JP2943073B2 - 表面改質炭素繊維の製造方法 - Google Patents
表面改質炭素繊維の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特にマトリックス樹脂との接着性に優れた
表面改質炭素繊維の製造方法に関する。
表面改質炭素繊維の製造方法に関する。
炭素繊維を補強材とする複合材料は軽量でかつ強度、
弾性率に優れているためスポーツ、レジャー用品の構成
部品として、あるいは宇宙航空用器材等として幅広い分
野にわたってその用途開発が進められている。しかし従
来、複合材の補強材として用いられてきた炭素繊維は、
マトリックス樹脂との接着性が必ずしも十分ではないた
め、その表面を活性化させるために薬剤酸化処理、気相
酸化処理、電解酸化処理等の表面処理方法が採用されて
きた。そのなかでも、電解酸化処理法はその操作性の良
さ、反応制御の容易さ等の見地から実用的な表面処理方
法である。
弾性率に優れているためスポーツ、レジャー用品の構成
部品として、あるいは宇宙航空用器材等として幅広い分
野にわたってその用途開発が進められている。しかし従
来、複合材の補強材として用いられてきた炭素繊維は、
マトリックス樹脂との接着性が必ずしも十分ではないた
め、その表面を活性化させるために薬剤酸化処理、気相
酸化処理、電解酸化処理等の表面処理方法が採用されて
きた。そのなかでも、電解酸化処理法はその操作性の良
さ、反応制御の容易さ等の見地から実用的な表面処理方
法である。
電解酸化処理法として、従来、種々の電解質が検討さ
れてきた。
れてきた。
例えば、米国特許第4401533号には、硫酸塩水溶液中
で、特定の範囲の電流、電圧、処理時間で、炭素繊維を
陽極にして電解酸化する方法が開示されている。
で、特定の範囲の電流、電圧、処理時間で、炭素繊維を
陽極にして電解酸化する方法が開示されている。
米国特許第3832297号には、アンモニウム化合物を電
解質に用い、炭素繊維を陽極にして電解酸化を行うこ
と、さらにこの化合物は、250℃以下の温度で分解して
繊維に残らないことが開示されている。
解質に用い、炭素繊維を陽極にして電解酸化を行うこ
と、さらにこの化合物は、250℃以下の温度で分解して
繊維に残らないことが開示されている。
米国特許第4600572号には、硝酸中で炭素繊維を電解
酸化しさらに不活性化処理を行うことによって炭素繊維
の強度を高め、繊維と樹脂の接着性の良い炭素繊維を製
造できることが開示されている。
酸化しさらに不活性化処理を行うことによって炭素繊維
の強度を高め、繊維と樹脂の接着性の良い炭素繊維を製
造できることが開示されている。
さらに、１種類の電解質では十分な表面処理が行えな
いため、本発明者らは２段階の電解処理方法を先に特開
昭61−124677号で提案した。しかし、従来の方法では30
t/mm2以上の高弾性炭素繊維に対しては十分な効果を得
ることができなかった。また２段階表面処理によって窒
素官能基を炭素繊維表面に導入する方法が特開昭62−27
6075号及び特開昭63−6162号に開示されている。
いため、本発明者らは２段階の電解処理方法を先に特開
昭61−124677号で提案した。しかし、従来の方法では30
t/mm2以上の高弾性炭素繊維に対しては十分な効果を得
ることができなかった。また２段階表面処理によって窒
素官能基を炭素繊維表面に導入する方法が特開昭62−27
6075号及び特開昭63−6162号に開示されている。
炭素繊維の高性能化の要望は年々強くなってきてお
り、特に航空機用の炭素繊維には高強度化、高弾性率化
の方向で開発が進められてきており、最近では30t/mm2
前後の弾性率を有する中弾性炭素繊維が主流になってい
る。一方、スポーツ、レジャー用途においても高弾性化
の方向で開発されており45t/mm2前後でコンポ性能の良
好な炭素繊維の開発も行われている。これら高弾性化に
対応して炭素繊維の表面は不活性化の方向に進み、繊維
とマトリックス樹脂の界面結合力は発揮しにくくなって
いる。従来の炭素繊維の表面処理方法では不十分であ
り、また実際に高弾性炭素繊維でコンポ性能、特にILSS
（層間剪断強度）、TS⊥（繊維方向と90゜方向のっ引っ
張り強度）、FS⊥（繊維方向と90゜方向の曲がり強度）
等を良好にする表面処理方法はいまだ開発されていない
のが現状である。
り、特に航空機用の炭素繊維には高強度化、高弾性率化
の方向で開発が進められてきており、最近では30t/mm2
前後の弾性率を有する中弾性炭素繊維が主流になってい
る。一方、スポーツ、レジャー用途においても高弾性化
の方向で開発されており45t/mm2前後でコンポ性能の良
好な炭素繊維の開発も行われている。これら高弾性化に
対応して炭素繊維の表面は不活性化の方向に進み、繊維
とマトリックス樹脂の界面結合力は発揮しにくくなって
いる。従来の炭素繊維の表面処理方法では不十分であ
り、また実際に高弾性炭素繊維でコンポ性能、特にILSS
（層間剪断強度）、TS⊥（繊維方向と90゜方向のっ引っ
張り強度）、FS⊥（繊維方向と90゜方向の曲がり強度）
等を良好にする表面処理方法はいまだ開発されていない
のが現状である。
本発明の目的は炭素繊維において優れたコンポジット
特性を発現し得る炭素繊維の表面特性の改善であり、本
発明はそのため新規な炭素繊維の製造方法に関するもの
である。
特性を発現し得る炭素繊維の表面特性の改善であり、本
発明はそのため新規な炭素繊維の製造方法に関するもの
である。
炭素繊維を表面処理して繊維とマトリックス樹脂との
結合力を高めるためには、表面に酸素含有官能基導入す
ることが不可欠である。また窒素含有官能基を同時に導
入することも樹脂との結合力を高めるのに効果があると
考えられる。
結合力を高めるためには、表面に酸素含有官能基導入す
ることが不可欠である。また窒素含有官能基を同時に導
入することも樹脂との結合力を高めるのに効果があると
考えられる。
その他、モノマー又は電解重合により生成した重合物
の炭素繊維表面への電着あるいは表面コーティングによ
っても繊維と樹脂との結合力を高めることができると考
えられる。この場合にも重合物に存在する官能基の効果
は重要であると思われ、また場合によっては炭素繊維表
面上の官能基よりも結合力に及ぼす効果が大きくなる可
能性もある。したがって重合物に存在する官能基として
は酸素含有官能基だけではなく窒素含有官能基なども考
えられる必要がある。また、モノマー又は重合物の電着
あるいは表面コーティングにより、樹脂分子とのからみ
合いの効果により繊維と樹脂の接着性の向上も期待でき
る。
の炭素繊維表面への電着あるいは表面コーティングによ
っても繊維と樹脂との結合力を高めることができると考
えられる。この場合にも重合物に存在する官能基の効果
は重要であると思われ、また場合によっては炭素繊維表
面上の官能基よりも結合力に及ぼす効果が大きくなる可
能性もある。したがって重合物に存在する官能基として
は酸素含有官能基だけではなく窒素含有官能基なども考
えられる必要がある。また、モノマー又は重合物の電着
あるいは表面コーティングにより、樹脂分子とのからみ
合いの効果により繊維と樹脂の接着性の向上も期待でき
る。
しかし、この酸素又は窒素含有官能基の導入、炭素繊
維表面へのモノマー又は電解重合物の電着、あるいは表
面全体のコーティングの際に繊維表面に脆弱部が生じる
場合が多く、処理レベルを上げすぎるとむしろ繊維とマ
トリックス樹脂との界面の結合力が弱められる。そこ
で、本発明者らは１回の電解処理で炭素繊維に酸素又は
窒素含有官能基をできるだけ多く導入するかあるいはモ
ノマー又は電解重合物等の電着又はコーティング等を行
い、しかも繊維表面に脆弱部を生じない方法を検討し、
本発明を完成した。
維表面へのモノマー又は電解重合物の電着、あるいは表
面全体のコーティングの際に繊維表面に脆弱部が生じる
場合が多く、処理レベルを上げすぎるとむしろ繊維とマ
トリックス樹脂との界面の結合力が弱められる。そこ
で、本発明者らは１回の電解処理で炭素繊維に酸素又は
窒素含有官能基をできるだけ多く導入するかあるいはモ
ノマー又は電解重合物等の電着又はコーティング等を行
い、しかも繊維表面に脆弱部を生じない方法を検討し、
本発明を完成した。
本発明は、弾性率40t/mm2以上の炭素繊維を陽極とし
て電解処理を行う際、pH7以下の無機酸性電解質又は中
性電解質の水溶液に、ヒドロキシ基又はアミノ基の一方
又は両方を１個以上有する芳香族化合物を加えた電解液
を用いることを特徴とする表面改質炭素繊維の製造方法
である。
て電解処理を行う際、pH7以下の無機酸性電解質又は中
性電解質の水溶液に、ヒドロキシ基又はアミノ基の一方
又は両方を１個以上有する芳香族化合物を加えた電解液
を用いることを特徴とする表面改質炭素繊維の製造方法
である。
本発明に用いられる炭素繊維は、炭素及び黒鉛繊維の
いずれでもよく、原料として繊維状のポリアクリロニト
リル、天然及び再生セルロース、ポリビニルアルコー
ル、ピッチ等を用い、炭素化又は黒鉛化することにより
得られたもの及び気相成長して得られたものを含む。そ
してこれらの炭素繊維を陽極として、炭素繊維表面に酸
素含有官能基の十分な導入が可能で、かつ表面に脆弱層
を生じさせない電解質と、ヒドロキシ基又はアミノ基の
一方又は両方を１個以上有する芳香族化合物からなる電
解液中で電解処理する。
いずれでもよく、原料として繊維状のポリアクリロニト
リル、天然及び再生セルロース、ポリビニルアルコー
ル、ピッチ等を用い、炭素化又は黒鉛化することにより
得られたもの及び気相成長して得られたものを含む。そ
してこれらの炭素繊維を陽極として、炭素繊維表面に酸
素含有官能基の十分な導入が可能で、かつ表面に脆弱層
を生じさせない電解質と、ヒドロキシ基又はアミノ基の
一方又は両方を１個以上有する芳香族化合物からなる電
解液中で電解処理する。
本発明者らの研究によれば、電解酸化において、電解
質の種類を変えることによって、炭素繊維の表面特性が
大きく変わる。硝酸、りん酸等の酸性電解質、硝酸ナト
リウム、りん酸一ナトリウム、りん酸二ナトリウム、り
ん酸三ナトリウム、りん酸アンモニウム、りん酸二アン
モニウム、りん酸三アンモニウム、硝酸アンモニウム、
硫酸アンモニウム等の酸性又は中性電解質の水溶液（pH
7以下）を用いて処理すると若干の差はあるが、繊維表
面に酸素を導入しやすいが弾性率40t/mm2未満の炭素繊
維に対して処理レベルを上げすぎるとILSS、FS、TS等の
界面強度の指標となるコンポジット性能が低下する。こ
れは表面に表面処理による脆弱層が生じているためと思
われる。
質の種類を変えることによって、炭素繊維の表面特性が
大きく変わる。硝酸、りん酸等の酸性電解質、硝酸ナト
リウム、りん酸一ナトリウム、りん酸二ナトリウム、り
ん酸三ナトリウム、りん酸アンモニウム、りん酸二アン
モニウム、りん酸三アンモニウム、硝酸アンモニウム、
硫酸アンモニウム等の酸性又は中性電解質の水溶液（pH
7以下）を用いて処理すると若干の差はあるが、繊維表
面に酸素を導入しやすいが弾性率40t/mm2未満の炭素繊
維に対して処理レベルを上げすぎるとILSS、FS、TS等の
界面強度の指標となるコンポジット性能が低下する。こ
れは表面に表面処理による脆弱層が生じているためと思
われる。
一方、NaOH、KOH、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモ
ニウム等の中性又はアルカリ性のアンモニウム塩又は無
機アルカリ性の電解質の水溶液（pH7以上）を用いて処
理すると酸素導入量は少ないが円滑なエッチングを行え
ることが見出された。ただし炭素繊維の弾性率が大きく
なるに従い酸素導入量は、少なくなる傾向を示し、特に
弾性率40t/mm2以上の炭素繊維に対しては処理レベルを
上げても表面への十分な量の酸素導入が不可能であっ
た。
ニウム等の中性又はアルカリ性のアンモニウム塩又は無
機アルカリ性の電解質の水溶液（pH7以上）を用いて処
理すると酸素導入量は少ないが円滑なエッチングを行え
ることが見出された。ただし炭素繊維の弾性率が大きく
なるに従い酸素導入量は、少なくなる傾向を示し、特に
弾性率40t/mm2以上の炭素繊維に対しては処理レベルを
上げても表面への十分な量の酸素導入が不可能であっ
た。
したがって炭素繊維を陽極として電解処理を行ったの
ち炭素繊維表面に酸素含有官能基の十分な導入が可能
で、かつ表面に脆弱層を生じさせない電解質として、弾
性率40t/mm2以上の炭素繊維にはpH以下の無機酸性電解
質又は中性電解質の水溶液を用いることができる。電解
質は単独又は２種以上の混合物として用いることができ
る。本発明に用いられる無機酸性電解質又は中性電解質
としては前記の化合物があげられる。
ち炭素繊維表面に酸素含有官能基の十分な導入が可能
で、かつ表面に脆弱層を生じさせない電解質として、弾
性率40t/mm2以上の炭素繊維にはpH以下の無機酸性電解
質又は中性電解質の水溶液を用いることができる。電解
質は単独又は２種以上の混合物として用いることができ
る。本発明に用いられる無機酸性電解質又は中性電解質
としては前記の化合物があげられる。
次に本発明者らの研究によれば、ヒドロキシ基又はア
ミノ基の一方又は両方を１個以上有する芳香族化合物を
加えた電解液中で炭素繊維の電解処理を行うことによ
り、炭素繊維の表面にこれらのモノマー又は電解重合物
が電着及びコーティングされる。そして繊維表面へのモ
ノマー又は電解重合物の電着及びコーティングは、繊維
表面の酸素含有官能基量の多いものほど容易になり、か
つ樹脂との接着性が良くなる。そこで炭素繊維の酸化処
理することにより繊維表面に酸素含有官能基を導入した
後、繊維表面へのモノマー、電解重合物の電着及びコー
ティングを行う２段階の処理を提案した。一方、工業的
見地からみると、生産設備、製造費用において１段階の
処理が有利である。本発明方法によれば、１段階で繊維
表面へのモノマー、電解重合物の電着及びコーティング
を行うことができる。
ミノ基の一方又は両方を１個以上有する芳香族化合物を
加えた電解液中で炭素繊維の電解処理を行うことによ
り、炭素繊維の表面にこれらのモノマー又は電解重合物
が電着及びコーティングされる。そして繊維表面へのモ
ノマー又は電解重合物の電着及びコーティングは、繊維
表面の酸素含有官能基量の多いものほど容易になり、か
つ樹脂との接着性が良くなる。そこで炭素繊維の酸化処
理することにより繊維表面に酸素含有官能基を導入した
後、繊維表面へのモノマー、電解重合物の電着及びコー
ティングを行う２段階の処理を提案した。一方、工業的
見地からみると、生産設備、製造費用において１段階の
処理が有利である。本発明方法によれば、１段階で繊維
表面へのモノマー、電解重合物の電着及びコーティング
を行うことができる。
本発明に用いられるヒドロキシ基又はアミノ基の一方
又は両方を１個以上有する芳香族化合物としては、芳香
環（ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェ
ナトレン環、ピレン環など）にヒドロキシ基又はアミノ
が直接置換した物質を用いることが好ましい。またヒド
ロキシ基又はアミノ基の他に、アルキレン基やビニル
基、プロペニル基などのＣ−Ｃ二重結合を有する官能
基、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基などが置
換しているものでもよい。一般式 （式中Ｘはアルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、
ビニル基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｍ及びｎ
は１〜４の整数を示す）で表される芳香族化合物が好ま
しい。
又は両方を１個以上有する芳香族化合物としては、芳香
環（ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェ
ナトレン環、ピレン環など）にヒドロキシ基又はアミノ
が直接置換した物質を用いることが好ましい。またヒド
ロキシ基又はアミノ基の他に、アルキレン基やビニル
基、プロペニル基などのＣ−Ｃ二重結合を有する官能
基、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基などが置
換しているものでもよい。一般式 （式中Ｘはアルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、
ビニル基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｍ及びｎ
は１〜４の整数を示す）で表される芳香族化合物が好ま
しい。
前記の芳香族化合物としては例えば下記の化合物があ
げられる。例えばフェノール、アニリン、アミノフェノ
ール、ジアミノベンゼン、ジヒドロキシベンゼン、アミ
ノ安息香酸、サリチル酸、ジアミノフェノール、ジヒド
ロキシアニリン、アミノサリチル酸、アミノスチレン、
ヒドロキシスチレン、アミノアニソール、ヒドロキシア
ニソール、ナフトール、アミノナフタレン、ジアミノナ
フタレン、アミノナフトール、ジヒドロキシナフタレ
ン、アミノナフトエ酸、ヒドロキシナフトエ酸、（ジ）
ヒドロキシジフェニルメタン、（ジ）アミノジフェニル
メタン、（ジ）アミノベンゾフェノン、（ジ）ヒドロキ
シベンゾフェノン、（ジ）アミノビフェニル、（ジ）ヒ
ドロキシビフェニル及びこれらのアルキル置換体など。
特にフェノール、アニリン、ｏ−、ｍ−又はｐ−アミノ
フェノール、ｏ−又はｍ−ジヒドロキシベンゼン、ｏ
−、ｍ−又はｐ−ジアミノベンゼン、ｐ−アミノサリチ
ル酸などが好ましい。これら単独で又は２種類以上の混
合物として用いることができる。
げられる。例えばフェノール、アニリン、アミノフェノ
ール、ジアミノベンゼン、ジヒドロキシベンゼン、アミ
ノ安息香酸、サリチル酸、ジアミノフェノール、ジヒド
ロキシアニリン、アミノサリチル酸、アミノスチレン、
ヒドロキシスチレン、アミノアニソール、ヒドロキシア
ニソール、ナフトール、アミノナフタレン、ジアミノナ
フタレン、アミノナフトール、ジヒドロキシナフタレ
ン、アミノナフトエ酸、ヒドロキシナフトエ酸、（ジ）
ヒドロキシジフェニルメタン、（ジ）アミノジフェニル
メタン、（ジ）アミノベンゾフェノン、（ジ）ヒドロキ
シベンゾフェノン、（ジ）アミノビフェニル、（ジ）ヒ
ドロキシビフェニル及びこれらのアルキル置換体など。
特にフェノール、アニリン、ｏ−、ｍ−又はｐ−アミノ
フェノール、ｏ−又はｍ−ジヒドロキシベンゼン、ｏ
−、ｍ−又はｐ−ジアミノベンゼン、ｐ−アミノサリチ
ル酸などが好ましい。これら単独で又は２種類以上の混
合物として用いることができる。
電解液中のモノマー（芳香族化合物）の濃度は0.01〜
15重量％好ましくは0.1〜10重量％の範囲内である。0,0
1重量％未満では炭素繊維へのモノマー又は電解重合物
の電着及びコーティングが不十分である。
15重量％好ましくは0.1〜10重量％の範囲内である。0,0
1重量％未満では炭素繊維へのモノマー又は電解重合物
の電着及びコーティングが不十分である。
電解処理時の処理電気量の最適範囲は、電解液の種類
及びその組成（溶媒、電解質、モノマー）により異なる
が、20〜1500クーロン/gの範囲内が好ましい。
及びその組成（溶媒、電解質、モノマー）により異なる
が、20〜1500クーロン/gの範囲内が好ましい。
炭素繊維の処理方法は、従来の電解処理と同様、電流
濃度は0.1A/m2以上であり、バッチ式、連続式いずれで
もよく、通電方法もローラー通電方式、電解液接触方式
いずれでもよい。処理溶液の温度は０〜100℃の範囲で
あり、また処理時間は双方の電解液中でそれぞれ数秒な
いし数十分、好ましくは５秒ないし５分である。洗浄効
果を上げるために電解液を流動させたり、不活性ガスを
用いたバブリングや超音波振動を利用することができ
る。
濃度は0.1A/m2以上であり、バッチ式、連続式いずれで
もよく、通電方法もローラー通電方式、電解液接触方式
いずれでもよい。処理溶液の温度は０〜100℃の範囲で
あり、また処理時間は双方の電解液中でそれぞれ数秒な
いし数十分、好ましくは５秒ないし５分である。洗浄効
果を上げるために電解液を流動させたり、不活性ガスを
用いたバブリングや超音波振動を利用することができ
る。
こうして得られた炭素繊維を複合材料に用いる場合、
使用するマトリックス樹脂には特に制限はなく、熱硬化
性樹脂としてエポキシ樹脂、イミド樹脂、不飽和ポリエ
ステル等、熱可塑性樹脂としてはポリアミド、ポリエス
テル、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアセタ
ール樹脂、ポリプロピレン、ABC、ポリカーボネート等
の樹脂が用いられる。
使用するマトリックス樹脂には特に制限はなく、熱硬化
性樹脂としてエポキシ樹脂、イミド樹脂、不飽和ポリエ
ステル等、熱可塑性樹脂としてはポリアミド、ポリエス
テル、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアセタ
ール樹脂、ポリプロピレン、ABC、ポリカーボネート等
の樹脂が用いられる。
本発明方法により得られた炭素繊維は、従来の電解酸
化処理により製造された炭素繊維と比較して、マトリッ
クス樹脂との接着性が優れている。しかも本発明の表面
改質法は１段のみの処理という特色も有している。した
がって、本発明によればマトリックス樹脂との接着性の
優れた炭素繊維を容易に製造することができる。
化処理により製造された炭素繊維と比較して、マトリッ
クス樹脂との接着性が優れている。しかも本発明の表面
改質法は１段のみの処理という特色も有している。した
がって、本発明によればマトリックス樹脂との接着性の
優れた炭素繊維を容易に製造することができる。
実施例中の界面剪断強度（τ）の測定は以下の方法に
より行った。
より行った。
連続単繊維を一本、エポキシ系マトリックス樹脂〔エ
ピコート828（油化シェル社製）100部、カヤハードMCD
（日本化薬社製）90部、N,N−ジメチルベンジルアミン
３部〕中に埋め込んだ試験片を作成する。この試験片に
ある一定以上の引張りひずみを与えることにより、破断
片の長さを測定し、平均破断長（la）を求め臨界繊維長
（lc）をlc＝4/3・laにより求める。また単繊維強度試
験により、炭素繊維の強度分布を求め、それにワイブル
分布を適用しワイブルパラメーターｍσｏを求める。こ
のワイブルパラメーターｍσｏより、臨界繊維（la）に
おける平均破断強度σｆを算出し、τ＝σfd/2lc（d:炭
素繊維の直径）より界面剪断強度（τ）を求める。
ピコート828（油化シェル社製）100部、カヤハードMCD
（日本化薬社製）90部、N,N−ジメチルベンジルアミン
３部〕中に埋め込んだ試験片を作成する。この試験片に
ある一定以上の引張りひずみを与えることにより、破断
片の長さを測定し、平均破断長（la）を求め臨界繊維長
（lc）をlc＝4/3・laにより求める。また単繊維強度試
験により、炭素繊維の強度分布を求め、それにワイブル
分布を適用しワイブルパラメーターｍσｏを求める。こ
のワイブルパラメーターｍσｏより、臨界繊維（la）に
おける平均破断強度σｆを算出し、τ＝σfd/2lc（d:炭
素繊維の直径）より界面剪断強度（τ）を求める。
実施例１ アクリロニトリル／メタクリル酸（98/2重量比）の重
合体をジメチルホルムアミドに固形濃度26重量％となる
ように溶解してドープを作り、10μ濾過及び３μ濾過を
行って湿式紡糸を行い、引続き温水中で4.5倍に延伸
し、水洗乾燥して、更に乾熱170℃で1.7倍に延伸して0.
9デニールの繊度を有するフィラメント数12000のプレカ
ーサーを得た。
合体をジメチルホルムアミドに固形濃度26重量％となる
ように溶解してドープを作り、10μ濾過及び３μ濾過を
行って湿式紡糸を行い、引続き温水中で4.5倍に延伸
し、水洗乾燥して、更に乾熱170℃で1.7倍に延伸して0.
9デニールの繊度を有するフィラメント数12000のプレカ
ーサーを得た。
このプレカーサーを220〜260℃の熱風循環型の耐炎化
炉を60分間通過させて耐炎化密度1.35g/cm2の耐炎化繊
維を得た。耐炎化処理するに際して15％の伸長操作を施
した。
炉を60分間通過させて耐炎化密度1.35g/cm2の耐炎化繊
維を得た。耐炎化処理するに際して15％の伸長操作を施
した。
次に耐炎化繊維を純粋なN2雰囲気中300〜600℃の温度
勾配を有する第１炭素化炉を80％の伸長を加えながら通
過させた。
勾配を有する第１炭素化炉を80％の伸長を加えながら通
過させた。
更に、同雰囲気中2500℃の最高温度を有する第２炭素
化炉において400mg/dの張力下、２分間熱処理を行いス
トランド強度360kg/mm2、ストランド弾性率46.0t/mm2の
性能を有する炭素繊維を得た。この炭素繊維を陽極とし
て、硝酸ナトリウム５重量％、30℃水溶液中にヒドロキ
シ基又はアミノ基の一方又は両方を１個以上有する芳香
族化合物を１〜３重量％を加え、この水溶液中で電解処
理を行った。処理速度は20m/時間である。その結果を第
１表に示す。
化炉において400mg/dの張力下、２分間熱処理を行いス
トランド強度360kg/mm2、ストランド弾性率46.0t/mm2の
性能を有する炭素繊維を得た。この炭素繊維を陽極とし
て、硝酸ナトリウム５重量％、30℃水溶液中にヒドロキ
シ基又はアミノ基の一方又は両方を１個以上有する芳香
族化合物を１〜３重量％を加え、この水溶液中で電解処
理を行った。処理速度は20m/時間である。その結果を第
１表に示す。
比較例１ 実施例１と同様にして得られた炭素繊維を陽極とし
て、第２表に示す処理条で電解処理を行った。その結果
を第２表に示す。
て、第２表に示す処理条で電解処理を行った。その結果
を第２表に示す。
Claims (3)
- 【請求項１】弾性率40t/mm2以上の炭素繊維を陽極とし
て電解処理を行う際、pH7以下の無機酸性電解質又は中
性塩電解質の水溶液に、ヒドロキシ基又はアミノ基の一
方又は両方を１個以上有する芳香族化合物を加えた電解
液を用いることを特徴とする表面改質炭素繊維の製造方
法。 - 【請求項２】ヒドロキシ基又はアミノ基を１個以上有す
る芳香族化合物として、一般式 （式中Ｘはアルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、
ビニル基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｍ及びｎ
は１〜４の整数を示す）で表される化合物を用いること
を特徴とする第１請求項記載の表面改質炭素繊維の製造
方法。 - 【請求項３】ヒドロキシ基及びアミノ基を１個以上有す
る芳香族化合物として、一般式 （式中Ｘはアルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、
ビニル基又はＣ−Ｃ二重結合を有する官能基、ｍ及びｎ
は１〜４の整数を示す）で表される化合物を用いること
を特徴とする第１請求項記載の表面改質炭素繊維の製造
方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12291889A JP2943073B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 表面改質炭素繊維の製造方法 |
| US07/447,857 US5124010A (en) | 1988-12-12 | 1989-12-08 | Carbon fibers having modified surfaces and process for producing the same |
| KR1019890018265A KR930011306B1 (ko) | 1988-12-12 | 1989-12-11 | 표면이 개질된 탄소섬유 및 이의 제조방법 |
| DE68926028T DE68926028T2 (de) | 1988-12-12 | 1989-12-11 | Oberflächen-modifizierte Kohlenstoffasern und Verfahren zu deren Herstellung |
| EP89122856A EP0374680B1 (en) | 1988-12-12 | 1989-12-11 | Carbon fibers having modified surfaces and process for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12291889A JP2943073B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 表面改質炭素繊維の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02307967A JPH02307967A (ja) | 1990-12-21 |
| JP2943073B2 true JP2943073B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=14847822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12291889A Expired - Lifetime JP2943073B2 (ja) | 1988-12-12 | 1989-05-18 | 表面改質炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943073B2 (ja) |
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| JP3430569B2 (ja) * | 1993-08-23 | 2003-07-28 | 東レ株式会社 | 耐熱性複合材料 |
| US7195701B2 (en) * | 2003-09-30 | 2007-03-27 | The Boeing Company | Electrochemical depositions applied to nanotechnology composites |
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| CN106192366B (zh) * | 2016-07-14 | 2018-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纤维表面接枝三嗪类树枝状分子的方法 |
-
1989
- 1989-05-18 JP JP12291889A patent/JP2943073B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02307967A (ja) | 1990-12-21 |
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