JPH07507533A - 炭素−炭素複合体の合成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 炭素−炭素複合体の合成方法 本発明は炭素−炭素複合体及びその製造方法に関する。

炭素−炭素複合体は炭素マトリックス内に強化炭素繊維を含んでいる。これはそ の低重量、良好な強度及び優れた熱的性質のため構造用途に用いられている。

炭素−炭素複合体は加工が困難でありかつ時間がかかるという欠点を有している 。炭素−炭素複合体の加工及び特性は多くの文献、例えばＳａｖａｇｅの＋Ｃａ ｒｂｏｎ−Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”　Ｍｅｔ ａｌ　ａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ　５４４−５４８　（１９８８）及びＳｃｈｍ ｉｄｔの”Ｃａｒｂｏｎ／Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ″ＳＡＭＰＥ　 Ｊｏｕｒｎａｌ　９−１９　（１９７２）に記載されている。炭素−炭素複合体 の２つの最も一般的な製造方法は化学蒸着及び液体含浸である。

化学蒸着において、炭素繊維の基材が誘導加熱により加熱され、次いて炭化水素 ガスと接触される。そしてこのガスは炭素（これは基材に付着する）及び水素ガ スに分解する。基材の温度は通常５９０〜１５００°Ｃである。炭化水素ガスは しばしばＣ、−Ｃ、アルカン、例えはメタンである。この方法は加熱及び付着サ イクルを多く繰り返すことか必要であり、従って２０００時間の全工程時間はま れてはない。

液体含浸において、基材か炭化可能な樹脂（例えばフェノール樹脂、ピッチもし くはタール）に含浸され、有機マトリックス複合体を形成する。次いてこの複合 体を高温（１０００〜２８００°Ｃ）に加熱することによりマトリックス材料を 炭化する。炭化可能な樹脂のチャー収率は通常とても低いので、ボイドを排除す るためこの含浸及び炭化方法は通常４〜１２回繰り返される。含浸がしばしば２ ０時間必要であるため、この方法は通常数日かかる。

とても多量の炭素を最初のサイクルで発生させることかできる場合、その後のサ イクルの数を減少させることができ、良好な複合体を製造する時間も短くなる。

必要とされるものは、−回の工程でとても高いレベルの炭素を付着させることか てきる炭素−炭素複合体の製造方法である。

本発明は、炭素−炭素複合体の製造方法であって、を機マトリックス材料内に埋 １ｆされた繊維を含むマトリックス複合体を、前記有機マトリックス材料が炭素 に転化するに十分な温度に十分な時間加熱することを含み、前記有機マトリック ス材料がりオトロピック液晶ポリベンズオキサゾールもしくはポリベンゾチアゾ ールポリマー又はコポリマーであることを特徴とする方法である。

この方法は、最初の工程においてとても高いチャー収率を有する炭素−炭素複合 体の合成に用いることかできる。この方法はその後の再含浸及び炭化工程の必要 性を減少することができる。さらに、繊維はポリヘンズアゾールであってよく、 マトリックス樹脂と同時に炭化してもよい。この複合体はブレーキ片のような炭 素−炭素複合体の摩擦及び構造用途に用いることもてきる。

本発明は、繊維及びマトリックスを含むマトリックス複合体を使用する。この繊 維は、炭素又はりオトロビック液晶ポリヘンズオキサゾール（ＰＢＯ）もしくは ポリヘンジチアゾール（ＰＢＴ）ポリマーもしくはコポリマー（これをまとめて 本明細書においてポリヘレスアゾールポリマーと呼ぶ）であってよい。繊維と７ トリノクスは異なるポリマーてあってもよいか、ＰＢＯもしくはＰＢＴポリで− の説明は、繊維及びマトリックスについてと同しである。

好適な炭素繊維は公知であり、市販入手可能である。好適なポリヘンズアゾール 繊維も公知であり、多くの文献、例えばＷｏｌｆらの米国特許第４．５３３．６ ９３号（１９８５年８月６日）　、５ｙｂｅｒｔらの米国特許第４、７７２．６ ７８号（１９８８年９月２０日）　、Ｈａｒｒｉｓの米国特許第４．８４７．３ ５０号（１９８９年７月１１日）、及びＬｅｄｂｅｔｔｅｒらの”Ａｎ　Ｉｎｔ ｅｇｒａｔｅｄ　Ｌａｂ。

ｒａｔｏｒｙ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　Ｒｉｇｉｄ　Ｒ ｏｄ　Ｆｉｂｅｒｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　Ｍｏｎｏｍｍｅｒｓ　２５３−６４　 Ｑｌａｔｅｒｉａｌｓ　Ｒｅｓ、　Ｓｏｃ、　１９８９）に記載されている。

ポリヘンズアゾール中のポリマーは下式１　（ａｌで表されるＡＢモノマーユニ ット及び／又は下式１（ｂ）で表されるＡＡ／ＢＢモノマーユニットを含んでい てもよい。

＋（ａ）　ＡＥ １（ｂ）　ＡＡ／ＢＢ 上式中、各Ａｒはポリマーがリオトロピック液晶ポリマーであるように選ばれる 芳香族基を表す。この芳香族基は複素環、例えばピリジニレン基であってもよい が、好ましくは炭素環である。大きさは問題ではないが、この芳香族基か復炭素 原子数は好ましくは約１２個以下、最も好ましくは６個以下である。ＡＡ／ＢＢ モノマーユニット内のＡｒ’は好ましくは１．２．４．５−フェニレン部分又は その間属体である。ＡＢモノマーユニット内のＡｒは好ましくは１．３．４−フ ェニレン部分又はその同属体である。

各Ｚは独立に結合、又はポリマーがりオトロピック液晶でありかつＤＭかポリマ ーの合成、加工もしくは使用を妨害しないように選ばれる二価有機部分である。

二〇二価有機部分は好ましくは上記のような芳香族基（Ａｒ）である。最も好ま しくは１，４−フェニレン部分又はその同属体である。

各アゾール環内の窒素原子及び２部分は芳香族基内の隣接する炭素原子に結合し ており、芳香族基と縮合した５員アゾール環か形成されている。

ＡＡ／ＢＢモノマーユニット内のアゾール環は、１１　Ｅｎｃｙ、　Ｐｏ１ｙＳ ｃｉ、＆　Ｅｎｇ、に記載されているように、互いに対してシスもしくはトラン ス位であってよい。

選ばれるＰＢＺ繊維中のＰＢＺポリマーはグラファイト化可能であるへきてあり 、これは炭素−炭素複合体に使用される炭素もしくはグラファイトに転化てきる ことを意味する。ＰＢＺポリマーは炭化されるポリマーの当初の重量を基準とし て、好ましくは少なくとも約４５パーセント、より好ましくは少なくとも約５０ パーセント、さらにより好ましくは少な（とも約５５パーセント、最も好ましく は少なくとも約６０パーセントのチャーを形成するように選ばれる。このチャー は好ましくは少なくとも約９０重量パーセント、より好ましくは少なくとも約５ ０パーセント、最も好ましくは少なくとも約９９重量パーセントの炭素を含む。

チャーの残余は通常窒素、酸素及び硫黄からなり、その量は炭化される条件及び ポリマーによって異なる。チャーの収率はポリマー内の炭素の量によって限定さ れ、通常式２（ａ）に示す典型滴なシスＰＢＯについて約７２重量パーセントを 越えない。実際の収率は通常、理論上の最大よりもいくらか低い。

ＰＢＯ繊維中のポリマーは好ましくは以下の２（ａ）〜（社）に示すものより選 はれるモノマーユニットを含み、より好ましくは本質的にこれらからなる。最も 好ましくは２（ａ）、（ｂ）もしくは（ｄｉに示されているユニットから本質的 になる。

ＰＢＺ繊維中の各ポリマーは好ましくは平均少な（とも約２５個、より好ましく は少なくとも約５０個、最も好ましくは少なくとも約１゜０個のモノマーユニッ トを含む。２５°Ｃにおけるメタンスルホン酸中の硬質ＡＡ／ＢＢ−ＰＢＺポリ マーの極限粘度数は好ましくは少なくとも約１０ｄＬ／ｇ、より好ましくは少な くとも約１５ｄＬ／ｇ、最も好ましくは少なくとも約２０ｄＬ／ｇである。ある 目的に対しては少なくとも約２５ｄＬ／ｇもしくは３０ｄＬ／ｇの極限粘度数が 最良であろう。６０ｄＬ／ｇもしくはそれ異常の極限粘度数も可能であるが、こ の極限粘度数は好ましくは約４０ｄＬ／ｇ以下である。半固体ＡＢ−ＰＢＺポリ マーの極限粘度数は好ましくは少なくとも約５　ｄＬ／ｇ、より好ましくは少な くとも約１０ｄＬ／ｇ、最も好ましくは少なくとも約１５ｄＬ／ｇである。

繊維は、短繊維もしくは繊維バルブの整列された繊維、布帛、ブレードもしくは ランダムマットの形状のような、複合体内の強化材として作用するに適したどの ような形状であってもよい。繊維の適した形状の例のあるものは、ＩＩ　Ｅｎｃ ｙｃｌｏｐｅｄｉａ　Ｐｏ１ｙ、　Ｓｃｉ、　＆　Ｅｎｇ、。

Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　４０４　（Ｊ、　Ｗｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ　１ ９８９）に記載されている。

繊維はグラフアイＩ・化可能なりオトロピック液晶ポリベンズアゾールポリマー を主に含む（好ましくは本質的になる）マトリックス内に保持される。マトリッ クス内のポリマーは繊維に用いたポリマーに示したものと同じ一般的制限及び好 ましい態様を存している。

好適なマトリックス複合体及びその製造方法は、Ｐｉｅｒｉｎｉ　らのＰＣＴ公 開ＷＯ９２／１０３６４　（１９９２年６月２５日）に詳細に記載されている。

繊維は溶剤酸に溶解されたマトリックスポリマーを含むドープを用いてプリプレ グされる。次いで、プリプレグされた複合体は凝固剤と接触され、マトリックス ポリマーが凝固される。溶剤は好ましくはポリマーを溶解することのできる酸で ある。この酸は好ましくは非酸化性である。好適な酸の例は、ポリリン酸、メタ ンスルホン酸及びこれらの酸の混合物を含む。この酸はより好ましくはポリリン 酸である。

トープは、ポリマーが凝集して固体製品を形成するように、充分に高い濃度のポ リマーを含むへきである。ドープ中のポリマーの濃度は、好ましくは液晶のドー プを提供するように充分に高い。ポリマーの濃度は、好ましくは、少なくとも約 ７重量％であり、より好ましくは少なくとも約１０重量％であり、そして、最も 好ましくは少なくとも約１４重量％である。最大濃度は主として実際上の要因、 例えば、ポリマーの溶解度及びドープの粘度により制限される。ポリマーの濃度 は殆と３０重量％を越えることはなく、通常には約２０重量％以下である。

１・−プ中のポリベンズアゾールポリマーの濃度は、炭化工程の間に付着する炭 素を最大にするために、好ましくは高い程よい。通常の溶解度の制限を越えたポ リマーの濃度を得るために、ポリベンズアゾール粉末をドープ中に加えることが 望ましいてあろう。

トープ中で繊維をプリプレグ化するための最適な手順は、繊維、トープ及び所望 の複合体により変化するであろう。より低い粘度のトープは、繊維か浸漬、噴霧 及び他の通常のプリプレグ化法によりレイアップされる前に、繊維に適用されう る。より粘性のトープは、繊維か、例えば、クロスへットダイを使用して繊維上 にトープを押出しすることにより、繊維又はワイアー上にコーティングを付：す るだめの既知の方法によりレイアップされる前に、繊維に適用されうる。

別には、繊維は、（旧暦以上のトープフィルムにドープを形成すること、及び（ ２）トープの単一フィルム中に繊維をプレスすること、又は、繊維をドープの少 な（とも２層のフィルムをプレスすることのし・ずれかにより、繊維を所望の） くターンにレイア・ノブしｔこ後（こ、粘性トープてプリプレグ化されてよい。

繊維及びドープフィルムの幾つかの交互の層は、互いにプレスされて、繊維の幾 つ力１の層を有する複合体を形成しうる。ドープフィルムは、「樹脂り・ソチの 」複合体を形成するように厚くてもよく、又は、「樹脂の少なし１」複合体を形 成するように薄くてもよい。トープフィルムは、好ましく（ま平均で少なくとも ２５μｍ厚さである。温度は、繊維がドープ中（二埋め込まれるように、そして 、ドープシートが団結化するよう（こ、十分に高いへきである。温度は、通常、 ２５°Ｃ−１５０°Ｃである。

この種のプリプレグ化に適切なドープフィルムは既知の方法て、例えば、Ｐｉｅ ｒｉｎｉ　らのＰＣＴ公開Ｗ０９２／１０５２７号（１９９２年６月２５日１ｃ ｈｅｎｅｖｅｙの米国特許第４．４８７．７３５号（１９８４年１２月１１日） 　；Ｌｕｓｉｇｎｅａらの米国特許第４．８７１．５９５号（１９８９年ｌＯ月 ３日）　；Ｃｈｅｎｅｖｅｙの米国特許第４、８９８．９２４号（１９９０年２ 月６日）　；Ｈａｒｖｅｙらの米国特許第４．９６３．４２８号（１９９０年ｌ Ｏ月１６日）：及びＬｕｓｉｇｎｅａらの米国特許第４．９６６、８０６号（１ ９９０年１０月１６日）に記載の方法により製造されうる。例え（よ、トープは スリットダイから押出しされて、その後、それは、９子ましく（よ凝集の曲に機 械的に延伸されて二軸配向性を付与する。号１１（二（ま、トープは、二軸配向 性を付与するように、）＜プル工程により好ましくは二軸に延伸された環状フィ ルムで押出しされうる。

プリプレグ化か完了され、そして、プリプレグが所望の升３状及び形態にレイア ップされた後に、複合体は、ドープをポリマーが凝集を起こす流体（通常、液体 ）とドープを接触させることにより硬化される。通常、この流体はポリマーに対 し非溶剤であり、溶剤を希釈する。多くの非溶剤液体が研究され、そして、ポリ ベンズアゾールの凝集へのそれらの効果が報告されている。非溶剤液体は好まし くは揮発性である。

非溶剤液体は有機化合物、例えば、約４個以下の炭素原子を含むアルコール又は ケトンであってよい。非溶剤液体は、好ましくは水性であり、より好ましくは、 少な（とも凝集の開始では本質的に水からなる。溶媒が揮発性である、又は揮発 性成分、例えば、メタンスルホン酸を含むときに、揮発性成分は蒸発により少な くとも部分的に除去され、凝集の前にポリマーを濃厚にすることができる。

凝集したポリマーは好ましくは、実質的に残りの溶剤の全てを除去するために充 分な時間、洗浄される。洗浄は液体（例えば、水）又は気体（例えば、水蒸気） により行われうる。洗浄したマトリックス樹脂は、好ましくは約３０００ｐｐｍ 以下の残留溶媒を含み、より好ましくは約２０００ｐｐｍ以下、より高く好まし くは約１１０００ｐｐ以下、そして最も好ましくは５００ｐｐｍ以下の残留溶剤 を含む。通常、約５０ｐｐｍを下回る残留レヘルにまで達することか有利である 。複合体は乾燥されてよい。それが乾燥されるときに収縮が抑制されることか好 ましい。乾燥後、複合体は熱処理されてよい。熱処理は好ましくは圧力下で行わ れる。仕上がった複合体は所望の最終形状に機械加工されてよい。

得られた複恰体は、グラファイト化可能なＰＢＺポリマーを含むマトリックス樹 脂中に、炭化又はグラファイト化可能なＰＢＺポリマーの繊維を埋め込んで有す る。複合体は、好ましくは少なくとも約２０体積％の繊維、より好ましくは少な くとも約４０体積％の繊維、そして最も好ましくは少なくとも５０体積％の繊維 を含む。それは好ましくは少なくとも約２０体積％のマトリックス、そして、よ り好ましくは少なくとも約３５体積％のマトリックスを含む。

複合体全体は、マトリックス及びあらゆるＰＢＺ繊維の両方を炭素に転化するた めに適切な温度において、炭素−炭素複合体に転化される。ＰＢＺポリマーの炭 化は文献、例えば、５ｔｕｅｔｚの米国特許第４．４６０．７０８号（１９８４ 年７月１７日）　：Ｍｕｒａｋａｍｉの米国特許第４．８７６、０７７号（１９ ８９年１０月２４日）　；Ｍｕｒａｋａｍｉの米国特許第４．９１５．９８４号 （１９９０年４月ｌＯ日）、及び５ａｎｄｏｒの“Ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａ ｚｏｌｅ（ＰＢＩ）　ａｓ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｒｅ炭化の温度は安定に維持されて も、又は、プロセスの間に、より低い温度で始めて、そして、増加されてもよい 。温度は好ましくは少なくとも約９００°Ｃ１より好ましくは少なくとも１２０ ０″Ｃ１そして最も好ましくは約１６００°Ｃにまて達する。最大の温度は主と して実際上の考慮、例えば、複合体の安定性により支配される。それは好ましく は約３０００°Ｃ以下、そして、より好ましくは約２５００″Ｃ以下である。

複合体は、変形を防ぐために、好ましくは拘束下で炭化される。

拘束は多くの方法、例えば、炭化工程の間に複合体に張力を維持するように複合 体の２箇所以上の縁をフレームに取り付けることにより適用されうる。

炭化の間の雰囲気はプロセスを妨害すべきてない。それは、好ましくは、炭化工 程自体から形成される揮発性成分を除いては真空である。

炭化の最適時間は、ポリマー、炭化される製品、及び、炭化か起こる条件（例え ば、温度）により変化するであろう。複合体は、複合体中のポリベンズアゾール ポリマーの少なくとも約９０％が炭素に転化するまで加熱されるべきである。ポ リベンズアゾールポリマーは好ましくは少なくとも約９５％純粋炭素に転化され 、より好ましくは少なくとも約９９％純粋炭素に転化される。時間は通常１−１ ００時間である。炭化工程は好ましくは約１０時間以内の加熱を要し、より好ま しくは約５時間以内の加熱を要する。

得られた炭素−炭素複合体はわずかｌサイクルの後に最良の使用には多孔質であ りすぎるかもしれない。その場合、更なる炭素が通常の液体含漬又は化学蒸着の 加工サイクルにより加えられつる。ポリベンズアゾールポリマーは炭素の非常に 高い収率を有するから、より少ないサイクルが必要である。もし、プリプレグを 製造するために使用されるトープか非常に高いレベルのポリベンズアゾールポリ マーを含むならば、単一サイクルは許容されるポリマーを製造するために充分で あろう。殆どのポリベンズアゾールの粘度から、続いて行うサイクルは好ましく は、より低い粘度の液体、例えば、ピッチによる化学蒸着又は液体含漬を使用す る。

本発明により製造される炭素−炭素複合体は、このような複合体のための全ての 通常の用途、例えば、構造材料、ブレーキライニング及び高温用途に使用される ことができる。幾つかの適切な用途はＰｉｔｚｅｒの”Ｔｈｅ　Ｆｕｔｕｒｅ　 ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎ−Ｃａｒｂｏｎ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”、　２５　Ｃａｒ ｂｏｎ１６３〜＋９０　（＋９８７）に記載されている。

この方法は次の実施例で、より良好に例示される。

次の実施例は本発明の例示のために提供され、明細書又は請求の範囲を制限する と理解されるべきでない。特に指示がないかぎり、全ての部及びパーセントは重 量基準である。

ポリリン酸中１４重量％のシス−ポリベンズオキサゾール（本質的に式２（ａ） に示すモノマー単位からなる、約２５°Ｃにおいてメタンスルホン酸中て約２５ ｄＬ／ｇ〜４５ｄｌ／ｇの極限粘度数）を含むドープをスリットダイから２ミル 厚さのＴｅｆｌｏｎ　（商標）フルオロポリマーの２枚のシートの間の１０ミル の厚さのソートとして押し出す。２枚の４インチ×４インチ平方のドープフィル ムを切断し、そして、Ｔｅｆｌｏｎ　（商標）ソートを各シートの片側から剥か す。

同様のＰＢＯポリマーを含むＰＢＯ繊維から、５ミルの厚さの織布生地の片を、 ４インチ長さ及び０．７５インチ幅に切断する。切断された布を１・−プのサイ ドか繊維の生地に対するようにトープフィルム試料の間に置く。この製品を１６ ０℃で２〜４トンの圧力下で２０分間プレスしてプリプレグを形成する。

プリプレグを室温に冷却し、そして、Ｔｅｆｌｏｎ　（商標）シートをプリプレ グの各面から剥かず。収縮を防ぐために、プリプレグを２枚の重いステンレスス チールスクリーンの間にクランプする。フレームに付けられたプリプレグを４リ ットルの水中に入れ、水中に２日間保持し、フレームから取り外し、そして、周 囲温度で空気中で乾燥する。得られた複合体は約５９％のＰＢＯ繊維強化材及び 約４１％のＰＢＯ７トワツクスを含む。

３８８インチ長さ及び０．４９インチ幅の複合体の試料を複合体から切断する。

この試料は０．００５３インチ厚さ及び０．１２６４ｇの重量である。

得られた試料を１２０ｇの重りを底に付けて、垂直チューブファーネス中に吊る す。この試料を窒素雰囲気下て２０°Ｃから６００°Ｃに２０°Ｃ／分の速度で 加熱し、その後、６００°Ｃて５分間加熱する。温度を６００°Ｃから７２５° Ｃに２°Ｃ／分て上げ、７２５°Ｃて５分間保持する。温度を７２５°Ｃから１ ２００°ＣにＩＯ’ｃ／分て上げ、そして、１２００°Ｃ１５分間保持する。

その後、試料を室温に冷却する。炭素−炭素複合体はその初期重量の６３９６か 残ることになる。複合体はヘリウムサイクロメーターて測定して約１．８０ｇ／ ｃｍ３の密度を有する。

例２−炭素繊維を含む複合体の炭化 ３インチ×３インチの複合体を例１に記載と同様に製造するが、（１）繊維は５ ｔｏｃｋｐｏｌｅ　Ｃｏ、がら得られたＴｙｐｅ　ＰＷＢ−６（商標）炭素繊維 である。

（２）トープフィルムは１５ミル厚さである。そして、（３）複合体は１０．０ ００ポンド圧及び１５０　’Ｃで１分間プレスされる。

１０、６ｃｍ長さて、１．２ｃｍ幅で、０．０６５ｃｍ厚さの長方形片を垂直チ ューブファーネス中に１２０ｇの重りを底に付けて吊るす。片を窒素雰囲気中で 、次の温度プロファイルに従って加熱する。

（ａ）温度を２０°Ｃ〜６００°Ｃ＋＝、２Ｏ″Ｃ／分て上げる。

（ｂｌ温度を６００°Ｃで７８分間保持する。

ｆｃｌｉ度を６００°Ｃ〜６２６°Ｃｌ：ＩＯ″Ｃ／分て上げる。

（ｄ）温度を６２５°Ｃに５０分間保持する。

ｔｅｌ温度を６２６°Ｃ〜６４２°Ｃｉ：ｌＯ″Ｃ／分て上げる。

げ）温度を６４２°Ｃて３０分間保持する。

（ｇｌ温度を６４２°Ｃ〜６６４°Ｃｉ］０″Ｃ／分て上げる。

（社）温度を６６４°Ｃ７８分間保持する。

（ｉｔ湿温度６６４°ｃ−ｉｏｏｏｏＣｆ：　２０″Ｃ／分て上げる。そして、 （ｊｌ温度を１０００°Ｃて３０分間保持する。

得られた炭素−炭素複合体は９７％炭素、２，６％窒素及び残部の殆との水素を 含む。

例３〜炭素繊維を含む複合体の炭化 例２の方法を繰り返すか、加熱プロファイルは次のよってある。

（ａｔ湿温度２０°Ｃ〜６００°Ｃに２０’Ｃ／分で上げる。

（ｂ）温度を６００°Ｃ〜７２５°Ｃにｌ″Ｃ／分て上げる。

（Ｃ１温度を７２５°Ｃに１０分間保持する。

（ｄｌ温度を７２５℃〜１２００°Ｃに２．５℃／分で上げる。そして、（ｆｌ 温度を１２００°Ｃて８０分間保持する。

４回の元素分析は、複合体が９７．５重量％〜９９．１重量％炭素を含むことを 示す。

Ｓｒ　５４１９ フロントページの続き （７２）発明者　ニールセン、チャールズ　ニー。

アメリカ合衆国、カリフォルニア　９４５９６゜ウォルナット　クリーク、ノー リス　ロード　２０６４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．炭素−炭素複合体の製造方法であって、有機マトリックス材料内に埋封され た繊維を含むマトリックス複合体を、前記有機マトリックス材料が炭素に転化す るに十分な温度に十分な時間加熱することを含み、前記有機マトリックス材料が リオトロピック液晶ポリベンズオキサゾールもしくはポリベンゾチアゾールポリ マー又はコポリマーであることを特徴とする方法。 ２．前記マトリックス複合体が以下の工程（ａ）炭素もしくはポリベンスアシー ル繊維を含む基材を溶剤に溶解したポリベンズオキサゾールもしくはポリベンゾ チアゾールポリマーもしくはコポリマーを含むドープに含浸し、プリプレグを製 造すること、そして （ｂ）このプリプレグを１種以上の液体で洗浄し、複合体から実質的にすべての 残留溶剤を除去すること により製造される、請求項１記載の方法。 ３．ポリベンズオキサゾールもしくはポリベンゾチアゾールポリマー又はコポリ マーが少なくとも５０重量パーセントのチャーを形成する、請求項１〜２のいず れか記載の方法。 ４．ポリベンズオキサゾールもしくはポリベンゾチアゾールポリマー又はコポリ マーが少なくとも６０重量パーセントの炭を形成する、請求項１〜３のいずれか 記載の方法。 ５．化学蒸着もしくは液体含浸と炭化のその後のサイクルによりさらに炭素が加 えられる、請求項１〜４のいずれか記載の方法。 ６．ポリベンズオキサゾールもしくはポリベンゾチアゾールポリマー又はコポリ マーが以下の繰り返し単位のいずれかを含む、請求項１〜５のいずれか記載の方 法。 （ａ）▲数式、化学式、表等があります▼，（ｂ）▲数式、化学式、表等があり ます▼，（ｃ）▲数式、化学式、表等があります▼，（ｄ）▲数式、化学式、表 等があります▼，（ｅ）▲数式、化学式、表等があります▼，（ｆ）▲数式、化 学式、表等があります▼，（ｇ）▲数式、化学式、表等があります▼，（ｈ）▲ 数式、化学式、表等があります▼，７．炭化工程の温度が９００〜３０００℃に 達する、請求項１〜６のいずれか記載の方法。 ８．炭化工程が約１０時間以下行われる、請求項１〜７のいずれか記載の方法。 ９．マトリックス複合体内の繊維が炭素繊維である、請求項１〜８のいずれか記 載の方法。 １０．マトリックス複合体内の繊維がポリベンズアゾール繊維である、請求項１ 〜９のいずれか記載の方法。