JP3971437B2 - 炭素繊維およびマットの製造のための方法 - Google Patents
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Description
従来、炭素繊維はポリアクリロニトリル、ピッチ、セルロース等の繊維状の炭素前駆物質を1,000℃以上の温度で熱処理して炭化することにより製造されている。この方法により形成された炭素繊維は一般に繊維径5〜20μmの連続した繊維であり、それ以上繊維径の小さい炭素繊維の製造は実質上不可能である。
また1980年後半より気相法での炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber;以下VGCFと略す)の研究がなされ、現在工業的に製造されるに至っている。具体的な製造法として、特許文献1には、ベンゼン等の有機化合物を原料とし、触媒としてフェロセン等の有機遷移金属化合物をキャリアーガスとともに高温の反応炉に導入し、基盤上に生成させる方法、特許文献2には浮遊状態でVGCFを生成させる方法そして特許文献3には反応炉壁に成長させる方法が開示されている。VGCFは繊維径が細く連続していないことから従来の炭素繊維とは物理的に異なっており、数百nmの繊維径、数十μmの繊維長を有する。極細炭素繊維はより高い熱伝導性や電気伝導性を有しており腐蝕を受けにくいことから従来からの炭素繊維とは機能的にも異なっており、広範囲な用途において大きな将来性を期待されている。
本発明の他の目的は、極細炭素繊維例えば繊維径0.001〜5μmの極細炭素繊維を効率的に且つ安価に製造する方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、分岐構造が少なく且つ高強度で高弾性率の炭素繊維を効率的に且つ安価に製造する方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記の如き炭素繊維からなる炭素繊維マット特に極細炭素繊維からなるマットを効率的に且つ安価に製造する方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、本発明の製造法により得られた炭素繊維の特に好適な用途を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになろう。
(1)熱可塑性樹脂100重量部並びにピッチ、ポリカルボジイミド、ポリイミド、ポリベンゾアゾールおよびアラミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性炭素前駆体1〜150重量部からなる混合物を紡糸もしくは製膜して前駆体繊維もしくはフィルムを形成し、
(2)前駆体繊維もしくはフィルムを、酸素および/またはハロゲンガスを含むガスと接触させる安定化処理に付して該前駆体繊維もしくはフィルム中の熱可塑性炭素前駆体を安定化して安定化前駆体繊維もしくはフィルムを形成し、
(3)安定化前駆体繊維もしくはフィルムから熱可塑性樹脂を除去して繊維状炭素前駆体を形成し、そして
(4)繊維状炭素前駆体を炭素化もしくは黒鉛化して炭素繊維を形成する、
ことを特徴とする炭素繊維の製造法によって達成される。
(1)熱可塑性樹脂100重量部並びにピッチ、ポリアクリロニトリル、ポリカルボジイミド、ポリイミド、ポリベンゾアゾールおよびアラミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性炭素前駆体1〜150重量部からなる混合物を溶融押出しにより製膜して前駆体フィルムを形成し、
(2)前駆体フィルムを安定化処理に付して該前駆体フィルム中の熱可塑性炭素前駆体を安定化して安定化前駆体フィルムを形成し、
(3)安定化前駆体フィルムを複数枚重ね合せて安定化前駆体重畳フィルムを形成し、
(4)安定化前駆体重畳フィルムから熱可塑性樹脂を除去して繊維状炭素前駆体マットを形成し、そして
(5)繊維状炭素前駆体マットを炭素化もしくは黒鉛化して炭素繊維マットを形成する、
ことを特徴とする炭素繊維マットの製造法によって達成される。
上記方法により、例えば繊維径0.001μm〜5μmの極細炭素繊維が得られる。フェノール樹脂とポリエチレンの複合繊維から得られる極細炭素繊維は、フェノール樹脂が非晶であるため、得られる極細炭素繊維も非晶となり強度、弾性率ともにいずれも低いものであった。ところが、本方法で得られる炭素繊維は、繊維軸方向に分子鎖が極度に配向しており、フェノール樹脂とポリエチレンの複合繊維から得られる極細炭素繊維に比べ高強度、高弾性率となる。また、気相法で得られる炭素繊維に比べ分岐構造が少ないため、従来よりも少量の添加でポリマー等の補強を行うことができる。
工程(1)において、熱可塑性樹脂100重量部と熱可塑性炭素前駆体1〜150重量部からなる混合物を紡糸もしくは製膜して前駆体繊維もしくはフィルムを形成する。
熱可塑性樹脂としては、工程(2)で製造される安定化前駆体繊維もしくはフィルムから工程(3)で容易に除去されうるという点から、TGA測定による空気下500℃での重量減少率が90%以上、空気下1,000℃での重量減少率が97%以上である熱可塑性樹脂が好ましく使用される。また、熱可塑性樹脂は熱可塑性炭素前駆体と容易に溶融混練および溶融紡糸できるという点から、結晶性であるときにはその結晶融点が100℃以上400℃以下であり、非晶性であるときにはそのガラス転移温度が100℃以上250℃以下であるのが好ましい。
上記のような特徴を有する具体的な熱可塑性樹脂としては、例えば下記式(I):
で表されるポリマーが挙げられる。
ピッチとは石炭や石油の蒸留残渣もしくは原料として得られる縮合多環芳香族炭化水素の混合物であり、通常無定形で光学的に等方性を示す(これを一般的に等方性ピッチという)。また一定の性状の等方性ピッチを不活性ガス雰囲気下で350〜500℃に加熱すると、様々な経路を通って最終的には光学的に異方性を示す、ネマチック相のピッチ液晶を含むメソフェーズピッチに転換されうる。またメソフェーズピッチはベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素を原料として製造することができる。メソフェーズピッチはその特性より異方性ピッチもしくは液晶ピッチと呼ばれることもある。メソフェーズピッチとしては、安定化や炭素化もしくは黒鉛化のしやすさから、ナフタレン等の芳香族炭化水素を原料としたメソフェーズピッチが好ましい。上記熱可塑性炭素前駆体は、単独であるいは2種以上一緒に用いることができる。
熱可塑性樹脂と熱可塑性炭素前駆体との上記混合物は、該熱可塑性樹脂と熱可塑性炭素前駆体との相溶化剤を含有することができる。相溶化剤は好ましくは上記溶融混練時に加えられる。
上記相溶化剤を用いると、熱可塑性樹脂中における熱可塑性炭素前駆体の分散粒子径が小さくなりかつ粒子径分布も狭くなるため、最終的に得られる炭素繊維は従来よりも極細となり繊維径分布も狭くなる。
また、そのため熱可塑性樹脂に対する炭素前駆体の含有量を次第に増やしていっても、両者がすぐに接触、融着してしまうことを避けることができる。
上記の如き相溶化剤の使用量は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、好ましくは0.001〜40重量部、より好ましくは0.001〜20重量部である。
前駆体繊維を形成する方法としては、溶融混練で得た混合物を紡糸口金より溶融紡糸する方法を例示することができる。溶融紡糸する際の紡糸温度としては、例えば100〜400℃、好ましくは150℃〜400℃、より好ましくは180℃〜350℃である。紡糸引取り速度としては10m/分〜2,000m/分が好ましい。上記範囲を逸脱すると所望の混合物からなる繊維状成型体(前駆体繊維)が得られないため好ましくない。混合物を溶融混練し、その後紡糸口金より溶融紡糸する際、溶融混練した後溶融状態のままで配管内を送液し紡糸口金より溶融紡糸することが好ましく、溶融混練から紡糸口金吐出までの移送時間は10分以内であることが好ましい。
前駆体繊維の断面形状は円形あるいは異形であることができ、その太さは円形に換算した相当直径が1〜100μmであるのが好ましい。
また、溶融状態または軟化状態にある繊維状またはフィルム状の成型体を延伸することで、炭素前駆体が伸長された前駆体繊維あるいは前駆体フィルムを製造してもよい。これらの処理は、好ましくは150℃〜400℃、より好ましくは180℃〜350℃で行われる。
上記組成物は、前記式(1)を満足する重合体セグメント(e1)と前記式(2)を満足する重合体セグメント(e2)の共重合体(E)並びに前記式(3)と(4)を満足するホモポリマー(F)の1種または2種以上を0.001〜20重量部をさらに含有することができる。
これらの組成物は、前記熱可塑性樹脂100重量部および熱可塑性炭素前駆体1〜150重量部から実質的になるか、あるいはそれらと前記共重合体(E)および/またはホモポリマー(F)0.001〜20重量部から実質的になることができる。
(i)熱可塑性樹脂のマトリックス中に熱可塑性炭素前駆体が粒状に分散されており、そして分散された熱可塑性炭素前駆体の平均相当粒径が0.01〜50μmの範囲にあり、あるいは
(ii)300℃で3分間保持した後において、分散された熱可塑性炭素前駆体の平均相当粒径が0.01〜50μmの範囲にあり、あるいは
(iii)シェアレート1,000S−1において熱可塑性樹脂の溶融粘度が熱可塑性炭素前駆体の溶融粘度の0.5〜30倍となるような温度で熱可塑性樹脂と熱可塑性炭素前駆体を混合して調製されている。
熱可塑性炭素前駆体の安定化は炭素化もしくは黒鉛化された極細炭素繊維を得るために必要な工程であり、これを実施せずに熱可塑性樹脂および共重合体の除去を行った場合、熱可塑性炭素前駆体が熱分解したり融着したりするなどの問題が生じる。安定化処理に使用するガス成分としては上記熱可塑性樹脂への浸透性および熱可塑性炭素前駆体への吸着性の点から、また熱可塑性炭素前駆体を低温で速やかに不融化させうるという点から酸素および/またはハロゲンガスを含む混合ガスが用いられる。ハロゲンガスとしては、フッ素ガス、塩素ガス、臭素ガス、沃素ガスを挙げることができる。これらの中でも臭素ガス、沃素ガスが特に好ましい。ガス気流下での不融化の具体的な方法としては、好ましくは50〜350℃、より好ましくは80〜300℃で、5時間以下、好ましくは2時間以下、所望のガス雰囲気中で処理する。また上記不融化により前駆体繊維もしくはフィルム中に含まれる熱可塑性炭素前駆体の軟化点は著しく上昇するが、所望の極細炭素繊維を得るという目的から軟化点が400℃以上であるのが好ましく、500℃以上であるのがさらに好ましい。
(1)熱可塑性樹脂100重量部並びにピッチ、ポリアクリロニトリル、ポリカルボジイミド、ポリイミド、ポリベンゾアゾールおよびアラミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性炭素前駆体1〜150重量部からなる混合物を溶融押出しにより製膜して前駆体フィルムを形成し、
(2)前駆体フィルムを安定化処理に付して該前駆体フィルム中の熱可塑性炭素前駆体を安定化して安定化前駆体フィルムを形成し、
(3)安定化前駆体フィルムを複数枚重ね合せて安定化前駆体重畳フィルムを形成し、
(4)安定化前駆体重畳フィルムから熱可塑性樹脂を除去して繊維状炭素前駆体マットを形成し、そして
(5)繊維状炭素前駆体マットを炭素化もしくは黒鉛化して炭素繊維マットを形成する、
ことからなる。
工程(2)は、炭素繊維の製造法の工程(2)における安定化前駆体フィルムの製造法と同じである。
工程(3)は、工程(2)で得られた安定化前駆体フィルムを複数枚例えば2〜1,000枚重ね合せて安定化前駆体重畳フィルムを形成する。
工程(4)は安定化重畳フィルムから熱可塑性樹脂を除去して繊維状炭素前駆体マットを形成する。この工程(4)は炭素繊維の製造法の工程(3)と同様にして熱可塑性樹脂を除去して実施することができる。
工程(5)は繊維状炭素前駆体マットを炭素化もしくは黒鉛化して炭素繊維マットを形成する。この工程(5)の炭素化および黒鉛化は炭素繊維の製造法の工程(4)と同様にして実施することができる。
本発明の上記方法によれば、極細の炭素繊維からなる炭素繊維マットが極めて容易に製造できる。このような炭素繊維マットは例えば高機能フィルター、電池用電極材として非常に有用である。
熱可塑性樹脂中の熱可塑性炭素前駆体の分散粒子径および前駆体繊維の繊維径は、走査電子顕微鏡S−2400(日立製作所)にて測定した。得られた炭素繊維の強度、弾性率はテンシロンRTC−1225A(A&D/オリエンテック)にて測定を実施した。また、重合体セグメント(e1)、重合体セグメント(e2)、熱可塑性炭素前駆体および熱可塑性樹脂の表面張力は、JISK6768に規定されている“プラスチック―フィルムおよびシート―ぬれ張力試験方法”に使用する試薬を用い評価した。熱可塑性樹脂の自由体積の直径は、陽電子線源として22Na2CO3を用い、陽電子寿命スペクトルの長寿命成分から、ポアサイズを与える球体モデル式(Chem.Phys.63,51(1981))を用いることで評価した。また、熱可塑性樹脂の融点またはガラス転移温度は、DSC2920(TA Instruments製)を用い、10℃/分の昇温速度にて測定した。
(SR)=[2π・D/(n/60)]/C------- (3)
ここで、Dはスクリュウ外径(m)、nはスクリュウ回転数(rpm)、Cはクリアランス(m)を示す。
熱可塑性樹脂として高密度ポリエチレン(住友化学社製)100重量部と熱可塑性炭素前駆体としてメソフェーズピッチAR−HP(三菱ガス化学社製)11.1部、およびモディパーA1100(日本油脂製:低密度ポリエチレン70wt%とポリスチレン30wt%のグラフト共重合体)0.56部を同方向二軸押出機(日本製鋼所TEX−30、バレル温度290℃、窒素気流下)で溶融混練して樹脂混合物を作成した。溶融混練時の樹脂混合物に生じるせん断速度(SR)は628s−1であった。このせん断速度における熱可塑性樹脂の溶融粘度(ηM)と熱可塑性炭素前駆体の溶融粘度(ηA)の比(ηM/ηA)は1.2であった。この条件で得られた熱可塑性炭素前駆体の熱可塑性樹脂中への分散径は0.05〜2μmであった(図1参照)。なお、走査型電子顕微鏡でAR−HPの粒子径分布を評価したところ、1μm未満の粒子径が90%以上を占めた(図2参照)。また、樹脂組成物を300℃で10分保持したが、熱可塑性炭素前駆体の凝集は認められず、分散径は0.05〜2μmであった。なお、高密度ポリエチレン(住友化学社製)、低密度ポリエチレン(住友化学社製)、メソフェーズピッチ、およびポリスチレンの表面張力はそれぞれ、31、31、22、24mN/mであり、(重合体セグメント(e1)の表面張力/熱可塑性炭素前駆体の表面張力)値は1.1、(重合体セグメント(e2)の表面張力/熱可塑性樹脂の表面張力)値は1.0であった。
熱可塑性樹脂として高密度ポリエチレン(住友化学社製)100重量部と熱可塑性炭素前駆体としてメソフェーズピッチAR−HP(三菱ガス化学社製)66.7部、およびモディパーA1100(日本油脂製:低密度ポリエチレン70wt%とポリスチレン30wt%のグラフト共重合体)0.56部を同方向二軸押出機(日本製鋼所TEX−30、バレル温度290℃、窒素気流下)で溶融混練して樹脂混合物を作成した。溶融混練時の樹脂混合物に生じるせん断速度(SR)は628s−1であった。このせん断速度における熱可塑性樹脂の溶融粘度(ηM)と熱可塑性炭素前駆体の溶融粘度(ηA)の比(ηM/ηA)は1.2であった。この条件で得られた熱可塑性炭素前駆体の熱可塑性樹脂中への分散径は0.05〜2μmであった。なお、走査型電子顕微鏡でAR−HPの粒子径分布を評価したところ、1μm未満の粒子径が90%以上を占めた。また、樹脂混合物を300℃で10分保持したが、熱可塑性炭素前駆体の凝集は認められず、分散径は0.05〜2μmであった。なお、高密度ポリエチレン(住友化学社製)、低密度ポリエチレン(住友化学社製)、メソフェーズピッチ、およびポリスチレンの表面張力はそれぞれ、31、31、22、24mN/mであり、(重合体セグメント(e1)の表面張力/熱可塑性炭素前駆体の表面張力)値は1.1、(重合体セグメント(e2)の表面張力/熱可塑性樹脂の表面張力)値は1.0であった。
熱可塑性樹脂としてポリ−4−メチルペンテン−1(TPX:グレードRT-18[三井化学社製])100重量部と熱可塑性炭素前駆体としてメソフェーズピッチAR−HP(三菱ガス化学社製)11.1部を同方向二軸押出機(日本製鋼所TEX−30、バレル温度290℃、窒素気流下)で溶融混練して樹脂混合物を作成した。この条件で得られた熱可塑性炭素前駆体の熱可塑性樹脂中への分散径は0.05〜2μmであった。また、樹脂混合物を300℃で3分保持したが、熱可塑性炭素前駆体の凝集は認められず、分散径は0.05〜2μmであった。なお、ポリ−4−メチルペンテン−1、メソフェーズピッチの表面張力はそれぞれ、24、22mN/mであった。なお、陽電子消滅法で評価したポリ−4−メチルペンテン−1の自由体積の平均直径は0.64nm、DSCで評価した結晶融点は238℃であった。
熱可塑性樹脂として高密度ポリエチレン(住友化学社製)100重量部と熱可塑性炭素前駆体としてメソフェーズピッチAR−HP(三菱ガス化学社製)11.1部を二軸押出機(日本製鋼所TEX−30、L/D=42、バレル温度290℃、窒素気流下)で溶融混練して樹脂混合物を作成した。熱可塑性炭素前駆体の熱可塑性樹脂中への分散径は0.1〜10μmであった。また、樹脂混合物を300℃で10分保持したが、熱可塑性炭素前駆体の凝集は認められず、分散径は0.1〜10μmであった。上記樹脂混合物を、加熱せん断流動観察装置(ジャパンハイテック(株)製CSS−450A)を用いて、300℃に加熱された石英板に挟み750s−1のせん断を1分間付与した後、室温まで急冷して厚さ60μmのフィルムを作成した。フィルムに含まれる熱可塑性炭素前駆体の観察を、上記装置を用いて行なったところ、繊維径0.01〜5μm、繊維長1〜20μmの繊維を生成していることが確認された。次に、このフィルム100重量部とヨウ素5重量部を耐圧ガラス容器に入れ100℃で10時間保持して安定化前駆体フィルムを得た。この安定化前駆体フィルムを徐々に500℃まで昇温して、高密度ポリエチレンの除去を行った。その後窒素雰囲気中で1,500℃まで昇温して30分保持し、AR−HPの炭素化を行った。得られた極細炭素繊維の繊維径は0.01μm〜5μmの範囲にあり、分岐構造はほとんど認められなかった。
熱可塑性樹脂として高密度ポリエチレン(住友化学社製)100重量部と熱可塑性炭素前駆体としてメソフェーズピッチAR−HP(三菱ガス化学社製)11.1部を二軸押出機(日本製鋼所TEX−30、L/D=42、バレル温度290℃、窒素気流下)で溶融混練して樹脂混合物を作成した。熱可塑性炭素前駆体の熱可塑性樹脂中への分散径は0.1〜10μmであった。また、樹脂混合物を300℃で10分保持したが、熱可塑性炭素前駆体の凝集は認められず、分散径は0.1〜10μmであった。また、300℃、シェアレート1,000s−1における熱可塑性樹脂の溶融粘度はメソフェーズピッチAR−HPの10倍であった。
上述の樹脂混合物を300℃で紡糸口金より紡糸し、前駆体繊維(複合繊維)を作成した。この複合繊維の繊維径は20μmであり、断面におけるAR−HPの分散径はすべて10μm以下であった。次に、この複合繊維100重量部とヨウ素5重量部を耐圧ガラス容器に入れ100℃で10時間保持して安定化前駆体繊維を得た。安定化前駆体繊維を徐々に500℃まで昇温し、高密度ポリエチレンの除去を行った。その後窒素雰囲気中で1,500℃まで昇温、30分保持し、AR−HPの炭素化を行った。得られた極細炭素繊維の繊維径は0.01μm〜5μmの範囲にあり、分岐構造はほとんど認められなかった。繊維径1μmの極細炭素繊維について強度、弾性率を測定したところ、引っ張り強度は2,500MPa、引っ張り弾性率は300GPaであった。
熱可塑性樹脂として高密度ポリエチレン(住友化学社製)100重量部と熱可塑性炭素前駆体としてメソフェーズピッチAR−HP(三菱ガス化学社製)10重量部を二軸押出機(日本製鋼所TEX−30、L/D=42、バレル温度290℃、窒素気流下)にて溶融混練し、溶融状態のままギアポンプで送液し紡糸口金より紡糸し前駆体繊維を得た。前駆体繊維の繊維径は20μmであり、断面におけるAR−HPの分散径はすべて10μm以下であった。
この前駆体繊維100重量部と沃素5重量部を耐圧ガラス容器に入れ、100℃、10時間保持した。得られた安定化前駆体繊維に含まれる高密度ポリエチレンを熱トルエンにより溶媒除去し、AR−HPの軟化点を調べたところ500℃以上であった。
この安定化前駆体繊維を徐々に500℃まで昇温し、高密度ポリエチレンの除去を行った。その後窒素雰囲気中で1,500℃まで昇温し30分保持し、AR−HPの炭素化を行った。得られた極細炭素繊維の繊維径は0.01μm〜5μmの範囲であり、本発明の目的とする炭素繊維を得る事ができた。繊維径1μmの極細炭素繊維について強度、弾性率を測定した。結果を表1に示す。
熱可塑性炭素前駆体としてフェノール樹脂100重量部を用い、これと高密度ポリエチレン100重量部を二軸押出機にて溶融混練し、溶融状態のままでギアポンプで送液し紡糸口金より紡糸し前駆体繊維を得た。得られた前駆体繊維を塩酸−ホルムアルデヒド水溶液(塩酸18wt%、ホルムアルデヒド10wt%)中に浸漬し安定化前駆体繊維を得た。次に窒素気流中、600℃、10分の条件で炭素化し、ポリエチレンを除去しフェノール系極細炭素繊維を得た。繊維径1μmの極細炭素繊維について強度、弾性率を測定した。結果を表1に示す。
AR−HPのみを、実施例6における前駆体繊維を得る紡糸法と同様の方法で紡糸し、AR−HPのみの繊維を得た。
これを実施例6と同様の条件にて安定化および黒鉛化を行い、繊維径15μmの炭素繊維を得た。結果を表1に示す。
Claims (21)
- (1)熱可塑性樹脂100重量部並びにピッチ、ポリカルボジイミド、ポリイミド、ポリベンゾアゾールおよびアラミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性炭素前駆体1〜150重量部からなる混合物を紡糸もしくは製膜して前駆体繊維もしくはフィルムを形成し、
(2)前駆体繊維もしくはフィルムを、酸素および/またはハロゲンガスを含むガスと接触させる安定化処理に付して該前駆体繊維もしくはフィルム中の熱可塑性炭素前駆体を安定化して安定化前駆体繊維もしくはフィルムを形成し、
(3)安定化前駆体繊維もしくはフィルムから熱可塑性樹脂を除去して繊維状炭素前駆体を形成し、そして
(4)繊維状炭素前駆体を炭素化もしくは黒鉛化して炭素繊維を形成する、
ことを特徴とする炭素繊維の製造法。 - 熱可塑性樹脂が陽電子消滅法により測定した20℃における自由体積の直径が0.5nm以上のものである請求項1に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂が4−メチルペンテン−1のホモポリマーおよびコポリマー並びにエチレンのホモポリマーおよびコポリマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の方法。
- 熱可塑性炭素前駆体のピッチがメソフェーズピッチである請求項1に記載の方法。
- 熱可塑性樹脂の表面張力と熱可塑性炭素前駆体の表面張力の差が15mN/m以下である請求項1に記載の方法。
- 前駆体繊維もしくはフィルムの断面における熱可塑性炭素前駆体の平均相当直径が0.01〜50μmの範囲にある請求項1に記載の方法。
- 重合体セグメント(e1)がスチレンのホモポリマーまたはコポリマーである請求項8に記載の方法。
- 重合体セグメント(e2)がエチレンのホモポリマーまたはコポリマーである請求項8に記載の方法。
- 共重合体(E)がグラフト共重合体またはブロック共重合体である請求項8に記載の方法。
- 工程(1)の紡糸および製膜を溶融押出しにより行う請求項1に記載の方法。
- 溶融押出しを100〜400℃の範囲の温度で行う請求項12に記載の方法。
- 製膜を1〜100,000S−1の範囲の剪断を付与して行う請求項12に記載の方法。
- 工程(1)において、相当直径1〜100μmの前駆体繊維または厚み0.1〜500μmの前駆体フィルムを形成する請求項1に記載の方法。
- 工程(1)と工程(2)の間で、前駆体繊維もしくはフィルムを延伸する請求項1に記載の方法。
- 工程(3)における熱可塑性樹脂の除去を、400〜600℃の範囲の温度で、熱可塑性樹脂を熱分解させてガス化せしめて行う請求項1に記載の方法。
- 工程(4)における炭素化もしくは黒鉛化を、不活性雰囲気下、700〜3,000℃の範囲の温度で行う請求項1に記載の方法。
- (1)熱可塑性樹脂100重量部並びにピッチ、ポリアクリロニトリル、ポリカルボジイミド、ポリイミド、ポリベンゾアゾールおよびアラミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性炭素前駆体1〜150重量部からなる混合物を溶融押出しにより製膜して前駆体フィルムを形成し、
(2)前駆体フィルムを安定化処理に付して該前駆体フィルム中の熱可塑性炭素前駆体を安定化して安定化前駆体フィルムを形成し、
(3)安定化前駆体フィルムを複数枚重ね合せて安定化前駆体重畳フィルムを形成し、
(4)安定化前駆体重畳フィルムから熱可塑性樹脂を除去して繊維状炭素前駆体マットを形成し、そして
(5)繊維状炭素前駆体マットを炭素化もしくは黒鉛化して炭素繊維マットを形成する、
ことを特徴とする炭素繊維マットの製造法。 - 請求項1の製造法により得られた炭素繊維の電池用電極への使用。
- 請求項1の製造法により得られた炭素繊維の樹脂と配合して使用するための用途。
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