JP3012885B2 - 表面改質炭素繊維の製造方法 - Google Patents
表面改質炭素繊維の製造方法Info
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- JP3012885B2 JP3012885B2 JP11602189A JP11602189A JP3012885B2 JP 3012885 B2 JP3012885 B2 JP 3012885B2 JP 11602189 A JP11602189 A JP 11602189A JP 11602189 A JP11602189 A JP 11602189A JP 3012885 B2 JP3012885 B2 JP 3012885B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特にマトリツクス樹脂との接着性に優れた
表面改質炭素繊維の製造方法に関する。
表面改質炭素繊維の製造方法に関する。
炭素繊維を補強材とする複合材料は軽量でかつ強度、
弾性率に優れているためスポーツ、レジヤー用品の構成
部品として、あるいは宇宙航空機用器材等として幅広い
分野にわたつてその用途開発が進められている。しかし
従来、複合材の補強材として用いられてきた炭素繊維
は、マトリツクス樹脂との接着性が必ずしも十分ではな
く、その表面を活性化させるため、薬剤酸化処理、気相
酸化処理、電解酸化処理等の表面処理方法が採用されて
きた。その中でも、電解酸化処理法はその操作性の良
さ、反応制御の容易さ等の見地から実用的な表面処理方
法である。
弾性率に優れているためスポーツ、レジヤー用品の構成
部品として、あるいは宇宙航空機用器材等として幅広い
分野にわたつてその用途開発が進められている。しかし
従来、複合材の補強材として用いられてきた炭素繊維
は、マトリツクス樹脂との接着性が必ずしも十分ではな
く、その表面を活性化させるため、薬剤酸化処理、気相
酸化処理、電解酸化処理等の表面処理方法が採用されて
きた。その中でも、電解酸化処理法はその操作性の良
さ、反応制御の容易さ等の見地から実用的な表面処理方
法である。
電解酸化処理法として、従来、種々の電解質が検討さ
れてきた。
れてきた。
例えば米国特許第4401533号には、硫酸塩水溶液中
で、特定の範囲の電流、電圧、処理時間で、炭素繊維を
陽極にして電解酸化する方法が開示されている。
で、特定の範囲の電流、電圧、処理時間で、炭素繊維を
陽極にして電解酸化する方法が開示されている。
米国特許第3832297号には、アンモニウム化合物を電
解質に用い、炭素繊維を陽極にして電解酸化を行うこ
と、さらにこの化合物は、250℃以下の温度で分解して
繊維に残らないことが開示されている。
解質に用い、炭素繊維を陽極にして電解酸化を行うこ
と、さらにこの化合物は、250℃以下の温度で分解して
繊維に残らないことが開示されている。
米国特許第4600572号には、硝酸中で炭素繊維を電解
酸化しさらに不活性化処理を行うことによつて炭素繊維
の強度を高め、繊維と樹脂の接着性の良い炭素繊維を製
造できることが開示されている。
酸化しさらに不活性化処理を行うことによつて炭素繊維
の強度を高め、繊維と樹脂の接着性の良い炭素繊維を製
造できることが開示されている。
さらに、１種類の電解質では十分な表面処理が行えな
いため、本発明者らは２段階の電解処理方法を先に特開
昭61−124677号で提案した。しかし従来の方法では30t/
mm2以上の高弾性炭素繊維に対しては十分な効果を得る
ことができなかつた。また２段階表面処理によつて窒素
官能基を炭素繊維表面に導入する方法が特開昭62−2760
75号及び特開昭63−6162号に開示されている。
いため、本発明者らは２段階の電解処理方法を先に特開
昭61−124677号で提案した。しかし従来の方法では30t/
mm2以上の高弾性炭素繊維に対しては十分な効果を得る
ことができなかつた。また２段階表面処理によつて窒素
官能基を炭素繊維表面に導入する方法が特開昭62−2760
75号及び特開昭63−6162号に開示されている。
炭素繊維の高性能化の要望は年々強くなつてきてお
り、特に航空機用の炭素繊維には高強度化、高弾性率化
の方向で開発が進められてきており最近では30t/mm2前
後の弾性率を有する中弾性炭素繊維が主流になつてい
る。一方、スポーツ、レジヤー用途においても高弾性化
の方向で開発されており45t/mm2前後でコンポ性能の良
好な炭素繊維の開発も行われている。これら高弾性化に
対応して炭素繊維の表面は不活性化の方向に進み、繊維
とマトリツクス樹脂の界面結合力は発揮しにくくなつて
いる。従来の炭素繊維の表面処理方法では不十分であ
り、また実際には高弾性炭素繊維でコンポ性能、特にIL
SS（層間剪断強度）、TS⊥（繊維方向と90゜方向の引張
り強度）、FS⊥（繊維方向と90゜方向の曲り強度）等を
良好ならしめる表面処理方法はいまだ開発されていない
のが現状である。
り、特に航空機用の炭素繊維には高強度化、高弾性率化
の方向で開発が進められてきており最近では30t/mm2前
後の弾性率を有する中弾性炭素繊維が主流になつてい
る。一方、スポーツ、レジヤー用途においても高弾性化
の方向で開発されており45t/mm2前後でコンポ性能の良
好な炭素繊維の開発も行われている。これら高弾性化に
対応して炭素繊維の表面は不活性化の方向に進み、繊維
とマトリツクス樹脂の界面結合力は発揮しにくくなつて
いる。従来の炭素繊維の表面処理方法では不十分であ
り、また実際には高弾性炭素繊維でコンポ性能、特にIL
SS（層間剪断強度）、TS⊥（繊維方向と90゜方向の引張
り強度）、FS⊥（繊維方向と90゜方向の曲り強度）等を
良好ならしめる表面処理方法はいまだ開発されていない
のが現状である。
本発明の目的は炭素繊維において優れたコンポジツト
特性を発現し得る炭素繊維の表面特性の改善であり、本
発明はそのための新規な炭素繊維の製造方法に関する。
特性を発現し得る炭素繊維の表面特性の改善であり、本
発明はそのための新規な炭素繊維の製造方法に関する。
炭素繊維を表面処理して繊維とマトリツクス樹脂との
結合力を高めるためには、表面に酸素含有官能基を導入
することが不可欠である。また窒素含有官能基も同時に
導入することも樹脂との結合力を高めるのに効果がある
と考えられる。
結合力を高めるためには、表面に酸素含有官能基を導入
することが不可欠である。また窒素含有官能基も同時に
導入することも樹脂との結合力を高めるのに効果がある
と考えられる。
その他、電解重合により生成した重合物の炭素繊維表
面への電着あるいは表面コーテイングによつても繊維と
樹脂との結合力を高めることができると考えられる。こ
の場合にも重合物に存在する官能基の効果は重要である
と思われ、また場合によつては炭素繊維表面上の官能基
よりも結合力に及ぼす効果が大きくなる可能性もある。
しかも、重合物の電着あるいは表面コーテイングによ
り、樹脂分子とのからみ合いの効果により繊維と樹脂の
接着性の向上も期待できる。
面への電着あるいは表面コーテイングによつても繊維と
樹脂との結合力を高めることができると考えられる。こ
の場合にも重合物に存在する官能基の効果は重要である
と思われ、また場合によつては炭素繊維表面上の官能基
よりも結合力に及ぼす効果が大きくなる可能性もある。
しかも、重合物の電着あるいは表面コーテイングによ
り、樹脂分子とのからみ合いの効果により繊維と樹脂の
接着性の向上も期待できる。
そこで本発明者らは炭素繊維に酸素及び窒素含有官能
基を導入するかあるいはモノマー、電解重合物等の電
着、コーテイング等を行う方法を検討し、本発明を完成
した。
基を導入するかあるいはモノマー、電解重合物等の電
着、コーテイング等を行う方法を検討し、本発明を完成
した。
本発明は、Ｘ線光電子分光法により求められる炭素繊
維表面の酸素含有官能基量（O1S/C1S）が0.07以上であ
るように酸化処理された炭素繊維を、ヒドロキシ基又は
アミノ基を１個以上有する芳香族化合物を含む溶液中で
炭素繊維と対極との間で電解処理することを特徴とす
る、表面改質炭素繊維の製造方法である。
維表面の酸素含有官能基量（O1S/C1S）が0.07以上であ
るように酸化処理された炭素繊維を、ヒドロキシ基又は
アミノ基を１個以上有する芳香族化合物を含む溶液中で
炭素繊維と対極との間で電解処理することを特徴とす
る、表面改質炭素繊維の製造方法である。
本発明に用いられる炭素繊維は、Ｘ線光電子分光法に
より求められる炭素繊維表面の酸素含有官能基量（O1S/
C1S）が0.07以上であるように酸化処理されたものであ
る。これはこの酸化処理により炭素繊維表面に導入され
た酸素含有官能基が、電解処理におけるモノマー又は電
解重合物等の電着及びコーテイングに際して何らかの影
響を及ぼしているからである。しかも酸化処理により導
入される酸素含有官能基量の多いものほど、電解処理に
おいて炭素繊維表面へのモノマー又は電解重合物等の電
着、コーテイング等が容易になる傾向がある。
より求められる炭素繊維表面の酸素含有官能基量（O1S/
C1S）が0.07以上であるように酸化処理されたものであ
る。これはこの酸化処理により炭素繊維表面に導入され
た酸素含有官能基が、電解処理におけるモノマー又は電
解重合物等の電着及びコーテイングに際して何らかの影
響を及ぼしているからである。しかも酸化処理により導
入される酸素含有官能基量の多いものほど、電解処理に
おいて炭素繊維表面へのモノマー又は電解重合物等の電
着、コーテイング等が容易になる傾向がある。
酸化処理としては電解酸化、オゾン酸化、硝酸酸化、
酸化剤による薬剤酸化、空気酸化、プラズマ酸化などが
用いられる。また炭素繊維は、炭素及び黒鉛繊維のいず
れでもよく、そして原料として繊維状のポリアクリロニ
トリル、天然及び再生セルロース、ポリビニルアルコー
ル、ピツチ等を用いて炭素化又は黒鉛化することにより
得られたものや、気相成長して得られたものを含む。
酸化剤による薬剤酸化、空気酸化、プラズマ酸化などが
用いられる。また炭素繊維は、炭素及び黒鉛繊維のいず
れでもよく、そして原料として繊維状のポリアクリロニ
トリル、天然及び再生セルロース、ポリビニルアルコー
ル、ピツチ等を用いて炭素化又は黒鉛化することにより
得られたものや、気相成長して得られたものを含む。
本発明を実施するに際しては、前記の炭素繊維を、ヒ
ドロキシ基又はアミノ基を１個以上有する芳香族化合物
を含む溶液中で炭素繊維と対極との間で電解処理をす
る。
ドロキシ基又はアミノ基を１個以上有する芳香族化合物
を含む溶液中で炭素繊維と対極との間で電解処理をす
る。
電解処理時の炭素繊維の電極は陽極又は陰極のどちら
でもよい。しかし炭素繊維を陽極として電解処理する方
が炭素繊維表面へのモノマー又は電解重合物の電着及び
コーテイングが容易であるので、炭素繊維を陽極にして
電解処理することが好ましい。
でもよい。しかし炭素繊維を陽極として電解処理する方
が炭素繊維表面へのモノマー又は電解重合物の電着及び
コーテイングが容易であるので、炭素繊維を陽極にして
電解処理することが好ましい。
電解液の溶媒としては、水又はDMFなどの有機溶剤の
いずれでもよい。工業的には水が好ましい。
いずれでもよい。工業的には水が好ましい。
ヒドロキシ基又はアミノ基を１個以上有する芳香族化
合物（モノマー）としては、芳香環（ベンゼン環、ナフ
タレン環、アントラセン環、フエナントレン環、ピレン
環など）にヒドロキシ基又はアミノ基が直接結合した化
合物が好ましい。またヒドロキシ基又はアミノ基の他
に、アルキル基やビニル基、プロピニル基のようなＣ−
Ｃ二重結合を有する官能基、アルコキシ基、カルボキシ
基などの官能基により置換されていてもよい。一般式 （式中Ｘは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、カル
ボキシ基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｍ及びｎ
は１〜４の数を示す）で表わされる化合物が好ましい。
例えばフエノール、アニリン、アミノフエノール、ジア
ミノベンゼン、ジヒドロキシベンゼン、アミノ安息香
酸、サリチル酸、ジアミノフエノール、ジヒドロキシア
ニリン、アミノサリチル酸、アミノスチレンヒドロキシ
スチレン、アミノアニソール、ヒドロキシアニソール、
ナフトール、アミノナフタレン、ジアミノナフタレン、
アミノナフトール、ジヒドロキシナフタレン、アミノナ
フトエ酸、ヒドロキシナフトエ酸、（ジ）ヒドロキシジ
フエニルメタン、（ジ）アミノジフエニルメタン、
（ジ）アミノベンゾフエノン、（ジ）ヒドロキシベンゾ
フエノン、（ジ）アミノビフエニル、（ジ）ヒドロキシ
ビフエニル及びこれらのアルキル置換体などがあげられ
る。フエノール、アニリン、ｏ−アミノフエノール、ｍ
−アミノフエノール、ｐ−アミノフエノール、ｏ−ジヒ
ドロキシベンゼン、ｍ−ジヒドロキシベンゼン、ｏ−ジ
アミノベンゼン、ｍ−ジアミノベンゼン、ｐ−ジアミノ
ベンゼン、ｐ−アミノサリチル酸などが好ましい。これ
らの２種以上の混合物を用いることもできる。
合物（モノマー）としては、芳香環（ベンゼン環、ナフ
タレン環、アントラセン環、フエナントレン環、ピレン
環など）にヒドロキシ基又はアミノ基が直接結合した化
合物が好ましい。またヒドロキシ基又はアミノ基の他
に、アルキル基やビニル基、プロピニル基のようなＣ−
Ｃ二重結合を有する官能基、アルコキシ基、カルボキシ
基などの官能基により置換されていてもよい。一般式 （式中Ｘは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、カル
ボキシ基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｍ及びｎ
は１〜４の数を示す）で表わされる化合物が好ましい。
例えばフエノール、アニリン、アミノフエノール、ジア
ミノベンゼン、ジヒドロキシベンゼン、アミノ安息香
酸、サリチル酸、ジアミノフエノール、ジヒドロキシア
ニリン、アミノサリチル酸、アミノスチレンヒドロキシ
スチレン、アミノアニソール、ヒドロキシアニソール、
ナフトール、アミノナフタレン、ジアミノナフタレン、
アミノナフトール、ジヒドロキシナフタレン、アミノナ
フトエ酸、ヒドロキシナフトエ酸、（ジ）ヒドロキシジ
フエニルメタン、（ジ）アミノジフエニルメタン、
（ジ）アミノベンゾフエノン、（ジ）ヒドロキシベンゾ
フエノン、（ジ）アミノビフエニル、（ジ）ヒドロキシ
ビフエニル及びこれらのアルキル置換体などがあげられ
る。フエノール、アニリン、ｏ−アミノフエノール、ｍ
−アミノフエノール、ｐ−アミノフエノール、ｏ−ジヒ
ドロキシベンゼン、ｍ−ジヒドロキシベンゼン、ｏ−ジ
アミノベンゼン、ｍ−ジアミノベンゼン、ｐ−ジアミノ
ベンゼン、ｐ−アミノサリチル酸などが好ましい。これ
らの２種以上の混合物を用いることもできる。
電解液中のモノマー濃度は0.01〜15重量％好ましくは
0.1〜10重量％である。0.01重量％以下では炭素繊維へ
のモノマー又は電解重合物の電着及びコーテイングが不
十分である。
0.1〜10重量％である。0.01重量％以下では炭素繊維へ
のモノマー又は電解重合物の電着及びコーテイングが不
十分である。
電解液中の電解質に用いられる物質としては、無機電
解質例えば硝酸、燐酸、硫酸、硝酸ナトリウム、燐酸一
ナトリウム、燐酸二ナトリウム、燐酸三ナトリウム、硫
酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムな
ど、アンモニウム塩例えば炭酸アンモニウム、炭酸水素
アンモニウム、燐酸アンモニウム、燐酸二アンモニウ
ム、燐酸三アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アン
モニウム、カルバミン酸アンモニウムなどがあげられ
る。これらの２種以上の混合物を用いることもできる。
解質例えば硝酸、燐酸、硫酸、硝酸ナトリウム、燐酸一
ナトリウム、燐酸二ナトリウム、燐酸三ナトリウム、硫
酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムな
ど、アンモニウム塩例えば炭酸アンモニウム、炭酸水素
アンモニウム、燐酸アンモニウム、燐酸二アンモニウ
ム、燐酸三アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アン
モニウム、カルバミン酸アンモニウムなどがあげられ
る。これらの２種以上の混合物を用いることもできる。
電解処理時の処理電気量は、電解液の種類及びその組
成例えば溶媒、電解質、モノマーなどにより最適値は異
なるが、５〜1500クーロン/g好ましくは５〜1000クーロ
ン/gである。
成例えば溶媒、電解質、モノマーなどにより最適値は異
なるが、５〜1500クーロン/g好ましくは５〜1000クーロ
ン/gである。
炭素繊維の処理方法は、従来の電解処理と同様、電流
密度は0.1A/m2以上でバツチ式、連続式いずれでもよ
く、通電方法もローラー通電方式、電解液接触方式いず
れでもよい。処理に用いる溶液の温度は０〜100℃の範
囲であり、また処理時間は電解液中で数秒ないし数十
分、好ましくは５秒ないし５分である。洗浄効果を向上
させるために電解液を流動させたり、不活性ガスを用い
たバブリングや超音波振動を利用することができる。
密度は0.1A/m2以上でバツチ式、連続式いずれでもよ
く、通電方法もローラー通電方式、電解液接触方式いず
れでもよい。処理に用いる溶液の温度は０〜100℃の範
囲であり、また処理時間は電解液中で数秒ないし数十
分、好ましくは５秒ないし５分である。洗浄効果を向上
させるために電解液を流動させたり、不活性ガスを用い
たバブリングや超音波振動を利用することができる。
こうして得られた炭素繊維を複合材料に用いる場合、
使用するマトリツクス樹脂には特に制限はなく、熱硬化
性樹脂としてエポキシ樹脂、イミド樹脂、不飽和ポリエ
ステル等、熱可塑性樹脂としてポリアミド、ポリエステ
ル、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアセター
ル樹脂、ポリプロピレン、ABS、ポリカーボネート等の
樹脂が用いられる。
使用するマトリツクス樹脂には特に制限はなく、熱硬化
性樹脂としてエポキシ樹脂、イミド樹脂、不飽和ポリエ
ステル等、熱可塑性樹脂としてポリアミド、ポリエステ
ル、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアセター
ル樹脂、ポリプロピレン、ABS、ポリカーボネート等の
樹脂が用いられる。
本発明方法によれば、マトリツクス樹脂との接着性に
優れた炭素繊維を容易に製造することができる。
優れた炭素繊維を容易に製造することができる。
測定方法は次のとおりである。
（１）Ｘ線光電子分光法による炭素繊維表面の酸素濃度
（O1S/C1S原子数比）の測定は、VG社製ESCA装置ESCALAB
MK II型を用いてMgKα線をＸ線源としたときのC1S、O1S
のシグナル強度からそれぞれのASF値（0.205、0.630、
0.380）を用いてO1S/C1Sを原子数比として算出した。
（O1S/C1S原子数比）の測定は、VG社製ESCA装置ESCALAB
MK II型を用いてMgKα線をＸ線源としたときのC1S、O1S
のシグナル強度からそれぞれのASF値（0.205、0.630、
0.380）を用いてO1S/C1Sを原子数比として算出した。
（２）界面剪断強度（τ）の測定は下記の方法により行
つた。
つた。
連続単繊維を一本、エポキシ系マトリツクス樹脂〔エ
ピコート828（油化シエル社製）100部、カヤハードMCD
（日本化薬社製）90部、N,N−ジメチルベンジルアミン
３部〕中に埋め込んだ試験片を作成する。この試験片に
ある一定以上の引張りひずみを与えることにより、埋込
んだ繊維を多数か所で破断させる。この破断片の長さを
測定し平均破断長（）を求め、臨界繊維長（lc）をlc
＝4/3・より求める。また単繊維強度試験により、炭
素繊維の強度分布を求め、それにワイブル分布を適用し
ワイブルパラメーターｍσ０を求める。このワイブルパ
ラメターターｍσ０より、臨界繊維長（lc）における平
均破断強度σｆを算出しτ＝σfd/2lc（d:炭素繊維の直
径）より界面剪断強度（τ）を求める。
ピコート828（油化シエル社製）100部、カヤハードMCD
（日本化薬社製）90部、N,N−ジメチルベンジルアミン
３部〕中に埋め込んだ試験片を作成する。この試験片に
ある一定以上の引張りひずみを与えることにより、埋込
んだ繊維を多数か所で破断させる。この破断片の長さを
測定し平均破断長（）を求め、臨界繊維長（lc）をlc
＝4/3・より求める。また単繊維強度試験により、炭
素繊維の強度分布を求め、それにワイブル分布を適用し
ワイブルパラメーターｍσ０を求める。このワイブルパ
ラメターターｍσ０より、臨界繊維長（lc）における平
均破断強度σｆを算出しτ＝σfd/2lc（d:炭素繊維の直
径）より界面剪断強度（τ）を求める。
実施例１ アクリロニトリル／メタクリル酸（98/2重量比）の重
合体をジメチルホルムアミドに固形濃度26重量％となる
ように溶解してドープを作り、10μ過及び３μ過を
行つて湿式紡糸を行い、引続き温水中で4.5倍に延伸
し、水洗、乾燥して、更に乾熱170℃で1.7倍に延伸して
0.9デニールの繊度を有するフイラメント数12000のプレ
カーサーを得た。
合体をジメチルホルムアミドに固形濃度26重量％となる
ように溶解してドープを作り、10μ過及び３μ過を
行つて湿式紡糸を行い、引続き温水中で4.5倍に延伸
し、水洗、乾燥して、更に乾熱170℃で1.7倍に延伸して
0.9デニールの繊度を有するフイラメント数12000のプレ
カーサーを得た。
このプレカーサーを220〜260℃の熱風循環型の耐炎化
炉を60分間通過させて耐炎化糸密度1.35g/cm3の耐炎化
繊維を得た。耐炎化処理するに際して15％の伸長操作を
施した。
炉を60分間通過させて耐炎化糸密度1.35g/cm3の耐炎化
繊維を得た。耐炎化処理するに際して15％の伸長操作を
施した。
次に耐炎化繊維を純粋なN2雰囲気中300〜600℃の温度
勾配を有する第１炭素化炉を８％の伸長を加えながら通
過させた。
勾配を有する第１炭素化炉を８％の伸長を加えながら通
過させた。
更に、同雰囲気中2500℃の最高温度を有する第２炭素
化炉において400mg/dの張力下、２分熱処理を行い炭素
繊維を得た。この炭素繊維は、ストランド強度360kg/mm
2、ストランド弾性率46.0t/mm2の性能を有するものであ
つた。
化炉において400mg/dの張力下、２分熱処理を行い炭素
繊維を得た。この炭素繊維は、ストランド強度360kg/mm
2、ストランド弾性率46.0t/mm2の性能を有するものであ
つた。
この炭素繊維を陽極として、pH1の燐酸５％、30℃水
溶液中、処理電気量55クーロン/gで通電処理を行つた。
溶液中、処理電気量55クーロン/gで通電処理を行つた。
次いでpH7.5の炭酸水素アンモニウム５％、30℃水溶
液中に、１個以上のヒドロキシ基を有する芳香族化合物
を1.0〜3.0重量％加え、この水溶液中で通電処理を行つ
た。表面処理速度は20m/時間である。なお、燐酸中通電
処理後の酸素含有官能基量（O1S/C1S）は0.27であつ
た。測定結果を第１表に示す。
液中に、１個以上のヒドロキシ基を有する芳香族化合物
を1.0〜3.0重量％加え、この水溶液中で通電処理を行つ
た。表面処理速度は20m/時間である。なお、燐酸中通電
処理後の酸素含有官能基量（O1S/C1S）は0.27であつ
た。測定結果を第１表に示す。
実施例２ 実施例１と同様にしてストランド強度360kg/mm2、ス
トランド弾性率46.0t/mm2の性能を有する炭素繊維を得
た。この炭素繊維を陽極として、pH1の燐酸５％、30℃
水溶液中、処理電気量55クローン/gで通電処理を行つ
た。
トランド弾性率46.0t/mm2の性能を有する炭素繊維を得
た。この炭素繊維を陽極として、pH1の燐酸５％、30℃
水溶液中、処理電気量55クローン/gで通電処理を行つ
た。
次いでpH7.5の炭酸水素アンモニウム５％、30℃水溶
液中に、ヒドロキシ基とアミノ基をそれぞれ１個以上有
する芳香族化合物を0.25〜1.0重量％加え、この水溶液
中で通電処理を行つた。表面処理速度は20m/時間であ
る。測定結果を第２表に示す。
液中に、ヒドロキシ基とアミノ基をそれぞれ１個以上有
する芳香族化合物を0.25〜1.0重量％加え、この水溶液
中で通電処理を行つた。表面処理速度は20m/時間であ
る。測定結果を第２表に示す。
比較例 実施例１と同様にしてストランド強度360kg/mm2、ス
トランド弾性率46.0t/mm2の性能を有する炭素繊維を得
た。この炭素繊維を用いて、燐酸（５％）水溶液中で電
解酸化処理をしたもの（番号１及び２）、表面処理に供
さなかつたもの（番号３）、燐酸（５％）水溶液中で電
解酸化処理せずに〔酸素含有官能基量（O1S/C1S）は0.0
5〕、炭酸水素アンモニウム（５％）、フエノール（３
％）水溶液中で電解処理（陽極）したもの（番号４）、
燐酸（５％）水溶液中で電解酸化処理せずに、炭酸水素
アンモニウム（５％）、ｍ−アミノフエノール（１％）
水溶液中で電解処理（陽極）したもの（番号５）を得
た。これらについて界面剪断強度を測定した。その結果
を第３表に示す。これより、炭素繊維を本発明の条件下
で表面処理を行うことにより、エポキシ樹脂との接着性
の優れた炭素繊維が得られることがわかる。
トランド弾性率46.0t/mm2の性能を有する炭素繊維を得
た。この炭素繊維を用いて、燐酸（５％）水溶液中で電
解酸化処理をしたもの（番号１及び２）、表面処理に供
さなかつたもの（番号３）、燐酸（５％）水溶液中で電
解酸化処理せずに〔酸素含有官能基量（O1S/C1S）は0.0
5〕、炭酸水素アンモニウム（５％）、フエノール（３
％）水溶液中で電解処理（陽極）したもの（番号４）、
燐酸（５％）水溶液中で電解酸化処理せずに、炭酸水素
アンモニウム（５％）、ｍ−アミノフエノール（１％）
水溶液中で電解処理（陽極）したもの（番号５）を得
た。これらについて界面剪断強度を測定した。その結果
を第３表に示す。これより、炭素繊維を本発明の条件下
で表面処理を行うことにより、エポキシ樹脂との接着性
の優れた炭素繊維が得られることがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−85167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−199975（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】Ｘ線光電子分光法により求められる炭素繊
維表面の酸素含有官能基量（O1S/C1S）が0.07以上であ
るように酸化処理された炭素繊維を、ヒドロキシ基又は
アミノ基を１個以上有する芳香族化合物を含む溶液中で
炭素繊維と対極との間で電解処理することを特徴とす
る、表面改質炭素繊維の製造方法。 - 【請求項２】炭素繊維を陽極として電解処理を行うこと
を特徴とする、第１請求項に記載の方法。 - 【請求項３】電解処理をヒドロキシ基又はアミノ基を１
個以上有する芳香族化合物を含む水溶液中で行うことを
特徴とする、第１請求項に記載の方法。 - 【請求項４】ヒドロキシ基を１個以上有する芳香族化合
物として、一般式 （式中Ｘは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、カル
ボキシ基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｎは１〜
４の数を示す）で表わされる化合物を用いることを特徴
とする、第１請求項に記載の方法。 - 【請求項５】ヒドロキシ基とアミノ基をそれぞれ１個以
上有する芳香族化合物として、一般式 （式中Ｘは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、カル
ボキシ基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｍ及びｎ
は１〜４の数を示す）で表わされる化合物を用いること
を特徴とする、第１請求項に記載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11602189A JP3012885B2 (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 表面改質炭素繊維の製造方法 |
| US07/447,857 US5124010A (en) | 1988-12-12 | 1989-12-08 | Carbon fibers having modified surfaces and process for producing the same |
| KR1019890018265A KR930011306B1 (ko) | 1988-12-12 | 1989-12-11 | 표면이 개질된 탄소섬유 및 이의 제조방법 |
| DE68926028T DE68926028T2 (de) | 1988-12-12 | 1989-12-11 | Oberflächen-modifizierte Kohlenstoffasern und Verfahren zu deren Herstellung |
| EP89122856A EP0374680B1 (en) | 1988-12-12 | 1989-12-11 | Carbon fibers having modified surfaces and process for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11602189A JP3012885B2 (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 表面改質炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02300376A JPH02300376A (ja) | 1990-12-12 |
| JP3012885B2 true JP3012885B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=14676823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11602189A Expired - Lifetime JP3012885B2 (ja) | 1988-12-12 | 1989-05-11 | 表面改質炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3012885B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| CN104480707B (zh) * | 2014-12-26 | 2016-08-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种在超临界甲醇中碳纤维表面接枝六亚甲基四胺的方法 |
| JP6420719B2 (ja) * | 2015-05-15 | 2018-11-07 | 本田技研工業株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂及びその製造方法 |
| KR102050362B1 (ko) * | 2017-05-22 | 2019-12-02 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 탄소섬유를 이용한 3d 프린터용 고분자 복합재 제조방법 |
-
1989
- 1989-05-11 JP JP11602189A patent/JP3012885B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02300376A (ja) | 1990-12-12 |
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