JPS6215329A - 炭素繊維 - Google Patents

炭素繊維

Info

Publication number
JPS6215329A
JPS6215329A JP15238885A JP15238885A JPS6215329A JP S6215329 A JPS6215329 A JP S6215329A JP 15238885 A JP15238885 A JP 15238885A JP 15238885 A JP15238885 A JP 15238885A JP S6215329 A JPS6215329 A JP S6215329A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
weight
filament yarn
resin
acrylamide
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.)
Pending
Application number
JP15238885A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Torii
芳典 鳥居
Hiroshi Ozawa
小沢 宏
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.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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 Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority to JP15238885A priority Critical patent/JPS6215329A/ja
Publication of JPS6215329A publication Critical patent/JPS6215329A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は繊維強化樹脂複合材料、導電性複合材料、繊維
強化コンクリート等に用いるのに好適な炭素繊維に関す
る。
〔従来技術とその問題点〕
高強度、高弾性率を有する炭素繊維は、樹脂、コンクリ
ート、金属等と複合し、複合材料として最近注目を浴び
ている。特に、樹脂をマトリックスとした炭素繊維複合
材料は、軽量でかつ金属を上回る強度、弾性率を有すこ
とから航空、宇宙材料への応用が進められている。炭素
繊維はポリアクリロニトリルや、ピッチを原料とし紡糸
後、焼成及びグラファイト化を行って作られている。
これ等の炭素繊維は、極めてすぐれた強度及び弾性率を
有するが、マトリックスとなる樹脂との界面接着力か弱
(、この為、せん断力が複合材料にかかった湯合、炭素
繊維と樹脂の界面において破壊がおこり易く、本来の炭
素繊維の性質を複合材料に十分付与することが出来ない
欠点があり、炭素繊維の表面処理が種々行われているが
必しも満足すべき結果ではない。
本発明は、前記した従来の炭素繊維と樹脂の界面の接着
性の改善を目的とし、層間せん断強度にすぐれた樹脂複
合材料に好適な新規な炭素繊維を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決する為の手段〕
本発明は、アクリルアミド70〜100重量%、アクリ
ロニトリル30〜0重量%の重合体水溶液を紡糸し、乾
燥及び熱処理を300’C以下で行った後、不活性ガス
気流中で1000〜2000℃にて焼成し炭素化及び一
部黒鉛化を行って得られることを特長とする炭素繊維で
あり、驚くべきことに従来のポリアクリロニトリル及び
ピッチを出発原料とした炭素繊維に比し、樹脂複合材料
における層間せん断強度が著しくすぐれ、炭素繊維と樹
脂の界面の接着力が改善されていることが明白であった
上記したアクリルアミド、アクリロニトリル重合体は、
アクリルアミドの単独重合体又はアクリルアミド、アク
リロニトリルの共重合体であり、アクリルアミド及びア
クリロニトリルを水溶液中で、過硫酸カリ、過硫酸アン
モニウム等の過硫酸塩類、アゾビス(4−シアノペンタ
ノイック酸)、アゾビス(2−アミノプロパン)塩酸塩
等の水溶性アゾニトリル類、過酸化水素等の水溶性過酸
化物類等のラジカル開始剤の存在下において容易に重合
体を得ることが出来る。又、この場合、反応速度や重合
変音制御する為、還元剤を併用しても良い。アクリロニ
トリルの含有量が全単量体中の30重量%乞こえると均
一な重合体を得ることが困難であり、本発明には不適当
である。アクリロニ) IJルの含有量は0〜20重量
%が特に好ましい。
上記の重合体の分子量は、重合温度、水の量、重合開始
剤の種類及び量に依存するが、本発明に用いる重合体の
分子量は、重量平均分子量で5万〜200万であること
が望ましい。
重合体は、モノマーを高濃度で重合した場合にはゲル状
を呈するが、必要な水を加えれば、紡糸可能な水溶液と
することが出来る。
紡糸は通常50〜1000μの径のノズルから水溶液を
押しだし、水分を除去することによって達成され、その
方法は特に限定されるものではないが、例えばメタノー
ル、エタノール、イソプロパツール、テトラヒドロフラ
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ア
セトン等水に可溶でかつ、重合体を溶解しない溶媒中に
重合体水溶液をノズルから押しだし、ひきとることによ
って容易に行うことが出来る。この際重合体水溶液中に
食塩、硫酸ソーダ等の電解質を包含させたり、相分離?
生じない程度に溶媒を含有させても差し支えない。
紡糸された重合体はハンドリング可能な状態まで水及び
溶媒を乾燥除去し、ボビンに巻きとり、次に300℃以
下で加熱する。この加熱工程において、吸着水分は除去
されると共に、脱水反応によって環化が行われる。環化
反応は、空気中でも、不活性ガス中でも、又真空下にお
いても進行する。
この加熱は、80〜120℃で吸着水分音除去し、徐々
に昇温し、最終的に250〜600℃に加熱することが
好ましい。この処理工程の時間は、アミド基のカルボニ
ルの赤外吸収スペクトルの減少によってモニターされ、
アミド基の吸収量が初期(加熱前)の30%以下となる
ことが望ましい。
上記の加熱工程の後、1000〜2000℃において不
活性ガス気流中で焼成を行う。上記の加熱工程を行わな
い場合又は不十分な場合には、繊維が焼成したり、或い
は極めて強度の低い繊維しか得られない。本焼成過程に
おいて炭化が進行し、又一部黒鉛化が行われるものと考
えられる。通常この間の加熱時間は2〜10分であり、
更に黒鉛化を進める為2000〜3000℃において不
活性ガス中で加熱を行ってもよい。黒鉛化を進めると弾
性率は向上するが、強度は若干低下する傾向にあり、使
用目的に応じ焼成温度及び焼成時間を適宜選択すること
が出来る。
得られる繊維は通常5〜20μ径のフィラメントであり
、実用に際しては、1000以上のノズルから同時に紡
糸し、加熱処理及び焼成を行ってフィラメントの束(ロ
ービングという)として製造する。フィラメントのバラ
けを防ぐ為、少量のエポキシ樹脂等により集束して巻き
とることが一般的である。
上記した本発明の炭素繊維は、ロービング状態又はロー
ビングを織って織布となし、エポキシ樹脂、イミド樹脂
等の熱硬化樹脂やポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリエステル樹脂、熱可塑ポリイミド樹脂、ポリフ
ェニン/スルフィド樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエ
ーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂等の熱可塑性樹脂を含浸せしめ、加熱成形することに
よって樹脂複合材料として用いられる。
上記の樹脂複合材料において、本発明の炭素繊維は樹脂
との接着性が改善され、層間せん断強度においてすぐれ
た結果を示し、樹脂複合材料の信頼性を著しく向上する
ことが出来る。
又、本発明の炭素繊維は、切断したチョップトストラン
ド状態で樹脂と混合し、射出成形して用いることも可能
である。
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
〔実施例〕
実施例1 アクリルアミド100重量部、イオン交換水1000重
量部、過硫酸アンモニウム0.1重量部を反応器に仕込
み、液中に窒素ガスを通人しながら60℃で5時間加熱
混合し、更にイオン交換水1400重量部を加えて希釈
しポリアクリルアミド重合体水溶液を得た。
上記ポリアクリルアミド重合体水溶液Y、0.5m径の
ノズルからメタノール中に押し出し、メタノール中から
線速10m/分でひきだしながら、80°Cの乾燥ゾー
ンを通過させてボビンにまきあげて紡糸を行った。
次にボビンから上記の原糸を(りだし、第1ゾーン80
℃、第2ゾーン120℃、第3ゾーン200℃、第4ゾ
ーン270℃の乾燥ゾーンを通過させた。
各ゾーンの滞留時間は第1ゾーン3分、第2ゾーン5分
、第3ゾーン6分、第4ゾーン3分とした。
次に、上記の熱処理した糸を、アルゴンガス気流中で1
500℃で3分、2000℃で5分焼成し本発明の直径
11μの炭素繊維(1)を得た。
実施例2 アクリルアミド80重量部、アクリロニトリル20重量
部、イオン交換水1000重量部、アゾビス(4−シア
ノペンタノイック酸0.2重量部’&反応器中に仕込み
、液中に窒素ガスを通人しながら60℃で7時間加熱混
合し、更にイオン交換水1400F4加えて希釈しアク
リルアミドアクリロニトリル共重合体水溶液を得た。
上記の共重合体水溶液を実施例1と同様な方法で紡糸、
加熱処理及び焼成して本発明の炭素繊維(n)を得た。
評価例1 実施例1及び2で得た本発明の炭素繊維(I)及び(I
I]を各々6000フイラメントづつ、フェノキシ樹脂
の1重量%メチルエチルケトン溶液に浸漬し乾燥してロ
ービングを得た。
次にエポキシ樹脂エビコー) 1001 (シェル化学
社製商品名)100重量部、メチレンジアニリン200
重量部、ジメチルアミノフェノール10重量部、及びア
セトン800重景部の溶液中にロービングを浸漬し、テ
フロン製の直径100uのドラムにトラバースをかけな
がらまきとり、60℃で減圧乾燥した後、切り開いて巾
150m、長さ31411Mの一方向性プリプレグを得
た。各々のプリプレグの炭素繊維含有量は61容積%及
び59容積%の範囲にあった。
上記の一方向性プリプレグを8枚積層し、真空バッグに
封入後、オートクレーブで8に4/−の圧力下170℃
4時間加熱加圧成形し、各一方向性複合材料試験片(1
)及び(11)を得た。
比較評価例1 ポリアクリロニトリル系炭素繊維(フィラメント径11
μ)を評価例1と同様にしてローピン湾得た。次に評価
例1と全く同様な方法で一方向性プリプレグの製造なら
びに積層成形し、比較評価測用一方向性複合材料試験片
(III)を得た。尚、プリプレグの炭素繊維含有量は
61容積%であった。
評価例2 評価例1で得た本発明の炭素繊維(Il及び(I[)を
用いた各ロービングを、ポリカーボネート樹脂の10%
塩化メチレン溶液に浸漬し、評価例1と同様な方法で一
方向性プリプレグを得た。次に上記の一方向性プリプレ
グ8枚と50μのポリカーボネートフィルム9枚とを交
互に積層し、500℃に加熱した平板金型に挿入し70
に9/−の圧力で5分間加圧し、金型な130°Cに冷
却後説型して、各一方向性複合材料試験片(IV)及び
(Vl ’に得た。
各試験片の炭素繊維含有量は58容量%及び57容量%
であった。
比較評価例2 比較評価例、で作成したポリアクリロニトリル系炭素繊
維ロービングを用い評価例2と全(同様な方法で一方向
性プリプルグの製造、積層成形を行って比較評価測用一
方向性複合材料試験片、倒)を得た。尚、試験片の炭素
繊維含有量は58容積%であった。
各試験片の評価 各一方向性複合材料試験片(11〜(Vo暑用いて、常
温における曲げ強度、曲げ弾性率及び層間せん断強変音
測定した。その結果を表1に示す。
表1 〔発明の効果〕 曲げ強度及び曲げ弾性率に関しては、本発明の水側と比
較例の間に差は見られないが、層間せん断強度において
は、明かに本発明の炭素繊維を用いた試験片(I)〜(
財)は、優れた結果を示した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アクリルアミド70〜100重量%、アクリロニ
    トリル30〜0重量%からなる重合体の水溶液を紡糸し
    、乾燥及び熱処理を300℃以下の温度で行った後、不
    活性ガス気流中で1000〜2000℃にて焼成し、炭
    素化及び一部黒鉛化を行って得られることを特長とする
    炭素繊維。
JP15238885A 1985-07-12 1985-07-12 炭素繊維 Pending JPS6215329A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15238885A JPS6215329A (ja) 1985-07-12 1985-07-12 炭素繊維

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15238885A JPS6215329A (ja) 1985-07-12 1985-07-12 炭素繊維

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6215329A true JPS6215329A (ja) 1987-01-23

Family

ID=15539423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15238885A Pending JPS6215329A (ja) 1985-07-12 1985-07-12 炭素繊維

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6215329A (ja)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590134B1 (en) 1998-12-11 2003-07-08 Johnson & Johnson Kabushiki Kaisha Pad, production method therefor, and emergency adhesive plaster using the pad
JP2018090791A (ja) * 2016-11-28 2018-06-14 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体及びそれを用いた炭素材料の製造方法
WO2018216517A1 (ja) * 2017-05-24 2018-11-29 三菱瓦斯化学株式会社 炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなるシートおよび該シートの製造方法
WO2018216518A1 (ja) * 2017-05-24 2018-11-29 三菱瓦斯化学株式会社 炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなるシートおよび該シートの製造方法
JP2019167271A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法
JP2019172950A (ja) * 2017-07-27 2019-10-10 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法
JP2019172800A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体組成物、その製造方法、及びそれを用いた炭素材料の製造方法
JP2019172801A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体組成物、その製造方法、及びそれを用いた炭素材料の製造方法
JP2019203107A (ja) * 2018-05-25 2019-11-28 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法
JP2020117630A (ja) * 2019-01-24 2020-08-06 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体及びそれを用いた炭素材料の製造方法
JP2020117634A (ja) * 2019-01-24 2020-08-06 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体成形体、その製造方法、及びそれを用いた炭素材料の製造方法
CN112522814A (zh) * 2019-09-19 2021-03-19 丰田自动车株式会社 耐火化纤维、其制造方法、和碳纤维的制造方法
JP2021046630A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社豊田中央研究所 耐炎化繊維及び炭素繊維の製造方法
JP2021046631A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社豊田中央研究所 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法
JP2022085514A (ja) * 2020-11-27 2022-06-08 株式会社豊田中央研究所 炭素繊維前駆体繊維束、耐炎化繊維束、それらの製造方法、及び炭素繊維束の製造方法
JP2022143757A (ja) * 2021-03-18 2022-10-03 株式会社豊田中央研究所 炭素繊維及びその製造方法

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590134B1 (en) 1998-12-11 2003-07-08 Johnson & Johnson Kabushiki Kaisha Pad, production method therefor, and emergency adhesive plaster using the pad
JP2018090791A (ja) * 2016-11-28 2018-06-14 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体及びそれを用いた炭素材料の製造方法
KR20200010173A (ko) * 2017-05-24 2020-01-30 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤 탄소 섬유 강화 열가소성 수지로 이루어지는 시트 및 그 시트의 제조 방법
WO2018216518A1 (ja) * 2017-05-24 2018-11-29 三菱瓦斯化学株式会社 炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなるシートおよび該シートの製造方法
US11466132B2 (en) 2017-05-24 2022-10-11 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Sheet formed from carbon fiber reinforced thermoplastic resin, and production method of said sheet
JPWO2018216518A1 (ja) * 2017-05-24 2020-03-26 三菱瓦斯化学株式会社 炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなるシートおよび該シートの製造方法
JPWO2018216517A1 (ja) * 2017-05-24 2020-05-07 三菱瓦斯化学株式会社 炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなるシートおよび該シートの製造方法
WO2018216517A1 (ja) * 2017-05-24 2018-11-29 三菱瓦斯化学株式会社 炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなるシートおよび該シートの製造方法
US11498310B2 (en) 2017-05-24 2022-11-15 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Sheet formed from carbon fiber reinforced thermoplastic resin, and production method of said sheet
JP2019172950A (ja) * 2017-07-27 2019-10-10 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法
JP2019167271A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法
JP2019172800A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体組成物、その製造方法、及びそれを用いた炭素材料の製造方法
JP2019172801A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体組成物、その製造方法、及びそれを用いた炭素材料の製造方法
JP2019203107A (ja) * 2018-05-25 2019-11-28 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体、それを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法
JP2020117630A (ja) * 2019-01-24 2020-08-06 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体及びそれを用いた炭素材料の製造方法
JP2020117634A (ja) * 2019-01-24 2020-08-06 株式会社豊田中央研究所 炭素材料前駆体成形体、その製造方法、及びそれを用いた炭素材料の製造方法
JP2021046629A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社豊田中央研究所 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法
JP2021046630A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社豊田中央研究所 耐炎化繊維及び炭素繊維の製造方法
JP2021046631A (ja) * 2019-09-19 2021-03-25 株式会社豊田中央研究所 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法
CN112522814A (zh) * 2019-09-19 2021-03-19 丰田自动车株式会社 耐火化纤维、其制造方法、和碳纤维的制造方法
CN112522814B (zh) * 2019-09-19 2022-12-20 丰田自动车株式会社 耐火化纤维、其制造方法、和碳纤维的制造方法
US11702769B2 (en) 2019-09-19 2023-07-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Stabilized fiber, method of producing the same, and method of producing carbon fiber
JP2022085514A (ja) * 2020-11-27 2022-06-08 株式会社豊田中央研究所 炭素繊維前駆体繊維束、耐炎化繊維束、それらの製造方法、及び炭素繊維束の製造方法
JP2022143757A (ja) * 2021-03-18 2022-10-03 株式会社豊田中央研究所 炭素繊維及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6215329A (ja) 炭素繊維
KR102507899B1 (ko) 폴리아크릴로니트릴 섬유의 치밀화
JP6546606B2 (ja) 表面処理炭素繊維、表面処理炭素繊維ストランド及びこれらの製造方法
KR102528151B1 (ko) 중간 모듈러스 탄소 섬유의 제조
JP2003073932A (ja) 炭素繊維
EP2764143A1 (en) Formation of carbon nanotube-enhanced fibers and carbon nanotube-enhanced hybrid structures
CN111139554A (zh) 高浸透性聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法
US3682595A (en) Method of preparing carbonaceous non-woven fabric
JP4023226B2 (ja) 炭素繊維束の処理方法
US4526770A (en) Method of producing carbon fiber and product thereof
US4925604A (en) Process for preparing a carbon fiber of high strength
Zhang et al. Manufacture of carbon fibers from polyacrylonitrile precursors treated with CoSO4
US3708326A (en) Stabilization of acrylic fibers and films
US3681023A (en) Production of carbon fibers
EP0252985A1 (en) Carbon fiber for composite materials
JPH02242920A (ja) 複合金属入り炭素繊維
KR102016272B1 (ko) 탄소 재료와 그의 제조 방법
JPS6385167A (ja) 表面改質炭素繊維とその製造方法
JP2546809B2 (ja) 炭素繊維複合材料
JPH0583642B2 (ja)
GB2084975A (en) Carbon fibres
CA1182957A (en) Thermal stabilization of acrylonitrile copolymer fibers
JPH0726415A (ja) 接着性の改良されたポリベンゾビスオキサゾール繊維及びその製造方法
JP2546810B2 (ja) ポリシアノアリールエーテル被覆炭素繊維とその製造方法
US3813219A (en) Process for the thermal stabilization of polyacrylonitrile fibers and films