JP2008248416A - Water repellent carbon fiber, and method for producing the same - Google Patents

Water repellent carbon fiber, and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2008248416A
JP2008248416A JP2007089783A JP2007089783A JP2008248416A JP 2008248416 A JP2008248416 A JP 2008248416A JP 2007089783 A JP2007089783 A JP 2007089783A JP 2007089783 A JP2007089783 A JP 2007089783A JP 2008248416 A JP2008248416 A JP 2008248416A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
water
group
fiber
repellent
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
JP2007089783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sato
弘幸 佐藤
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.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Toho Tenax 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 Toho Tenax Co Ltd filed Critical Toho Tenax Co Ltd
Priority to JP2007089783A priority Critical patent/JP2008248416A/en
Publication of JP2008248416A publication Critical patent/JP2008248416A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon fiber rich in water repellency and having a good stability of the surface of its chemically modified carbon fiber. <P>SOLUTION: This water repellent carbon fiber is provided by bonding a triorganosilyl group (wherein, organo groups are each independently H, an alkyl or an alkoxy) with hydroxyl groups on the surface of the carbon fiber through oxygen atom, and showing a Si/C silicon concentration on the surface of the carbon fiber of ≥0.100, measured by an X-ray photoelectron spectrometry. It is preferable that on the surface of the carbon fiber, grooves continuing in parallel direction to fiber axis are formed. Further, it is preferable to have a contact angle to water of ≥90°, and more preferably 100-120°. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、撥水性炭素繊維及びその製造方法に関し、更に詳しくは撥水性に優れた表面修飾炭素繊維及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a water-repellent carbon fiber and a method for producing the same, and more particularly to a surface-modified carbon fiber having excellent water repellency and a method for producing the same.

炭素繊維は、他の繊維と比較して優れた比強度及び比弾性率を有しており、その軽量且つ優れた機械的特性を利用して、樹脂との複合化に用いる補強繊維として広く利用されている。近年、炭素繊維を利用した複合材料の工業的な用途は、多目的に広がりつつあり、特に産業用途、スポーツ・レジャー分野、航空宇宙分野においては、より高性能化(高強度、高弾性で、かつ伸度が高い)に向けた要求が高まっている。複合材料の高性能化を追求する為には、樹脂の持つ物性を向上させることに加え、炭素繊維そのもの自体の特性を改善することも不可欠である。   Carbon fiber has excellent specific strength and specific modulus compared to other fibers, and is widely used as a reinforcing fiber for compounding with resin by utilizing its light weight and excellent mechanical properties. Has been. In recent years, the industrial application of composite materials using carbon fibers has been spreading to various purposes.In particular, in industrial applications, sports / leisure fields, and aerospace fields, higher performance (high strength, high elasticity, and The demand for (high elongation) is increasing. In order to improve the performance of composite materials, it is essential to improve the properties of the carbon fiber itself, in addition to improving the physical properties of the resin.

このような炭素繊維の適用分野の拡大において、それを複合材料とする場合に用いるマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂など多岐にわたっている。その中でもエポキシ樹脂は最も多く使用されており、今後も用途は広がりつつある。   In the expansion of the application field of such carbon fibers, there are a wide variety of matrix resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, and phenol resins that are used when the carbon fibers are used as composite materials. Among them, epoxy resins are most frequently used, and their uses are expanding.

従来、炭素繊維と樹脂とを複合する場合、界面特性を改善する事により、複合体の物質特性の向上が図られている。炭素繊維と樹脂との界面特性を向上する目的で炭素繊維表面を酸化処理して、樹脂との接着性や濡れ性を改善する手法が最も多く利用されている。即ち、気相又は液相において、化学的若しくは電気化学的に炭素繊維表面を酸化処理し、炭素繊維表面に表面官能基を数多く導入する手法が一般的に広く用いられている。このような表面酸化処理を行うことによって、炭素繊維表面の表面酸素濃度O/Cは増大し、表面官能基が数多く形成される。この表面官能基は、主として、親水性であるOH基、COOH基である。形成された表面官能基によって炭素繊維表面の樹脂との濡れ性が改善され、界面特性が向上する。このような、炭素繊維の表面特性の改善によって、エポキシ樹脂等と複合するに好適な界面を形成する為、表面に親水性のOH基、COOH基等を形成した炭素繊維は古くから製造されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, when a carbon fiber and a resin are combined, the material characteristics of the composite have been improved by improving the interface characteristics. For the purpose of improving the interfacial characteristics between the carbon fiber and the resin, the most frequently used technique is to improve the adhesion and wettability with the resin by oxidizing the carbon fiber surface. That is, generally, a technique of chemically or electrochemically oxidizing a carbon fiber surface in a gas phase or a liquid phase and introducing many surface functional groups on the carbon fiber surface is widely used. By performing such surface oxidation treatment, the surface oxygen concentration O / C on the surface of the carbon fiber is increased, and many surface functional groups are formed. The surface functional groups are mainly OH groups and COOH groups that are hydrophilic. The formed surface functional group improves the wettability with the resin on the surface of the carbon fiber and improves the interface characteristics. In order to form an interface suitable for compounding with an epoxy resin or the like by improving the surface characteristics of the carbon fiber, carbon fibers having a hydrophilic OH group or COOH group formed on the surface have been manufactured for a long time. (See, for example, Patent Document 1).

特許文献1には、炭素繊維表面に親水性の官能基を設定する事により、マトリックス樹脂との接着性を改善する方法等が開示されている。   Patent Document 1 discloses a method for improving adhesiveness with a matrix resin by setting a hydrophilic functional group on the surface of a carbon fiber.

このように、親水性の炭素繊維については、広く検討がなされている。一方、撥水性の炭素繊維は、製造、販売されていない。   As described above, hydrophilic carbon fibers have been widely studied. On the other hand, water-repellent carbon fibers are not manufactured or sold.

一般に撥水性とは、水への濡れにくさを示し、撥水現象は、固体表面における固液気の三相現象といえる。撥水性の検討は、炭素繊維以外の、建設資材、化粧品、繊維処理、エレクトロニクス用部材などの産業分野では従来から注目を集めている。   In general, water repellency indicates difficulty in getting wet with water, and the water repellency phenomenon can be said to be a three-phase phenomenon of solid-liquid on the solid surface. Water repellency has been attracting attention in the industrial fields such as construction materials, cosmetics, fiber processing, and electronic components other than carbon fibers.

一方近年、電極材用途に炭素繊維が応用されつつあり、上記産業分野の用途等で従来必要とされなかった撥水性の炭素繊維が、にわかに脚光を浴びるようになり、必要性が生じてきている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, in recent years, carbon fibers are being applied to electrode material applications, and water-repellent carbon fibers that have not been conventionally required for the above-mentioned industrial field applications, etc. have come to the spotlight and the need has arisen. (For example, refer to Patent Document 2).

特許文献2には、燃料ガスを供給するガス拡散層と酸化ガスを供給するガス拡散層によって膜電極接合体を挟持した電池セルを備える燃料電池が開示されている。この燃料電池において、各ガス拡散層は、前記膜電極接合体側に設けられた撥水層と、多孔質体によって形成された本体の内部にガス流路を含みガス流路を流れるガスが本体を透過するガス流路層とを積層した構造を有する。   Patent Document 2 discloses a fuel cell including a battery cell in which a membrane electrode assembly is sandwiched between a gas diffusion layer that supplies a fuel gas and a gas diffusion layer that supplies an oxidizing gas. In this fuel cell, each gas diffusion layer includes a water repellent layer provided on the membrane electrode assembly side and a gas flow path inside the main body formed by the porous body. It has a structure in which a permeating gas channel layer is laminated.

しかし、撥水材は、粒子として炭素繊維と結合材繊維と共に抄紙されている。従って、炭素繊維自体に撥水性を付与するものではない。
特開平11−93078号公報 (特許請求の範囲) 特開2006−339089号公報 (特許請求の範囲、段落番号[0029])
However, the water repellent material is paper-made together with carbon fibers and binder fibers as particles. Therefore, it does not impart water repellency to the carbon fiber itself.
JP-A-11-93078 (Claims) JP 2006-339089 A (claim, paragraph number [0029])

本発明者は、上記問題について鋭意検討しているうち、所定構造のシリル基を、表面酸素濃度O/C、ヒドロキシル基濃度COH/Cが所定範囲の原料炭素繊維表面に、ヒドロキシル基からシリル基への所定範囲の官能基置換率で結合させることで、炭素繊維表面が所定構造のシリル誘導体で化学修飾され、撥水性の性質が付与された炭素繊維を安定して得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor has been diligently studying the above-mentioned problems. A silyl group having a predetermined structure is converted from a hydroxyl group to a silyl group on a raw material carbon fiber surface having a surface oxygen concentration O / C and a hydroxyl group concentration COH / C within a predetermined range. The carbon fiber surface is chemically modified with a silyl derivative having a predetermined structure and bonded with a functional group substitution rate within a predetermined range to a carbon fiber having water-repellent properties can be stably obtained. The present invention has been completed.

従って、本発明の目的とするところは、上記問題を解決した、撥水性炭素繊維及びその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a water-repellent carbon fiber and a method for producing the same, which have solved the above problems.

上記目的を達成する本発明は、以下に記載のものである。   The present invention for achieving the above object is as follows.

[1] 炭素繊維表面のヒドロキシル基に、酸素原子を介して下記式(1)に示す、   [1] The hydroxyl group on the carbon fiber surface is represented by the following formula (1) via an oxygen atom.

トリオルガノシリル基を結合してなり、X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面珪素濃度Si/Cが0.100以上である撥水性炭素繊維。 A water-repellent carbon fiber comprising a triorganosilyl group and having a silicon fiber surface silicon concentration Si / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.100 or more.

[2] 炭素繊維の表面に、繊維軸に平行な方向に連続する溝が形成されている[1]に記載の撥水性炭素繊維。   [2] The water-repellent carbon fiber according to [1], wherein a groove continuous in a direction parallel to the fiber axis is formed on the surface of the carbon fiber.

[3] 水に対する接触角が90〜120度である[1]に記載の撥水性炭素繊維。   [3] The water-repellent carbon fiber according to [1], which has a contact angle with water of 90 to 120 degrees.

[4] X線光電子分光法により測定される表面酸素濃度O/Cが0.10〜0.30で且つX線光電子分光法により測定されるC1sスペクトルをピーク分割して求められるヒドロキシル基濃度COH/Cが0.05〜0.25である炭素繊維表面を有する炭素繊維のヒドロキシル基の60%以上に、下記式(1)に示す、 [4] Hydroxyl group concentration obtained by dividing the C 1s spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy with a surface oxygen concentration O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.10 to 0.30. In 60% or more of the hydroxyl group of the carbon fiber having a carbon fiber surface with COH / C of 0.05 to 0.25, the following formula (1) is shown.

トリオルガノシリル基を導入する、炭素繊維表面のヒドロキシル基に、酸素原子を介して前記トリオルガノシリル基を結合してなり、X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面珪素濃度Si/Cが0.100以上であり、水に対する接触角が90〜120度である撥水性炭素繊維の製造方法。 The triorganosilyl group is introduced, and the triorganosilyl group is bonded to the hydroxyl group on the carbon fiber surface through an oxygen atom, and the silicon concentration Si / C on the carbon fiber surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy is A method for producing a water-repellent carbon fiber having a contact angle with respect to water of 90 to 120 degrees of 0.100 or more.

本発明の炭素繊維は、所定構造のシリル基を、表面酸素濃度O/C、ヒドロキシル基濃度COH/Cが所定範囲の原料炭素繊維表面に、ヒドロキシル基からシリル基への所定範囲の官能基置換率で結合させているので、撥水性に富む。このシリル基は炭素繊維表面に化学結合により導入されているので、結合安定性が良い。   In the carbon fiber of the present invention, a silyl group having a predetermined structure is substituted on the surface of a raw material carbon fiber having a predetermined range of surface oxygen concentration O / C and a hydroxyl group concentration COH / C. Since it is bonded at a rate, it is rich in water repellency. Since this silyl group is introduced into the carbon fiber surface by a chemical bond, the bond stability is good.

本発明の炭素繊維の製造方法によれば、所定構造のシリル誘導体を所定量含む反応液に、表面酸素濃度O/C、ヒドロキシル基濃度COH/Cが所定範囲の原料炭素繊維を浸漬させる簡単な操作で、撥水性に富み、化学修飾炭素繊維表面の安定性が良い炭素繊維を製造することができる。   According to the carbon fiber production method of the present invention, a raw carbon fiber having a surface oxygen concentration O / C and a hydroxyl group concentration COH / C within a predetermined range is immersed in a reaction solution containing a predetermined amount of a silyl derivative having a predetermined structure. By the operation, it is possible to produce a carbon fiber that is rich in water repellency and has good stability on the surface of the chemically modified carbon fiber.

本発明の炭素繊維は、下記式(1)に示す、3つの、有機基(アルキル基若しくはアルコキシ基)又は水素原子を結合したシリル基(トリオルガノシリル基)を、炭素繊維表面に結合させてなり、X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面珪素濃度Si/Cが0.100以上である撥水性の表面化学修飾炭素繊維である。   The carbon fiber of the present invention has three organic groups (alkyl group or alkoxy group) or a silyl group (triorganosilyl group) bonded with a hydrogen atom represented by the following formula (1) bonded to the surface of the carbon fiber. The carbon fiber surface silicon concentration Si / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy is a water-repellent surface chemically modified carbon fiber of 0.100 or more.

炭素繊維表面珪素濃度Si/Cが0.100未満の場合は、炭素繊維表面の撥水性が不足する。水に対する接触角は高いほど、撥水性が良くなり、90度以上が必要である。但し、水に対する接触角が120度を超える撥水性の炭素繊維を得る為には、原料の炭素繊維表面におけるトリオルガノシリル基の導入量、即ち表面珪素濃度Si/Cをさらに上げる必要がある。   When the carbon fiber surface silicon concentration Si / C is less than 0.100, the water repellency of the carbon fiber surface is insufficient. The higher the contact angle with water, the better the water repellency, and 90 degrees or more is necessary. However, in order to obtain water-repellent carbon fibers having a contact angle with water exceeding 120 degrees, it is necessary to further increase the amount of triorganosilyl groups introduced on the carbon fiber surface of the raw material, that is, the surface silicon concentration Si / C.

そのためには、トリオルガノシリル基を導入する前段階において、原料の炭素繊維における表面処理量、即ち表面酸素濃度O/C、ヒドロキシル基濃度COH/Cを更に上げる必要が生ずる。しかし、原料の炭素繊維における表面処理量を更に上げると、表面酸化が必要以上に進み、新たな表面クラックの発生が起こりやすくなり、炭素繊維物性の低下やバラツキが生じやすくなるので、水に対する接触角が120度を超える場合は、撥水性炭素繊維として適さなくなる場合がある。   For this purpose, it is necessary to further increase the surface treatment amount of the raw material carbon fiber, that is, the surface oxygen concentration O / C and the hydroxyl group concentration COH / C, before introducing the triorganosilyl group. However, if the surface treatment amount of the raw material carbon fiber is further increased, surface oxidation proceeds more than necessary, new surface cracks are likely to occur, and carbon fiber properties are likely to deteriorate and vary. If the angle exceeds 120 degrees, it may not be suitable as a water-repellent carbon fiber.

本発明の撥水性炭素繊維は、トリオルガノシリル基を結合させる炭素繊維表面において、X線光電子分光法により測定される表面酸素濃度O/Cが0.10〜0.30、0.12〜0.28、更に好ましくは好ましくは0.15〜0.25で、且つ、X線光電子分光法により測定されるC1sスペクトルをピーク分割して求められるヒドロキシル基濃度COH/Cが0.05〜0.25、好ましくは0.10〜0.21である。 The water-repellent carbon fiber of the present invention has a surface oxygen concentration O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.10 to 0.30, 0.12 to 0 on the carbon fiber surface to which a triorganosilyl group is bonded. .28, more preferably 0.15 to 0.25, and the hydroxyl group concentration COH / C determined by peak splitting of the C 1s spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.05 to 0. .25, preferably 0.10 to 0.21.

本発明の撥水性炭素繊維は、炭素繊維表面のヒドロキシル基(OH基)がトリオルガノシリル基で置換、結合され、その官能基置換率は60%以上、好ましくは63〜100%である。繊維表面に結合されたトリオルガノシリル基は、空気中で安定である。官能基置換率が60%未満であると撥水性が低下する。   In the water-repellent carbon fiber of the present invention, the hydroxyl group (OH group) on the surface of the carbon fiber is substituted and bonded with a triorganosilyl group, and the functional group substitution rate is 60% or more, preferably 63 to 100%. Triorganosilyl groups bonded to the fiber surface are stable in air. If the functional group substitution rate is less than 60%, the water repellency decreases.

ここで、官能基置換とは、炭素繊維表面のOH基が、3つの、有機基(アルキル基若しくはアルコキシ基)又は水素原子を結合したシリル基を有する化合物(トリオルガノシリル誘導体)と反応して、炭素繊維表面のOH基の水素がトリオルガノシリル基と置換される事である。したがって、官能基置換率とは、炭素繊維表面のトリオルガノシリル誘導体による処理後のトリオルガノシリル基濃度の比率%で表される。   Here, the functional group substitution means that the OH group on the surface of the carbon fiber reacts with a compound having a silyl group in which three organic groups (alkyl group or alkoxy group) or hydrogen atoms are bonded (triorganosilyl derivative). The hydrogen of the OH group on the carbon fiber surface is replaced with the triorganosilyl group. Therefore, the functional group substitution rate is expressed as a percentage of the triorganosilyl group concentration after the treatment with the triorganosilyl derivative on the carbon fiber surface.

本発明の撥水性炭素繊維は、水に対する接触角が90度以上であることが好ましく、100〜120度であることがより好ましい。   The water repellent carbon fiber of the present invention preferably has a contact angle with water of 90 ° or more, more preferably 100 to 120 °.

本発明の撥水性炭素繊維は、トリオルガノシリル基を結合させる炭素繊維表面に、繊維軸方向に平行に連続する溝が形成されていることが好ましい。   In the water-repellent carbon fiber of the present invention, it is preferable that a groove continuous in parallel to the fiber axis direction is formed on the surface of the carbon fiber to which the triorganosilyl group is bonded.

[撥水性炭素繊維の製造方法]
本発明の撥水性炭素繊維は、その物性が上記範囲内にあれば、その製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリオルガノシリル誘導体からなる反応液に、又は、トリオルガノシリル誘導体の濃度が12質量%以上、好ましくは15質量%以上である反応溶液に、表面酸素濃度O/Cが0.10〜0.30、好ましくは0.12〜0.28、更に好ましくは0.15〜0.25で、且つ、ヒドロキシル基濃度COH/Cが0.05〜0.25、好ましくは0.10〜0.21である繊維表面を有する原料炭素繊維を、温度10〜30℃で5秒以上、好ましくは5〜20秒浸漬させることにより製造することができる。
[Method for producing water-repellent carbon fiber]
The water-repellent carbon fiber of the present invention is not particularly limited as long as its physical properties are within the above range. For example, the water-repellent carbon fiber is not limited to a reaction solution composed of a triorganosilyl derivative. In a reaction solution in which the concentration of the silyl derivative is 12% by mass or more, preferably 15% by mass or more, the surface oxygen concentration O / C is 0.10 to 0.30, preferably 0.12 to 0.28, more preferably A raw carbon fiber having a fiber surface of 0.15 to 0.25 and a hydroxyl group concentration COH / C of 0.05 to 0.25, preferably 0.10 to 0.21, is obtained at a temperature of 10 to 30. It can be produced by immersing at 5 ° C. for 5 seconds or longer, preferably 5 to 20 seconds.

以下、本発明の撥水性炭素繊維の製造方法を、各工程に沿って詳細に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the water-repellent carbon fiber of this invention is demonstrated in detail along each process.

[炭素繊維前駆体繊維]
トリオルガノシリル基が導入される原料炭素繊維製造用の前駆体繊維(炭素繊維前駆体繊維)は、後述の特定の表面を有する炭素繊維を得ることができるものであれば、ポリアクリロニトリル(PAN)系、レーヨン系などの前駆体繊維を適用できる。
[Carbon fiber precursor fiber]
The precursor fiber for producing the raw carbon fiber (carbon fiber precursor fiber) into which the triorganosilyl group is introduced can be polyacrylonitrile (PAN) as long as the carbon fiber having a specific surface described later can be obtained. It is possible to apply precursor fibers such as those of rayon and rayon.

これらの前駆体繊維のうち、取扱性に優れ、且つ高強度の炭素長繊維が得られやすいPAN系前駆体繊維が好ましい。ここで、PAN系前駆体繊維の場合は、アクリロニトリル構造単位を主成分とし、イタコン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル等のビニル単量体単位を10モル%以内で含有する共重合体を常法に従い、炭素繊維前駆体繊維を得ることができる。   Of these precursor fibers, a PAN-based precursor fiber that is excellent in handleability and from which high-strength carbon long fibers can be easily obtained is preferable. Here, in the case of a PAN-based precursor fiber, a copolymer containing acrylonitrile structural unit as a main component and containing vinyl monomer units such as itaconic acid, acrylic acid, and acrylic ester within 10 mol% is a conventional method. Thus, a carbon fiber precursor fiber can be obtained.

炭素繊維前駆体繊維は、繊度1.00〜1.35dtexの長繊維であることが好ましい。   The carbon fiber precursor fiber is preferably a long fiber having a fineness of 1.00 to 1.35 dtex.

[耐炎化処理]
上記炭素繊維前駆体繊維は6000〜24000本束ねてストランドとし、この前駆体繊維ストランドを、240〜280℃の空気中で耐炎化処理することにより前駆体繊維の環化反応を生じさせ、酸素結合量を増加させて不融化、難燃化させて耐炎化繊維が得られる。
[Flame resistance treatment]
The carbon fiber precursor fibers are bundled into 6000 to 24000 strands to form strands, and the precursor fiber strands are subjected to a flame resistance treatment in air at 240 to 280 ° C., thereby causing a cyclization reaction of the precursor fibers and oxygen bonding. Increasing the amount makes it infusible and flame retardant to obtain a flame resistant fiber.

[炭素化処理]
次いで、窒素雰囲気中で初期炭素化、続けて炭素化する。
[Carbonization treatment]
Next, initial carbonization is performed in a nitrogen atmosphere, followed by carbonization.

[表面酸化処理]
その後、表面処理し、水洗し、空気中で乾燥して原料炭素繊維を得ることができる。
[Surface oxidation treatment]
Then, it can surface-treat, wash with water, and can dry in the air, and can obtain raw material carbon fiber.

炭素化処理をした繊維束を表面処理する手法としては、気相又は液相において、化学的若しくは電気化学的に炭素繊維表面を酸化処理し、炭素繊維表面に表面官能基の数多く導入する手法が一般的である。このような表面酸化処理を行うことによって、炭素繊維表面の表面酸素濃度O/Cは増大し、表面官能基が数多く形成される。この表面官能基は、主として、親水性であるOH基、COOH基である。   As a method for surface treatment of a fiber bundle subjected to carbonization treatment, there is a method in which a carbon fiber surface is chemically or electrochemically oxidized in a gas phase or a liquid phase, and a large number of surface functional groups are introduced to the carbon fiber surface. It is common. By performing such surface oxidation treatment, the surface oxygen concentration O / C on the surface of the carbon fiber is increased, and many surface functional groups are formed. The surface functional groups are mainly OH groups and COOH groups that are hydrophilic.

本発明の製造方法に用いる原料炭素繊維は、その表面において、X線光電子分光法により測定される表面酸素濃度O1s/C1sが0.10〜0.30、好ましくは0.12〜0.28、更に好ましくは0.15〜0.25であり、且つ、表面ヒドロキシル基濃度COH/Cが0.05〜0.25、好ましくは0.10〜0.21である。 The raw material carbon fiber used in the production method of the present invention has a surface oxygen concentration O 1s / C 1s measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.10 to 0.30, preferably 0.12 to 0.00 on the surface. 28, more preferably 0.15 to 0.25, and the surface hydroxyl group concentration COH / C is 0.05 to 0.25, preferably 0.10 to 0.21.

表面ヒドロキシル基濃度COH/Cが0.05未満の場合は、原料炭素繊維へ均一な被覆状態は得られず、撥水性が低下するので、本発明の化学修飾炭素繊維には適さない。   When the surface hydroxyl group concentration COH / C is less than 0.05, a uniform coating state cannot be obtained on the raw carbon fiber, and the water repellency is lowered, so that it is not suitable for the chemically modified carbon fiber of the present invention.

一方、表面ヒドロキシル基濃度COH/Cが0.25を超えると、原料炭素繊維の表面酸化が進み、新たな表面クラックの発生が起こりやすくなり、炭素繊維物性のバラツキが生じやすくなるので本発明の原料炭素繊維には適さない。   On the other hand, if the surface hydroxyl group concentration COH / C exceeds 0.25, surface oxidation of the raw material carbon fiber proceeds, new surface cracks are likely to occur, and variations in the physical properties of the carbon fiber are likely to occur. Not suitable for raw carbon fiber.

上記表面ヒドロキシル基濃度COH/Cは、X線光電子分光法により測定されるC1sスペクトルをピーク分割することにより求めるものである。 The surface hydroxyl group concentration COH / C is obtained by dividing the C 1s spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy into peaks.

即ち、通常のC1sスペクトル測定にて得られるスペクトルの帯電補正を行うために、最大ピークをC−C結合エネルギーを示す284.6eVとし、ヒドロキシル基(COH)のピーク位置を286.2eV、カルボニル基(C=O)のピーク位置を287.5eV、カルボキシル基(COOH)のピーク位置を288.8eV、炭酸塩(OCOO)ピーク位置を290.6eVとしてピーク分割を行い、COHのピーク面積をC1sスペクトルのピーク全体の面積Cで除することにより求めるものである。 That is, in order to perform charge correction of the spectrum obtained by normal C 1s spectrum measurement, the maximum peak is 284.6 eV indicating the C—C bond energy, the peak position of hydroxyl group (COH) is 286.2 eV, carbonyl The peak position of the group (C = O) is 287.5 eV, the peak position of the carboxyl group (COOH) is 288.8 eV, the peak position of the carbonate (OCOO) is 290.6 eV, and the peak area of COH is C It is obtained by dividing by the area C of the entire peak of the 1s spectrum.

X線光電子分光法により測定されるC1sスペクトルをピーク分割して求めた表面ヒドロキシル基濃度COH/Cが0.05〜0.25の特性を有する炭素繊維は、気相又は液相で表面を酸化し表面官能基の数を増す処理を施すことで得ることが出来る。本発明においては、生産性、処理の均一性、安定性等の観点から、繊維を陽極として液相にて電解表面処理を施すことが好ましい。 The carbon fiber having the characteristics of the surface hydroxyl group concentration COH / C of 0.05 to 0.25 obtained by peak-splitting the C 1s spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy is the surface in the gas phase or liquid phase. It can be obtained by oxidizing and increasing the number of surface functional groups. In the present invention, it is preferable to perform electrolytic surface treatment in the liquid phase using the fiber as an anode from the viewpoints of productivity, uniformity of treatment, stability, and the like.

表面処理を施された炭素繊維は、被覆処理前において、そのストランド強度が好ましくは3000MPa以上、より好ましくは4000MPa以上、更に好ましくは4500MPa以上のものであり、そのストランド弾性率が好ましくは200GPa以上、より好ましくは220GPa以上のものである。   The surface-treated carbon fiber has a strand strength of preferably 3000 MPa or more, more preferably 4000 MPa or more, still more preferably 4500 MPa or more, and its strand elastic modulus is preferably 200 GPa or more before the coating treatment. More preferably, it is 220 GPa or more.

この強度、弾性率を有する炭素繊維を用いて製造された複合材料は、優れた特性を発現できるようになる。ここで、炭素繊維のストランド強度、ストランド弾性率とは、JIS−R−7601の樹脂含浸ストランド試験法に準じて測定した強度、弾性率をいう。ストランド強度及び弾性率の上限については、高い程好ましいが、現状ではそれぞれ7000MPa及び800GPa程度である。   A composite material manufactured using carbon fibers having such strength and elastic modulus can exhibit excellent characteristics. Here, the strand strength and strand elastic modulus of carbon fiber refer to the strength and elastic modulus measured according to the resin impregnated strand test method of JIS-R-7601. The upper limit of the strand strength and elastic modulus is preferably as high as possible, but is currently about 7000 MPa and 800 GPa, respectively.

より撥水性の性質を持たせるには、炭素繊維表面に、繊維軸に平行な方向に溝を有する炭素繊維が好ましい。撥水性を与える主要因としては、固体の表面自由エネルギーと表面の微細構造との2つの要因が挙げられる。トリオルガノシリル基の炭素繊維表面への導入により、固体の表面自由エネルギーが高まって撥水性炭素繊維を得ることができる。   In order to impart more water-repellent properties, carbon fibers having grooves in the direction parallel to the fiber axis on the carbon fiber surface are preferable. There are two main factors that give water repellency: the solid surface free energy and the surface microstructure. By introducing the triorganosilyl group to the carbon fiber surface, the surface free energy of the solid is increased and the water-repellent carbon fiber can be obtained.

また、炭素繊維表面に溝を有する炭素繊維を用いることによっても、その撥水性をより高めることができる。これは、炭素繊維表面に溝がある事によって、溝の表面凹部に空気が存在し、撥水性が高まるためと考えられる(空気は接触角180度)。溝の深さ、間隔は、それぞれ10〜35μm、50〜200μmが好ましい。   Moreover, the water repellency can be further increased by using carbon fibers having grooves on the surface of the carbon fibers. This is presumably because the presence of grooves on the carbon fiber surface causes air to exist in the recesses on the surface of the grooves, thereby increasing water repellency (air has a contact angle of 180 degrees). The depth and interval of the grooves are preferably 10 to 35 μm and 50 to 200 μm, respectively.

炭素繊維表面に溝を与える方法としては、炭素繊維前駆体繊維の紡糸時に湿式紡糸を行うことで得ることができる。   As a method for providing grooves on the carbon fiber surface, it can be obtained by performing wet spinning at the time of spinning the carbon fiber precursor fiber.

なお、市販の炭素繊維でも、上記条件を満足するものであれば、本発明の原料炭素繊維として使用することができる。   In addition, even if it is a commercially available carbon fiber, if it satisfies the said conditions, it can be used as raw material carbon fiber of this invention.

[炭素繊維表面の化学修飾処理]
炭素繊維表面の化学修飾処理においては、炭素繊維表面官能基が、反応に寄与し、炭素繊維表面にトリオルガノシリル基が導入される。予め乾燥した炭素繊維表面で反応する。具体的には、反応溶液槽の中で、溶媒中に反応剤を溶かし込み、乾燥した原料炭素繊維を浸漬して表面で反応させることにより目的の撥水性の化学修飾炭素繊維を得る事ができる。
[Chemical modification of carbon fiber surface]
In the chemical modification treatment of the carbon fiber surface, the carbon fiber surface functional group contributes to the reaction, and a triorganosilyl group is introduced to the carbon fiber surface. It reacts on the surface of carbon fiber previously dried. Specifically, a target water-repellent chemically modified carbon fiber can be obtained by dissolving a reactant in a solvent in a reaction solution tank and immersing the dried raw material carbon fiber to react on the surface. .

炭素繊維表面の化学修飾処理剤(表面処理剤)として用いるトリオルガノシリル誘導体には、炭素繊維表面のOH基と反応してトリオルガノシリル基を付与するものであり、トリオルガノクロロシラン、ヘキサオルガノジシラザンなどが挙げられる。その中でも反応性が高いものは、オルガノ基がメチル基であるヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロロシランであり、このトリオルガノシリル誘導体を用いて得られる炭素繊維の撥水性が最も良好である。また、オルガノ基がメトキシ基やエチル基であっても撥水性が得られる。   The triorganosilyl derivative used as a chemical modification treatment agent (surface treatment agent) on the carbon fiber surface reacts with the OH group on the carbon fiber surface to give a triorganosilyl group. For example, silazane. Among them, those having high reactivity are hexamethyldisilazane and trimethylchlorosilane whose methyl group is an organo group, and the carbon fiber obtained using this triorganosilyl derivative has the best water repellency. Moreover, even if the organo group is a methoxy group or an ethyl group, water repellency can be obtained.

一方、ニつの反応性の官能基を有する、ジクロロジメチルシラン等を反応させ、クロロジメチルシリル基を導入しても、ある程度の撥水性は得られる。しかし、炭素繊維表面のOH基と反応した以外に反応点があることで、空気中での安定性がトリオルガノシリル基を導入した場合と比較して悪い。例えば、次工程の複合化に至るまでに、一時的に保存できる期間が限られてくる。   On the other hand, even if dichlorodimethylsilane or the like having two reactive functional groups is reacted to introduce a chlorodimethylsilyl group, a certain degree of water repellency can be obtained. However, since there is a reactive site other than the reaction with the OH group on the surface of the carbon fiber, the stability in air is worse than the case where the triorganosilyl group is introduced. For example, the period in which data can be temporarily stored is limited until the next process is combined.

化学修飾処理剤を溶かし込んだ反応溶液の濃度は、溶媒に対し、12質量%以上、好ましくは15質量%以上である。化学修飾処理剤としてトリメチルクロルシラン等のトリオルガノクロルシランを用いた場合には、溶媒を用いずにそのまま反応させる事ができる。但し、無溶媒若しくは溶液中の濃度が高すぎると反応溶液を空気中で安定に保つ事が難しくなる場合もある。この場合、撥水性炭素繊維を工業的に安定生産する事が困難となる。一方、濃度が低すぎると反応性が低下し、結果として、得られる化学修飾炭素繊維の撥水性も低下する。   The concentration of the reaction solution in which the chemical modification treatment agent is dissolved is 12% by mass or more, preferably 15% by mass or more with respect to the solvent. When triorganochlorosilane such as trimethylchlorosilane is used as the chemical modification treatment agent, the reaction can be carried out as it is without using a solvent. However, if there is no solvent or the concentration in the solution is too high, it may be difficult to keep the reaction solution stable in the air. In this case, it is difficult to industrially stably produce water-repellent carbon fibers. On the other hand, if the concentration is too low, the reactivity decreases, and as a result, the water repellency of the resulting chemically modified carbon fiber also decreases.

その後、反応によって生じた副生成物や未反応物等を除去する目的で、水洗を複数の工程で行う。水洗をする場合は、カルシウム成分、ナトリウム成分、マグネシウム成分を含有する井水を使用しても問題ないが、イオン交換水を用いる事が望ましい。井水を用いた場合には、水洗の最終工程でイオン交換水に置換する事が望ましい。このような水洗した後、空気中で乾燥処理を行って、目的の撥水性の化学修飾炭素繊維を得ることができる。乾燥処理は、100〜150℃に加温した乾燥機を用いる事が好ましい。乾燥後の化学修飾炭素繊維の水分率は、0.1質量%未満が好ましい。   Thereafter, washing with water is performed in a plurality of steps for the purpose of removing by-products and unreacted substances generated by the reaction. When washing with water, there is no problem if well water containing a calcium component, a sodium component, and a magnesium component is used, but it is desirable to use ion-exchanged water. When well water is used, it is desirable to replace it with ion-exchanged water in the final washing step. After such washing with water, a desired water-repellent chemically modified carbon fiber can be obtained by drying in air. The drying treatment is preferably performed using a dryer heated to 100 to 150 ° C. The moisture content of the chemically modified carbon fiber after drying is preferably less than 0.1% by mass.

なお、本発明の製造方法で得られた炭素繊維は、取扱い向上の為にサイジング剤を付着させても良い。化学修飾して得られた撥水性の炭素繊維は、乾燥した状態では収束性が悪く、収束剤としてサイジング剤を用いると取扱性が向上する。サイジング剤は、炭素繊維に一般的に用いられるものが利用できる。   The carbon fiber obtained by the production method of the present invention may be attached with a sizing agent for improved handling. The water-repellent carbon fiber obtained by chemical modification has poor convergence in a dry state, and handling properties are improved when a sizing agent is used as the convergence agent. As the sizing agent, those generally used for carbon fibers can be used.

サイジング剤を付与させ、化学修飾して得られた撥水性の炭素繊維は、そのままでは撥水性が低下し効果が発現できないので、加工後は脱サイズ処理を行うことが好ましい。脱サイズ処理は、JIS−R−7601に記載された有機溶剤を用いて行う事ができる。一般的には、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。   Since the water-repellent carbon fiber obtained by applying a sizing agent and chemically modifying the water-repellent carbon fiber as it is does not exhibit an effect, it is preferable to perform a de-sizing treatment after processing. The desize treatment can be performed using an organic solvent described in JIS-R-7601. Generally, acetone, methyl ethyl ketone, etc. are mentioned.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、操作条件の評価、各物性の測定は次の方法によった。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, evaluation of operation conditions and measurement of each physical property were based on the following methods.

[炭素繊維表面の表面酸素及び珪素の濃度O/C、Si/C]
炭素繊維表面の表面酸素及び珪素の濃度O/C、Si/Cは、次の手順に従ってXPS(ESCA)によって求めた。
[Surface oxygen and silicon concentrations O / C, Si / C on carbon fiber surface]
Surface oxygen and silicon concentrations O / C and Si / C on the carbon fiber surface were determined by XPS (ESCA) according to the following procedure.

炭素繊維をカットしてステンレス製の試料支持台上に拡げて並べた後、光電子脱出角度を90度に設定し、X線源としてMgKαを用い、試料チャンバー内を1×10-6Paの真空度に保つ。測定時の帯電に伴うピークの補正として、まずC1sの主ピークの結合エネルギー値B.E.を284.6eVに合わせる。Si1sピーク面積は、92〜116eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め、O1sピーク面積は、528〜540eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め、C1sピーク面積は、282〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。炭素繊維表面の表面酸素濃度O/Cは、上記O1sピーク面積とC1sピーク面積の比で計算して求めた。炭素繊維表面の表面珪素濃度Si/Cは、上記Si1sピーク面積とC1sピーク面積の比で計算して求めた。 After cutting the carbon fibers and arranging them on a stainless steel sample support table, the photoelectron escape angle was set to 90 degrees, MgKα was used as the X-ray source, and the inside of the sample chamber was vacuumed at 1 × 10 −6 Pa. Keep it up. As a correction of the peak accompanying charging during measurement, first, the binding energy value B. of the main peak of C 1s . E. Is adjusted to 284.6 eV. The Si 1s peak area is obtained by drawing a straight base line in the range of 92 to 116 eV, the O 1s peak area is obtained by drawing a straight base line in the range of 528 to 540 eV, and the C 1s peak area is It was determined by drawing a straight baseline in the range of 282 to 296 eV. The surface oxygen concentration O / C on the surface of the carbon fiber was determined by calculating the ratio of the O 1s peak area to the C 1s peak area. The surface silicon concentration Si / C on the surface of the carbon fiber was calculated and calculated by the ratio of the Si 1s peak area to the C 1s peak area.

また、X線光電子分光法により測定されるSiの結合エネルギーのピークは、拡大し、最大点の位置を求めた。 発生する光電子の割合は各元素により異なり、この日本電子株式会社製X線光電子分光器ESCA JPS−9000MXの場合の装置定数を含めた換算係数は2.69である。   In addition, the peak of Si binding energy measured by X-ray photoelectron spectroscopy was expanded, and the position of the maximum point was obtained. The ratio of the generated photoelectrons varies depending on each element, and the conversion factor including the device constant in the case of the X-ray photoelectron spectrometer ESCA JPS-9000MX manufactured by JEOL Ltd. is 2.69.

[表面官能基のCOH/Cの求め方]
上記表面ヒドロキシル基濃度COH/Cは、X線光電子分光法により測定されるC1sスペクトルをピーク分割することにより求めた。
[How to obtain COH / C of surface functional groups]
The surface hydroxyl group concentration COH / C was determined by dividing the C 1s spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy into peaks.

即ち、通常のC1sスペクトル測定にて得られるスペクトルの帯電補正を行うために、最大ピークをC−C結合エネルギーを示す284.6eVとし、ヒドロキシル基(COH)のピーク位置を286.2eV、カルボニル基(C=O)のピーク位置を287.5eV、カルボキシル基(COOH)のピーク位置を288.8eV、炭酸塩(OCOO)ピーク位置を290.6eVとしてピーク分割を行い、COHのピーク面積をC1sスペクトルのピーク全体の面積Cで除することにより求めた。 That is, in order to perform charge correction of the spectrum obtained by normal C 1s spectrum measurement, the maximum peak is 284.6 eV indicating the C—C bond energy, the peak position of hydroxyl group (COH) is 286.2 eV, carbonyl The peak position of the group (C = O) is 287.5 eV, the peak position of the carboxyl group (COOH) is 288.8 eV, the peak position of the carbonate (OCOO) is 290.6 eV, and the peak area of COH is C It was determined by dividing by the area C of the entire peak of the 1s spectrum.

以下に、ヒドロキシル基濃度COH/Cを求める方法の具体的な説明を示すが、この例に限定されるものではない。   Although the specific description of the method of calculating | requiring hydroxyl group density | concentration COH / C is shown below, it is not limited to this example.

原料となる炭素繊維ストランドをカットしてステンレス製の試料支持台上に拡げて並べた後、10-6Paに減圧した測定室に入れ、日本電子株式会社製X線光電子分光器ESCA JPS−9000MXにより、Mgを対極として電子線加速電圧10kV、電流10mAの条件で発生させたX線を照射し、光電子の脱出角度を90°とした場合に炭素原子より発生する光電子スペクトルを測定した。引き続き、装置付属の解析ソフトウェアにより、得られたスペクトルをVAMASフォーマットに変換し、表面分析科学会より配布されている解析用ソフトウェアCompro6にて前述のピーク補正と分割を行うことで、COH/Cを求めた。 After cutting carbon fiber strands as raw materials and spreading them on a stainless steel sample support table, they were placed in a measurement chamber depressurized to 10 −6 Pa, and X-ray photoelectron spectrometer ESCA JP-9000MX manufactured by JEOL Ltd. Then, the photoelectron spectrum generated from carbon atoms was measured when X-rays generated under the conditions of an electron beam acceleration voltage of 10 kV and a current of 10 mA were applied with Mg as a counter electrode and the escape angle of photoelectrons was 90 °. Subsequently, the obtained spectrum is converted into the VAMAS format by the analysis software attached to the apparatus, and the above-mentioned peak correction and division are performed by the analysis software Compro6 distributed by the Surface Analysis Science Society. Asked.

以下に、炭素繊維の表面酸素濃度O1s/C1sを求める方法の具体的な説明を示すが、この例に限定されるものではない。 Although the specific description of the method of calculating | requiring the surface oxygen concentration O1s / C1s of a carbon fiber is shown below, it is not limited to this example.

原料となる炭素繊維ストランドをカットしてステンレス製の試料支持台上に拡げて並べた後、10-6Paに減圧した測定室に入れ、日本電子株式会社製X線光電子分光器ESCA JPS−9000MXにより、Mgを対極として電子線加速電圧10kV、電流10mAの条件で発生させたX線を照射し、光電子の脱出角度を90°とした場合に炭素原子、酸素原子より発生する光電子スペクトルを測定し、その面積比を算出した。 After cutting carbon fiber strands as raw materials and spreading them on a stainless steel sample support table, they were placed in a measurement chamber depressurized to 10 −6 Pa, and X-ray photoelectron spectrometer ESCA JP-9000MX manufactured by JEOL Ltd. Measure the photoelectron spectrum generated from carbon atoms and oxygen atoms when the X-rays generated under conditions of an electron beam acceleration voltage of 10 kV and a current of 10 mA are applied with Mg as the counter electrode and the escape angle of photoelectrons is 90 °. The area ratio was calculated.

発生する光電子の割合は各元素により異なり、この日本電子株式会社製X線光電子分光器ESCA JPS−9000MXの場合の装置定数を含めた換算係数は2.69である。   The ratio of the generated photoelectrons varies depending on each element, and the conversion factor including the device constant in the case of the X-ray photoelectron spectrometer ESCA JPS-9000MX manufactured by JEOL Ltd. is 2.69.

[官能基置換率の測定]
X線光電子分光法により、原料炭素繊維及び化学修飾した炭素繊維の表面を測定し、
原料炭素繊維のSi/C : Si/C1
反応後のSi/C : Si/C2
原料炭素繊維のCOH/C : COH/C1 として、計算によって求めた。
具体的には、下式で定義される比
[(Si/C2)−(Si/C1)]/(COH/C1)
で計算して官能基置換率を求めることができる。
[Measurement of functional group substitution rate]
By X-ray photoelectron spectroscopy, measure the surface of the raw carbon fiber and the chemically modified carbon fiber,
Si / C of raw material carbon fiber: Si / C1
Si / C after reaction: Si / C2
It calculated | required by calculation as COH / C of raw material carbon fiber: COH / C1.
Specifically, the ratio defined by the following formula [(Si / C2) − (Si / C1)] / (COH / C1)
The functional group substitution rate can be calculated by

[炭素繊維ストランド強度、弾性率]
JIS R 7601に規定された方法により測定した。
[Carbon fiber strand strength, elastic modulus]
It was measured by the method defined in JIS R7601.

[接触角の評価]
炭素繊維の界面特性として、水と化学修飾炭素繊維表面との接触角測定で調べることができる。接触角測定は、協和界面科学(株)製DM700型の全自動接触角計を用い、温度20℃で、液滴法により行った。
[Evaluation of contact angle]
The interfacial characteristics of the carbon fiber can be examined by measuring the contact angle between water and the surface of the chemically modified carbon fiber. The contact angle measurement was performed by a droplet method at a temperature of 20 ° C. using a DM700 type fully automatic contact angle meter manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.

液滴は、霧吹きに蒸留水を入れて噴霧し、化学修飾炭素繊維表面に水滴を付着させる。この化学修飾炭素繊維表面についた任意の液滴を、該装置の接眼レンズから観察し接触角を測定した。引き続き、炭素繊維表面に付いた任意の液滴20個について接触角の測定を行い、その平均値を接触角の値として用いた。   The droplets are sprayed with distilled water in a spray bottle, and the droplets are attached to the surface of the chemically modified carbon fiber. Arbitrary droplets on the surface of the chemically modified carbon fiber were observed from the eyepiece of the apparatus, and the contact angle was measured. Subsequently, the contact angle of 20 arbitrary droplets attached to the carbon fiber surface was measured, and the average value was used as the contact angle value.

接触角が高いほど、撥水性がよく、撥水性を示す指標と考えてよい。   The higher the contact angle, the better the water repellency and may be considered as an index showing water repellency.

炭素繊維は、通常取扱性を向上させる目的で、表面にサイズ剤を塗布しており、一般的には未硬化エポキシ樹脂が用いられる。 未硬化エポキシ樹脂をサイジングした一般的な炭素繊維の水との接触角は81度である。例えば、東レT700 24000−50C(サイジング剤は、不飽和ポリエステル樹脂等)の接触角は80.5度である。これに対して、本発明のトリオルガノシリル基を導入した化学修飾炭素繊維は、水との接触角が90〜120度とかなり高く、画期的に撥水性が向上している。また、前述したように、繊維軸に平行な方向に連続する溝が炭素繊維表面に形成している炭素繊維を用いることによっても、その撥水性をより高めることができる。   Carbon fibers are usually coated with a sizing agent for the purpose of improving handling properties, and generally uncured epoxy resins are used. The contact angle with water of a general carbon fiber sized with an uncured epoxy resin is 81 degrees. For example, the contact angle of Toray T700 24000-50C (sizing agent is unsaturated polyester resin, etc.) is 80.5 degrees. On the other hand, the chemically modified carbon fiber into which the triorganosilyl group of the present invention is introduced has a considerably high contact angle with water of 90 to 120 degrees, and the water repellency is dramatically improved. Further, as described above, the water repellency can be further improved by using carbon fibers in which grooves continuous in a direction parallel to the fiber axis are formed on the carbon fiber surface.

より撥水性の性質を持たせるには、炭素繊維表面に、繊維軸に平行な方向に溝を有する炭素繊維が好ましい。撥水性を与える主要因としては、固体の表面自由エネルギーと表面の微細構造との2つの要因が挙げられる。トリオルガノシリル基の炭素繊維表面への導入により、固体の表面自由エネルギーが高まって撥水性炭素繊維を得ることができる。   In order to impart more water-repellent properties, carbon fibers having grooves in the direction parallel to the fiber axis on the carbon fiber surface are preferable. There are two main factors that give water repellency: the solid surface free energy and the surface microstructure. By introducing the triorganosilyl group to the carbon fiber surface, the surface free energy of the solid is increased and the water-repellent carbon fiber can be obtained.

また、炭素繊維表面に溝を有する炭素繊維を用いることによっても、その撥水性をより高めることができる。これは、炭素繊維表面に溝がある事によって、溝の表面凹部に空気が存在し、撥水性が高まるためと考えられる(空気は接触角180度)。溝の深さ、間隔は、それぞれ10〜35μm、50〜200μmが好ましい。   Moreover, the water repellency can be further increased by using carbon fibers having grooves on the surface of the carbon fibers. This is presumably because the presence of grooves on the carbon fiber surface causes air to exist in the recesses on the surface of the grooves, thereby increasing water repellency (air has a contact angle of 180 degrees). The depth and interval of the grooves are preferably 10 to 35 μm and 50 to 200 μm, respectively.

[化学修飾炭素繊維表面の安定性]
化学修飾した後、水と化学修飾炭素繊維表面との接触角を測定する。その測定した接触角をα度とする。その後、空気中室温に放置して2週間経過した時に、再度、水と化学修飾炭素繊維表面との接触角を測定する。この測定した接触角をβ度とする。次いで、この測定した両者の値(α度及びβ度)を用いた下式
安定性 (%) = β/α × 100
によって、化学修飾炭素繊維表面の安定性を評価した。
[Stability of chemically modified carbon fiber surface]
After chemical modification, the contact angle between water and the chemically modified carbon fiber surface is measured. Let the measured contact angle be α degrees. Thereafter, when two weeks have passed after being left at room temperature in the air, the contact angle between water and the surface of the chemically modified carbon fiber is measured again. The measured contact angle is β degrees. Then, using the measured values (α degree and β degree), the following formula is obtained: Stability (%) = β / α × 100
Thus, the stability of the surface of the chemically modified carbon fiber was evaluated.

[複合材料の層間剪断強度(ILSS)]
エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名:エピコート)に、硬化剤、促進剤を加え、炭素繊維含浸用エポキシ樹脂組成物を作製した。
[Interlaminar shear strength of composite materials (ILSS)]
A curing agent and an accelerator were added to an epoxy resin (trade name: Epicoat manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) to prepare an epoxy resin composition for carbon fiber impregnation.

この樹脂組成物をフィルムコーターにより、離型紙の上に塗布し、樹脂フィルムとした。この樹脂フィルム上に炭素繊維を等間隔に引き揃え並べた後、加熱して樹脂を炭素繊維に含浸させ、目付350g/m、樹脂含浸率35質量%の炭素繊維強化エポキシ樹脂組成物を作製した。 This resin composition was applied onto release paper with a film coater to obtain a resin film. After aligning carbon fibers on this resin film at equal intervals and heating, carbon fiber is impregnated by heating to produce a carbon fiber reinforced epoxy resin composition having a basis weight of 350 g / m 2 and a resin impregnation rate of 35% by mass. did.

上記の方法で作製した炭素繊維強化エポキシ樹脂組成物を、成型後の厚みが2.8mmとなるように積層し、金型に入れ、130℃で1.5時間、0.49MPa-Gauge(5.0kgf/cm-Gauge)の圧力で成型し、繊維が1方向に配列した炭素繊維強化成型板(CFRP板:コンポジット)を作製した。このCFRP板のILSSをASTM−D−2344に準拠し、23℃において測定を行った。 The carbon fiber reinforced epoxy resin composition produced by the above method is laminated so that the thickness after molding becomes 2.8 mm, put into a mold, and placed at 130 ° C. for 1.5 hours, 0.49 MPa-Gauge (5 0.0 kgf / cm 2 -Gauge) to form a carbon fiber reinforced molded plate (CFRP plate: composite) in which fibers are arranged in one direction. The ILSS of this CFRP plate was measured at 23 ° C. according to ASTM-D-2344.

[原料炭素繊維表面の溝の観察]
表面に、繊維軸に平行な方向に連続する溝が形成されている炭素繊維を原料炭素繊維として使用した。この繊維表面は、走査型電子顕微鏡(SEM、Scanning Electron Microscope)で観察することができる。
[Observation of groove on raw carbon fiber surface]
A carbon fiber having a continuous groove formed on the surface in a direction parallel to the fiber axis was used as a raw material carbon fiber. The fiber surface can be observed with a scanning electron microscope (SEM).

また、走査型プローブ顕微鏡(SPM、Scanning Probe Microscope)観察によって、繊維表面の溝の深さと間隔を測定することができる。   Further, the depth and interval of the groove on the fiber surface can be measured by observation with a scanning probe microscope (SPM).

原料炭素繊維をSPM測定用のステンレス板上に両面テープで固定すると共に、Tapping modeでカンチレバー長125μmのプローブを使用して測定した。   The raw material carbon fiber was fixed on a stainless steel plate for SPM measurement with a double-sided tape, and measured with a tapping mode using a probe with a cantilever length of 125 μm.

さらに、繊維の軸方向が走査する方向となるようにし、ある任意の繊維表面の0.5μm角について測定を行った。   Furthermore, the measurement was performed with respect to a 0.5 μm square of the surface of a certain arbitrary fiber so that the axial direction of the fiber would be the scanning direction.

溝の深さは、この0.5μm角での測定値から繊維軸に垂直な線を引き、凹凸の部分の高低差を計算した。溝の間隔は、凸と凸の間隔を計算した。この観察を繊維表面の任意の箇所で20回行い、溝の深さと間隔を求めた。   For the depth of the groove, a line perpendicular to the fiber axis was drawn from the measured value at 0.5 μm square, and the height difference of the uneven portion was calculated. The groove interval was calculated as the interval between the protrusions. This observation was performed 20 times at an arbitrary position on the fiber surface, and the depth and interval of the grooves were determined.

[実施例1]
アクリロニトリル(AN)95質量%、アクリル酸メチル4質量%、イタコン酸1質量%を用いて塩化亜鉛水溶液中で重合し、紡糸原液(共重合体)を作製した。この紡糸原液を用いて湿式紡糸方法により単繊維(フィラメント)繊度1.30dtex(1.18デニール)のアクリル系繊維を得た。このアクリル系繊維は、フィラメント数12000本が束ねられたストランドを形成している。
[Example 1]
Polymerization was carried out in an aqueous zinc chloride solution using 95% by mass of acrylonitrile (AN), 4% by mass of methyl acrylate, and 1% by mass of itaconic acid to prepare a spinning dope (copolymer). Using this spinning dope, an acrylic fiber having a single fiber (filament) fineness of 1.30 dtex (1.18 denier) was obtained by a wet spinning method. This acrylic fiber forms a strand in which 12,000 filaments are bundled.

得られたアクリル系繊維ストランドを240〜280℃の空気中で、延伸比1.05倍で加熱して耐炎化繊維を得た。この耐炎化繊維を窒素雰囲気中300〜700℃の温度領域での昇温速度を230℃/分として初期炭素化し、更に5.5%収縮させながら1350℃まで炭素化した。その後、10質量%の硫酸アンモニウム水溶液を電解液として、電気量を炭素繊維1g当たり20クーロンで電解表面処理した。この電解表面処理を施された炭素繊維を続いてイオン交換水で水洗し、160℃の加熱空気中で乾燥して原料炭素繊維を得た。   The obtained acrylic fiber strand was heated in air at 240 to 280 ° C. at a draw ratio of 1.05 times to obtain flame resistant fibers. This flame-resistant fiber was initially carbonized at a temperature rising rate of 230 ° C./min in a temperature range of 300 to 700 ° C. in a nitrogen atmosphere, and further carbonized to 1350 ° C. while shrinking by 5.5%. Thereafter, an electrolytic surface treatment was carried out at 20 coulomb per 1 g of carbon fiber using a 10 mass% ammonium sulfate aqueous solution as an electrolytic solution. The carbon fiber subjected to the electrolytic surface treatment was subsequently washed with ion exchange water and dried in heated air at 160 ° C. to obtain a raw carbon fiber.

得られた原料炭素繊維は、目付けが0.800g/m、比重が1.77、ストランド強度が5100MPa、ストランド弾性率が242GPa、ILSSが106MPaであった。X線光電子分光法により、原料炭素繊維の表面分析を行ったところ、表面酸素濃度O/Cは0.20、ヒドロキシル基濃度COH/Cは0.14、表面珪素濃度Si/Cは0.107であった。   The obtained raw carbon fiber had a basis weight of 0.800 g / m, a specific gravity of 1.77, a strand strength of 5100 MPa, a strand elastic modulus of 242 GPa, and an ILSS of 106 MPa. When surface analysis of the raw material carbon fiber was performed by X-ray photoelectron spectroscopy, the surface oxygen concentration O / C was 0.20, the hydroxyl group concentration COH / C was 0.14, and the surface silicon concentration Si / C was 0.107. Met.

原料炭素繊維の表面を、電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、図1のように表面に溝が観察された。溝の深さ、間隔は、それぞれ20〜30nm、50〜200nmであった。   When the surface of the raw material carbon fiber was observed with an electron microscope (SEM), grooves were observed on the surface as shown in FIG. The depth and interval of the grooves were 20 to 30 nm and 50 to 200 nm, respectively.

続いて、炭素繊維表面官能基と反応する基としてトリメチルシリル基を有するトリメチルクロロシラン(J1.466D、沸点57℃)を溶媒の四塩化炭素に溶かして20質量%の反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与した後、イオン交換水を用いて水洗し、さらに120℃の乾燥機で乾燥した。   Subsequently, trimethylchlorosilane (J1.466D, boiling point 57 ° C.) having a trimethylsilyl group as a group that reacts with the functional group on the surface of carbon fiber is dissolved in carbon tetrachloride as a solvent to prepare a 20 mass% reaction solution. After imparting to the raw carbon fiber, it was washed with ion-exchanged water and further dried with a 120 ° C. dryer.

得られた化学修飾した炭素繊維を、X線光電子分光装置を用いて官能基置換率を測定した結果、70%であった。このようにして得られた化学修飾炭素繊維は、水に対する撥水性を評価したところ、接触角が112度となり、撥水性を示した。   As a result of measuring the functional group substitution rate of the obtained chemically modified carbon fiber using an X-ray photoelectron spectrometer, it was 70%. The chemically modified carbon fiber thus obtained was evaluated for water repellency with respect to water. The contact angle was 112 degrees, indicating water repellency.

[実施例2]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理し、続いて炭素繊維表面官能基と反応する基として、トリメチルシリル基を有するヘキサメチルジシラザン(J7.217F)を溶媒としてピリジンに溶かして40質量%の反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Example 2]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, surface treatment was performed, and then hexamethyldisilazane having a trimethylsilyl group (J7.217F) as a group that reacts with the functional group on the surface of the carbon fiber was dissolved in pyridine as a solvent. A 40% by mass reaction solution was prepared and applied to the raw carbon fiber by the dipping method, and then treated in the same manner as in Example 1.

[実施例3]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理し、続いて炭素繊維表面官能基と反応する基として、トリエチルシリル基を有するトリエチルクロロシラン(J47.877F)を溶剤に溶かし20質量%の反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Example 3]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, surface treatment was performed, and subsequently, triethylchlorosilane (J47.877F) having a triethylsilyl group as a group that reacts with the functional group on the surface of the carbon fiber was dissolved in a solvent to obtain 20% by mass. A reaction solution was prepared and applied to the raw carbon fiber by a dipping method, and then treated in the same manner as in Example 1.

[実施例4]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理し、続いて炭素繊維表面官能基と反応する基として、トリメトキシシリル基を有するトリメトキシクロロシラン(J968.020I)を溶剤に溶かし20質量%の反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Example 4]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, surface treatment was performed, and subsequently, trimethoxychlorosilane (J968.020I) having a trimethoxysilyl group as a group that reacts with the functional group on the surface of the carbon fiber was dissolved in a solvent and 20 masses. % Reaction solution was prepared, applied to the raw carbon fiber by the dipping method, and then treated in the same manner as in Example 1.

[実施例5]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理し、続いて炭素繊維表面官能基と反応する基として、トリメチルシリル基を有するトリメチルクロロシラン及びヘキサメチルジシラザンをモル比で1:3の割合で混ぜ、40質量%ピリジン溶液になるように反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Example 5]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, the surface treatment was performed, and subsequently, trimethylchlorosilane having a trimethylsilyl group and hexamethyldisilazane as a group reacting with the functional group on the surface of the carbon fiber were in a molar ratio of 1: 3. The reaction solution was prepared so as to be a 40% by mass pyridine solution, applied to the raw carbon fiber by the dipping method, and then treated in the same manner as in Example 1.

[実施例6]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理し、続いて炭素繊維表面官能基と反応する基として、トリメチルシリル基を有するトリメチルクロロシランを無溶媒で、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Example 6]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, surface treatment was performed, and trimethylchlorosilane having a trimethylsilyl group as a group that reacts with the functional group on the surface of the carbon fiber was applied to the raw carbon fiber by a dipping method without a solvent. Thereafter, the same treatment as in Example 1 was performed.

[比較例1]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理し、続いて炭素繊維表面官能基と反応する基として、ジメチルジクロロシランを溶剤に溶かし20質量%の反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Comparative Example 1]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, surface treatment was performed, and as a group that reacts with the functional group on the surface of the carbon fiber, dimethyldichlorosilane was dissolved in a solvent to prepare a 20% by mass reaction solution. It applied to raw material carbon fiber, and it processed similarly to Example 1 after that.

[比較例2]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理する際の電気量を炭素繊維1g当たり5クーロンで電解表面処理した。この原料炭素繊維は、表面酸素濃度O/Cが0.08、ヒドロキシル基濃度COH/Cが0.06であった。この原料炭素繊維の表面官能基と反応する基として、トリメチルクロロシランを溶剤に溶かし20質量%の反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Comparative Example 2]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, the amount of electricity at the surface treatment was electrolytic surface treatment at 5 coulombs per gram of carbon fiber. This raw carbon fiber had a surface oxygen concentration O / C of 0.08 and a hydroxyl group concentration COH / C of 0.06. As a group that reacts with the surface functional group of the raw carbon fiber, trimethylchlorosilane was dissolved in a solvent to prepare a 20% by mass reaction solution, which was applied to the raw carbon fiber by the dipping method, and then treated in the same manner as in Example 1. .

[比較例3]
実施例1と同様にして炭素繊維を焼成後、表面処理し、続いて炭素繊維表面官能基と反応する基として、トリメチルシリル基を有するトリメチルクロロシランを溶剤に溶かし10質量%の反応溶液を調製し、浸漬法により原料炭素繊維に付与し、その後は実施例1と同様に処理した。
[Comparative Example 3]
After firing the carbon fiber in the same manner as in Example 1, surface treatment was performed, and subsequently, trimethylchlorosilane having a trimethylsilyl group as a group that reacts with the functional group on the surface of the carbon fiber was dissolved in a solvent to prepare a 10% by mass reaction solution. It applied to the raw material carbon fiber by the dipping method, and then processed in the same manner as in Example 1.

[実施例7]
炭素繊維前駆体繊維製造において、乾湿式紡糸方法(エアギャップ3mm)を用いて凝固させた以外は、実施例1と同様に実施して、炭素繊維の表面に、繊維軸に平行な方向に連続する溝が形成されない原料炭素繊維を得た。
[Example 7]
In the production of carbon fiber precursor fiber, it was carried out in the same manner as in Example 1 except that the carbon fiber precursor fiber was solidified using a dry and wet spinning method (air gap 3 mm), and continuous on the surface of the carbon fiber in the direction parallel to the fiber axis. A raw material carbon fiber in which no groove was formed was obtained.

得られた原料炭素繊維は、目付けが0.802g/m、比重が1.78、ストランド強度が5150MPa、ストランド弾性率が243GPa、ILSSが107MPaであった。X線光電子分光法により、原料炭素繊維の表面分析を行ったところ、表面酸素濃度O/Cは0.21、ヒドロキシル基濃度COH/Cは0.16、表面珪素濃度Si/Cは、0.125であった。   The obtained raw material carbon fiber had a basis weight of 0.802 g / m, a specific gravity of 1.78, a strand strength of 5150 MPa, a strand elastic modulus of 243 GPa, and an ILSS of 107 MPa. When surface analysis of the raw material carbon fiber was performed by X-ray photoelectron spectroscopy, the surface oxygen concentration O / C was 0.21, the hydroxyl group concentration COH / C was 0.16, and the surface silicon concentration Si / C was 0.00. 125.

原料炭素繊維の表面を、電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、図2のように表面に溝が観察されなかった。この原料炭素繊維を用い、その後は実施例1と同様に処理した。   When the surface of the raw carbon fiber was observed with an electron microscope (SEM), no groove was observed on the surface as shown in FIG. Using this raw material carbon fiber, the same treatment as in Example 1 was performed thereafter.

表1〜2に示すように、実施例1〜7においては、良好な物性の撥水性炭素繊維が得られた。なお、実施例1〜6で得られた炭素繊維は、その表面に、繊維軸に平行な方向に連続する溝が形成されており、溝が形成されていない実施例7と比較すると、更に良好な物性の撥水性炭素繊維であった。   As shown in Tables 1-2, in Examples 1-7, water-repellent carbon fibers having good physical properties were obtained. In addition, the carbon fiber obtained in Examples 1 to 6 has a groove formed on the surface thereof in a direction parallel to the fiber axis, and is even better than Example 7 in which no groove is formed. It was a water-repellent carbon fiber with excellent physical properties.

これらの実施例1〜7に対し、比較例1においては、表面処理剤にジメチルジクロロシランを用いたため、得られた炭素繊維は、化学修飾炭素繊維表面の安定性が低いものであった。   In contrast to Examples 1-7, in Comparative Example 1, dimethyldichlorosilane was used as the surface treating agent, and thus the obtained carbon fiber had low stability on the surface of the chemically modified carbon fiber.

比較例2においては、原料炭素繊維の表面酸素濃度O/Cが0.08と低いため、得られた化学修飾炭素繊維は、水と炭素繊維表面との接触角が低く、撥水性が不足し、また、化学修飾炭素繊維表面の安定性も低いものであった。   In Comparative Example 2, since the surface oxygen concentration O / C of the raw carbon fiber is as low as 0.08, the obtained chemically modified carbon fiber has a low contact angle between water and the surface of the carbon fiber and lacks water repellency. Also, the stability of the surface of the chemically modified carbon fiber was low.

比較例3においては、反応溶液の表面処理剤濃度が低いため、得られた炭素繊維シートは、水と炭素繊維表面との接触角が低く、撥水性が不足し、良好な物性のものではなかった。   In Comparative Example 3, since the concentration of the surface treatment agent in the reaction solution is low, the obtained carbon fiber sheet has a low contact angle between water and the carbon fiber surface, lacks water repellency, and does not have good physical properties. It was.

本発明の製造方法で得られる原料炭素繊維の表面の一例を示す図面代用電子顕微鏡(SEM)写真である。It is a drawing substitute electron microscope (SEM) photograph which shows an example of the surface of the raw material carbon fiber obtained by the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法で得られる原料炭素繊維の表面の他の例を示す図面代用電子顕微鏡(SEM)写真である。It is a drawing substitute electron microscope (SEM) photograph which shows the other example of the surface of the raw material carbon fiber obtained by the manufacturing method of this invention.

Claims (4)

炭素繊維表面のヒドロキシル基に、酸素原子を介して下記式(1)に示す、
トリオルガノシリル基を結合してなり、X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面珪素濃度Si/Cが0.100以上である撥水性炭素繊維。
The hydroxyl group on the surface of the carbon fiber is represented by the following formula (1) via an oxygen atom.
A water-repellent carbon fiber comprising a triorganosilyl group and having a silicon fiber surface silicon concentration Si / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.100 or more.
炭素繊維の表面に、繊維軸に平行な方向に連続する溝が形成されている請求項1に記載の撥水性炭素繊維。 The water-repellent carbon fiber according to claim 1, wherein a groove continuous in a direction parallel to the fiber axis is formed on the surface of the carbon fiber. 水に対する接触角が90〜120度である請求項1に記載の撥水性炭素繊維。 The water repellent carbon fiber according to claim 1, wherein the contact angle with water is 90 to 120 degrees. X線光電子分光法により測定される表面酸素濃度O/Cが0.10〜0.30で且つX線光電子分光法により測定されるC1sスペクトルをピーク分割して求められるヒドロキシル基濃度COH/Cが0.05〜0.25である炭素繊維表面を有する炭素繊維のヒドロキシル基の60%以上に、下記式(1)に示す、
トリオルガノシリル基を導入する、炭素繊維表面のヒドロキシル基に、酸素原子を介して前記トリオルガノシリル基を結合してなり、X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面珪素濃度Si/Cが0.100以上であり、水に対する接触角が90〜120度である撥水性炭素繊維の製造方法。
Surface oxygen concentration O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.10 to 0.30, and hydroxyl group concentration COH / C obtained by peak splitting of C 1s spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy In the following formula (1), 60% or more of the hydroxyl groups of the carbon fiber having a carbon fiber surface of 0.05 to 0.25,
The triorganosilyl group is introduced, and the triorganosilyl group is bonded to the hydroxyl group on the carbon fiber surface through an oxygen atom, and the silicon concentration Si / C on the carbon fiber surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy is A method for producing a water-repellent carbon fiber having a contact angle with respect to water of 90 to 120 degrees of 0.100 or more.
JP2007089783A 2007-03-29 2007-03-29 Water repellent carbon fiber, and method for producing the same Pending JP2008248416A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007089783A JP2008248416A (en) 2007-03-29 2007-03-29 Water repellent carbon fiber, and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007089783A JP2008248416A (en) 2007-03-29 2007-03-29 Water repellent carbon fiber, and method for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008248416A true JP2008248416A (en) 2008-10-16

Family

ID=39973692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007089783A Pending JP2008248416A (en) 2007-03-29 2007-03-29 Water repellent carbon fiber, and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008248416A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010222739A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Toray Ind Inc Carbon fiber and method for producing the same
CN104534183A (en) * 2014-12-29 2015-04-22 珠海格力电器股份有限公司 Water inlet and outlet opening connecting structure, water tank and water heater
JP2016521295A (en) * 2013-03-28 2016-07-21 イーエルジー カーボン ファイバー インターナショナル ゲーエムベーハー Pyrolysis system and method for recovering carbon fiber from carbon fiber-containing resin
JP2016523795A (en) * 2013-05-07 2016-08-12 サン−ゴバン イゾベール Manufacturing apparatus and manufacturing method of inorganic fiber by internal centrifugal spinning
CN109402791A (en) * 2018-09-20 2019-03-01 北京化工大学 High-strength high-modules carbon fibre and preparation method thereof with regular table cross section structure

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010222739A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Toray Ind Inc Carbon fiber and method for producing the same
JP2016521295A (en) * 2013-03-28 2016-07-21 イーエルジー カーボン ファイバー インターナショナル ゲーエムベーハー Pyrolysis system and method for recovering carbon fiber from carbon fiber-containing resin
JP2016523795A (en) * 2013-05-07 2016-08-12 サン−ゴバン イゾベール Manufacturing apparatus and manufacturing method of inorganic fiber by internal centrifugal spinning
CN104534183A (en) * 2014-12-29 2015-04-22 珠海格力电器股份有限公司 Water inlet and outlet opening connecting structure, water tank and water heater
CN109402791A (en) * 2018-09-20 2019-03-01 北京化工大学 High-strength high-modules carbon fibre and preparation method thereof with regular table cross section structure
CN109402791B (en) * 2018-09-20 2021-02-05 北京化工大学 High-strength high-modulus carbon fiber with regular surface cross-section structure and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2764662C (en) Carbon fiber bundle that develops high mechanical performance
WO2013147257A1 (en) Carbon fibre thermoplastic resin prepreg, carbon fibre composite material and manufacturing method
EP1837424B1 (en) Oil agent for carbon fiber precursor fiber, carbon fiber and method for producing carbon fiber
JP2008248416A (en) Water repellent carbon fiber, and method for producing the same
Munoz-Velez et al. Effect of fiber surface treatment on the incorporation of carbon nanotubes and on the micromechanical properties of a single-carbon fiber-epoxy matrix composite.
Fei et al. Optimizing fiber/matrix interface by growth MnO2 nanosheets for achieving desirable mechanical and tribological properties
CN115777032A (en) Carbon fiber bundle having sizing agent attached thereto
JP2003073932A (en) Carbon fiber
KR20050071371A (en) Carbon fiber strand
JP4305081B2 (en) Oil for carbon fiber production and method for producing carbon fiber
EP3719184B1 (en) Carbon fiber bundle, prepreg, and fiber-reinforced composite material
CN107407042B (en) Fiber sizing system for carbon fibers comprising nanoparticles
JP2004169260A (en) Carbon fiber strand
JP2546809B2 (en) Carbon fiber composite material
JP2005314830A (en) Polyacrylonitrile-based carbon fiber and method for producing the same
JP5226238B2 (en) Carbon fiber and composite material using the same
JP4437420B2 (en) Carbon fiber strands
JP2004277907A (en) Carbon fiber and method for producing the same
CA1333031C (en) Oxidatively stable water soluble amorphous hydrated metal oxide sizing for composite fibers
JP2005281464A (en) Polyamide-coated carbon fiber and its production method
JP3971664B2 (en) Carbon fiber strand
JP2018141039A (en) Sheet molding compound, method for producing the same, and method for producing composite material
JP4155852B2 (en) Carbon fiber strands
Liu et al. Simultaneous improvement of interfacial bonding and thermal resistance of carbonaceous fiber/silicone composite coatings modified with aniline-methyl-triethoxysilane
JP4370836B2 (en) Oil for carbon fiber production and method for producing carbon fiber