JP4201794B2 - Porous composite material and method for producing the same, and method for producing the composite material - Google Patents

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Description

本発明は、多孔質複合材料及びその製造方法、複合材料の製造方法に関する。 The present invention, porous composite materials and methods of manufacturing the same, a method of manufacturing a composite materials.

近年、カーボンナノファイバーを用いた複合材料が注目されている。このような複合材料は、カーボンナノファイバーを含むことで、機械的強度などの向上が期待されている。   In recent years, composite materials using carbon nanofibers have attracted attention. Such a composite material is expected to improve mechanical strength and the like by including carbon nanofibers.

また、金属の複合材料の鋳造方法として、酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体内にマグネシウム蒸気を浸透、分散させ、同時に窒素ガスを導入することで、多孔質成形体内に金属溶湯を浸透させるようにした鋳造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, as a method for casting a metal composite material, magnesium vapor is allowed to permeate and disperse in a porous molded body made of oxide ceramics, and at the same time, nitrogen gas is introduced so that the molten metal penetrates into the porous molded body. A casting method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、カーボンナノファイバーは相互に強い凝集性を有するため、複合材料の基材にカーボンナノファイバーを均一に分散させることが非常に困難とされている。そのため、現状では、所望の特性を有するカーボンナノファイバーの複合材料を得ることが難しく、また、高価なカーボンナノファイバーを効率よく利用することができない。そこで、高価なカーボンナノファイバーを効率よく利用するため、エラストマーとカーボンナノファイバーとを混合させた炭素繊維複合材料を用いた炭素繊維複合金属材料の製造方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平10−183269号公報 特開2005−97534号公報
However, since carbon nanofibers have strong cohesiveness with each other, it is very difficult to uniformly disperse the carbon nanofibers in the base material of the composite material. Therefore, at present, it is difficult to obtain a composite material of carbon nanofibers having desired characteristics, and expensive carbon nanofibers cannot be efficiently used. Therefore, in order to efficiently use expensive carbon nanofibers, a method for producing a carbon fiber composite metal material using a carbon fiber composite material in which an elastomer and carbon nanofiber are mixed has been proposed (for example, Patent Document 2). reference).
JP-A-10-183269 JP-A-2005-97534

そこで、本発明の目的は、カーボンナノファイバーが分散された多孔質複合材料及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、カーボンナノファイバーが均一に分散された複合材料の製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a porous composite material in which carbon nanofibers are dispersed and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a method for producing a composite materials of the carbon nanofibers are uniformly dispersed.

本発明にかかる多孔質複合材料の製造方法は、
エラストマーに、第1の粒子と、第2の粒子と、カーボンナノファイバーと、を混合し、かつ剪断力によって分散させて炭素繊維複合材料を得る工程(a)と、
前記炭素繊維複合材料を熱処理し、該炭素繊維複合材料中に含まれるエラストマーを分解気化させて中間複合材料を得る工程(b)と、
前記中間複合材料を加圧して、多孔質複合材料を得る工程(c)と、
を含み、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子よりも高い硬度を有し、かつ、前記炭素繊維複合材料中の重量割合が前記第1の粒子よりも小さい。
The method for producing a porous composite material according to the present invention includes:
(A) a step of mixing a first particle, a second particle, and a carbon nanofiber with an elastomer and dispersing the mixture by a shearing force to obtain a carbon fiber composite material;
(B) a step of heat-treating the carbon fiber composite material to decompose and vaporize an elastomer contained in the carbon fiber composite material to obtain an intermediate composite material;
Pressing the intermediate composite material to obtain a porous composite material (c);
Including
The second particles have a hardness higher than that of the first particles, and a weight ratio in the carbon fiber composite material is smaller than that of the first particles.

本発明にかかる多孔質複合材料は、前記製造方法によって得られる。   The porous composite material concerning this invention is obtained by the said manufacturing method.

本発明の製造方法の工程(a)によれば、剪断力によってカーボンナノファイバーをエラストマーに分散させ、工程(b)及び(c)によってカーボンナノファイバーが均一に分散された多孔質複合材料を得ることができる。工程(b)によって得られた中間複合材料は、エラストマーが分解気化されてできた空孔のサイズにバラツキがあるが、工程(c)によって例えば100μm以上のボイド(空孔)を押しつぶし、空孔のサイズが一様で全体に均質な多孔質複合材料を得ることができる。しかも、第2の粒子は、第1の粒子よりも高い硬度を有しているため、工程(c)の加圧によって粒子間の隙間をつぶすことなく適度な多孔質の構造を維持することができる。また、第2の粒子は、炭素繊維複合材料中の重量割合が第1の粒子よりも小さいので、多孔質複合材料の材料特性に与える影響が少ない。さらに、このカーボンナノファイバーが均一に分散し、かつ、空孔サイズが均一な多孔質複合材料を一般的な金属加工、例えば非加圧浸透法などの加工に容易に利用することができる。   According to step (a) of the production method of the present invention, carbon nanofibers are dispersed in an elastomer by a shearing force, and a porous composite material in which carbon nanofibers are uniformly dispersed is obtained by steps (b) and (c). be able to. The intermediate composite material obtained by the step (b) has a variation in the size of pores formed by decomposing and vaporizing the elastomer, but the step (c) crushes voids (voids) of 100 μm or more, for example. A porous composite material having a uniform size and uniform throughout can be obtained. Moreover, since the second particles have a higher hardness than the first particles, an appropriate porous structure can be maintained without crushing the gaps between the particles by pressurization in the step (c). it can. In addition, since the second particles have a smaller weight ratio in the carbon fiber composite material than the first particles, the second particles have less influence on the material properties of the porous composite material. Further, the porous composite material in which the carbon nanofibers are uniformly dispersed and the pore size is uniform can be easily used for general metal processing, for example, processing such as a non-pressure infiltration method.

本発明にかかる多孔質複合材料の製造方法において、
前記第2の粒子の硬度は、前記第1の粒子の硬度の2倍〜150倍とすることができる。
In the method for producing a porous composite material according to the present invention,
The hardness of the second particles can be 2 to 150 times the hardness of the first particles.

本発明にかかる多孔質複合材料の製造方法において、
前記第1の粒子に対する前記第2の粒子の重量割合は、0.1重量%〜10重量%とすることができる。
In the method for producing a porous composite material according to the present invention,
The weight ratio of the second particles to the first particles can be 0.1 wt% to 10 wt%.

本発明にかかる多孔質複合材料の製造方法において、
前記第1の粒子と第2の粒子とを合わせた配合量は、前記エラストマー100重量部に対して、300重量部〜600重量部とすることができる。
In the method for producing a porous composite material according to the present invention,
The blending amount of the first particles and the second particles can be 300 to 600 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer.

本発明にかかる多孔質複合材料の製造方法において、
前記第1の粒子は、前記カーボンナノファイバーの平均直径よりも大きな平均粒径を有し、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子の平均粒径よりも大きい平均粒径を有することができる。
In the method for producing a porous composite material according to the present invention,
The first particles have an average particle size larger than the average diameter of the carbon nanofibers,
The second particles may have an average particle size that is greater than the average particle size of the first particles.

本発明にかかる多孔質複合材料の製造方法において、
前記第1の粒子は、アルミニウムであり、
前記第2の粒子は、アルミナとすることができる。
In the method for producing a porous composite material according to the present invention,
The first particles are aluminum;
The second particles can be alumina.

本発明にかかる多孔質複合材料の製造方法において、
前記エラストマーは、カーボンナノファイバーに対して親和性を有する不飽和結合または基を有することができる。
In the method for producing a porous composite material according to the present invention,
The elastomer may have an unsaturated bond or group having affinity for carbon nanofibers.

本発明にかかる複合材料の製造方法は、
前記多孔質複合材料にマトリクス材料の溶湯を浸透させる。
The method for producing a composite material according to the present invention includes:
A molten matrix material is infiltrated into the porous composite material.

このような複合材料の製造方法によれば、前述したようにカーボンナノファイバーが分散された多孔質複合材料を用いることによって、カーボンナノファイバーが均一に分散された複合材料を得ることができる。また、このような製造方法によれば、多孔質複合材料は、工程(c)の加圧によって空孔のサイズにバラツキがないので、特に多孔質複合材料に浸透したマトリクス材料のみで形成された100μm以上の大きな筋状欠陥がない。しかも、第2の粒子を含むことで、多孔質複合材料の空孔は工程(c)によってつぶれることなく多孔質の構造を維持することができるので、溶湯を多孔質複合材料中に容易に浸透させることができる。   According to such a method for producing a composite material, a composite material in which carbon nanofibers are uniformly dispersed can be obtained by using a porous composite material in which carbon nanofibers are dispersed as described above. In addition, according to such a manufacturing method, the porous composite material is formed of only the matrix material that has penetrated the porous composite material because the pore size does not vary due to the pressurization in the step (c). There are no large streak defects of 100 μm or more. Moreover, since the pores of the porous composite material can be maintained in a porous structure without being crushed by the step (c) by including the second particles, the molten metal can easily penetrate into the porous composite material. Can be made.

また、このようにして得られた複合材料は、第1の粒子の粒子間にマトリクス材料が均質に満たされ、かつ、カーボンナノファイバーが良好に分散している。したがって、複合材料は、全体に均質な機械的性質を有する。   Further, in the composite material obtained in this way, the matrix material is uniformly filled between the particles of the first particles, and the carbon nanofibers are well dispersed. Thus, the composite material has mechanical properties that are homogeneous throughout.

本発明におけるエラストマーは、ゴム系エラストマーあるいは熱可塑性エラストマーのいずれであってもよい。また、ゴム系エラストマーの場合、エラストマーは架橋体あるいは未架橋体のいずれであってもよいが、工程(b)でエラストマーを容易に分解気化させるためには未架橋体が好ましい。   The elastomer in the present invention may be either a rubber-based elastomer or a thermoplastic elastomer. In the case of a rubber-based elastomer, the elastomer may be either a crosslinked body or an uncrosslinked body, but an uncrosslinked body is preferable in order to easily decompose and vaporize the elastomer in the step (b).

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施の形態にかかる多孔質複合材料の製造方法は、エラストマーに、第1の粒子と、第2の粒子と、カーボンナノファイバーと、を混合し、かつ剪断力によって分散させて炭素繊維複合材料を得る工程(a)と、前記炭素繊維複合材料を熱処理し、該炭素繊維複合材料中に含まれるエラストマーを分解気化させて中間複合材料を得る工程(b)と、前記中間複合材料を加圧して、多孔質複合材料を得る工程(c)と、を含み、前記第2の粒子は、前記第1の粒子よりも高い硬度を有し、かつ、前記炭素繊維複合材料中の重量割合が前記第1の粒子よりも小さい。   In the method for producing a porous composite material according to the present embodiment, a first fiber, a second particle, and a carbon nanofiber are mixed in an elastomer and dispersed by a shearing force. A step (a) of obtaining a carbon fiber composite material, a step (b) of obtaining an intermediate composite material by decomposing and vaporizing an elastomer contained in the carbon fiber composite material, and pressurizing the intermediate composite material. And (c) obtaining a porous composite material, wherein the second particles have a higher hardness than the first particles, and the weight ratio in the carbon fiber composite material is Smaller than the first particle.

本実施の形態にかかる多孔質複合材料は、前記製造方法によって得られる。   The porous composite material according to the present embodiment is obtained by the manufacturing method.

本実施の形態にかかる複合材料の製造方法は、前記多孔質複合材料にマトリクス材料の溶湯を浸透させる。   In the method for manufacturing a composite material according to the present embodiment, a molten metal material is infiltrated into the porous composite material.

本実施の形態に用いられるエラストマーは、例えば、カーボンナノファイバーと親和性が高いことの他に、分子長がある程度の長さを有すること、柔軟性を有すること、などの特徴を有することが望ましい。また、エラストマーにカーボンナノファイバーを剪断力によって分散させる工程は、できるだけ高い剪断力で混練されることが望ましい。   It is desirable that the elastomer used in the present embodiment has characteristics such as having a certain degree of molecular length and flexibility in addition to having high affinity with carbon nanofibers, for example. . Moreover, it is desirable that the step of dispersing the carbon nanofibers in the elastomer with a shearing force is kneaded with a shearing force as high as possible.

(A)まず、エラストマーについて説明する。
エラストマーは、分子量が好ましくは5000ないし500万、さらに好ましくは2万ないし300万である。エラストマーの分子量がこの範囲であると、エラストマー分子が互いに絡み合い、相互につながっているので、エラストマーは、凝集したカーボンナノファイバーの相互に侵入しやすく、したがってカーボンナノファイバー同士を分離する効果が大きい。エラストマーの分子量が5000より小さいと、エラストマー分子が相互に充分に絡み合うことができず、後の工程で剪断力をかけてもカーボンナノファイバーを分散させる効果が小さくなる。また、エラストマーの分子量が500万より大きいと、エラストマーが固くなりすぎて加工が困難となる。
(A) First, the elastomer will be described.
The elastomer preferably has a molecular weight of 5,000 to 5,000,000, more preferably 20,000 to 3,000,000. When the molecular weight of the elastomer is within this range, the elastomer molecules are entangled with each other and connected to each other. Therefore, the elastomer easily invades the aggregated carbon nanofibers, and thus has a great effect of separating the carbon nanofibers. If the molecular weight of the elastomer is less than 5000, the elastomer molecules cannot be sufficiently entangled with each other, and the effect of dispersing the carbon nanofibers is reduced even when a shearing force is applied in a later step. If the molecular weight of the elastomer is greater than 5 million, the elastomer becomes too hard and processing becomes difficult.

エラストマーは、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって、30℃で測定した、未架橋体におけるネットワーク成分のスピン−スピン緩和時間(T2n/30℃)が好ましくは100ないし3000μ秒、より好ましくは200ないし1000μ秒である。上記範囲のスピン−スピン緩和時間(T2n/30℃)を有することにより、エラストマーは、柔軟で充分に高い分子運動性を有することができる。このことにより、エラストマーとカーボンナノファイバーとを混合したときに、エラストマーは高い分子運動によりカーボンナノファイバー相互の隙間に容易に侵入することができる。スピン−スピン緩和時間(T2n/30℃)が100μ秒より短いと、エラストマーが充分な分子運動性を有することができない。また、スピン−スピン緩和時間(T2n/30℃)が3000μ秒より長いと、エラストマーが液体のように流れやすくなり、カーボンナノファイバーを分散させることが困難となる。   The elastomer preferably has a network component spin-spin relaxation time (T2n / 30 ° C.) of 100 to 3000 μsec, more preferably 200, measured at 30 ° C. by the Hahn echo method using pulsed NMR. Or 1000 μs. By having a spin-spin relaxation time (T2n / 30 ° C.) in the above range, the elastomer can be flexible and have sufficiently high molecular mobility. Accordingly, when the elastomer and the carbon nanofiber are mixed, the elastomer can easily enter the gap between the carbon nanofibers due to high molecular motion. If the spin-spin relaxation time (T2n / 30 ° C.) is shorter than 100 μsec, the elastomer cannot have sufficient molecular mobility. Also, if the spin-spin relaxation time (T2n / 30 ° C.) is longer than 3000 μsec, the elastomer tends to flow like a liquid, and it becomes difficult to disperse the carbon nanofibers.

また、エラストマーは、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって30℃で測定した、架橋体における、ネットワーク成分のスピン−スピン緩和時間(T2n)が100ないし2000μ秒であることが好ましい。その理由は、上述した未架橋体と同様である。すなわち、上記の条件を有する未架橋体を本発明の製造方法によって架橋化すると、得られる架橋体のT2nはおおよそ上記範囲に含まれる。   The elastomer preferably has a spin-spin relaxation time (T2n) of the network component of 100 to 2000 μsec in the crosslinked product, measured at 30 ° C. by the Hahn echo method using pulsed NMR. The reason is the same as that of the uncrosslinked product described above. That is, when an uncrosslinked product having the above conditions is crosslinked by the production method of the present invention, T2n of the obtained crosslinked product is approximately within the above range.

パルス法NMRを用いたハーンエコー法によって得られるスピン−スピン緩和時間は、物質の分子運動性を表す尺度である。具体的には、パルス法NMRを用いたハーンエコー法によりエラストマーのスピン−スピン緩和時間を測定すると、緩和時間の短い第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)を有する第1の成分と、緩和時間のより長い第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)を有する第2の成分とが検出される。第1の成分は高分子のネットワーク成分(骨格分子)に相当し、第2の成分は高分子の非ネットワーク成分(末端鎖などの枝葉の成分)に相当する。そして、第1のスピン−スピン緩和時間が短いほど分子運動性が低く、エラストマーは固いといえる。また、第1のスピン−スピン緩和時間が長いほど分子運動性が高く、エラストマーは柔らかいといえる。   The spin-spin relaxation time obtained by the Hahn-echo method using pulsed NMR is a measure representing the molecular mobility of a substance. Specifically, when the spin-spin relaxation time of the elastomer is measured by the Hahn-echo method using pulsed NMR, a first component having a first spin-spin relaxation time (T2n) having a short relaxation time, and relaxation A second component having a longer spin-spin relaxation time (T2nn) is detected. The first component corresponds to a polymer network component (skeleton molecule), and the second component corresponds to a polymer non-network component (branch and leaf component such as a terminal chain). The shorter the first spin-spin relaxation time, the lower the molecular mobility and the harder the elastomer. Further, it can be said that the longer the first spin-spin relaxation time, the higher the molecular mobility and the softer the elastomer.

パルス法NMRにおける測定法としては、ハーンエコー法でなくてもソリッドエコー法、CPMG法(カー・パーセル・メイブーム・ギル法)あるいは90゜パルス法でも適用できる。ただし、本発明にかかるエラストマーは中程度のスピン−スピン緩和時間(T2)を有するので、ハーンエコー法が最も適している。一般的に、ソリッドエコー法および90゜パルス法は、短いT2の測定に適し、ハーンエコー法は、中程度のT2の測定に適し、CPMG法は、長いT2の測定に適している。   As a measurement method in the pulsed NMR method, the solid echo method, the CPMG method (Car Purcell, Mayboom, Gill method) or the 90 ° pulse method can be applied instead of the Hahn echo method. However, since the elastomer according to the present invention has a medium spin-spin relaxation time (T2), the Hahn echo method is most suitable. In general, the solid echo method and the 90 ° pulse method are suitable for short T2 measurement, the Hahn echo method is suitable for medium T2 measurement, and the CPMG method is suitable for long T2 measurement.

エラストマーは、主鎖、側鎖および末端鎖の少なくともひとつに、カーボンナノファイバー、特にその末端のラジカルに対して親和性を有する不飽和結合または基を有するか、もしくは、このようなラジカルまたは基を生成しやすい性質を有する。かかる不飽和結合または基としては、二重結合、三重結合、α水素、カルボニル基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、ニトリル基、ケトン基、アミド基、エポキシ基、エステル基、ビニル基、ハロゲン基、ウレタン基、ビューレット基、アロファネート基および尿素基などの官能基から選択される少なくともひとつであることができる。   The elastomer has an unsaturated bond or group having an affinity for carbon nanofibers, particularly a radical at its terminal, in at least one of the main chain, side chain and terminal chain, or such a radical or group has Easy to generate. Such unsaturated bonds or groups include double bonds, triple bonds, α hydrogen, carbonyl groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, nitrile groups, ketone groups, amide groups, epoxy groups, ester groups, vinyl groups, halogen groups. , Urethane groups, burette groups, allophanate groups, and urea groups.

カーボンナノファイバーは、通常、側面は炭素原子の6員環で構成され、先端は5員環が導入されて閉じた構造となっているが、構造的に無理があるため、実際上は欠陥を生じやすく、その部分にラジカルや官能基を生成しやすくなっている。本実施の形態では、エラストマーの主鎖、側鎖および末端鎖の少なくともひとつに、カーボンナノファイバーのラジカルと親和性(反応性または極性)が高い不飽和結合や基を有することにより、エラストマーとカーボンナノファイバーとを結合することができる。このことにより、カーボンナノファイバーの凝集力にうち勝ってその分散を容易にすることができる。   Carbon nanofibers usually have a six-membered ring of carbon atoms and a closed end with a five-membered ring introduced at the tip. It tends to occur, and it is easy to generate radicals and functional groups in the part. In the present embodiment, at least one of the main chain, side chain, and terminal chain of the elastomer has an unsaturated bond or group having high affinity (reactivity or polarity) with the radical of the carbon nanofiber, so that the elastomer and carbon Nanofibers can be combined. This makes it possible to easily disperse the carbon nanofibers by overcoming the cohesive force.

エラストマーとしては、天然ゴム(NR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPR,EPDM)、ブチルゴム(IIR)、クロロブチルゴム(CIIR)、アクリルゴム(ACM)、シリコーンゴム(Q)、フッ素ゴム(FKM)、ブタジエンゴム(BR)、エポキシ化ブタジエンゴム(EBR)、エピクロルヒドリンゴム(CO,CEO)、ウレタンゴム(U)、ポリスルフィドゴム(T)などのエラストマー類;オレフィン系(TPO)、ポリ塩化ビニル系(TPVC)、ポリエステル系(TPEE)、ポリウレタン系(TPU)、ポリアミド系(TPEA)、スチレン系(SBS)、などの熱可塑性エラストマー;およびこれらの混合物を用いることができる。本発明者の研究によって、特にエチレンプロピレンゴム(EPR,EPDM)においてカーボンナノファイバーを分散させにくいことが判っている。   Elastomers include natural rubber (NR), epoxidized natural rubber (ENR), styrene-butadiene rubber (SBR), nitrile rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), ethylene propylene rubber (EPR, EPDM), and butyl rubber (IIR). ), Chlorobutyl rubber (CIIR), acrylic rubber (ACM), silicone rubber (Q), fluorine rubber (FKM), butadiene rubber (BR), epoxidized butadiene rubber (EBR), epichlorohydrin rubber (CO, CEO), urethane rubber (U), elastomers such as polysulfide rubber (T); olefin (TPO), polyvinyl chloride (TPVC), polyester (TPEE), polyurethane (TPU), polyamide (TPEA), styrene (SBS) ), Etc., thermoplastic elastomer ; And it can be a mixture thereof. According to the research of the present inventors, it has been found that it is difficult to disperse carbon nanofibers particularly in ethylene propylene rubber (EPR, EPDM).

(B)次に、第1の粒子及び第2の粒子について説明する。
第1の粒子は、複合材料を製造する際の原料となるものであると共に、エラストマー中に混合し、分散させておいて、カーボンナノファイバーを混合させるときにカーボンナノファイバーをさらに良好に分散させるものである。第1の粒子は、多孔質複合材料及び複合材料における主な構成物質であり、用途に合わせて適宜選択できる。第1の粒子としては、アルミニウム(硬度:HV27)、マグネシウム(硬度:HV35)、チタン(硬度:HV150)、鉄(硬度:HV300)、金(硬度:HV80)、銀(硬度:HV80)、銅(硬度:HV100)、ニッケル(硬度:HV100)、セレン(硬度:HV30)、スズ(硬度:HV10)、亜鉛(硬度:HV70)(これらの合金を含む)などの金属粒子を単体でもしくは組み合わせて用いることができる。
(B) Next, the first particles and the second particles will be described.
The first particles are used as raw materials for producing the composite material, and are mixed and dispersed in the elastomer, so that the carbon nanofibers are more favorably dispersed when the carbon nanofibers are mixed. Is. The first particle is a main constituent material in the porous composite material and the composite material, and can be appropriately selected according to the application. As the first particles, aluminum (hardness: HV27), magnesium (hardness: HV35), titanium (hardness: HV150), iron (hardness: HV300), gold (hardness: HV80), silver (hardness: HV80), copper (Hardness: HV100), nickel (hardness: HV100), selenium (hardness: HV30), tin (hardness: HV10), zinc (hardness: HV70) (including these alloys) alone or in combination Can be used.

第2の粒子は、第1の粒子よりも高い硬度を有し、かつ、炭素繊維複合材料中の重量割合が第1の粒子よりも小さい。第2の粒子の硬度が第1の粒子の硬度よりも高いことで、工程(c)を経ても、多孔質複合材料の適度な空孔を維持しつつ、多孔質複合材料全体の空孔サイズを一様にできるため、多孔質複合材料を均質化させることができる。第2の粒子の硬度は、第1の粒子の硬度の2倍〜150倍であることが好ましく、さらに好ましくは25倍〜90倍である。第2の粒子の硬度が第1の粒子の硬度の2倍未満では、工程(c)における加圧によって第1の粒子と共に第2の粒子も圧縮変形し、第1の粒子の粒子間に空孔を維持することができない。また、第2の粒子の硬度が第1の粒子の硬度の150倍を超えるような粒子の種類の選択は一般的に高価であるため工業的に困難である。ここで硬度は、各粒子を構成する金属のビッカース硬度(HV)を示す。   The second particles have a higher hardness than the first particles, and the weight percentage in the carbon fiber composite material is smaller than the first particles. Since the hardness of the second particles is higher than the hardness of the first particles, the pore size of the entire porous composite material is maintained while maintaining appropriate pores of the porous composite material even after the step (c). Therefore, the porous composite material can be homogenized. The hardness of the second particles is preferably 2 to 150 times, more preferably 25 to 90 times the hardness of the first particles. If the hardness of the second particles is less than twice the hardness of the first particles, the second particles are also compressed and deformed together with the first particles by the pressurization in the step (c), and there is an empty space between the first particles. The hole cannot be maintained. In addition, it is industrially difficult to select the type of particles such that the hardness of the second particles exceeds 150 times the hardness of the first particles, since they are generally expensive. Here, the hardness indicates the Vickers hardness (HV) of the metal constituting each particle.

第2の粒子としては、第1の粒子が純金属であれば硬度の高い同じ金属の合金であってもよいし、さらに硬度の高いセラミックス、例えばアルミナ(Al2O3)(硬度:HV1800)、ジルコニア(ZrO2)(硬度:HV1300)、マグネシア(MgO)(硬度:HV1000)、ムライト(3Al2O3・2SiO2)(硬度:HV900)、ジルコン(ZrSiO4)(硬度:HV1500)などの酸化物系セラミックス、窒化ケイ素(Si2N2)(硬度:HV1400)、窒化アルミニウム(AlN)(硬度:HV1000)、窒化チタン(TiN)(硬度:HV2200)、窒化ジルコニウム(ZrN)(硬度:HV2000)、窒化タンタル(TaN)(硬度:HV2000)などの窒化物系セラミックス、炭化ケイ素(SiC)(硬度:HV2200)、炭化チタン(TiC)(硬度:HV3200)、炭化ホウ素(B4C)(硬度:HV3300)、炭化タングステン(WC)(硬度:HV2400)などの炭化物系セラミックス、複合酸化物及びこれらの混合物をセラミックスを用途に合わせて適宜選択することができる。特に、アルミナ粒子または炭化ケイ素粒子を用いることが好ましく、第1の粒子がアルミニウムであれば、第2の粒子としてはアルミナが好ましく、第1の粒子がケイ素であれば炭化ケイ素が好ましい。 The second particle may be an alloy of the same metal having a high hardness if the first particle is a pure metal, or a ceramic having a higher hardness, such as alumina (Al 2 O 3 ) (hardness: HV1800). , Zirconia (ZrO 2 ) (hardness: HV1300), magnesia (MgO) (hardness: HV1000), mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) (hardness: HV900), zircon (ZrSiO 4 ) (hardness: HV1500), etc. Oxide ceramics, silicon nitride (Si 2 N 2 ) (hardness: HV1400), aluminum nitride (AlN) (hardness: HV1000), titanium nitride (TiN) (hardness: HV2200), zirconium nitride (ZrN) (hardness: HV2000 ), Nitride ceramics such as tantalum nitride (TaN) (hardness: HV2000), silicon carbide (SiC) (hardness: HV2200), titanium carbide (TiC) (hardness: HV3200), boron carbide (B 4 C) (hardness: HV3300), tungsten carbide (WC) (hardness: HV2400) and other carbide-based ceramics, composite oxides and mixtures thereof can be appropriately selected according to the application. In particular, it is preferable to use alumina particles or silicon carbide particles. If the first particles are aluminum, alumina is preferable as the second particles, and silicon carbide is preferable if the first particles are silicon.

第2の粒子は、工程(c)を経ても緻密な空孔を維持することができればよく、したがって、第2の粒子の配合量は、多孔質複合材料または複合材料の不純物程度が好ましく、多孔質複合材料または複合材料の物性にあまり影響を与えない程度が好ましい。工程(a)において配合される第1の粒子に対する第2の粒子の重量割合は、例えば、0.1重量%〜10重量%であることが好ましい。第1の粒子に対する第2の粒子の重量割合が0.1重量%より少ないと、工程(c)の加圧によって空孔がつぶれてしまい、マトリクス材料が容易に浸透することができない。また、第1の粒子に対する第2の粒子の重量割合が10重量%より多いと、多孔質複合材料及び複合材料の物性に与える影響が大きくなり好ましくない。   The second particles only need to be able to maintain dense vacancies even after the step (c). Therefore, the compounding amount of the second particles is preferably about the level of impurities in the porous composite material or the composite material. It is preferable that the quality of the composite material or the physical properties of the composite material is not significantly affected. It is preferable that the weight ratio of the 2nd particle with respect to the 1st particle mix | blended in a process (a) is 0.1 to 10 weight%, for example. When the weight ratio of the second particles to the first particles is less than 0.1% by weight, the pores are crushed by the pressurization in the step (c), and the matrix material cannot easily penetrate. Further, when the weight ratio of the second particles to the first particles is more than 10% by weight, the influence on the physical properties of the porous composite material and the composite material is increased, which is not preferable.

第1の粒子は、カーボンナノファイバーの平均直径よりも大きな平均粒径を有し、第2の粒子は、第1の粒子の平均粒径よりも大きい平均粒径を有することが好ましい。第1の粒子の平均粒径がカーボンナノファイバーの平均粒径よりも大きいことで、工程(a)において、カーボンナノファイバーの分散性を良好にすることができる。第2の粒子の平均粒径が第1の粒子の平均粒径よりも大きくすることで、工程(c)の加圧による応力を緩和させ、多孔質複合材料の全体を均質化させることができる。例えば、第1の粒子の平均粒径は好ましくは10μm〜100μmであり、第2の粒子の平均粒径は好ましくは0.1μm〜100μmである。また、第1の粒子及び第2の粒子の形状は、球形粒状に限らず、多孔質複合材料の際に第1の粒子の粒子間に空孔サイズが一様になればよい。   It is preferable that the first particles have an average particle size larger than the average diameter of the carbon nanofibers, and the second particles have an average particle size larger than the average particle size of the first particles. When the average particle size of the first particles is larger than the average particle size of the carbon nanofibers, the dispersibility of the carbon nanofibers can be improved in the step (a). By making the average particle size of the second particles larger than the average particle size of the first particles, the stress due to the pressurization in the step (c) can be relaxed, and the entire porous composite material can be homogenized. . For example, the average particle size of the first particles is preferably 10 μm to 100 μm, and the average particle size of the second particles is preferably 0.1 μm to 100 μm. Further, the shape of the first particle and the second particle is not limited to the spherical particle shape, and the pore size may be uniform between the particles of the first particle in the case of the porous composite material.

(C)次に、カーボンナノファイバーについて説明する。
カーボンナノファイバーは、平均直径が0.5ないし500nmであることが好ましいく、複合材料の強度を向上させるためには0.5ないし30nmであることがさらに好ましい。さらに、カーボンナノファイバーは、ストレート繊維状であっても、湾曲繊維状であってもよい。
(C) Next, the carbon nanofiber will be described.
The carbon nanofibers preferably have an average diameter of 0.5 to 500 nm, and more preferably 0.5 to 30 nm in order to improve the strength of the composite material. Furthermore, the carbon nanofibers may be straight fibers or curved fibers.

カーボンナノファイバーの配合量は、特に限定されず、用途に応じて設定できる。本実施の形態の炭素繊維複合材料は、架橋体エラストマー、未架橋体エラストマーあるいは熱可塑性エラストマーをそのままエラストマー系材料として用いることができる。本実施の形態の炭素繊維複合材料は、カーボンナノファイバーを0.01〜50重量%の割合で含むことができる。かかる炭素繊維複合材料のエラストマーを分解気化させた多孔質複合材料は、マトリクス材料を浸透させる際に、カーボンナノファイバーの供給源としてのいわゆるマスターバッチとして用いることができる。   The compounding quantity of carbon nanofiber is not specifically limited, It can set according to a use. In the carbon fiber composite material of the present embodiment, a crosslinked elastomer, an uncrosslinked elastomer or a thermoplastic elastomer can be used as it is as an elastomeric material. The carbon fiber composite material of the present embodiment can contain carbon nanofibers in a proportion of 0.01 to 50% by weight. The porous composite material obtained by decomposing and vaporizing the elastomer of the carbon fiber composite material can be used as a so-called master batch as a supply source of carbon nanofibers when the matrix material is infiltrated.

カーボンナノファイバーとしては、例えば、いわゆるカーボンナノチューブなどが例示できる。カーボンナノチューブは、炭素六角網面のグラフェンシートが円筒状に閉じた単層構造あるいはこれらの円筒構造が入れ子状に配置された多層構造を有する。すなわち、カーボンナノチューブは、単層構造のみから構成されていても多層構造のみから構成されていても良く、単層構造と多層構造が混在していてもかまわない。また、部分的にカーボンナノチューブの構造を有する炭素材料も使用することができる。なお、カーボンナノチューブという名称の他にグラファイトフィブリルナノチューブといった名称で称されることもある。   Examples of carbon nanofibers include so-called carbon nanotubes. Carbon nanotubes have a single-layer structure in which graphene sheets with carbon hexagonal mesh surfaces are closed in a cylindrical shape, or a multilayer structure in which these cylindrical structures are arranged in a nested manner. That is, the carbon nanotube may be composed of only a single-layer structure or a multilayer structure, and the single-layer structure and the multilayer structure may be mixed. A carbon material partially having a carbon nanotube structure can also be used. In addition to the name “carbon nanotube”, it may be called “graphite fibril nanotube”.

単層カーボンナノチューブもしくは多層カーボンナノチューブは、アーク放電法、レーザーアブレーション法、気相成長法などによって望ましいサイズに製造される。   Single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes are manufactured to a desired size by an arc discharge method, a laser ablation method, a vapor phase growth method, or the like.

アーク放電法は、大気圧よりもやや低い圧力のアルゴンや水素雰囲気下で、炭素棒でできた電極材料の間にアーク放電を行うことで、陰極に堆積した多層カーボンナノチューブを得る方法である。また、単層カーボンナノチューブは、前記炭素棒中にニッケル/コバルトなどの触媒を混ぜてアーク放電を行い、処理容器の内側面に付着するすすから得られる。   The arc discharge method is a method of obtaining multi-walled carbon nanotubes deposited on a cathode by performing an arc discharge between electrode materials made of carbon rods in an argon or hydrogen atmosphere at a pressure slightly lower than atmospheric pressure. In addition, the single-walled carbon nanotube is obtained by mixing the carbon rod with a catalyst such as nickel / cobalt to cause arc discharge and adhering to the inner surface of the processing vessel.

レーザーアブレーション法は、希ガス(例えばアルゴン)中で、ターゲットであるニッケル/コバルトなどの触媒を混ぜた炭素表面に、YAGレーザーの強いパルスレーザー光を照射することによって炭素表面を溶融・蒸発させて、単層カーボンナノチューブを得る方法である。   The laser ablation method melts and evaporates the carbon surface by irradiating a strong YAG laser pulsed laser beam onto a carbon surface mixed with a target catalyst such as nickel / cobalt in a rare gas (eg argon). This is a method for obtaining single-walled carbon nanotubes.

気相成長法は、ベンゼンやトルエン等の炭化水素を気相で熱分解し、カーボンナノチューブを合成するもので、より具体的には、流動触媒法やゼオライト担持触媒法などが例示できる。   The vapor phase growth method is a method in which hydrocarbons such as benzene and toluene are thermally decomposed in the gas phase to synthesize carbon nanotubes. More specifically, a fluid catalyst method, a zeolite supported catalyst method, and the like can be exemplified.

カーボンナノファイバーは、エラストマーと混練される前に、あらかじめ表面処理、例えば、イオン注入処理、スパッタエッチング処理、プラズマ処理などを行うことによって、エラストマーとの接着性やぬれ性を改善することができる。   The carbon nanofibers can be improved in adhesion and wettability with the elastomer by performing surface treatment such as ion implantation treatment, sputter etching treatment, and plasma treatment in advance before being kneaded with the elastomer.

(D)次に、エラストマーに、第1の粒子と、第2の粒子と、カーボンナノファイバーと、を混合し、かつ剪断力によって分散させて炭素繊維複合材料を得る工程(a)について説明する。
本実施の形態では、工程(a)として、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロール法を用いた例について述べる。
(D) Next, the step (a) of obtaining a carbon fiber composite material by mixing the first particles, the second particles, and the carbon nanofibers in the elastomer and dispersing them by a shearing force will be described. .
In this embodiment, an example using an open roll method with a roll interval of 0.5 mm or less will be described as the step (a).

図1は、2本のロールを用いたオープンロール法を模式的に示す図である。図1において、符号10は第1のロールを示し、符号20は第2のロールを示す。第1のロール10と第2のロール20とは、所定の間隔d、好ましくは1.0mm以下、より好ましくは0.1ないし0.5mmの間隔で配置されている。第1および第2のロールは、正転あるいは逆転で回転する。図示の例では、第1のロール10および第2のロール20は、矢印で示す方向に回転している。第1のロール10の表面速度をV1、第2のロール20の表面速度をV2とすると、両者の表面速度比(V1/V2)は、1.05ないし3.00であることが好ましく、さらに1.05ないし1.2であることが好ましい。このような表面速度比を用いることにより、所望の剪断力を得ることができる。まず、第1,第2のロール10,20が回転した状態で、第2のロール20に、エラストマー30を巻き付けると、ロール10,20間にエラストマーがたまった、いわゆるバンク32が形成される。このバンク32内に第1の粒子41及び第2の粒子42を加えて、さらに第1,第2のロール10,20を回転させることにより、エラストマー30と、第1の粒子41と、第2の粒子42と、を混合する工程が行われる。ついで、このエラストマー30と第1の粒子41及び第2の粒子42とが混合されたバンク32内にカーボンナノファイバー40を加えて、第1、第2のロール10,20を回転させる。さらに、第1,第2のロール10,20の間隔を狭めて前述した間隔dとし、この状態で第1,第2ロール10,20を所定の表面速度比で回転させる。これにより、エラストマー30に高い剪断力が作用し、この剪断力によって凝集していたカーボンナノファイバーが1本づつ引き抜かれるように相互に分離し、エラストマー30に分散される。さらに、第1の粒子41及び第2の粒子42が粒子状であるため、ロールによる剪断力はエラストマー内に分散された第1の粒子41及び第2の粒子42のまわりに乱流状の流動を発生させる。この複雑な流動によってカーボンナノファイバーはさらにエラストマー30に分散される。なお、第1の粒子41及び第2の粒子42の混合前に、エラストマー30とカーボンナノファイバー40とを先に混合すると、カーボンナノファイバー40にエラストマー30の動きが拘束されてしまうため、第1の粒子及び第2の粒子を混合することが難しくなる。したがって、エラストマー30にカーボンナノファイバー40を加える前に第1の粒子41及び第2の粒子42を混合する工程を行うことが好ましい。   FIG. 1 is a diagram schematically showing an open roll method using two rolls. In FIG. 1, the code | symbol 10 shows a 1st roll and the code | symbol 20 shows a 2nd roll. The first roll 10 and the second roll 20 are arranged at a predetermined interval d, preferably 1.0 mm or less, more preferably 0.1 to 0.5 mm. The first and second rolls rotate in the normal direction or the reverse direction. In the illustrated example, the first roll 10 and the second roll 20 rotate in the direction indicated by the arrow. When the surface speed of the first roll 10 is V1, and the surface speed of the second roll 20 is V2, the surface speed ratio (V1 / V2) of both is preferably 1.05 to 3.00, It is preferably 1.05 to 1.2. By using such a surface velocity ratio, a desired shear force can be obtained. First, when the elastomer 30 is wound around the second roll 20 while the first and second rolls 10 and 20 are rotated, a so-called bank 32 in which the elastomer is accumulated between the rolls 10 and 20 is formed. By adding the first particles 41 and the second particles 42 in the bank 32 and further rotating the first and second rolls 10 and 20, the elastomer 30, the first particles 41, and the second particles are rotated. The step of mixing the particles 42 is performed. Next, the carbon nanofibers 40 are added to the bank 32 in which the elastomer 30 and the first particles 41 and the second particles 42 are mixed, and the first and second rolls 10 and 20 are rotated. Further, the distance between the first and second rolls 10 and 20 is reduced to the distance d described above, and the first and second rolls 10 and 20 are rotated at a predetermined surface speed ratio in this state. Thereby, a high shearing force acts on the elastomer 30, and the carbon nanofibers aggregated by the shearing force are separated from each other so as to be pulled out one by one and dispersed in the elastomer 30. Further, since the first particles 41 and the second particles 42 are in the form of particles, the shearing force generated by the roll is turbulent flow around the first particles 41 and the second particles 42 dispersed in the elastomer. Is generated. The carbon nanofibers are further dispersed in the elastomer 30 by this complicated flow. Note that if the elastomer 30 and the carbon nanofiber 40 are mixed before the first particle 41 and the second particle 42 are mixed, the movement of the elastomer 30 is restrained by the carbon nanofiber 40. It becomes difficult to mix the particles and the second particles. Therefore, it is preferable to perform a step of mixing the first particles 41 and the second particles 42 before adding the carbon nanofibers 40 to the elastomer 30.

また、この工程(a)において、多孔質複合材料にマトリクス材料の溶湯を浸透させる工程で還元剤として作用する金属粒子として例えばマグネシウム粒子を少量例えばエラストマー100重量部に対して10重量部程度加えて混合することが好ましい。   In addition, in this step (a), for example, magnesium particles are added in a small amount, for example, about 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer as metal particles that act as a reducing agent in the step of infiltrating the molten metal of the matrix material into the porous composite material. It is preferable to mix.

第1の粒子41と第2の粒子42とを合わせた配合量は、エラストマー100重量部に対して、300重量部〜600重量部であることが好ましい。第1の粒子41と第2の粒子42とを合わせた配合量が300重量部より少ないと、分解気化させるエラストマーが多すぎて生産性が悪く好ましくない。第1の粒子41と第2の粒子42とを合わせた配合量が600重量部より多いと、工程(a)における加工が困難となり好ましくない。   The blending amount of the first particles 41 and the second particles 42 is preferably 300 to 600 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer. If the blending amount of the first particles 41 and the second particles 42 is less than 300 parts by weight, the amount of the elastomer to be decomposed and vaporized is too much, and the productivity is unfavorable. If the blending amount of the first particles 41 and the second particles 42 is more than 600 parts by weight, the processing in the step (a) becomes difficult, which is not preferable.

また、この工程(a)では、剪断力によって剪断されたエラストマーにフリーラジカルが生成され、そのフリーラジカルがカーボンナノファイバーの表面を攻撃することで、カーボンナノファイバーの表面は活性化される。例えば、エラストマーに天然ゴム(NR)を用いた場合には、各天然ゴム(NR)分子はロールによって混練される間に切断され、オープンロールへ投入する前よりも小さな分子量になる。このように切断された天然ゴム(NR)分子にはラジカルが生成しており、混練の間にラジカルがカーボンナノファイバーの表面を攻撃するので、カーボンナノファイバーの表面が活性化する。活性化されたカーボンナノファイバーは、雰囲気中の酸素などと結合し、マトリクス材料例えばアルミニウムとの濡れ性も良好となる。   Further, in this step (a), free radicals are generated in the elastomer sheared by the shearing force, and the free radicals attack the surface of the carbon nanofibers, thereby activating the surface of the carbon nanofibers. For example, when natural rubber (NR) is used as an elastomer, each natural rubber (NR) molecule is cut while being kneaded by a roll, and has a smaller molecular weight than before being put into an open roll. Radicals are generated in the natural rubber (NR) molecules thus cut, and the radicals attack the surface of the carbon nanofibers during kneading, so that the surface of the carbon nanofibers is activated. The activated carbon nanofibers are bonded to oxygen in the atmosphere and the wettability with a matrix material such as aluminum is improved.

さらに、この工程(a)では、できるだけ高い剪断力を得るために、エラストマーとカーボンナノファイバーとの混合は、好ましくは0ないし50℃、より好ましくは5ないし30℃の比較的低い温度で行われる。オープンロール法を用いた場合には、ロールの温度を上記の温度に設定することが望ましい。第1,第2ロール10,20の間隔dは、もっとも狭めた状態においても第1の粒子41及び第2の粒子42の平均粒径よりも広く設定することで、エラストマー30中のカーボンナノファイバー40の分散を良好に行うことができる。   Further, in this step (a), in order to obtain as high a shearing force as possible, the mixing of the elastomer and the carbon nanofiber is preferably performed at a relatively low temperature of 0 to 50 ° C., more preferably 5 to 30 ° C. . When the open roll method is used, it is desirable to set the temperature of the roll to the above temperature. The distance d between the first and second rolls 10 and 20 is set wider than the average particle diameter of the first particles 41 and the second particles 42 even in the narrowest state, so that the carbon nanofibers in the elastomer 30 are set. The dispersion of 40 can be performed satisfactorily.

このとき、本実施の形態のエラストマーは、上述した特徴、すなわち、エラストマーの分子形態(分子長)、分子運動、カーボンナノファイバーとの化学的相互作用などの特徴を有することによってカーボンナノファイバーの分散を容易にするので、分散性および分散安定性(カーボンナノファイバーが再凝集しにくいこと)に優れた炭素繊維複合材料を得ることができる。より具体的には、エラストマーとカーボンナノファイバーとを混合すると、分子長が適度に長く、分子運動性の高いエラストマーがカーボンナノファイバーの相互に侵入し、かつ、エラストマーの特定の部分が化学的相互作用によってカーボンナノファイバーの活性の高い部分と結合する。この状態で、エラストマーとカーボンナノファイバーとの混合物に強い剪断力が作用すると、エラストマーの移動に伴ってカーボンナノファイバーも移動し、凝集していたカーボンナノファイバーが分離されて、エラストマー中に分散されることになる。そして、一旦分散したカーボンナノファイバーは、エラストマーとの化学的相互作用によって再凝集することが防止され、良好な分散安定性を有することができる。   At this time, the elastomer of the present embodiment has the characteristics described above, that is, the molecular morphology (molecular length) of the elastomer, the molecular motion, the chemical interaction with the carbon nanofiber, and the like. Therefore, a carbon fiber composite material excellent in dispersibility and dispersion stability (hardness of re-aggregation of carbon nanofibers) can be obtained. More specifically, when an elastomer and carbon nanofibers are mixed, an elastomer having a reasonably long molecular length and high molecular mobility penetrates into the carbon nanofibers, and a specific portion of the elastomer is chemically interlinked. It binds to the highly active part of the carbon nanofiber by action. In this state, if a strong shearing force acts on the mixture of the elastomer and carbon nanofibers, the carbon nanofibers move as the elastomer moves, and the aggregated carbon nanofibers are separated and dispersed in the elastomer. Will be. The carbon nanofibers once dispersed are prevented from reaggregating due to chemical interaction with the elastomer, and can have good dispersion stability.

また、エラストマー中に所定量の第1の粒子が含まれていることで、第1の粒子のまわりに発生するエラストマーの乱流のような幾通りもの複雑な流動によって、個々のカーボンナノファイバー同士を引き離す方向にも剪断力が働くことになる。したがって、直径が約30nm以下のカーボンナノファイバーや湾曲繊維状のカーボンナノファイバーであっても、個々に化学的相互作用によって結合したエラストマー分子のそれぞれの流動方向へ移動するため、エラストマー中に均一に分散されることになる。   In addition, since a predetermined amount of the first particles are contained in the elastomer, the individual carbon nanofibers are separated from each other by various complicated flows such as the turbulent flow of the elastomer generated around the first particles. Shear force will also work in the direction of pulling apart. Therefore, even in the case of carbon nanofibers having a diameter of about 30 nm or less or curved carbon-like carbon nanofibers, they move in the respective flow directions of the individual elastomer molecules bonded by chemical interaction. Will be distributed.

エラストマーにカーボンナノファイバーを剪断力によって分散させる工程は、上記オープンロール法に限定されず、密閉式混練法あるいは多軸押出し混練法を用いることもできる。要するに、この工程では、凝集したカーボンナノファイバーを分離できる剪断力をエラストマーに与えることができればよい。   The step of dispersing the carbon nanofibers in the elastomer by a shearing force is not limited to the open roll method, and a closed kneading method or a multi-screw extrusion kneading method can also be used. In short, in this step, it is sufficient that a shearing force capable of separating the aggregated carbon nanofibers can be given to the elastomer.

上述したエラストマーに第1の粒子、第2の粒子及びカーボンナノファイバーを分散させて両者を混合させる工程(a)によって得られた炭素繊維複合材料は、架橋剤によって架橋させて成形するか、もしくは架橋させずに成形することができる。このときの成形方法は、例えば圧縮成形工程や押出成形工程などを採用することができる。圧縮成形工程は、カーボンナノファイバーが分散した炭素繊維複合材料を、所定温度(例えば175℃)に設定された所望形状を有する成形金型内で所定時間(例えば20分)加圧状態で成形する工程を有する。   The carbon fiber composite material obtained by the step (a) of dispersing the first particles, the second particles, and the carbon nanofibers in the elastomer described above and mixing them is crosslinked with a crosslinking agent and molded, or It can be molded without crosslinking. As a molding method at this time, for example, a compression molding process or an extrusion molding process can be employed. In the compression molding step, a carbon fiber composite material in which carbon nanofibers are dispersed is molded in a pressurized state for a predetermined time (for example, 20 minutes) in a molding die having a desired shape set at a predetermined temperature (for example, 175 ° C.). Process.

エラストマーとカーボンナノファイバーとの混合・分散工程において、あるいは続いて、通常、ゴムなどのエラストマーの加工で用いられる配合剤を加えることができる。配合剤としては公知のものを用いることができる。配合剤としては、例えば、架橋剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、軟化剤、可塑剤、硬化剤、補強剤、充填剤、老化防止剤、着色剤などを挙げることができる。   In the step of mixing / dispersing the elastomer and the carbon nanofiber, or subsequently, a compounding agent usually used in processing of the elastomer such as rubber can be added. A well-known thing can be used as a compounding agent. Examples of the compounding agent include a crosslinking agent, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization retarder, a softening agent, a plasticizer, a curing agent, a reinforcing agent, a filler, an antiaging agent, and a coloring agent. it can.

(E)次に、上記方法によって得られた炭素繊維複合材料について述べる。
本実施の形態の炭素繊維複合材料は、基材であるエラストマーにカーボンナノファイバーが均一に分散されている。このことは、エラストマーがカーボンナノファイバーによって拘束されている状態であるともいえる。この状態では、カーボンナノファイバーによって拘束を受けたエラストマー分子の運動性は、カーボンナノファイバーの拘束を受けない場合に比べて小さくなる。そのため、本実施の形態にかかる炭素繊維複合材料の第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)、第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)及びスピン−格子緩和時間(T1)は、カーボンナノファイバーを含まないエラストマー単体の場合より短くなる。特に、金属粒子を含むエラストマーにカーボンナノファイバーを混合した場合には、カーボンナノファイバーを含むエラストマーの場合より、第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)が短くなる。なお、架橋体におけるスピン−格子緩和時間(T1)は、カーボンナノファイバーの混合量に比例して変化する。
(E) Next, the carbon fiber composite material obtained by the above method will be described.
In the carbon fiber composite material of the present embodiment, carbon nanofibers are uniformly dispersed in an elastomer as a base material. This can be said to be a state where the elastomer is restrained by the carbon nanofibers. In this state, the mobility of the elastomer molecules constrained by the carbon nanofibers is smaller than that when not constrained by the carbon nanofibers. Therefore, the first spin-spin relaxation time (T2n), the second spin-spin relaxation time (T2nn), and the spin-lattice relaxation time (T1) of the carbon fiber composite material according to the present embodiment are the carbon nanofibers. It becomes shorter than the case of the elastomer simple substance which does not contain. In particular, when carbon nanofibers are mixed in an elastomer containing metal particles, the second spin-spin relaxation time (T2nn) is shorter than in the case of an elastomer containing carbon nanofibers. In addition, the spin-lattice relaxation time (T1) in the crosslinked body changes in proportion to the mixing amount of the carbon nanofibers.

また、エラストマー分子がカーボンナノファイバーによって拘束された状態では、以下の理由によって、非ネットワーク成分(非網目鎖成分)は減少すると考えられる。すなわち、カーボンナノファイバーによってエラストマーの分子運動性が全体的に低下すると、非ネットワーク成分は容易に運動できなくなる部分が増えて、ネットワーク成分と同等の挙動をしやすくなること、また、非ネットワーク成分(末端鎖)は動きやすいため、カーボンナノファイバーの活性点に吸着されやすくなること、などの理由によって、非ネットワーク成分は減少すると考えられる。そのため、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は、カーボンナノファイバーを含まないエラストマー単体の場合より小さくなる。特に、第1の粒子及び第2の粒子を含むエラストマーにカーボンナノファイバーを混合した場合には、カーボンナノファイバーを含むエラストマーの場合より、さらに第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は小さくなる。   In addition, in the state where the elastomer molecules are constrained by the carbon nanofibers, it is considered that the non-network component (non-network chain component) decreases for the following reason. In other words, when the molecular mobility of the elastomer decreases as a whole due to carbon nanofibers, the non-network component becomes more difficult to move, making it easier to behave like the network component, and the non-network component ( It is considered that the non-network component is reduced due to the fact that the terminal chain is easy to move and is easily adsorbed to the active site of the carbon nanofiber. Therefore, the component fraction (fnn) of the component having the second spin-spin relaxation time is smaller than that in the case of an elastomer alone that does not include carbon nanofibers. In particular, when carbon nanofibers are mixed with an elastomer including first particles and second particles, the component content of the component having the second spin-spin relaxation time is further increased than that of an elastomer including carbon nanofibers. The rate (fnn) becomes small.

以上のことから、本実施の形態にかかる炭素繊維複合材料は、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって得られる測定値が以下の範囲にあることが望ましい。   From the above, it is desirable that the carbon fiber composite material according to the present embodiment has a measured value obtained by the Hahn echo method using the pulse method NMR in the following range.

すなわち、未架橋体において、150℃で測定した、第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)は100ないし3000μ秒であり、第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)は存在しないか、あるいは1000ないし10000μ秒であり、さらに第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.2未満であることが好ましい。   That is, in the uncrosslinked product, the first spin-spin relaxation time (T2n) measured at 150 ° C. is 100 to 3000 μsec, and the second spin-spin relaxation time (T2nn) does not exist or 1000 The component fraction (fnn) of the component having the second spin-spin relaxation time is preferably less than 0.2.

パルス法NMRを用いたハーンエコー法により測定されたスピン−格子緩和時間(T1)は、スピン−スピン緩和時間(T2)とともに物質の分子運動性を表す尺度である。具体的には、エラストマーのスピン−格子緩和時間が短いほど分子運動性が低く、エラストマーは固いといえ、そしてスピン−格子緩和時間が長いほど分子運動性が高く、エラストマーは柔らかいといえる。   The spin-lattice relaxation time (T1) measured by the Hahn-echo method using pulsed NMR is a measure representing the molecular mobility of a substance together with the spin-spin relaxation time (T2). Specifically, the shorter the spin-lattice relaxation time of the elastomer, the lower the molecular mobility and the harder the elastomer, and the longer the spin-lattice relaxation time, the higher the molecular mobility and the softer the elastomer.

本実施の形態にかかる炭素繊維複合材料は、動的粘弾性の温度依存性測定における流動温度が、原料エラストマー単体の流動温度より20℃以上高温であることが好ましい。本実施の形態の炭素繊維複合材料は、エラストマーに第1、第2の粒子とカーボンナノファイバーとが良好に分散されている。このことは、上述したように、エラストマーがカーボンナノファイバーによって拘束されている状態であるともいえる。この状態では、エラストマーは、カーボンナノファイバーを含まない場合に比べて、その分子運動が小さくなり、その結果、流動性が低下する。このような流動温度特性を有することにより、本実施の形態の炭素繊維複合材料は、動的粘弾性の温度依存性が小さくなり、その結果、優れた耐熱性を有する。   In the carbon fiber composite material according to the present embodiment, the flow temperature in the temperature dependence measurement of dynamic viscoelasticity is preferably 20 ° C. or more higher than the flow temperature of the raw material elastomer alone. In the carbon fiber composite material of the present embodiment, the first and second particles and the carbon nanofibers are well dispersed in the elastomer. This can be said to be a state where the elastomer is restrained by the carbon nanofibers as described above. In this state, the elastomer has a smaller molecular motion than the case where it does not contain carbon nanofibers, resulting in a decrease in fluidity. By having such a flow temperature characteristic, the carbon fiber composite material of the present embodiment has a low temperature dependency of dynamic viscoelasticity, and as a result, has excellent heat resistance.

カーボンナノファイバーは、通常、相互に絡み合って媒体に分散しにくい性質を有する。しかし、本実施の形態の炭素繊維複合材料のエラストマーを分解気化させた多孔質複合材料を、例えば金属の複合材料の原料として用いると、カーボンナノファイバーがエラストマーに既に分散した状態で存在するので、この原料と金属などのマトリクス材料とを混合することでカーボンナノファイバーをマトリクス材料に容易に分散することができる。また、カーボンナノファイバーの表面は活性化し、あるいは酸素などと反応して、金属との濡れ性が向上しているため、複合材料のマトリクス材料とも濡れ性がよい。   Carbon nanofibers usually have the property of being entangled with each other and difficult to disperse in a medium. However, when the porous composite material obtained by decomposing and vaporizing the elastomer of the carbon fiber composite material of the present embodiment is used as a raw material for a metal composite material, for example, the carbon nanofibers are already dispersed in the elastomer, By mixing this raw material and a matrix material such as metal, the carbon nanofibers can be easily dispersed in the matrix material. In addition, since the surface of the carbon nanofiber is activated or reacts with oxygen or the like to improve the wettability with the metal, the matrix material of the composite material has good wettability.

(F)次に、炭素繊維複合材料を熱処理し、該炭素繊維複合材料中に含まれるエラストマーを分解気化させて中間複合材料を得る工程(b)について説明する。
工程(b)は、炭素繊維複合材料を熱処理することで、エラストマーを分解気化させ、第1の粒子及び第2の粒子の周りにカーボンナノファイバーが分散した、中間複合材料を得ることができる。
(F) Next, the step (b) of obtaining an intermediate composite material by heat-treating the carbon fiber composite material to decompose and vaporize the elastomer contained in the carbon fiber composite material will be described.
In the step (b), the carbon fiber composite material is heat-treated to decompose and vaporize the elastomer, thereby obtaining an intermediate composite material in which the carbon nanofibers are dispersed around the first particles and the second particles.

このような熱処理は、使用されるエラストマーの種類によって種々の条件を選択することができる。工程(b)は、不活性気体雰囲気中において、エラストマーの分解気化温度以上であって、かつ第1の粒子の融点未満で熱処理されることが好ましい。不活性気体としては、窒素、5%以下の酸素を含んだ窒素、アルゴンなどを用いることができる。不活性気体雰囲気を採用するのは、大気中で工程(b)の熱処理を行なうと、カーボンナノファイバーが酸化分解(燃焼)してしまうためである。   Various conditions can be selected for such heat treatment depending on the type of elastomer used. Step (b) is preferably heat-treated in an inert gas atmosphere at a temperature equal to or higher than the decomposition vaporization temperature of the elastomer and lower than the melting point of the first particles. As the inert gas, nitrogen, nitrogen containing 5% or less of oxygen, argon, or the like can be used. The inert gas atmosphere is used because the carbon nanofibers are oxidatively decomposed (burned) when the heat treatment in the step (b) is performed in the air.

不活性気体雰囲気の熱処理炉に炭素繊維複合材料を配置し、炉内をエラストマーの分解気化する温度以上に加熱して熱処理する。この加熱によって、エラストマーは分解気化し、第1の粒子及び第2の粒子の周りにカーボンナノファイバーが分散した中間複合材料が製造される。   A carbon fiber composite material is placed in a heat treatment furnace in an inert gas atmosphere, and the inside of the furnace is heated to a temperature higher than the temperature at which the elastomer is decomposed and vaporized. By this heating, the elastomer is decomposed and vaporized, and an intermediate composite material in which carbon nanofibers are dispersed around the first particles and the second particles is manufactured.

エラストマーが例えば天然ゴム(NR)であり、第1の粒子が例えばアルミニウム粒子である場合、工程(b)の熱処理温度は、300ないし650℃とすることが好ましい。熱処理温度が300℃以上であれば、天然ゴムが分解されて分解気化し、熱処理温度が650℃以下であれば、アルミニウム粒子が溶融することなく中間複合材料を得ることができる。なお、熱処理時間は、熱処理温度が高いほど短時間となるが、エラストマーが分解されて分解気化するためには1分〜100時間である。   When the elastomer is, for example, natural rubber (NR) and the first particles are, for example, aluminum particles, the heat treatment temperature in step (b) is preferably 300 to 650 ° C. If the heat treatment temperature is 300 ° C. or higher, natural rubber is decomposed and decomposed and vaporized, and if the heat treatment temperature is 650 ° C. or lower, an intermediate composite material can be obtained without melting aluminum particles. In addition, although heat processing time becomes short, so that heat processing temperature is high, in order for an elastomer to decompose | disassemble and vaporize, it is 1 minute-100 hours.

このようにして得られた中間複合材料は、第1の粒子及び第2の粒子間に分散したカーボンナノファイバーが存在している。カーボンナノファイバーと第1の粒子との濡れ性はよいので、カーボンナノファイバーはエラストマー中に分散した状態に近い状態で第1の粒子の周りに分散している。しかしながら、このようにして得られた中間複合材料は、エラストマーが分解気化した際に第1の粒子の間隔を押し広げた比較的大きな空孔があり、第1の粒子間の空孔が均一ではない。   The intermediate composite material obtained in this way has carbon nanofibers dispersed between the first particles and the second particles. Since the wettability between the carbon nanofibers and the first particles is good, the carbon nanofibers are dispersed around the first particles in a state close to the state dispersed in the elastomer. However, the intermediate composite material thus obtained has relatively large pores that widen the interval between the first particles when the elastomer is decomposed and vaporized, and the pores between the first particles are not uniform. Absent.

(G)次に、中間複合材料を加圧して、多孔質複合材料を得る工程(c)について説明する。
工程(c)は、工程(b)で得られた中間複合材料を型内で圧縮して多孔質材を得る。工程(c)の加圧によって中間複合材料は比較的大きな空孔例えば100μm以上の空孔が除去され、第1の粒子間の空孔のサイズが均一化した多孔質複合材料が得られる。
(G) Next, the step (c) in which the intermediate composite material is pressurized to obtain a porous composite material will be described.
In step (c), the intermediate composite material obtained in step (b) is compressed in a mold to obtain a porous material. By the pressurization in the step (c), relatively large pores, for example, pores of 100 μm or more are removed from the intermediate composite material, and a porous composite material in which the pore sizes between the first particles are uniform is obtained.

図2は、工程(c)の概略説明図である。工程(b)で得られた中間複合材料250は、金型80内に配置され、上方から押しコマ90によって圧力Pで加圧される。中間複合材料250は、加圧され、圧縮されて金型80からノックアウトして取り出され、全体に均一な多孔質複合材料に成型される。   FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the step (c). The intermediate composite material 250 obtained in the step (b) is disposed in the mold 80 and is pressurized with the pressure P by the push piece 90 from above. The intermediate composite material 250 is pressurized, compressed, knocked out of the mold 80 and taken out, and formed into a porous composite material that is uniform throughout.

図3は、多孔質複合材料300の構造を説明する模式図である。図3に示すように、多孔質複合材料300は、第1の粒子41と第2の粒子42が工程(c)の加圧によって密着し、第1の粒子41及び第2の粒子42の間に形成された空孔46のサイズは、全体にほぼ均一な大きさに形成される。これは、高硬度の第2の粒子が中間複合材料250中にランダムに配置されることで、加圧による応力を緩和させ、適度な多孔質の構造のままで形状を維持するものと考えられる。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of the porous composite material 300. As shown in FIG. 3, in the porous composite material 300, the first particles 41 and the second particles 42 are brought into close contact with each other by the pressurization in the step (c), and the first particles 41 and the second particles 42 are interposed. The size of the holes 46 formed in the above is almost uniform. This is considered because the second particles having high hardness are randomly arranged in the intermediate composite material 250 to relieve stress due to pressurization and maintain the shape with an appropriate porous structure. .

図4は、中間複合材料中に第2の粒子がない場合の多孔質複合材料(参考例)310の構造を説明する参考模式図である。図4に示すように、多孔質複合材310の中心部分及び中心から多孔質複合材の角部へ向かう方向には圧力がかかりにくく、筋状の比較的大きな例えば100μm以上の空孔48が形成され易い。大きな空孔48は、マトリクス材料が浸透すると補強されていないマトリクス材料のみの相を形成し、複合材料の強度など物性に影響を与える。また、第1の粒子41は圧力によって押しつぶされて第1の粒子41の間に形成される空孔46が小さくなり、マトリクス材料の浸透を困難とさせてしまう場合がある。したがって、図3を用いて前述したように、第1の粒子よりも硬度の高い第2の粒子が重要な役割を果たすのである。   FIG. 4 is a reference schematic diagram for explaining the structure of the porous composite material (reference example) 310 when the second particle is not present in the intermediate composite material. As shown in FIG. 4, pressure is not easily applied in the central portion of the porous composite material 310 and in the direction from the center toward the corner portion of the porous composite material, and a relatively large streaky void 48 of, for example, 100 μm or more is formed. It is easy to be done. The large pores 48 form a phase of only the matrix material that is not reinforced when the matrix material penetrates, and affects physical properties such as strength of the composite material. In addition, the first particles 41 may be crushed by pressure, and the pores 46 formed between the first particles 41 may be reduced, making it difficult for the matrix material to penetrate. Therefore, as described above with reference to FIG. 3, the second particles having higher hardness than the first particles play an important role.

工程(c)は、中間複合材料を後工程で取り扱う際に少なくとも形状を維持できる程度に押し固められることが好ましく、浸透工程において少なくともマトリクス金属材料の浸透が困難にならない程度に気孔を残すことが好ましい。そのため、工程(c)においては、中間複合材料を0.5MPa〜10MPaで加圧することが好ましい。加圧力が0.5MPa未満であると、成型された多孔質材が形状を維持することができないことがある。また、充填材の材質にもよるが、加圧力が10MPaを超えると、成型された多孔質材の気孔が小さくなりすぎ、多孔質材にマトリクス材料が浸透しないことがある。   In the step (c), when the intermediate composite material is handled in a subsequent step, it is preferable that the intermediate composite material is pressed to such an extent that the shape can be maintained. preferable. Therefore, in the step (c), it is preferable to pressurize the intermediate composite material at 0.5 MPa to 10 MPa. If the applied pressure is less than 0.5 MPa, the molded porous material may not be able to maintain its shape. Although depending on the material of the filler, when the applied pressure exceeds 10 MPa, the pores of the molded porous material become too small and the matrix material may not penetrate into the porous material.

また、工程(c)は、第1の粒子同士が結合し易いように、熱処理雰囲気中で行なうことが好ましい。熱処理雰囲気の温度は、用いられる第1の粒子の種類によって適宜選択することができるが、例えばアルミニウム粒子を用いた場合には、400℃程度の雰囲気中で工程(c)を行なうことが好ましい。   Moreover, it is preferable to perform a process (c) in heat processing atmosphere so that 1st particle | grains may couple | bond together easily. The temperature of the heat treatment atmosphere can be appropriately selected depending on the type of the first particles to be used. For example, when aluminum particles are used, the step (c) is preferably performed in an atmosphere of about 400 ° C.

工程(c)で得られた多孔質複合材料は、カーボンナノファイバーが第1の粒子の間に分散した状態のままの形態を維持することができ、さらに、微細な多孔質構造を維持したまま保管、搬送などで容易にハンドリングすることができる。   The porous composite material obtained in the step (c) can maintain a form in which the carbon nanofibers are dispersed between the first particles, and further maintain a fine porous structure. It can be handled easily during storage and transportation.

(H)最後に、多孔質複合材料を用いて複合材料を得る製造方法について説明する。
本実施の形態における複合材料を得る製造方法は、上記工程(c)で得られた多孔質複合材料にマトリクス材料の溶湯を浸透させることで、カーボンナノファイバーが分散した複合材料を得ることができる。本実施の形態では、多孔質複合材料に溶湯を浸透させるいわゆる非加圧浸透法を用いて鋳造する工程について、図5及び図6を用いて詳細に説明する。
(H) Finally, a manufacturing method for obtaining a composite material using a porous composite material will be described.
In the manufacturing method for obtaining a composite material in the present embodiment, a composite material in which carbon nanofibers are dispersed can be obtained by infiltrating the molten metal of the matrix material into the porous composite material obtained in the step (c). . In the present embodiment, a step of casting using a so-called non-pressure infiltration method for infiltrating a molten metal into a porous composite material will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.

図5及び図6は、非加圧浸透法によって複合材料を製造する装置の概略構成図である。図5において、密閉された容器1内には、あらかじめ成形された多孔質複合材料300が入れられる。その多孔質複合材料300の上方にマトリクス材料の塊5が配置される。次に、容器1に内蔵された図示せぬ加熱手段によって、容器1内に配置された多孔質複合材料300及びマトリクス材料の塊5をマトリクス材料の融点以上に加熱する。加熱されたマトリクス材料の塊5は、溶融して溶湯となり、多孔質複合材料300中の空孔に浸透する。   5 and 6 are schematic configuration diagrams of an apparatus for producing a composite material by a non-pressure infiltration method. In FIG. 5, a porous composite material 300 molded in advance is placed in a sealed container 1. A mass 5 of matrix material is disposed above the porous composite material 300. Next, the porous composite material 300 and the matrix material lump 5 arranged in the container 1 are heated to the melting point of the matrix material or higher by a heating means (not shown) incorporated in the container 1. The heated mass 5 of the matrix material melts into a molten metal and penetrates into the pores in the porous composite material 300.

本実施の形態の多孔質複合材料300は、工程(c)の加圧工程によって適度な空孔サイズが全体に一様に形成されているため、毛細管現象によって溶湯をより早く全体に浸透させることができる。また、本浸透工程に先立って、例えば工程(a)において、多孔質複合材料300にマグネシウム粒子を加えて混合させておくことで、容器1内を還元雰囲気としてもよい。第1の粒子及びマトリクス材料として例えばアルミニウムを用いた際に、アルミニウムが還元されることで濡れ性の改善され、第1の粒子間に毛細管現象によって溶湯が浸透し多孔質複合材料の内部まで完全にアルミニウム溶湯が満たされる。そして、容器1の加熱手段による加熱を停止させ、溶湯を冷却・凝固させ、カーボンナノファイバーが均一に分散された複合材料400を製造することができる。本実施の形態にかかるマトリクス材料は、第1の粒子間に形成された空孔46内に浸透し、第1の粒子同士を結合させるバインディング材として用いられる。したがって、本浸透工程に用いられる多孔質複合材料300は、あらかじめ浸透工程で使用されるマトリクス材料の溶湯と同じ材料の第1の粒子を用いて成形されていることが好ましい。このようにすることで、溶湯と第1の粒子とが混ざりやすく均質な複合材料を得ることができる。マトリクス材料としては、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、金、銀、銅、ニッケル、クロム、ゲルマニウム、セレン、スズ、亜鉛及びこれらの合金などの金属粒子や、セラミックス、ガラス、シリコンなどの非金属粒子を単体でもしくは組み合わせて用いることができる。   In the porous composite material 300 of the present embodiment, the appropriate pore size is uniformly formed throughout the pressurizing step of step (c), so that the molten metal can permeate through the entire capillaries earlier by capillary action. Can do. Prior to the main permeation step, for example, in step (a), the inside of the container 1 may be reduced by adding magnesium particles to the porous composite material 300 and mixing them. When, for example, aluminum is used as the first particles and the matrix material, the wettability is improved by reducing the aluminum, and the molten metal permeates between the first particles by a capillary phenomenon to completely reach the inside of the porous composite material. Is filled with molten aluminum. And the heating by the heating means of the container 1 is stopped, the molten metal is cooled and solidified, and the composite material 400 in which the carbon nanofibers are uniformly dispersed can be manufactured. The matrix material according to the present embodiment penetrates into the pores 46 formed between the first particles and is used as a binding material that bonds the first particles. Therefore, it is preferable that the porous composite material 300 used in the main infiltration step is molded in advance using the first particles of the same material as the molten matrix material used in the infiltration step. By doing so, it is possible to obtain a homogeneous composite material in which the molten metal and the first particles are easily mixed. Matrix materials include metal particles such as aluminum, magnesium, titanium, iron, gold, silver, copper, nickel, chromium, germanium, selenium, tin, zinc, and alloys thereof, and non-metal particles such as ceramics, glass, and silicon Can be used alone or in combination.

また、容器1を加熱する前に、容器1の室内を容器1に接続された減圧手段2例えば真空ポンプによって脱気してもよい。さらに、容器1に接続された不活性ガス注入手段3例えば窒素ガスボンベから窒素ガスを容器1内に導入してもよい。   Further, before the container 1 is heated, the inside of the container 1 may be degassed by the decompression means 2 connected to the container 1, for example, a vacuum pump. Furthermore, nitrogen gas may be introduced into the container 1 from an inert gas injection means 3 connected to the container 1, for example, a nitrogen gas cylinder.

また、上記実施の形態においては非加圧浸透法について説明したが、浸透法であればこれに限らず例えば不活性ガスなどの雰囲気の圧によって加圧する加圧浸透法を用いることもできる。   In the above-described embodiment, the non-pressure infiltration method has been described. However, the infiltration method is not limited to this, and for example, a pressure infiltration method in which pressure is applied by an atmospheric pressure such as an inert gas can be used.

上述したように、多孔質複合材料中のカーボンナノファイバーの表面は活性化しているため、マトリクス材料との濡れ性が向上しており、複合材料は全体に機械的性質のばらつきが低減され、均質な複合材料が得られる。しかも、多孔質複合材料は工程(c)によって比較的大きな空孔が除去されたため、複合材料にはマトリクス材料のみで形成された大きな相が存在せず、全体に均質である。また、中間複合材料中に含まれる少量の高硬度第2の粒子によって工程(c)による加圧で多孔質の構造が大きく崩れることが無く、多孔質複合材料にマトリクス材料の溶湯が全体に均等に浸透することができる。そのため、本実施の形態にかかる複合材料は、溶湯の浸透不良によるボイドもほとんどなく、全体に均質である。   As described above, since the surface of the carbon nanofiber in the porous composite material is activated, the wettability with the matrix material is improved, and the composite material has a uniform variation in mechanical properties and is homogeneous. Can be obtained. Moreover, since the porous composite material has relatively large pores removed by the step (c), the composite material does not have a large phase formed only of the matrix material, and is homogeneous throughout. In addition, the porous structure does not collapse greatly due to the pressurization in the step (c) due to the small amount of high hardness second particles contained in the intermediate composite material, and the molten metal of the matrix material is evenly distributed throughout the porous composite material. Can penetrate. Therefore, the composite material according to the present embodiment has almost no voids due to poor penetration of the molten metal, and is homogeneous throughout.

以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1〜4、比較例1)
(1)サンプルの作製
(a)炭素繊維複合材料の作製
第1の工程:ロール径が6インチのオープンロール(ロール温度10〜20℃)に、表1に示す所定量(100g)の天然ゴム(表1では「NR」と記載する)を100重量部(phr)投入して、ロールに巻き付かせた。
第2の工程:天然ゴムに対して表1に示す量(重量部)の第1の粒子、第2の粒子及び還元剤を天然ゴムに投入した。このとき、ロール間隙を1.5mmとした。
第3の工程:次に、天然ゴムに対して表1に示す量(重量部)のカーボンナノファイバー(表1では「CNT13」と記載する)を投入した。このとき、ロール間隙を1.5mmとした。
第4の工程:カーボンナノファイバーを投入し終わったら、混合物をロールから取り出した。
第5の工程:ロール間隙を1.5mmから0.3mmと狭くして、前記混合物を投入して薄通しをした。このとき、2本のロールの表面速度比を1.1とした。薄通しは繰り返し10回行った。
第6の工程:ロールを所定の間隙(1.1mm)にセットして、薄通しした混合物を投入し、分出しした。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
(Examples 1-4, Comparative Example 1)
(1) Preparation of sample (a) Preparation of carbon fiber composite material First step: A predetermined amount (100 g) of natural rubber shown in Table 1 on an open roll having a roll diameter of 6 inches (roll temperature: 10 to 20 ° C.) 100 parts by weight (phr) (indicated in Table 1 as “NR”) was added and wound around a roll.
Second step: The amount (parts by weight) of the first particles, the second particles, and the reducing agent shown in Table 1 with respect to the natural rubber was added to the natural rubber. At this time, the roll gap was set to 1.5 mm.
Third step: Next, carbon nanofibers (described as “CNT13” in Table 1) in an amount (parts by weight) shown in Table 1 were added to natural rubber. At this time, the roll gap was set to 1.5 mm.
Fourth step: When the carbon nanofibers were charged, the mixture was removed from the roll.
Fifth step: The roll gap was narrowed from 1.5 mm to 0.3 mm, and the mixture was introduced to make it thin. At this time, the surface speed ratio of the two rolls was set to 1.1. Thinning was repeated 10 times.
Sixth step: The roll was set to a predetermined gap (1.1 mm), and the thinned mixture was charged and dispensed.

このようにして、実施例1〜4及び比較例1の未架橋の炭素繊維複合材料サンプルを得た。なお、第1の粒子のアルミニウム粉として平均粒径30μmの純アルミニウム粒子(99.7%がアルミニウム、硬度:HV27)と、平均直径(繊維径)が約13nmのマルチウォールカーボンナノファイバーと、還元剤としての平均粒径50μmのマグネシウム粒子と、を用いた。また、第2の粒子としては、アルミナ粉Aとして平均粒径0.4μmのアルミナ粒子(Al2O3、硬度:HV1800)と、アルミナ粉Bとして平均粒径30μmのアルミナ粒子(Al2O3、硬度:HV1800)と、炭化ケイ素粉として平均粒径30μmの炭化ケイ素粒子(SiC、硬度:HV2200)と、を用いた。 Thus, the uncrosslinked carbon fiber composite material samples of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were obtained. In addition, pure aluminum particles (99.7% is aluminum, hardness: HV27) having an average particle diameter of 30 μm as aluminum powder of the first particles, multi-wall carbon nanofibers having an average diameter (fiber diameter) of about 13 nm, and reduction As the agent, magnesium particles having an average particle diameter of 50 μm were used. As the second particles, alumina powder A as alumina particles having an average particle diameter of 0.4 μm (Al 2 O 3 , hardness: HV1800) and alumina powder B as alumina particles having an average particle diameter of 30 μm (Al 2 O 3) , Hardness: HV1800) and silicon carbide particles having an average particle size of 30 μm (SiC, hardness: HV2200) as silicon carbide powder.

(b)中間複合材料の作製
上記(a)で得られた炭素繊維複合材料を窒素雰囲気の炉内でエラストマーの分解気化温度以上(500℃)で2時間分間熱処理して、エラストマーを分解気化させ、中間複合材料を得た。
(B) Preparation of intermediate composite material The carbon fiber composite material obtained in (a) above is heat-treated for 2 hours at a temperature equal to or higher than the decomposition vaporization temperature of the elastomer (500 ° C.) in a nitrogen atmosphere furnace to decompose and vaporize the elastomer. An intermediate composite material was obtained.

(c)多孔質複合材料の作製
上記(b)で得られた中間複合材料を成形ダイ内に配置させ、400℃の雰囲気中でパンチに荷重Pとして約5MPaの圧縮応力で上から加圧して圧縮成型し、50×50×10mmの大きさの多孔質複合材料を得た。
(C) Production of porous composite material The intermediate composite material obtained in the above (b) was placed in a molding die and pressed from above with a compressive stress of about 5 MPa as a load P on a punch in an atmosphere of 400 ° C. Compression molding was performed to obtain a porous composite material having a size of 50 × 50 × 10 mm.

(d)複合材料の作成
上記(c)で得られた多孔質複合材料を非加圧浸透法によって複合材料として得た。より詳細には、上記(c)で得られた多孔質複合材料を容器(炉)内に配置させ、マトリクス材料であるアルミニウム塊(純アルミニウムインゴット)をその上に置き、不活性ガス(窒素)雰囲気中でアルミニウムの融点以上の温度(800℃)まで加熱した。アルミニウム塊は溶融し、アルミニウム溶湯となり、多孔質複合材料の空孔を満たすように溶湯が浸透した。アルミニウムの溶湯を浸透させた後、これを自然放冷して凝固させ、複合材料を得た。
(D) Preparation of composite material The porous composite material obtained in the above (c) was obtained as a composite material by a non-pressure permeation method. More specifically, the porous composite material obtained in the above (c) is placed in a container (furnace), an aluminum lump (pure aluminum ingot) as a matrix material is placed thereon, and an inert gas (nitrogen) It heated to the temperature (800 degreeC) more than melting | fusing point of aluminum in atmosphere. The aluminum lump melted to become a molten aluminum, and the molten metal penetrated so as to fill the pores of the porous composite material. After infiltrating the molten aluminum, it was naturally cooled and solidified to obtain a composite material.

(2)顕微鏡による観察
実施例1〜4及び比較例1の複合材料サンプルの電子顕微鏡(SEM)及び金属顕微鏡による観察結果を表1に示す。表1において、電子顕微鏡で複合材料にカーボンナノファイバーの凝集が観察されなかったサンプルはCNT分散状態の欄に「良」と記載し、金属顕微鏡でアルミニウムの筋(幅が100μm以上)が複合材料に観察されなかったサンプルはアルミの筋の欄に「無し」と記載し、アルミニウムの筋が観察されたサンプルは「有り」と記載した。図7は実施例1の複合材料サンプルの切断面を撮影した写真であり、図8は比較例1の複合材料サンプルの切断面を撮影した写真である。図8の白い筋状の部分がアルミニウムの筋Aである。なお、ここで確認されたアルミニウムの筋は、EDSやXPSを用いた元素分析によってアルミニウムの単独相であることがわかった。
(2) Observation with a microscope Table 1 shows the observation results of the composite material samples of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 with an electron microscope (SEM) and a metallographic microscope. In Table 1, samples in which carbon nanofiber aggregation was not observed in the composite material with an electron microscope are described as “good” in the column of the CNT dispersion state, and aluminum streaks (width of 100 μm or more) were observed with a metal microscope. Samples that were not observed were described as “None” in the column of aluminum streaks, and samples that were observed as aluminum streaks were described as “Yes”. FIG. 7 is a photograph of the cut surface of the composite material sample of Example 1, and FIG. 8 is a photograph of the cut surface of the composite material sample of Comparative Example 1. The white streaks in FIG. 8 are aluminum streaks A. The aluminum streaks identified here were found to be a single phase of aluminum by elemental analysis using EDS or XPS.

(3)圧縮耐力の測定
複合材料サンプルについて、圧縮耐力(MPa)の最大値、最小値及び平均値を測定した。圧縮耐力の測定は、10×10×5(厚さ)mmの試料を0.01mm/minで圧縮したときの0.2%耐力(σ0.2)とした。その結果を表1に示す。
(3) Measurement of compression strength About the composite material sample, the maximum value, the minimum value, and the average value of compression strength (MPa) were measured. The measurement of the compressive yield strength was 0.2% yield strength (σ0.2) when a 10 × 10 × 5 (thickness) mm sample was compressed at 0.01 mm / min. The results are shown in Table 1.

(4)良品率
複合材料サンプルから、10×10×10(厚さ)mmの試料を100個切り出し、その比重を測定した。試料の比重が2.6未満であれば不良品とし、比重が2.6以上であれば良品として、複合材料サンプル毎の良品率(%)を計算し、その結果を表1に示した。
(4) 100 samples of 10 × 10 × 10 (thickness) mm were cut out from the non-defective rate composite material sample, and the specific gravity was measured. When the specific gravity of the sample was less than 2.6, the product was judged as a defective product, and when the specific gravity was 2.6 or more, it was judged as a non-defective product. The yield rate (%) for each composite material sample was calculated, and the results are shown in Table 1.

表1から、本発明の実施例1〜4によれば、以下のことが確認された。すなわち、第2の粒子を含む複合材料においては、アルミニウムの筋が観察されなかったことから、工程(c)によって比較的大きな空孔を除去できたことがわかった。また、第2の粒子を含まない比較例1の複合材料の観察では、アルミニウムの筋が観察された。なお、実施例1〜4及び比較例1の複合材料は、カーボンナノファイバーの凝集はほとんど観察されず良好であった。   From Table 1, according to Examples 1 to 4 of the present invention, the following was confirmed. That is, in the composite material containing the second particles, since aluminum streaks were not observed, it was found that relatively large pores could be removed by the step (c). Further, in the observation of the composite material of Comparative Example 1 not including the second particles, aluminum streaks were observed. The composite materials of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were good with almost no aggregation of carbon nanofibers observed.

さらに、実施例1〜4の複合材料の圧縮耐力が最大値、最小値及び平均値の全てにおいて、比較例1の複合材料の圧縮耐力の値より大きくなっていることから、実施例1〜4の複合材料は機械的性質のばらつきが低減されて全体に均質であることがわかった。また、実施例1〜4の複合材料の良品率(%)が、比較例1の約2倍であり、100%に近いことから、工業的な生産が可能であることがわかった。   Furthermore, the compressive yield strength of the composite materials of Examples 1 to 4 is larger than the compressive yield value of the composite material of Comparative Example 1 in all of the maximum value, the minimum value, and the average value. This composite material was found to be homogeneous throughout with reduced variations in mechanical properties. Moreover, since the non-defective rate (%) of the composite materials of Examples 1 to 4 was about twice that of Comparative Example 1 and was close to 100%, it was found that industrial production was possible.

以上のことから、本発明によれば、一般に基材への分散が難しいカーボンナノファイバーがエラストマーに均一に分散することができ、第2の粒子を含むことで、複合材料を効率よく生産できることが明らかとなった。また、本発明によれば、全体に均質な機械的性質を有する複合材料が得られることがわかった。   From the above, according to the present invention, carbon nanofibers that are generally difficult to disperse into the base material can be uniformly dispersed in the elastomer, and the composite material can be efficiently produced by including the second particles. It became clear. Moreover, according to this invention, it turned out that the composite material which has a homogeneous mechanical property as a whole is obtained.

本実施の形態で用いたオープンロール法によるエラストマーとカーボンナノファイバーとの混練法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the kneading | mixing method of the elastomer and carbon nanofiber by the open roll method used in this Embodiment. 本実施の形態の工程(c)の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the process (c) of this Embodiment. 本実施の形態の多孔質複合材料の構造を説明する模式図であるIt is a schematic diagram explaining the structure of the porous composite material of this Embodiment 第2の粒子を用いない多孔質複合材料の構造を説明する参考模式図である。It is a reference schematic diagram explaining the structure of the porous composite material which does not use a 2nd particle | grain. 非加圧浸透法によって複合材料を製造する装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the apparatus which manufactures a composite material by the non-pressurization osmosis | permeation method. 非加圧浸透法によって複合材料を製造する装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the apparatus which manufactures a composite material by the non-pressurization osmosis | permeation method. 実施例1の複合材料サンプルの切断面を撮影した写真である。2 is a photograph taken of a cut surface of a composite material sample of Example 1. FIG. 比較例1の複合材料サンプルの切断面を撮影した写真である。3 is a photograph of a cut surface of a composite material sample of Comparative Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 容器
2 減圧手段
3 注入手段
5 マトリクス材料の塊
10 第1のロール
20 第2のロール
30 エラストマー
40 カーボンナノファイバー
41 第1の粒子
42 第2の粒子
46 空孔
48 大きな空孔
80 金型
90 押しコマ
250 中間複合材料
300 多孔質複合材料
310 多孔質複合材料(参考例)
400 複合材料
A アルミニウムの筋
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Pressure-reducing means 3 Injection | pouring means 5 Mass 10 of matrix materials 1st roll 20 2nd roll 30 Elastomer 40 Carbon nanofiber 41 1st particle 42 2nd particle 46 Hole 48 Large hole 80 Mold 90 Pushing piece 250 Intermediate composite material 300 Porous composite material 310 Porous composite material (reference example)
400 Composite material A Aluminum streaks

Claims (10)

エラストマーに、第1の粒子と、第2の粒子と、カーボンナノファイバーと、を混合し
、かつ剪断力によって分散させて炭素繊維複合材料を得る工程(a)と、
前記炭素繊維複合材料を熱処理し、該炭素繊維複合材料中に含まれるエラストマーを分解気化させて中間複合材料を得る工程(b)と、
前記中間複合材料を加圧して、多孔質複合材料を得る工程(c)と、
を含み、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子よりも高い硬度を有し、かつ、前記炭素繊維複合材料中の重量割合が前記第1の粒子よりも小さい、多孔質複合材料の製造方法。
(A) a step of mixing a first particle, a second particle, and a carbon nanofiber with an elastomer and dispersing the mixture by a shearing force to obtain a carbon fiber composite material;
(B) a step of heat-treating the carbon fiber composite material to decompose and vaporize an elastomer contained in the carbon fiber composite material to obtain an intermediate composite material;
Pressing the intermediate composite material to obtain a porous composite material (c);
Including
The method for producing a porous composite material, wherein the second particles have a hardness higher than that of the first particles, and a weight ratio in the carbon fiber composite material is smaller than that of the first particles.
請求項1において、
前記第2の粒子の硬度は、前記第1の粒子の硬度の2倍〜150倍である、多孔質複合材料の製造方法。
In claim 1,
The method for producing a porous composite material, wherein the hardness of the second particles is 2 to 150 times the hardness of the first particles.
請求項1または2において、
前記第1の粒子に対する前記第2の粒子の重量割合は、0.1重量%〜10重量%である、多孔質複合材料の製造方法。
In claim 1 or 2,
The method for producing a porous composite material, wherein a weight ratio of the second particles to the first particles is 0.1 wt% to 10 wt%.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記第1の粒子と第2の粒子とを合わせた配合量は、前記エラストマー100重量部に対して、300重量部〜600重量部である、多孔質複合材料の製造方法。
In any one of Claims 1-3,
The compounding amount of the first particles and the second particles is 300 parts by weight to 600 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer.
請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記第1の粒子は、前記カーボンナノファイバーの平均直径よりも大きな平均粒径を有し、
前記第2の粒子は、前記第1の粒子の平均粒径よりも大きい平均粒径を有する、多孔質複合材料の製造方法。
In any one of Claims 1-4,
The first particles have an average particle size larger than the average diameter of the carbon nanofibers,
The method for producing a porous composite material, wherein the second particles have an average particle size larger than an average particle size of the first particles.
請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記第1の粒子は、アルミニウムであり、
前記第2の粒子は、アルミナである、多孔質複合材料の製造方法。
In any one of Claims 1-5,
The first particles are aluminum;
The method for producing a porous composite material, wherein the second particles are alumina.
請求項1〜6のいずれかにおいて、
前記エラストマーは、カーボンナノファイバーに対して親和性を有する不飽和結合または基を有する、多孔質複合材料の製造方法。
In any one of Claims 1-6,
The method for producing a porous composite material, wherein the elastomer has an unsaturated bond or group having affinity for carbon nanofibers.
請求項1〜7のいずれかにおいて得られた前記多孔質複合材料にマトリクス材料の溶湯を浸透させる、複合材料の製造方法。   A method for producing a composite material, wherein a melt of a matrix material is infiltrated into the porous composite material obtained in any one of claims 1 to 7. 請求項8において、
前記マトリクス材料は、アルミニウムである、複合材料の製造方法。
In claim 8,
The method for producing a composite material, wherein the matrix material is aluminum.
請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法によって得られた多孔質複合材料。   The porous composite material obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-7.
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CN105642898B (en) * 2016-01-14 2017-07-25 哈尔滨工程大学 A kind of method that use laser 3D printing technology manufactures closed pore structures material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103189154A (en) * 2010-10-27 2013-07-03 贝克休斯公司 Nanomatrix powder metal composite
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