JP5042960B2 - 炭素繊維複合材料の製造方法 - Google Patents
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Description
前記エラストマーは、前記カーボンナノファイバーに対して親和性を有するエポキシ基を有するスチレン系熱可塑性エラストマーであり、
前記工程は、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロール法を用いて0ないし50℃で行われる。
(実施例1〜3、比較例1、2)
(1)サンプルの作製
表1に示すエポキシ基を有するスチレン系熱可塑性エラストマー(本エラストマー)に所定量のカーボンナノファイバーをオープンロール法によって混練してサンプルを得た。
a)6インチオープンロール(ロール温度10〜20℃)に、表1に示す所定量(100g)の本エラストマー(100重量部(phr))を投入して、ロールに巻き付かせた。
b)本エラストマーに対して表1に示す量(重量部)のカーボンナノファイバー(表1では「CNT」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。
c)カーボンナノファイバーを投入し終わったら、本エラストマーとカーボンナノファイバーとの混合物をロールから取り出した。
d)ロール間隙を1.5mmから0.3mmと狭くして、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。
e)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。
このようにして、実施例1〜3および比較例1,2の炭素繊維複合材料のサンプルを得た。
比較例1としては、カーボンナノファイバーを含まない本エラストマーのサンプルを、上記工程1)から5)においてカーボンナノファイバーを混合しない他は同様にして得た。比較例2としては、本エラストマーの代わりに、エポキシ基を有していないスチレン−ブタジエンブロック共重合体(旭化成社製のSBS、表1では「SBS」と記載する)を用いた。
各サンプルについて、パルス法NMRを用いてハーンエコー法による測定を行った。この測定は、日本電子(株)製「JMN−MU25」を用いて行った。測定は、観測核が1H、共鳴周波数が25MHz、90゜パルス幅が2μsecの条件で行い、ハーンエコー法のパルスシーケンス(90゜x−Pi−180゜x)にて、Piをいろいろ変えて減衰曲線を測定した。また、サンプルは、磁場の適正範囲までサンプル管に挿入して測定した。測定温度は150℃、250℃であった。この測定によって、炭素繊維複合材料のサンプルおよび原料エラストマー単体(比較例1)について、第1および第2のスピン−スピン緩和時間(T2n,T2nn)と第1のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fn)とを求めた。測定結果を表1に示す。また、測定温度が30℃の場合における原料エラストマーの第1成分のスピン−スピン緩和時間(T2n)を測定し、この結果も表1に併せて記載した。
炭素繊維複合材料のサンプルについて、E’およびTBをJIS K 6521−1993によって測定した。これらの結果を表1に示す。
炭素繊維複合材料のサンプルおよび原料エラストマー単体(比較例1)について、流動温度を測定した。具体的には、流動温度は、上記(3)で測定したE’が1MPa以下になる温度とした。その結果を表1に示す。なお、表1において、300℃までE’が1MPa以下にならない場合を「無し」と記載した。
炭素繊維複合材料を金型内で成形し、その成形された炭素繊維複合材料のサンプルを再度上記(1)で用いたオープンロールに投入して練り返し、金型内で再成形し直すことができるかどうかで、リサイクル性を判断した。
炭素繊維複合材料の1mm(厚さ)×3mm(幅)×10mm(長さ)サンプルを、熱機械分析装置(TMA/SS6100、SII製)100℃、5MPaの負荷でクリープさせ、1時間後の長さ寸法の変化率(%)を表1に示した。変化率(%)が小さいほど耐クリープ性がよいと判断した。
炭素繊維複合材料のサンプルについてSEM(Scanning Electron Microscopy)による観察を行い、カーボンナノファイバーが分散されているか判断し、その結果を表1に示した。なお、表1においては、カーボンナノファイバーが均一に分散されている場合、「非常に良好」と記載し、カーボンナノファイバーがほぼ均一に分散されている場合、「良好」と記載した。
ボンナノファイバーを含む炭素繊維複合材料における150℃、250℃でのスピン−スピン緩和時間(T2nおよびT2nn/150℃、250℃)は、カーボンナノファイバーを含まない原料エラストマー単体の場合に比べて短い。また、カーボンナノファイバーを含む炭素繊維複合材料のサンプルにおける成分分率(fn/150℃、250℃)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(比較例1)の場合に比べて大きい。
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
Claims (6)
- 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を含み、
前記エラストマーは、前記カーボンナノファイバーに対して親和性を有するエポキシ基を有するスチレン系熱可塑性エラストマーであり、
前記工程は、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロール法を用いて0ないし50℃で行われる、炭素繊維複合材料の製造方法。 - 請求項1において、
前記エポキシ基を有するスチレン系熱可塑性エラストマーは、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって30℃、観測核が1Hで測定した、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3000μ秒である、炭素繊維複合材料の製造方法。 - 請求項1または2において、
前記スチレン系熱可塑性エラストマーは、スチレン−ブタジエンブロック共重合体であって、
前記エポキシ基は、前記スチレン−ブタジエンブロック共重合体の内、ブタジエンの二重結合をエポキシ化した、炭素繊維複合材料の製造方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記スチレン系熱可塑性エラストマーは、エポキシ化率が0.001ないし10重量%である、炭素繊維複合材料の製造方法。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記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、炭素繊維複合材料の製造方法。 - 請求項1において、
前記オープンロール法は、2本のロールの表面速度比が1.05ないし3.00である、炭素繊維複合材料の製造方法。
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