JP2021046629A - 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法 - Google Patents
耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021046629A JP2021046629A JP2019170488A JP2019170488A JP2021046629A JP 2021046629 A JP2021046629 A JP 2021046629A JP 2019170488 A JP2019170488 A JP 2019170488A JP 2019170488 A JP2019170488 A JP 2019170488A JP 2021046629 A JP2021046629 A JP 2021046629A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flame
- fiber
- resistant
- acrylamide
- treatment
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 287
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims description 57
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims description 57
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 40
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 137
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims abstract description 81
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 133
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 claims description 55
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 38
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 claims description 18
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 abstract description 71
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 31
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 31
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 30
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 28
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 27
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 25
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 25
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 16
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical group C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 15
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 11
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 etc. Substances 0.000 description 10
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 10
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 6
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000578 dry spinning Methods 0.000 description 5
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 5
- KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine Chemical compound CN(C)CCN(C)C KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001891 gel spinning Methods 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003402 intramolecular cyclocondensation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 3
- 229920000137 polyphosphoric acid Polymers 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 3
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VFXXTYGQYWRHJP-UHFFFAOYSA-N 4,4'-azobis(4-cyanopentanoic acid) Chemical compound OC(=O)CCC(C)(C#N)N=NC(C)(CCC(O)=O)C#N VFXXTYGQYWRHJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 150000001244 carboxylic acid anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 2
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical class CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 2-(dimethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CN(C)CCOC(=O)C(C)=C JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYUNTGBISCIYPW-UHFFFAOYSA-N 2-chloroprop-2-enenitrile Chemical compound ClC(=C)C#N OYUNTGBISCIYPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEIBTJDECFEPAF-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyprop-2-enenitrile Chemical compound COC(=C)C#N PEIBTJDECFEPAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WWJCRUKUIQRCGP-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CN(C)CCCOC(=O)C(C)=C WWJCRUKUIQRCGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SRNADAWHRWZEFE-UHFFFAOYSA-N 3-chloro-2-methylprop-2-enenitrile Chemical compound ClC=C(C)C#N SRNADAWHRWZEFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HLNBUNYQJSGUFH-UHFFFAOYSA-N 3-methoxy-2-methylprop-2-enenitrile Chemical compound COC=C(C)C#N HLNBUNYQJSGUFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 3-methylideneoxolane-2,5-dione Chemical compound C=C1CC(=O)OC1=O OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGOMNHQMVBYVEL-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxy-2-methylidenebutanenitrile Chemical compound OCCC(=C)C#N UGOMNHQMVBYVEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZWAPMFBHEQZLGK-UHFFFAOYSA-N 5-(dimethylamino)-2-methylidenepentanamide Chemical compound CN(C)CCCC(=C)C(N)=O ZWAPMFBHEQZLGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N Methylacrylonitrile Chemical compound CC(=C)C#N GYCMBHHDWRMZGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CNCOEDDPFOAUMB-UHFFFAOYSA-N N-Methylolacrylamide Chemical compound OCNC(=O)C=C CNCOEDDPFOAUMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N alpha-Methylstyrene Chemical compound CC(=C)C1=CC=CC=C1 XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010539 anionic addition polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 150000001734 carboxylic acid salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010538 cationic polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007333 cyanation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012674 dispersion polymerization Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 125000004029 hydroxymethyl group Chemical group [H]OC([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical group 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 description 1
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSCJIBOZTKGXQP-UHFFFAOYSA-N n-(2-hydroxyethyl)-2-methylprop-2-enamide Chemical class CC(=C)C(=O)NCCO BSCJIBOZTKGXQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUORTJUPDJJXST-UHFFFAOYSA-N n-(2-hydroxyethyl)prop-2-enamide Chemical compound OCCNC(=O)C=C UUORTJUPDJJXST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMNKZBIFPJNNIO-UHFFFAOYSA-N n-(2-methyl-4-oxopentan-2-yl)prop-2-enamide Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C OMNKZBIFPJNNIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMJFVKWBSWWAKT-UHFFFAOYSA-N n-cyclohexylprop-2-enamide Chemical compound C=CC(=O)NC1CCCCC1 PMJFVKWBSWWAKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCLLINSDAJVOHP-UHFFFAOYSA-N n-ethyl-n',n'-dimethylprop-2-enehydrazide Chemical compound CCN(N(C)C)C(=O)C=C RCLLINSDAJVOHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SWPMNMYLORDLJE-UHFFFAOYSA-N n-ethylprop-2-enamide Chemical compound CCNC(=O)C=C SWPMNMYLORDLJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N n-methylprop-2-enamide Chemical compound CNC(=O)C=C YPHQUSNPXDGUHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPCNEKWROYSOLT-UHFFFAOYSA-N n-phenylprop-2-enamide Chemical compound C=CC(=O)NC1=CC=CC=C1 BPCNEKWROYSOLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFHJDMUEHUHAJW-UHFFFAOYSA-N n-tert-butylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)(C)NC(=O)C=C XFHJDMUEHUHAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012673 precipitation polymerization Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000007870 radical polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 238000001226 reprecipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010557 suspension polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
- D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
- D01F9/225—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles from stabilised polyacrylonitriles
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
- D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
- D01D10/02—Heat treatment
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/26—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from other polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/386—Carbon
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2101/00—Inorganic fibres
- D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
- D10B2101/12—Carbon; Pitch
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
Description
先ず、本発明の耐炎化繊維の製造方法について説明する。本発明の耐炎化繊維の製造方法は、アクリルアミド系ポリマー繊維に、0.07〜15mN/texの張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、200〜500℃の範囲内の耐炎化処理温度で加熱処理を施す方法である。
本発明に用いられるアクリルアミド系ポリマーとしては、アクリルアミド系モノマーの単独重合体であっても、アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体であってもよいが、アクリルアミド系ポリマー繊維の耐炎化収率や耐炎化繊維の炭化収率、耐炎化・炭化の総収率が向上するという観点から、アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体が好ましい。
本発明に用いられるアクリルアミド系ポリマー繊維は、前記アクリルアミド系ポリマーからなるものであり、その繊度としては特に制限はないが、1×10−8〜100tex/本が好ましく、1×10−6〜60tex/本がより好ましく、0.001〜40tex/本が更に好ましく、0.01〜10tex/本がまた更に好ましく、0.02〜2tex/本が特に好ましく、0.03〜0.4tex/本が最も好ましい。アクリルアミド系ポリマー繊維の繊度が前記下限未満になると、糸切れが発生しやすく、安定した巻取りや耐炎化処理が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、耐炎化繊維の表層付近と中心付近の構造差が大きくなり、得られる炭素繊維の引張強度及び引張弾性率が低下する傾向にある。
本発明の耐炎化繊維の製造方法は、前記アクリルアミド系ポリマー繊維に、0.07〜15mN/texの張力を付与しながら、酸化性雰囲気下(例えば、空気中)、200〜500℃の範囲内の耐炎化処理温度で加熱処理(耐炎化処理)を施す方法である。本発明に用いられる前記アクリルアミド系ポリマー繊維は、耐炎化処理によって熱分解されにくく、また、アクリルアミド系ポリマーの構造が耐炎化処理によって耐熱性の高い構造に変換されるため、高い耐炎化収率を示す。さらに、得られる耐炎化繊維は、耐熱性の高い構造を有しているため、高い炭化収率を示す。特に、前記添加成分を含有する前記アクリルアミド系ポリマー繊維においては、添加成分である酸やその塩の触媒作用により、アクリルアミド系ポリマーの脱アンモニア反応や脱水反応が促進されるため、分子内に環状構造(イミド環構造)や2環以上の多環が連続した構造が形成されやすく、アクリルアミド系ポリマーの構造が耐熱性の高い構造に変換されやすいため、前記アクリルアミド系ポリマー繊維の耐炎化収率や耐炎化繊維の炭化収率、耐炎化・炭化の総収率が更に高くなる。
本発明の耐炎化繊維は、アクリルアミド系ポリマーに由来し、繊維側面のラマンスペクトルにおける1360cm−1付近のピーク(Dピーク)に対する1590cm−1付近のピーク(Gピーク)の強度比(G/D値)が0.5以上、或いは、密度が1.35〜1.75g/cm3の繊維である。また、本発明の耐炎化繊維においては、G/D値が0.5以上であり、かつ、密度が1.35〜1.75g/cm3であることが好ましい。
本発明の炭素繊維の製造方法は、前記本発明の耐炎化繊維に炭化処理を施す方法であり、例えば、前記本発明の耐炎化繊維の製造方法により耐炎化繊維を製造する工程と、前記耐炎化繊維に炭化処理を施す工程とを含む方法である。
アクリルアミド(AM)75mol%及びアクリロニトリル(AN)25mol%からなるモノマー100質量部とテトラメチルエチレンジアミン4.36質量部とをイオン交換水566.7質量部に溶解し、得られた水溶液に、窒素雰囲気下で撹拌しながら、過硫酸アンモニウム3.43質量部を添加した後、70℃で150分間加熱し、次いで、90℃まで30分かけて昇温した後、90℃で1時間加熱して重合反応を行った(重合率:87%)。得られた水溶液をメタノール中に滴下して共重合物を析出させ、これを回収して80℃で12時間真空乾燥させ、水溶性のアクリルアミド/アクリロニトリル共重合体(AM/AN共重合体、AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p−1)を得た。
アクリルアミド(AM)100質量部とテトラメチルエチレンジアミン8.78質量部とをイオン交換水2912質量部に溶解し、得られた水溶液に、窒素雰囲気下で撹拌しながら、過硫酸アンモニウム1.95質量部を添加した後、60℃で3時間重合反応を行った。得られた水溶液をメタノール中に滴下して単独重合物を析出させ、これを回収して80℃で12時間真空乾燥させ、水溶性のポリアクリルアミド(PAM、AM=100mol%)粉末(p−2)を得た。
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p−1)をイオン交換水に溶解し、得られた水溶液を用いて乾式紡糸を行い、アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)を作製した。
得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)100本を束ねてアクリルアミド系ポリマー繊維束を作製し、この繊維束の質量を測定して、下記式:
繊維束の繊度[tex]=繊維束の質量[g]/繊維長[m]×1000[m]
により前記繊維束の繊度を算出し、前記繊維束を構成する単繊維の繊度(前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の繊度)を求めたところ、0.33tex/本であった。
乾式自動密度計(マイクロメリティックス社製「アキュピックII 1340」)を用いて前記アクリルアミド系ポリマー繊維束の密度を測定し、下記式:
D={(Dt×4×1000)/(ρ×π×n)}1/2
〔前記式中、Dは繊維束を構成する単繊維の平均繊維径[μm]を表し、Dtは繊維束の繊度[tex]を表し、ρは繊維束の密度[g/cm3]を表し、nは繊維束を構成する単繊維の本数[本]を表す。〕
により前記繊維束を構成する単繊維の平均繊維径(前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の平均繊維径)を求めたところ、18μmであった。
得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)を120℃で2時間真空乾燥して絶乾状態になるまで水分を完全に除去し、真空下で室温まで放冷した後、直ちに、乾式自動密度計(マイクロメリティックス社製「アキュピックII 1340」、試料セル容量:1cm3)を用いてヘリウムガス雰囲気下、室温でアクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の密度を測定したところ、1.26g/cm3であった。
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p−1)をイオン交換水に溶解し、得られた水溶液にAM/AN共重合体100質量部に対して3質量部のリン酸を添加して完全に溶解させた。得られた水溶液を用いて乾式紡糸を行い、アクリルアミド系ポリマー繊維(f−2)を作製した。このアクリルアミド系ポリマー繊維(f−2)の繊度、平均繊維径及び密度を製造例1と同様にして求めたところ、繊度は0.38tex/本であり、平均繊維径は19μmであり、密度は1.26g/cm3であった。
リン酸の代わりにAM/AN共重合体100質量部に対して3質量部のリン酸水素二アンモニウムを添加した以外は製造例2と同様にして、アクリルアミド系ポリマー繊維(f−3)を作製した。このアクリルアミド系ポリマー繊維(f−3)の繊度、平均繊維径及び密度を製造例1と同様にして求めたところ、繊度は0.46tex/本であり、平均繊維径は21μmであり、密度は1.26g/cm3であった。
調製例1で得られたAM/AN共重合体粉末(p−1)の代わりに調製例2で得られたPAM(AM=100mol%)粉末(p−2)をイオン交換水に溶解した以外は製造例1と同様にして、アクリルアミド系ポリマー繊維(f−4)を作製した。このアクリルアミド系ポリマー繊維(f−4)の繊度、平均繊維径及び密度を製造例1と同様にして求めたところ、繊度は0.40tex/本であり、平均繊維径は20μmであり、密度は1.30g/cm3であった。
製造例1で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、この前駆体繊維束を加熱炉内に設置して、空気雰囲気下、50℃から150℃まで10℃/分で昇温した後、前記前駆体繊維束に0.2mN/texの張力を付与しながら、150℃から350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))まで10℃/分で昇温し、更に引き続いて、前記前駆体繊維束に0.2mN/texの張力を付与しながら、350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))で10分間加熱処理(耐炎化処理)を施して耐炎化繊維束を得た。
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の代わりに製造例2で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−2)350本を束ねて前駆体繊維束を作製し、150℃から350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))までの昇温時及び350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))での加熱処理時に、この前駆体繊維束に0.4mN/texの張力を付与した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束を作製した。さらに、この耐炎化繊維束8束を束ねて耐炎化繊維2800本からなる耐炎化繊維束を作製した以外は実施例1と同様にして、炭素繊維束を作製した。
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の代わりに製造例3で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−3)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を320℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を30分間に変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の代わりに製造例4で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−4)600本を束ねて前駆体繊維束を作製した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を30分間に変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の代わりに製造例3で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−3)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を30分間に変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
150℃から350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))までの昇温時及び350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))での加熱処理時に、前駆体繊維束に付与する張力を0.1mN/texに変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
150℃から350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))までの昇温時及び350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))での加熱処理時に、前駆体繊維束に付与する張力を0.05mN/texに変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
前駆体繊維束に張力を付与しなかった以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p−1)を加熱炉内に設置して、空気雰囲気下、室温から350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))まで10℃/分で昇温した後、350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))で30分間加熱処理(耐炎化処理)を施して耐炎化粉末を得た。
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を400℃に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p−1)をAM/AN共重合体濃度が20質量%となるようにイオン交換水に溶解し、得られた水溶液にAM/AN共重合体100質量部に対して3質量部のリン酸水素二アンモニウムを添加して完全に溶解させた。得られた水溶液から水を減圧留去し、析出した固体成分を真空乾燥させた後、粉砕処理を施して、AM/AN共重合体とリン酸水素二アンモニウムとを含有する前駆体混合粉末を得た。
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を10分間に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の代わりに製造例4で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−4)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、150℃から350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))までの昇温時及び350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))での加熱処理時に、この前駆体繊維束に0.05mN/texの張力を付与した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f−1)の代わりに製造例4で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f−4)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に変更し、前記前駆体繊維束に張力を付与しなかった以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
前記AM/AN共重合体粉末(p−1)の代わりに調製例2で得られたPAM(AM=100mol%)粉末(p−2)を用い、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を10分間に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。
得られた耐炎化繊維束をマイクロスコープ(株式会社キーエンス製「デジタルマイクロスコープVHX−1000」)を用いて観察し、単繊維の繊維径の測定点を無作為に10箇所抽出して前記耐炎化繊維束を構成する耐炎化単繊維の繊維径を測定し、その平均値(耐炎化繊維の平均繊維径)を求めた。その結果を表1に示す。
得られた耐炎化繊維束の側面(又は耐炎化粉末の表面)のラマンスペクトルをレーザーラマン分光分析装置(日本分光株式会社製「NSR−3300」)を用いて室温で測定した。得られたラマンスペクトルにおいて、炭素原子の平面内運動に由来するGピーク(1590cm−1付近のピーク)と欠陥由来のDピーク(1360cm−1付近のピーク)の強度比(G/D)(ベースラインからピークトップまでの高さの比)を求めた。その結果を表1に示す。
得られた耐炎化繊維束(又は耐炎化粉末)を120℃で2時間真空乾燥して絶乾状態になるまで水分を完全に除去し、真空下で室温まで放冷した後、直ちに、乾式自動密度計(マイクロメリティックス社製「アキュピックII 1340」、試料セル容量:1cm3)を用いてヘリウムガス雰囲気下、室温で耐炎化繊維(又は耐炎化粉末)の密度を測定した。その結果を表1に示す。
得られた炭素繊維束をマイクロスコープ(株式会社キーエンス製「デジタルマイクロスコープVHX−1000」)を用いて観察し、単繊維の繊維径の測定点を無作為に10箇所抽出して前記炭素繊維束を構成する炭素繊維の繊維径を測定し、その平均値(炭素繊維の平均繊維径)を求めた。その結果を表1に示す。
耐炎化収率を下記式:
耐炎化収率[%]=耐炎化繊維束(又は耐炎化粉末)の質量[mg]/耐炎化処理前の前駆体繊維束(又は前駆体粉末)の質量[mg]×100
により求めた。その結果を表1に示す。
炭化収率を下記式:
炭化収率[%]=炭素繊維束(又は炭素粉末)の質量[mg]/炭化処理前の耐炎化繊維束(又は耐炎化粉末)の質量[mg]×100
により求めた。その結果を表1に示す。
耐炎化・炭化の総収率を下記式:
総収率[%]=(耐炎化収率/100)×(炭化収率/100)×100
により求めた。その結果を表1に示す。
Claims (7)
- アクリルアミド系ポリマー繊維に、0.07〜15mN/texの張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、200〜500℃の範囲内の耐炎化処理温度で加熱処理を施すことを特徴とする耐炎化繊維の製造方法。
- 前記アクリルアミド系ポリマー繊維の側面のラマンスペクトルにおける1360cm−1付近のピーク(Dピーク)に対する1590cm−1付近のピーク(Gピーク)の強度比(G/D)が0.5以上になるまで前記加熱処理を施すことを特徴とする請求項1に記載の耐炎化繊維の製造方法。
- 前記アクリルアミド系ポリマー繊維の密度が1.35〜1.75g/cm3になるまで前記加熱処理を施すことを特徴とする請求項1に記載の耐炎化繊維の製造方法。
- 請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の方法により耐炎化繊維を製造する工程と、
前記耐炎化繊維に炭化処理を施す工程と、
を含むことを特徴とする炭素繊維の製造方法。 - アクリルアミド系ポリマーに由来し、繊維側面のラマンスペクトルにおける1360cm−1付近のピーク(Dピーク)に対する1590cm−1付近のピーク(Gピーク)の強度比(G/D値)が0.5以上であることを特徴とする耐炎化繊維。
- アクリルアミド系ポリマーに由来し、密度が1.35〜1.75g/cm3であることを特徴とする耐炎化繊維。
- 請求項5又は6に記載の耐炎化繊維に炭化処理を施すことを特徴とする炭素繊維の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019170488A JP6998923B2 (ja) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法 |
CN202010959053.1A CN112522814B (zh) | 2019-09-19 | 2020-09-14 | 耐火化纤维、其制造方法、和碳纤维的制造方法 |
US17/019,526 US11702769B2 (en) | 2019-09-19 | 2020-09-14 | Stabilized fiber, method of producing the same, and method of producing carbon fiber |
EP20195997.0A EP3795726A1 (en) | 2019-09-19 | 2020-09-14 | Stabilized fiber, method of producing the same, and method of producing carbon fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019170488A JP6998923B2 (ja) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021046629A true JP2021046629A (ja) | 2021-03-25 |
JP6998923B2 JP6998923B2 (ja) | 2022-01-18 |
Family
ID=72474261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019170488A Active JP6998923B2 (ja) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11702769B2 (ja) |
EP (1) | EP3795726A1 (ja) |
JP (1) | JP6998923B2 (ja) |
CN (1) | CN112522814B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021080610A (ja) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 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 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7166233B2 (ja) * | 2019-09-19 | 2022-11-07 | 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 |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS566366B2 (ja) * | 1973-08-03 | 1981-02-10 | ||
JPS60209019A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-10-21 | アメリカン・サイアナミド・カンパニー | 炭素繊維 |
JPS6215329A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 炭素繊維 |
JPH09231984A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-09-05 | Tokai Carbon Co Ltd | リン酸型燃料電池の多孔質電極基板用炭素繊維 |
JP2005273036A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Teijin Ltd | 炭素繊維及びその製造方法 |
JP2007177368A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-07-12 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素繊維並びにプリカーサー及び炭素繊維の製造方法 |
JP2007314901A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Toray Ind Inc | 炭素繊維の製造方法 |
CN101481836A (zh) * | 2008-12-22 | 2009-07-15 | 杨贻方 | 碳纤维制取方法 |
WO2009125832A1 (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | 東レ株式会社 | 炭素繊維前駆体繊維および炭素繊維とその製造方法 |
JP2010024581A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 耐炎化繊維及びその製造方法 |
JP2010047865A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Toho Tenax Co Ltd | 複合材料用炭素繊維とそれを用いた複合材料 |
JP2011017100A (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Toray Ind Inc | 炭素繊維の製造方法 |
WO2013015210A1 (ja) * | 2011-07-22 | 2013-01-31 | 三菱レイヨン株式会社 | ポリアクリロニトリル系共重合体、炭素繊維用ポリアクリロニトリル系前駆体繊維、炭素繊維束、耐炎化繊維束の製造方法、および炭素繊維束の製造方法 |
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 |
JP2018178344A (ja) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 東レ株式会社 | ポリアクリロニトリル系耐炎化繊維束およびその製造方法、ならびに炭素繊維束の製造方法 |
JP2019026827A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 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 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5078926A (en) | 1984-03-07 | 1992-01-07 | American Cyanamid Company | Rapid stabilization process for carbon fiber precursors |
US20100112322A1 (en) * | 2007-01-30 | 2010-05-06 | Georgia Tech Research Corporation | Carbon fibers and films and methods of making same |
JP5297644B2 (ja) | 2007-12-10 | 2013-09-25 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
JP2013103992A (ja) | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維前駆体繊維用ポリアクリロニトリル系共重合体 |
JP6211881B2 (ja) | 2013-10-08 | 2017-10-11 | 東邦テナックス株式会社 | 炭素繊維及びその製造方法 |
JP2016040419A (ja) | 2014-08-12 | 2016-03-24 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維の製造方法 |
JP2016113726A (ja) | 2014-12-16 | 2016-06-23 | 東レ株式会社 | ポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維および炭素繊維の製造方法 |
-
2019
- 2019-09-19 JP JP2019170488A patent/JP6998923B2/ja active Active
-
2020
- 2020-09-14 US US17/019,526 patent/US11702769B2/en active Active
- 2020-09-14 EP EP20195997.0A patent/EP3795726A1/en active Pending
- 2020-09-14 CN CN202010959053.1A patent/CN112522814B/zh active Active
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS566366B2 (ja) * | 1973-08-03 | 1981-02-10 | ||
JPS60209019A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-10-21 | アメリカン・サイアナミド・カンパニー | 炭素繊維 |
JPS6215329A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 炭素繊維 |
JPH09231984A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-09-05 | Tokai Carbon Co Ltd | リン酸型燃料電池の多孔質電極基板用炭素繊維 |
JP2005273036A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Teijin Ltd | 炭素繊維及びその製造方法 |
JP2007177368A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-07-12 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素繊維並びにプリカーサー及び炭素繊維の製造方法 |
JP2007314901A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Toray Ind Inc | 炭素繊維の製造方法 |
WO2009125832A1 (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | 東レ株式会社 | 炭素繊維前駆体繊維および炭素繊維とその製造方法 |
JP2010024581A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 耐炎化繊維及びその製造方法 |
JP2010047865A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Toho Tenax Co Ltd | 複合材料用炭素繊維とそれを用いた複合材料 |
CN101481836A (zh) * | 2008-12-22 | 2009-07-15 | 杨贻方 | 碳纤维制取方法 |
JP2011017100A (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Toray Ind Inc | 炭素繊維の製造方法 |
WO2013015210A1 (ja) * | 2011-07-22 | 2013-01-31 | 三菱レイヨン株式会社 | ポリアクリロニトリル系共重合体、炭素繊維用ポリアクリロニトリル系前駆体繊維、炭素繊維束、耐炎化繊維束の製造方法、および炭素繊維束の製造方法 |
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 |
JP2018178344A (ja) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 東レ株式会社 | ポリアクリロニトリル系耐炎化繊維束およびその製造方法、ならびに炭素繊維束の製造方法 |
JP2019026827A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | 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 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021080610A (ja) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 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 |
JP7253482B2 (ja) | 2019-11-21 | 2023-04-06 | 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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11702769B2 (en) | 2023-07-18 |
EP3795726A1 (en) | 2021-03-24 |
JP6998923B2 (ja) | 2022-01-18 |
CN112522814A (zh) | 2021-03-19 |
CN112522814B (zh) | 2022-12-20 |
US20210087717A1 (en) | 2021-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6495326B2 (ja) | 低多分散指数(pdi)のポリアクリロニトリル(pan)ポリマーとそれから製造された炭素繊維 | |
JP6883267B2 (ja) | 炭素材料の製造方法 | |
JP6998923B2 (ja) | 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法 | |
Yusof et al. | Polyacrylonitrile/acrylamide‐based carbon fibers prepared using a solvent‐free coagulation process: Fiber properties and its structure evolution during stabilization and carbonization | |
JP7166233B2 (ja) | 耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法 | |
JP6998924B2 (ja) | 耐炎化繊維及び炭素繊維の製造方法 | |
JP7253482B2 (ja) | 耐炎化繊維及び炭素繊維の製造方法 | |
JP7319955B2 (ja) | 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 | |
JP7166524B2 (ja) | 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 | |
JP7343538B2 (ja) | 炭素繊維及びその製造方法 | |
JP7405727B2 (ja) | 炭素材料前駆体、耐炎化炭素材料前駆体の製造方法、及び炭素材料の製造方法 | |
JP6895089B2 (ja) | 炭素材料製造用前駆体材料、それを含有する炭素材料製造用前駆体組成物材料、及びそれらを用いた炭素材料の製造方法 | |
JP7172081B2 (ja) | 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 | |
JP7069524B2 (ja) | 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 | |
KR101922638B1 (ko) | 탄소 섬유 제조용 쿼드-중합체 전구체, 및 이의 제조 방법 및 사용 방법 | |
US20190292056A1 (en) | Carbon material precursor, carbon material precursor composition containing the same, and method for producing carbon material using these | |
JP7168909B2 (ja) | 炭素材料製造用前駆体材料及びそれを用いた炭素材料の製造方法 | |
JP7116908B2 (ja) | 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 | |
JP7125959B2 (ja) | 炭素材料前駆体、耐炎化炭素材料前駆体の製造方法、及び炭素材料の製造方法 | |
JP7137124B2 (ja) | 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 | |
JP7168908B2 (ja) | 炭素材料前駆体及びそれを用いた炭素材料の製造方法 | |
JP7232399B2 (ja) | 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 | |
JP2024043467A (ja) | 耐炎化繊維束の製造方法、炭素繊維束の製造方法、および耐炎化繊維束 | |
JP2014167038A (ja) | ポリアクリロニトリル系重合体、および炭素繊維前駆体繊維ならびに炭素繊維の製造方法 | |
JP2014025019A (ja) | ポリアクリロニトリル系重合体、および炭素繊維前駆体繊維ならびに炭素繊維の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201001 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210826 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210907 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211104 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6998923 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |