JP2514637B2 - 気相成長炭素繊維の表面処理方法 - Google Patents

気相成長炭素繊維の表面処理方法

Info

Publication number
JP2514637B2
JP2514637B2 JP61223327A JP22332786A JP2514637B2 JP 2514637 B2 JP2514637 B2 JP 2514637B2 JP 61223327 A JP61223327 A JP 61223327A JP 22332786 A JP22332786 A JP 22332786A JP 2514637 B2 JP2514637 B2 JP 2514637B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vapor
grown carbon
carbon fiber
closed container
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61223327A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6385165A (ja
Inventor
公平 荒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikkiso Co Ltd
Original Assignee
Nikkiso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikkiso Co Ltd filed Critical Nikkiso Co Ltd
Priority to JP61223327A priority Critical patent/JP2514637B2/ja
Publication of JPS6385165A publication Critical patent/JPS6385165A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2514637B2 publication Critical patent/JP2514637B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、気相成長炭素繊維の表面処理方法に関
し、さらに詳しく言うと、気相成長炭素繊維の表面の均
一な酸化処理を短時間で行なうことができる気相成長炭
素質繊維の表面処理方法に関する。
[従来の技術およびその問題点] 炭素繊維およびカーボンウイスカーなどの炭素質繊維
は、航空宇宙産業、スポーツ・レジャー産業その他自動
車産業などにその用途の拡大が進められている。
炭素質繊維は、通常、プラスチック、金属およびゴム
などに添加してこれを強化する強化材として使用され
る。
その場合、問題となるのは、前記プラスチック、ゴム
および金属などのマトリクス中に、漏れ性良く炭素質繊
維を如何に均一に分散させるか、である。
従来から、炭素質繊維の漏れ性の向上を図るための表
面処理法として、たとえば、液相酸化法、気相酸化法と
が知られている。
液相酸化法には、硝酸、過マンガン酸/硫酸、クロム
酸、次亜塩素酸などの薬相酸化と電解酸化とがある。ま
た、気相酸化法には空気、酸素、オゾン、窒素酸化物、
ハロゲンガス等による酸化がある。
いずれの酸化法によるかは、炭素質繊維の種類による
のであって、たとえば、一般の炭素繊維は電解酸化法が
多く採用されている。連続的かつ簡便に酸化処理するこ
とができるからである。
しかしながら、グラファイトウィスカーや気相成長炭
素繊維などの炭素質繊維は、短繊維であるから、電解酸
化法によりその表面処理をすることができない。
と言って、この炭素質繊維につき硝酸などの薬相酸化
処理を採用すると、処理後に薬液と炭素質繊維との分離
工程、炭素質繊維の洗浄工程、薬液の後処理工程などを
要して非常に繁雑であると共にこれらの工程を実現する
ための大掛りの装置を要する。
一方、気相酸化法は、後処理がないからその点で前記
薬相酸化処理法よりも有利である。
しかしながら、炭素質繊維の集合体を気相酸化処理し
ようとすると、集合体の表面部と内部とで酸化の程度が
不均一となる。すなわち、炭素質繊維の集合体の表面部
が所望の程度に酸化処理されたとしても、集合体の内部
では殆ど酸化されていないとの不都合があるし、また内
部にまで酸化を及ぼそうとすると、集合体の表面部では
酸化が過度に進行して強化材としての強度を維持するこ
とができなくなる。
特に気相成長法により製造したカーボンウィスカーや
それを熱処理してなるグラファイトウィスカーは、非常
に微細な繊維が集合した塊状となっているので、内部に
まで充分な酸化が行なわれるように条件を設定すると、
表面部のウィスカーが多孔質となって強化充填材として
の機能を発揮することができなくなる。
[発明の目的] この発明の目的は、前記問題点を解決し、気相成長炭
素繊維がたとえ塊状あるいは集合体となっていても、い
ずれの気相成長繊維の表面も均一に酸化処理されるよう
な、しかも簡単な処理操作であるような、気相成長炭素
繊維の表面処理方法を提供することである。
[前記問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するためのこの発明の概要は、気相成
長炭素繊維を酸化性雰囲気の元に密閉容器に収納し、次
いでこの密閉容器を加熱することを特徴とする気相成長
炭素繊維の表面処理方法である。
前記気相成長炭素繊維には、気相成長炭素繊維を不活
性ガス中で熱処理して得られるグラファイトウィスカー
も含める。
ここで、前記気相成長炭素繊維としては、たとえば基
板成長炭素繊維および流動気相成長炭素繊維などが挙げ
られるが、流動気相成長炭素繊維が好ましい。流動気相
成長炭素繊維は、その両端が丸みを有しているので、マ
トリクス中に分散した場合に、たとえば応力集中の原因
などがより少なくなるからである。
このような流動気相成長炭素繊維は、たとえば、特開
昭60−54998号公報に開示されたように、炭素化合物と
有機遷移金属化合物のガスとキャリヤガスとの混合ガス
を加熱することを特長とする製造方法、特開昭60−1813
19号公報に記載されたように、一酸化炭素と有機遷移金
属化合物のガスとキャリヤガスとの混合ガスを加熱する
ことを特長とする製造方法、その外に特開昭60−185818
号公報、特開昭60−216816号公報などに記載された製造
方法により得ることができる。
なお、前記気相成長炭素繊維は、前記例示の製造方法
により得られるものに限定されず、要するに、炭素源と
なる化合物を遷移金属の触媒作用により浮遊状態で炭素
繊維もしくは炭素ウィスカーとすることができる製造方
法であればどのような製造方法によって得られるもので
あっても良い。
前記グラファイトウィスカーは、前記気相成長繊維を
2000℃以上、好ましくは2800℃以上の高温に加熱するこ
とにより製造することができる。
熱処理は、通常、窒素、アルゴンなどの不活性ガスの
雰囲気下に行なわれる。
熱処理に要する時間は、5分以上であれば充分である
が、通常、30分程度の時間がかけられる。
この発明の方法は、前記気相成長炭素繊維を密閉容器
に収納すること、この気相成長炭素繊維を収納する密閉
容器内を酸化性雰囲気とすること、およびこの密閉容器
を所定温度に加熱することが重要である。
密閉容器としては、特に制限がなく、表面処理をする
気相成長炭素繊維の量に応じて適宜の規模の、かつ型式
の容器を選択することができる。
密閉容器内に収納する前記気相成長炭素繊維の量とし
ては、特に制限がないのであるが、通常、嵩比重が0.01
〜0.5、好ましくは0.01〜0.2となるようにするのが望ま
しい。
また、酸化性雰囲気にするためには、密閉容器内に酸
化性のガスたとえば空気、酸素、オゾン、窒素酸化物、
ハロゲンなどを所望量だけ充填しても良いし、また、加
熱により前記酸化性のガスを放出するような物質を所定
量仕込んでおいても良い。この発明では、密閉容器内を
酸化性雰囲気とすることができれば良いのであるから、
複数種類の前記酸化性のガスを併用しても良いし、また
前記酸化性のガスと共に他の不活性なガスあるいはアン
モニアガスなどを併用しても良い。前記酸化性のガスと
アンモニアガスなどとを併用すると、酸化処理された気
相成長炭素繊維の表面にアミノ基などの極性基が導入さ
れるので、表面処理された気相成長炭素繊維のマトリク
スに対する漏れ性が一層向上する。酸化性のガスと併用
して気相成長炭素繊維の表面に極性基を導入することが
できる物質としては、前記アンモニアガスの他に、水、
炭酸ガス、二酸化窒素ガスなどが挙げられる。
密閉容器に充填する酸化性ガスの濃度もしくは量は、
気相成長炭素繊維の表面に対する酸化の程度に応じて適
宜に決定すれば良い。たとえば、気相成長炭素繊維の表
面を高度に酸化する必要があるときは、高濃度の酸化性
ガスを密閉容器内に仕込めば良く、逆に、気相成長炭素
繊維の表面を軽く酸化する必要があるときには、酸化性
のガスの濃度を低減させれば良い。
密閉容器内を酸化性雰囲気とする方法には特に制限が
なく、たとえば、容器内に気相成長炭素繊維を収納して
から、この容器に蓋をして密閉状態にし、その後、この
密閉容器内を一旦減圧にしてから所望濃度の酸化性のガ
スおよび他の不活性なガスあるいは極性基導入のための
ガスを注入しても良いし、前記密閉容器内に空気を残留
させたまま、新たに酸化性のガスを圧入しても良い。
さらに、気相成長炭素繊維を収納すると共に内部を酸
化性雰囲気とした密閉容器は、直ちに加熱するよりも、
加熱前に一定の時間放置しておくのが望ましい。気相成
長炭素繊維の集合体あるいは塊状の内部にまで充分に酸
化性のガスを浸透,拡散させるためである。放置する時
間は、通常、10分〜60分間で充分である。
気相成長炭素繊維を収納すると共に内部を酸化性雰囲
気とした密閉容器の加熱は、適宜の手段で行なうことが
できる。また、加熱温度は、密閉容器内が所望温度とな
るように調節す可きである。加熱温度は、通常300〜150
0℃、好ましくは600〜1000℃である。
密閉容器を加熱し続ける時間としては、特に制限がな
い。と言うのは、グラファイトウィスカーを収納した密
閉容器内の酸化性ガスがグラファイトウィスカーの表面
酸化に消費され尽くした後は、いくら加熱してもそれ以
上には酸化が進行しないからである。
密閉容器を加熱するときに、適宜の撹拌手段により、
密閉容器内の気相成長炭素繊維と酸化性のガスとが均一
に接するように撹拌を行なっても良い。しかしながら、
本発明の方法においては、気相成長炭素繊維の集合体あ
るいは塊状の内部にまで十分に酸化性のガスを浸透・拡
散させることができるので、特に必要がないかぎり撹拌
を行なう必要はない。
密閉容器を加熱した後、特に問題となることはなく、
加熱容器を常温に戻してから、密閉容器内の気相成長炭
素繊維を取り出せば良い。
この発明に係る方法によって表面処理された気相成長
炭素繊維は、その表面の漏れ性が向上し、さらに酸化性
のガスの種類および酸化性ガスと併用する他のガスの種
類によっては、酸化処理により気相成長炭素繊維の表面
に極性基が導入されるので一層漏れ性が高まる。
この発明の方法の処理をした気相成長炭素繊維は、充
填材として、種々のマトリクス中に配合される。
前記マトリクスとしては、特に制限がないが、たとえ
ばナイロン−6、ナイロン−66、ナイロン−8、ナイロ
ン−11、ナイロン−610などのポリアミド系樹脂、ポリ
ホルムアルデヒド、ホルマリン−エチレンオキサイド共
重合体などのポリアセタール系樹脂、ポリカーボネー
ト、熱可塑性ポリエステル成形材料、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリスルフォン、ポリエチルエチルケトン、
エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチルスルフォ
ン、ポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂、アル
ミニウム、アルミニウムと他の金属との合金、銅及び銅
合金、Fe及びFe合金、Ni及びNi合金、Ti及びTi合金、Mg
及びMg合金などの金属、あるいは天然ゴム、ブタジエン
ゴム、ネオプレンゴム、スチレンゴム等のゴムなどが挙
げられる。
マトリクス中へのこの気相成長炭素繊維の配合,分散
は、この種の技術の属する分野で公知の手段にしたがっ
て、行なうことができる。
[発明の効果] この発明に係る表面処理方法は、 (1) 気相成長炭素繊維を収納すると共に酸化性雰囲
気とした密閉容器を加熱するだけの簡単な操作である、 (2) 密閉容器内では、酸化性のガスが気相成長炭素
繊維の集合体あるいは塊状物の内部にまで均一に浸透,
拡散しているので、塊状物ないし集合物の内部の気相成
長炭素繊維と表面部の気相成長炭素繊維とに、酸化の程
度に差異がなく、要するに、密閉容器内の気相成長炭素
繊維は、いずれも均一に表面が酸化される、 (3) この方法により表面処理された気相成長炭素繊
維は、その表面が均一に酸化されているので、この方法
により表面を酸化処理された気相成長炭素繊維をマトリ
クス中に分散してなる複合材料の強度を、従来法により
表面酸化処理された気相成長炭素繊維をマトリクス中に
分散してなる複合材料の強度よりも、大きくすることが
できる、 (4) 密閉容器内に酸化性のガスを所定量充填し、加
熱するだけで、所望の程度に気相成長炭素繊維の表面を
酸化処理することができる、 (5) また、加熱に際しても、密閉容器内の酸化性の
ガスが消費されてしまった後は、いくら加熱してもそれ
以上酸化が進行しないから、加熱時間についての厳密な
管理が不要である、 などの数々の優れた効果を奏する。
[実施例] (実施例1) 内容積200ccの蓋付き容器内に流動気相成長炭素繊維
(直径0.2μm、平均長さ;25μm)を、嵩比重が0.1と
なるように、収納し、そのまま蓋をし、密閉した。した
がって、この密閉容器内は、空気が酸化性雰囲気であ
る。
次いでこの密閉容器を電気炉により800℃に加熱し、
加熱を0.5時間継続した。
このようにして、表面酸化処理した気相成長炭素繊維
をシエアケミカル社製の「エポキシエピコート828」100
g中に、体積比20%となるように分散し、125℃でかつ圧
力10kg/mm2の条件下で1時間硬化させて、所定形状の試
験片を得た。
JIS K−7113に準じて、この試験片を引っ張り試験に
供した。引っ張り強度は、32kg/mm2であった。
(比較例1) 前記実施例1で使用したのと同じ流動気相成長炭素繊
維を、未処理のままでマトリクス中に分散し、硬化して
試験片を得た。この試験片を前記実施例1と同様にして
その強度測定をしたところ、引っ張り強度は、5kg/mm2
であった。
(実施例2) 酸化性雰囲気として、空気の代りに酸素ガスとアンモ
ニアガスとの混合ガス(O2/NH3モル=7/3)を使用した
他は前記実施例1と同様に実施し、試験片の引っ張り強
度を測定した。その結果、引っ張り強度は、47kg/mm2
あった。
(実施例3) 酸化性雰囲気として、空気の代りに塩素ガスとアンモ
ニアガスとの混合ガス(Cl2/NH3モル=7/3)を使用した
他は前記実施例1と同様に実施し、試験片の引っ張り強
度を測定した。その結果、引っ張り強度は、42kg/mm2
あった。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気相成長炭素繊維を酸化性雰囲気の元に密
    閉容器に収納し、次いでこの密閉容器を加熱することを
    特徴とする気相成長炭素繊維の表面処理方法。
  2. 【請求項2】前記気相成長炭素繊維は不活性ガス中で熱
    処理された流動気相法により製造された炭素繊維である
    前記特許請求の範囲第1項に記載の気相成長炭素繊維の
    表面処理方法。
  3. 【請求項3】密閉容器に収納された前記気相成長炭素繊
    維の嵩比重が0.01〜0.5である前記特許請求の範囲第1
    項に記載の気相成長炭素繊維の表面処理方法。
JP61223327A 1986-09-20 1986-09-20 気相成長炭素繊維の表面処理方法 Expired - Lifetime JP2514637B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61223327A JP2514637B2 (ja) 1986-09-20 1986-09-20 気相成長炭素繊維の表面処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61223327A JP2514637B2 (ja) 1986-09-20 1986-09-20 気相成長炭素繊維の表面処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6385165A JPS6385165A (ja) 1988-04-15
JP2514637B2 true JP2514637B2 (ja) 1996-07-10

Family

ID=16796413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61223327A Expired - Lifetime JP2514637B2 (ja) 1986-09-20 1986-09-20 気相成長炭素繊維の表面処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2514637B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101911378B1 (ko) * 2017-04-14 2018-10-24 한국생산기술연구원 카본펠트의 열처리 방법, 그에 의해 제조된 카본펠트 전극 및 이를 포함하는 레독스 흐름 전지

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2899079T3 (es) * 2015-12-22 2022-03-10 Cytec Ind Inc Proceso para tratamiento superficial en fase gaseosa

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4374114A (en) * 1981-01-05 1983-02-15 Celanese Corporation Process for the surface modification of carbon fibers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101911378B1 (ko) * 2017-04-14 2018-10-24 한국생산기술연구원 카본펠트의 열처리 방법, 그에 의해 제조된 카본펠트 전극 및 이를 포함하는 레독스 흐름 전지

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6385165A (ja) 1988-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS59122521A (ja) 合成樹脂から成る成形体の表層をフツ素化する方法
KR20030024711A (ko) 탄화물로 코팅된 강철 물품 및 이의 제조 방법
JP2514637B2 (ja) 気相成長炭素繊維の表面処理方法
US4753763A (en) Method of manufacturing heating furnace parts
US3972984A (en) Process for the preparation of carbon fiber
US3833402A (en) Graphite fiber treatment
JPH0130928B2 (ja)
JP2003518563A (ja) 二酸化炭素を利用して高い表面エネルギーで高い表面積の気相成長炭素繊維を製造する方法
JP2981023B2 (ja) 多孔性炭素繊維、その製造方法、多孔性黒鉛繊維の製造方法および多孔性炭素繊維の処理方法
JPH02169763A (ja) 表面改質炭素繊維及びその製造方法
KR100769992B1 (ko) 탄소나노튜브 정제 용액 및 그에 의한 탄소나노튜브의 정제방법
JPH01174669A (ja) 炭素質繊維の表面処理方法
JP2943073B2 (ja) 表面改質炭素繊維の製造方法
JPS60191011A (ja) 改質炭素材料
JPH01289844A (ja) ゴム組成物
JPH0116927B2 (ja)
JP2016141913A (ja) 繊維束の製造方法
JP3057493B2 (ja) 表面改質炭素繊維の製造方法
US2175850A (en) Powder metallurgy
CN114471563B (zh) 一种提高铁基催化剂scr脱硝活性的方法
JP3010108B2 (ja) 金属メッキ炭素材料およびその製造方法
JPH01294776A (ja) カーボン被覆珪酸繊維およびその製造方法
JP4308368B2 (ja) 無端状金属ベルトの製造方法
JPS6047033A (ja) 高強度炭素繊維の表面処理方法
JPH0799108A (ja) 強磁性炭素材料およびその製造方法