下し、もう一度全部を混合し、引き続き混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。
【００５９】
例３：５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる炭素材料の変性
５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウム４ｇを水１５０ｍｌ中で懸濁させ、水５０ｍｌ中の水酸化ナトリウム０.７２ｇと一緒に攪拌することにより溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを添加し、引き続き減圧下で溶剤を蒸留し、残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。
【００６０】
例４：ヒドロキノンスルホン酸ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００６１】
【化７】
【００６２】
ヒドロキノンスルホン酸ナトリウム４ｇおよびペルオキソ二硫酸アンモニウム４.５ｇをそれぞれ水１５０ｍｌに溶解し、引き続きカーボンブラックＳ１６０ ２０ｇに添加し、引き続き減圧下で溶剤を蒸留し、残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００６３】
例５：４，５−ジヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸二ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００６４】
【化８】
【００６５】
４，５−ジヒドロキシ−２，７−ナフタレンスルホン酸二ナトリウム４ｇを水２００ｍｌに溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇに添加する。引き続き３０％過酸化水素１０ｍｌを添加し、溶剤を減圧下で蒸留する。残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００６６】
例６：４−アミノ−３−ヒドロキシナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる固相での炭素材料の変性
【００６７】
【化９】
【００６８】
４−アミノ−３−ヒドロキシナフタレンスルホン酸ナトリウム４ｇおよびカーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを混合し、３０％過酸化水素３ｍｌを滴下し、もう一度全部を混合し、引き続き混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００６９】
例７：４−アミノ−５−ヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸二ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００７０】
【化１０】
【００７１】
４−アミノ−５−ヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸二ナトリウム４ｇを水２５０ｍｌに溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇに添加し、引き続き溶剤を減圧下で蒸留する。残留物およびペルオキソ二硫酸アンモニウム２.７ｇを混合し、引き続き４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００７２】
例８：６−アミノ−２−ナフトールカルボキシレートを用いる炭素材料の変性
【００７３】
【化１１】
【００７４】
６−アミノ−２−ナフトールカルボン酸４ｇを水２００ｍｌ中で懸濁させ、ｐＨ７.５に中和し、ＮａＯＨ１モル／ｌ溶液と一緒に攪拌することにより溶解する。カーボンブラックＳ１６０ ４０ｇを添加し、引き続き溶剤を減圧下で蒸留し、残留混合物を４時間かけて２００℃に加熱する。
【００７５】
例９：水中の変性された炭素材料の分散
例１による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックス（Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ）を使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：７８ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：６９Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：６.５
粘度：３.２ｍＰａｓ。
【００７６】
例１０：水中の変性された炭素材料の分散
例２による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して、５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：８２ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７１Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：７.２
粘度：２.９ｍＰａｓ。
【００７７】
例１１：水中の変性された炭素材料の分散
例３による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：７７ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７０Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：７.０
粘度：２.７ｍＰａｓ。
【００７８】
例１２：水中の変性された炭素材料の分散
例４による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：８１ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７０Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：７.５
粘度：２.９ｍＰａｓ。
【００７９】
例１３：水中の変性された炭素材料の分散
例８による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：８６ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７１Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：８.５
粘度：２.７ｍＰａｓ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素材料、その製造方法および使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジアゾニウム塩の電気化学的還元により芳香族基を有する炭素材料を表面変性する方法は開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
更にジアゾ化／アゾカップリングにより炭素材料に有機基を結合することにより有機基を有する炭素材料を製造することが知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
更にラジカル形成剤との反応によりまたは付加環化により炭素材料に有機基を結合することにより有機基を有する炭素材料を製造することが知られている（非特許文献１、特許文献３、特許文献４参照）。ジアゾニウム基を有する脂肪族化合物と炭素材料を反応することが知られている（特許文献５，非特許文献２，非特許文献３）。使用される化合物は脂肪族化合物であり、芳香族ジアゾニウム塩化合物でない。ジアゾニウム基を有する化合物と酸素材料の結合形成は窒素の脱離およびラジカル種の形成により行われ、ラジカル種は出発官能基として他の反応に使用できる（グラフト化）。
【０００５】
硫酸またはＳＯ３と反応することにより炭素材料を変性することは同様に知られている（特許文献６，特許文献７）。
【０００６】
炭素材料を二工程反応でまずＯＨ官能化シクロペンタジエニル化合物と反応させ、引き続き硫酸と反応することが開示されている（特許文献８）。
【０００７】
既存の方法は以下の欠点を有する。
【０００８】
使用されるジアゾ化剤および有毒な酸化剤亜硝酸ナトリウムが同様に非イオン性有機亜硝酸塩を含み、これは有毒であり、きわめて可燃性である。亜硝酸塩のほかに対イオン、アルキル基が炭素材料中に独立の不純物として残留する。
【０００９】
亜硝酸塩はジアゾ化するために酸性媒体中で使用しなければならない。有毒な窒素酸化物が形成される。
【００１０】
ラジカル形成剤は熱的にまたは光化学的に不安定であり、爆発性であり。連鎖反応を生じることがあり、これは制御が困難である。
【００１１】
一部の場合にラジカル形成剤前駆物質の合成および精製は毒性または悪臭で問題のある材料を含み、従って製造方法、搬送、使用および最終的処理に関して費用がかかる。
【００１２】
窒素を含む複素環化合物を使用する環化反応は窒素を押し出して進行し、突然の、爆発性体積膨張または圧力上昇を生じることがあり、円滑な反応の制御を著しく妨害する。
【００１３】
炭素材料と、アゾ基を有し、窒素押し出しによりラジカルを形成する化合物との反応は同様に突然の爆発性体積膨張または圧力上昇または熱的に制御が困難な連鎖反応を生じることがあり、円滑な反応の制御を妨害する。
【００１４】
炭素材料と硫酸または発煙硫酸の反応は特に持続する耐腐食性および熱安定材料を必要とし、二次反応として期待されない有害な酸化を生じることがあり、反応後に必要な中和が高い塩含量を有する排水を生じることがあり、この場合に形成された塩の一部が不純物として炭素材料に後に残り、これが性能の欠点を生じることがある。
【００１５】
シクロペンタジエニルおよび硫酸を使用する二工程反応は同様に耐腐食性の熱安定材料が必要である欠点を生じる。更に同様に欠点を生じることがある、一部が可溶性である副生成物が量的におよび質的にかなり大きな量で生じることがある。
【００１６】
着色副生成物は有機基を有する既存の炭素材料の欠点である。
【特許文献１】欧州特許第０５６９５０３号
【特許文献２】ＷＯ９６／１８６８８号
【非特許文献１】Ｋ.オオキタ、Ｎ.ツボカワ、Ｅ.サイトウ、Ｃａｒｂｏｎ１６（１９７８）４１
【特許文献３】ドイツ特許第１００１２７８４.３号
【特許文献４】ドイツ特許第１００１２７８３.５号
【特許文献５】特開平１１−３１５２２０号
【非特許文献２】Ｎ.ツボカワ、Ｋ.カワツラ、Ｙ.シライ、Ｉｎｔ.Ｃｏｎｆ.Ｍａｔｅｒ.Ｐｒｏｃ.１１（１９９７）５３７
【非特許文献３】Ｎ.ツボカワ、Ｋ.ヤナドリ、Ｙ.ソネ、日本ゴム協会誌６３（１９９０）２６８
【特許文献６】米国特許第３５１９４５２号
【特許文献７】特開平１３−２５４０３３号
【特許文献８】特開平１３−１３２９２０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の課題は、着色副生成物をほとんど含有しない、有機基を有する炭素材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題は、本発明により、炭素材料と一般式１：
【００１９】
【化１】
（式中、ＸはＯ、Ｓ、ＮＲ７またはＰＲ７であり、
Ｒ１〜Ｒ７は同じかまたは異なり、Ｈ、アクセプター基、ドナー基、アクセプター基もしくはドナー基を有するアルキル基またはアリール基、親水性基および／または疎水性基からなり、またはＲ１〜Ｒ７は環系を形成し、環系がアクセプター基もしくはドナー基および／または親水性基もしくは疎水性基により置換されている）の有機化合物の反応により得られる炭素材料により解決される。
【００２０】
炭素材料と一般式１の有機化合物の反応はジアゾニウム塩により進行しない。
【００２１】
アクセプター基は−ＣＯＯＲ８，−ＣＯ−Ｒ８、−ＣＮ、−ＳＯ２Ｒ８または−ＳＯ２ＯＲ８であってもよく、Ｒ８は金属、Ｈ、アルキル、アリール、アンモニウムまたは官能化アルキルまたはアリール、例えばω−カルボキシアルキル、ＨＳＯ３−ＣｙＨｚ−、Ｈ２Ｎ−ＣｙＨｚ−、またはＨ２Ｎ−ＳＯ２−ＣｙＨｚ−（ｙ＝１〜４５、ｚ＝１〜４５）である。ドナー基はＳＲ９、ＯＲ９またはＮ（Ｒ９）２であってもよく、Ｒ９はＨ，アルキル、アリールまたは官能化アルキルまたはアリールである。
【００２２】
親水性基はＳＯ３Ｍ（Ｍ＝金属）、ＣＯＯＭまたは−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−Ｒ９であってもよく、ｎは１〜４５である。疎水性基はアルキル、アリール、フルオロアルキル、ペルフルオロアルキル、フルオロアリールまたはペルフルオロアリールであってもよい。
【００２３】
有機基Ｒ１〜Ｒ９は以下のものであってもよい。
置換されたまたは置換されていない、分枝状または非分枝状であり、
脂肪族基、例えばアルカン、アルケン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、炭化水素、スルホン酸、アミン、トリアルキルアンモニウム塩、トリアルキルホスホニウム塩、またはジアルキルスルホニウム塩からの基、
環式化合物、例えば脂肪属環状炭化水素、例えばシクロアルキルまたはシクロアルケニル、複素環化合物、例えばピロリジニル、ピロリニル、ピペリジニルまたはモルホリニル基、アリール基、例えばフェニル、ナフチル、またはアントラセニル基、または
ヘテロアリール基、例えばイミダゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、チエニル、チアゾリル、フリル、またはインドリル基、
窒素または他のヘテロ原子を有し、３員環、４員環、５員環、６員環、またはこれより多い員の環を形成し、更にＨ、アクセプター置換基もしくはドナー置換基を有するアルキルまたはアリール基またはアクセプター置換基もしくはドナー置換基および／または親水性基もしくは疎水性基を有する環系の部分により置換されている複素環化合物、
更に官能基により置換されている
発色団の基または染料または
適当な反応性化合物、例えばトリアリールアンモニウム、トリアリールホスホニウム、ジアリールスルホニウム、およびアリールヨージニウム塩。
【００２４】
反応が原則的に例えば親水性基の導入だけでなく、疎水性基の導入も可能にするので、一般式１の有機化合物の基は可能な使用分野に適合することができる。前記基はイオン、ポリマーまたは他の反応性基であってもよい。前記基は特別なやり方で炭素材料の種々の工業的に興味深い特性を変性するために使用できる。例えば炭素材料が湿潤剤を使用せずに水性媒体中で安定な分散液を形成するような程度に、炭素材料の親水性を高めることができる。
【００２５】
一般式１の化合物は、例えば一般式２または３：
【００２６】
【化２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ６はそれぞれ前記のものを表し、Ｒ１０〜Ｒ１３は同じかまたは異なり、Ｈ、アクセプター基、ドナー基、アクセプター基もしくはドナー基を有するアルキルまたはアリール基、親水性基および／または疎水性基からなり、またはＲ１０〜Ｒ１３は環系を形成し、環系が更にアクセプター基もしくはドナー基および／または親水性基もしくは疎水性基により置換されている）の化合物であってもよい。
【００２７】
一般式１の化合物は例えば以下のものであってよい。
【００２８】
【化３】
【００２９】
【化４】
【００３０】
前記化合物は示された塩の形でまたは他の対イオン、例えばＫまたはＮ（Ｒ９）４と一緒に使用できる。
【００３１】
有用な炭素材料はカーボンブラック、黒鉛粉末、黒鉛繊維、炭素繊維、炭素フィブリル、炭素ナノチューブ、炭素織物、ガラス状炭素製品、活性炭またはフラーレンを含む。
【００３２】
有用なカーボンブラックはファーネスブラック、ガスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、プラズマブラック、ドイツ特許第１９５２１５６５号から公知のインバーションブラック、ＷＯ９８／４５３６１号またはドイツ特許第１９６１３７９６号から公知のＳｉ含有ブラック、またはＷＯ９８／４２７７８号から公知の金属含有カーボンブラック、アークブラックおよび化学的製造処理の副生成物であるカーボンブラックを含む。
【００３３】
有機基および／または炭素材料を有する本発明の炭素材料は前方に配置された反応により活性化できる。これらの反応は、例えば酸化反応であることができる。有用な酸化剤は例えばペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、オゾン、酸素（純粋なまたは空気としての）、臭化カリウムおよび／または過ホウ酸ナトリウムを含む。
【００３４】
ゴム混合物に補強用充填剤として使用される炭素材料を使用できる。顔料グレードカーボンブラックを使用できる。有用な炭素材料は更に以下のものを含む。導電性ブラック、ＵＶ安定用炭素材料、充填剤としておよびゴムと異なる系、例えばビチューメンまたはプラスチックに有用な炭素材料または冶金学に還元剤として有用な炭素材料。
【００３５】
本発明は更に有機基を有する本発明の炭素材料の製造方法を提供し、前記方法は炭素材料を一般式１の有機化合物と反応することを特徴とする。
【００３６】
一般式１の有機化合物と炭素材料の反応はジアゾニウム塩により進行せず、すなわちジアゾニウムを使用しないかまたは反応中に形成されない。
【００３７】
一般式１の有機化合物は、炭素材料と一般式１の化合物からなる分散液を噴霧乾燥、混合または噴霧することにより炭素材料に適用できる。一般式１の有機化合物を粉末、溶融物または溶液として適用できる。炭素材料の製造中に一般式１の有機化合物を適用することが特に有利であり、この場合に一般式１の有機化合物を、有利に必要な温度を有する反応器中の１つの位置で添加する。炭素材料を変性する反応は有利に溶剤の不在でまたは溶剤、有利に揮発性有機溶剤中で実施することができる。炭素材料を変性する反応は−８０℃〜＋３００℃、有利に８０℃〜２５０℃の温度で実施することができる。炭素材料の製造中に変性を行う場合は、温度は２５０℃〜１５００℃であってよい。エネルギーの投入は機械的エネルギー、振動エネルギー、例えば超音波により、または放射エネルギー、例えばマイクロ波放射、熱放射、光放射、Ｘ線および電子線放射により行うことができる。炭素材料を変性する反応は酸化剤の不在でまたは酸化剤（例えば空気、過酸化水素、過酸化物、過ホウ酸塩、過硫酸塩またはオゾン）の存在で行うことができる。
【００３８】
炭素材料と一般式１の化合物の反応は、炭素材料と一般式１の化合物の比が９９.９９：０.０１〜０.０１：９９.９の範囲で行うことができる。炭素材料と一般式１の化合物の比は有利に５０：１〜１：５０の範囲であってよい。
【００３９】
炭素材料と一般式１の化合物の反応は１ミリバール〜２５０バールの圧力範囲で行うことができる。反応は有利に１００ミリバール〜５０バールの圧力範囲で行うことができる。
【００４０】
本発明の有機基を有する炭素材料は補強用充填剤を含む充填剤として、ＵＶ安定剤として、導電性カーボンブラックとしてまたは顔料として使用することができる。
【００４１】
本発明の有機基を有する炭素材料はゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆物、塗料、ビチューメン、コンクリートまたは他の建築材料または紙に使用できる。本発明の炭素材料は更に冶金学に還元剤として使用できる。本発明の有機基を有する炭素材料はゴム混合物、特にタイヤの製造に使用できる。
【００４２】
本発明は更に有機基を有する本発明の炭素材料および少なくとも１種の溶剤を含有することを特徴とする分散液を提供する。
【００４３】
有機基は特定の分散媒体に適合できる。極性有機基で変性された炭素材料が極性媒体に特に有用である。極性媒体は溶剤、例えばアルコール、ケトン、エステル、酸、アミン、グリコール、グリコールエーテルまたはハロゲン化溶剤、および極性基、例えばカルボニル、エステル、アミノ、カルボキシルおよび／またはヒドロキシル基を有するオリゴマーもしくはポリマーであってもよい。有機基、例えば−ＳＯ３Ｗ、ＣＯＯＷまたはＯＨ（ＷはＨ、アルカリ金属イオンまたはアンモニウムイオンである）を有する炭素材料は水性媒体に特に有用である。疎水性基、例えばアルキル、アルキルオキシ、アリールおよび／またはヘタリールを有する疎水性に変性された炭素材料は疎水性媒体、例えば脂肪族、芳香族、ヘテロ脂肪族および／またはヘテロ芳香族炭化水素に特に有用である。極性に関して比較的非極性の疎水性媒体と強い極性の媒体の間にある媒体、例えばエーテルおよび／または極性媒体および非極性媒体の混合物を、例えばアミノ、カルボニルまたはハロゲン置換基を用いる特別に適合した変性により特に適当に使用できる。
【００４４】
本発明の分散液は更に１種以上の添加剤、例えば殺生物剤、湿潤剤、ケトン、グリコール、アルコールまたはこれらの混合物を含有することができる。これらの添加剤は特定の適用に添加することができ、例えばモノマー、オリゴマーまたはポリマー化合物を含有することができる。これらの添加剤は特性の改良、例えば分散の程度、貯蔵安定性、凍結安定性、乾燥特性、発泡能力、湿潤能力および／または特定の支持体材料、例えば紙、金属、ガラス、ポリマー、繊維、皮革、木材、コンクリートまたはゴムへの結合の改良を生じることができる。
【００４５】
本発明は更に本発明の分散液の製造方法を提供し、前記方法は本発明の有機基を有する炭素材料をパールミル、超音波装置、高圧ホモジナイザー、マイクロ流動装置、ローターステーターアセンブリ、例えばウルトラツラックス（Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ）、または匹敵するアセンブリを使用して少なくとも１種の溶剤に分散する。
【００４６】
本発明の分散液はゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆、塗料、ビチューメン、コンクリート、および他の建築材料または紙に使用できる。
【００４７】
本発明の分散液はプラスチック、ラテックス、織物、皮革、接着剤、シリコーン、コンクリート、建築材料、紙、繊維および土壌の着色およびＵＶ安定化に使用できる。
【００４８】
本発明の有機基を有する炭素材料は以下の利点を有する。
（例えばＳＯ３Ｍ置換基を有する）極性に変性された炭素材料が極性系、主に水により良好に分散する
（例えばアルキル基を有する）非極性に変性された炭素材料が非極性系、例えば油により良好に分散する
極性基または立体的にかさの大きい基を有する適当に変性された炭素材料が系内で静電気的におよび立体的に安定化され、安定化に、他の助剤、例えば湿潤剤を必要としない
本発明の方法により変性された炭素材料が分散液中でより良好に安定化され、より良好な色特性、例えば色合いの深さおよび青みがかった色合いを有する
本発明の方法により変性された炭素材料は親水性置換基の幅の広い変動性により特定の性能の要求（例えば高い光強度およびインクジェット分野の少ない色の浸出）に良好に適合できる
結合した染料を有する炭素材料は変性された色合いを有する
なお反応性置換基を有する炭素材料は系（例えばゴム）内のカップリングおよび架橋に利用できる
反応性の変性された炭素材料はポリマーに炭素材料を結合する、および
副生成物、塩、酸および湿分が少ない炭素材料が製造できる。
【実施例】
【００４９】
実施例で炭素材料として、カーボンブラックＳ１６０を利用する。カーボンブラックＳ１６０はデグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）社の市販の製品である。
【００５０】
ｐＨの測定
ＳｃｈｏｔｔＣＧ８３７ｐＨ計を使用して希釈していない懸濁液でｐＨを測定する。ガラス電極を溶液に浸漬し、５分後に温度を補正したｐＨを読み取る。
【００５１】
粘度の測定
ＰｈｙｓｉｃａＵＤＳ２００レオメーターを使用して、回転試験で、剪断速度を調節して（ＣＲＳ）希釈していない懸濁液のレオロジー特性を測定する。試料を２３℃に温度調節する。１０００ｓ−１の剪断速度で粘度値を読み取る。
【００５２】
表面張力の測定
２０℃に温度を調節した試料の動的および静的表面張力を、ＫｒｕｅｓｓＢＰ２バブルテンシオメーターを使用して測定する。動的表面張力に関して１５ｍｓでおよび静的表面張力に関して３０００ｍｓで最終値を読み取る。
【００５３】
例１：７−アミノ−４−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００５４】
【化５】
【００５５】
７−アミノ−４−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸４ｇを水１５０ｍｌ中で懸濁させ、水５０ｍｌ中の水酸化ナトリウム０.６７ｇと一緒に攪拌することにより溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを添加し、引き続き減圧下で溶剤を蒸留し、残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。
【００５６】
例２：５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる水相での炭素材料の変性
【００５７】
【化６】
【００５８】
５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウム４ｇおよびカーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを混合し、水５ｍｌを滴下し、もう一度全部を混合し、引き続き混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。
【００５９】
例３：５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる炭素材料の変性
５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸ナトリウム４ｇを水１５０ｍｌ中で懸濁させ、水５０ｍｌ中の水酸化ナトリウム０.７２ｇと一緒に攪拌することにより溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを添加し、引き続き減圧下で溶剤を蒸留し、残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。
【００６０】
例４：ヒドロキノンスルホン酸ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００６１】
【化７】
【００６２】
ヒドロキノンスルホン酸ナトリウム４ｇおよびペルオキソ二硫酸アンモニウム４.５ｇをそれぞれ水１５０ｍｌに溶解し、引き続きカーボンブラックＳ１６０ ２０ｇに添加し、引き続き減圧下で溶剤を蒸留し、残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００６３】
例５：４，５−ジヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸二ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００６４】
【化８】
【００６５】
４，５−ジヒドロキシ−２，７−ナフタレンスルホン酸二ナトリウム４ｇを水２００ｍｌに溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇに添加する。引き続き３０％過酸化水素１０ｍｌを添加し、溶剤を減圧下で蒸留する。残留混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００６６】
例６：４−アミノ−３−ヒドロキシナフタレンスルホン酸ナトリウムを用いる固相での炭素材料の変性
【００６７】
【化９】
【００６８】
４−アミノ−３−ヒドロキシナフタレンスルホン酸ナトリウム４ｇおよびカーボンブラックＳ１６０ ２０ｇを混合し、３０％過酸化水素３ｍｌを滴下し、もう一度全部を混合し、引き続き混合物を４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００６９】
例７：４−アミノ−５−ヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸二ナトリウムを用いる炭素材料の変性
【００７０】
【化１０】
【００７１】
４−アミノ−５−ヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸二ナトリウム４ｇを水２５０ｍｌに溶解し、カーボンブラックＳ１６０ ２０ｇに添加し、引き続き溶剤を減圧下で蒸留する。残留物およびペルオキソ二硫酸アンモニウム２.７ｇを混合し、引き続き４時間かけて１８０℃に加熱する。変性されたカーボンブラックを水３００ｍｌで洗浄し、引き続き室温で乾燥する。
【００７２】
例８：６−アミノ−２−ナフトールカルボキシレートを用いる炭素材料の変性
【００７３】
【化１１】
【００７４】
６−アミノ−２−ナフトールカルボン酸４ｇを水２００ｍｌ中で懸濁させ、ｐＨ７.５に中和し、ＮａＯＨ１モル／ｌ溶液と一緒に攪拌することにより溶解する。カーボンブラックＳ１６０ ４０ｇを添加し、引き続き溶剤を減圧下で蒸留し、残留混合物を４時間かけて２００℃に加熱する。
【００７５】
例９：水中の変性された炭素材料の分散
例１による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックス（Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ）を使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：７８ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：６９Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：６.５
粘度：３.２ｍＰａｓ。
【００７６】
例１０：水中の変性された炭素材料の分散
例２による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して、５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：８２ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７１Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：７.２
粘度：２.９ｍＰａｓ。
【００７７】
例１１：水中の変性された炭素材料の分散
例３による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：７７ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７０Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：７.０
粘度：２.７ｍＰａｓ。
【００７８】
例１２：水中の変性された炭素材料の分散
例４による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：８１ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７０Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：７.５
粘度：２.９ｍＰａｓ。
【００７９】
例１３：水中の変性された炭素材料の分散
例８による有機基を有する炭素材料１５ｇを水８５ｍｌと一緒に攪拌し、引き続きウルトラツラックスを使用して５０００ｒｐｍで３０分間分散する。得られた分散液は湿潤剤を更に添加せずに安定である。
１５ｍｓでの動的表面張力：８６ｍＮ／ｍ
３０００ｍｓでの静的表面張力：７１Ｎｍ／ｍ
ｐＨ：８.５
粘度：２.７ｍＰａｓ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素材料と一般式１：
【化１】
（式中、ＸはＯ、Ｓ、ＮＲ７またはＰＲ７であり、
Ｒ１〜Ｒ７は同じかまたは異なり、Ｈ、アクセプター基、ドナー基、アクセプター基もしくはドナー基を有するアルキル基またはアリール基、親水性基および／または疎水性基からなり、またはＲ１〜Ｒ７は環系を形成し、環系がアクセプター基もしくはドナー基および／または親水性基もしくは疎水性基により置換されている）の有機化合物の反応により得られることを特徴とする有機基を有する炭素材料。
【請求項２】
炭素材料がカーボンブラック、黒鉛粉末、黒鉛繊維、炭素繊維、炭素フィブリル、炭素ナノチューブ、炭素織物、ガラス状炭素製品、活性炭またはフラーレンである請求項１記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項３】
アクセプター基が−ＣＯＯＲ８，−ＣＯ−Ｒ８，−ＣＮ，−ＳＯ２Ｒ８または−ＳＯ２ＯＲ８であり、Ｒ８が金属、Ｈ、アルキル、アリール、アンモニウムまたは官能化アルキルまたはアリールである請求項１または２記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項４】
ドナー基がＳＲ９、ＯＲ９またはＮ（Ｒ９）２であり、Ｒ９がＨ、アルキル、アリールまたは官能化アルキルまたはアリールである請求項１または２記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項５】
親水性基がＳＯ３Ｍ（Ｍ＝金属）、ＣＯＯＭまたは−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−Ｒ９であり、ｎが１〜４５であり、疎水性基がアルキル、アリール、フルオロアルキル、ペルフルオロアルキル、フルオロアリールまたはペルフルオロアリールである請求項１または２記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項６】
炭素材料を一般式１の有機化合物と反応させることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の有機基を有する炭素材料の製造方法。
【請求項７】
ゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆物、塗料、ビチューメン、コンクリートまたは他の建築材料、紙におけるまたは冶金学における還元剤としての請求項１から５までのいずれか１項記載の炭素材料の使用。
【請求項８】
請求項１から５までのいずれか１項記載の有機基を有する炭素材料および少なくとも１種の溶剤を含有することを特徴とする分散液。
【請求項９】
更に添加剤を含有する請求項８記載の分散液。
【請求項１０】
有機基を有する炭素材料をパールミル、超音波装置、高圧ホモジナイザー、マイクロ流動装置、ローターステーターアセンブリまたは匹敵するアセンブリを使用して少なくとも１種の溶剤に分散させることを特徴とする請求項８記載の分散液の製造方法。
【請求項１１】
ゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆物、塗料、ビチューメン、コンクリートまたは他の建築材料または紙における請求項８記載の分散液の使用。
【請求項１２】
プラスチック、ラテックス、織物、皮革、接着剤、シリコーン、コンクリート、建築材料、紙、繊維および土壌の着色およびＵＶ安定化のための請求項８記載の分散液の使用。
【請求項１３】
材料の静電防止性処理のための請求項８記載の分散液の使用。
【請求項１】
炭素材料と一般式１：
【化１】
（式中、ＸはＯ、Ｓ、ＮＲ７またはＰＲ７であり、
Ｒ１〜Ｒ７は同じかまたは異なり、Ｈ、アクセプター基、ドナー基、アクセプター基もしくはドナー基を有するアルキル基またはアリール基、親水性基および／または疎水性基からなり、またはＲ１〜Ｒ７は環系を形成し、環系がアクセプター基もしくはドナー基および／または親水性基もしくは疎水性基により置換されている）の有機化合物の反応により得られることを特徴とする有機基を有する炭素材料。
【請求項２】
炭素材料がカーボンブラック、黒鉛粉末、黒鉛繊維、炭素繊維、炭素フィブリル、炭素ナノチューブ、炭素織物、ガラス状炭素製品、活性炭またはフラーレンである請求項１記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項３】
アクセプター基が−ＣＯＯＲ８，−ＣＯ−Ｒ８，−ＣＮ，−ＳＯ２Ｒ８または−ＳＯ２ＯＲ８であり、Ｒ８が金属、Ｈ、アルキル、アリール、アンモニウムまたは官能化アルキルまたはアリールである請求項１または２記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項４】
ドナー基がＳＲ９、ＯＲ９またはＮ（Ｒ９）２であり、Ｒ９がＨ、アルキル、アリールまたは官能化アルキルまたはアリールである請求項１または２記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項５】
親水性基がＳＯ３Ｍ（Ｍ＝金属）、ＣＯＯＭまたは−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−Ｒ９であり、ｎが１〜４５であり、疎水性基がアルキル、アリール、フルオロアルキル、ペルフルオロアルキル、フルオロアリールまたはペルフルオロアリールである請求項１または２記載の有機基を有する炭素材料。
【請求項６】
炭素材料を一般式１の有機化合物と反応させることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の有機基を有する炭素材料の製造方法。
【請求項７】
ゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆物、塗料、ビチューメン、コンクリートまたは他の建築材料、紙におけるまたは冶金学における還元剤としての請求項１から５までのいずれか１項記載の炭素材料の使用。
【請求項８】
請求項１から５までのいずれか１項記載の有機基を有する炭素材料および少なくとも１種の溶剤を含有することを特徴とする分散液。
【請求項９】
更に添加剤を含有する請求項８記載の分散液。
【請求項１０】
有機基を有する炭素材料をパールミル、超音波装置、高圧ホモジナイザー、マイクロ流動装置、ローターステーターアセンブリまたは匹敵するアセンブリを使用して少なくとも１種の溶剤に分散させることを特徴とする請求項８記載の分散液の製造方法。
【請求項１１】
ゴム、プラスチック、溶剤含有インキ、水含有インキ、インクジェットインキを含むインキ、複写機トナー、被覆物、塗料、ビチューメン、コンクリートまたは他の建築材料または紙における請求項８記載の分散液の使用。
【請求項１２】
プラスチック、ラテックス、織物、皮革、接着剤、シリコーン、コンクリート、建築材料、紙、繊維および土壌の着色およびＵＶ安定化のための請求項８記載の分散液の使用。
【請求項１３】
材料の静電防止性処理のための請求項８記載の分散液の使用。
【公開番号】特開２００７−４５７０３（Ｐ２００７−４５７０３Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１１２７７（Ｐ２００６−２１１２７７）
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（５０１０７３８６２）デグサ アクチエンゲゼルシャフト (837)
【氏名又は名称原語表記】Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｎｎｉｇｓｅｎｐｌａｔｚ １， Ｄ−４０４７４ Ｄｕｅｓｓｅｌｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（５０１０７３８６２）デグサ アクチエンゲゼルシャフト (837)
【氏名又は名称原語表記】Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｎｎｉｇｓｅｎｐｌａｔｚ １， Ｄ−４０４７４ Ｄｕｅｓｓｅｌｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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