JPS63275781A - 金属被覆炭素繊維の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は金属被覆炭素繊維の製造方法に関する。

特に本発明はニッケルまたはコバルトで被覆された炭素
繊維の製造方法に関する。

従来の技術 従来、炭素繊維を金属で被覆（コーティング）する方法
として、電気メツキ法、化学メッキ法などが知られてい
る。

しかし電気メツキ法はコントロールが容易であるものの
繊維束の内部と外周部とでは被覆層の厚みに差異を生じ
、また各繊維自体における厚みも不均一となるという問
題点がある。

一方、化学メッキ法は電気メツキ法に比ベメッキの均一
性に優れているが、反応コントロールが困難であり、ま
た金属の析出速度が遅いという欠点を有している。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、反応コントロールが容易で、しかも速い析出
速度で金属を繊維束内部まで均質にコーティングが可能
であり、繊維束の内部と外周部との被覆層の厚みに差は
なく、さらに各繊維自体も均一にコーティングされた金
属被覆炭素繊維を製造する方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、加熱により金属パラジウムを析出するパラジ
ウム錯化合物を炭素繊維表面に付着させ、次いで該炭素
繊維を加熱した後、ニッケルまたはコバルトのハロゲン
化物とアルキルリチウムとを接触させるこ、とにより炭
素繊維表面にニッケルまたはコバルトを被覆させること
を特徴とする金属被覆炭素繊維の製造方法に関する。

以下に本発明を詳述する。

本発明においては、まず加熱により金属パラジウムを析
出するパラジウム錯化合物を炭素繊維表面に付着する。

該パラジウム錯化合物としては加熱により金属パラジウ
ムを析出するものであれば特に限定されない。これらの
パラジウム錯化合物の例としては、２価のパラジウム化
合物とアミノ化合物との錯化合物あるいは２価のパラジ
ウム化合物とグルコースとの錯化合物が挙げられる。

２価のパラジウム化合物としては塩化パラジウム、臭化
パラジウム、ヨウ化パラジウム、フッ化パラジウム、硝
酸パラジウム、硫酸パラジウム、酸化パラジウム等が用
いられ、ハロゲン化パラジウムが好ましく、特に塩化パ
ラジウムが好ましい。

アミノ化合物としてはアミノシラン、アミノ酸、アミノ
糖が好ましい。アミノシランとしてはを有するものが使
用され、具体的には３−　（２−アミノエチルアミノプ
ロピル）ジメトキシエチルシラン、３−　（２−アミノ
エチルアミノプロピル）メトキシジエチルシラン、３−
　（２−アミノエチルアミノプロピル）トリエチルシラ
ン、ビス（エチルアミノ）ジメチルシラン、ビス（ブチ
ルアミノ）ジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、
Ｎ、Ｎ−−ビストリメチルシリルウレア、１，１゜３．
３，５．５−ヘキサメチルシクロトリシラザン、１，１
，３，３．５，５．７．７−オクタメチルシクロテトラ
シラザン、アミノメチルトリメチルシラン、ブチルアミ
ノメチルトリメチルシラン、イソプロピルアミノメチル
トリメチルシラン、２−アミノエチルアミノメチルジメ
チルフェニルシラン、１．３−ビス（２−アミノエチル
アミノメチル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロ
キサン等が挙げられる。

アミノ酸としてはグルタミン酸、アスパラギン酸、グリ
シン、アラニン、バリン、フェニルアラニン等が使用さ
れる。アミノ糖は糖のアミノ誘導体であり、ガラクトサ
ミン、グルコサミン等が使用される。

パラジウム化合物とアミノ化合物またはグルコースとの
錯化合物を得る方法については特に制限はない。例えば
、メタノールにパラジウム化合物とアミノ化合物または
グルコースを添加して攪拌することにより得られる。

炭素繊維に錯化合物を付着させる方法は特に限定されな
い。例えば錯化合物を含む水溶液中に炭素繊維を浸漬す
る方法、錯化合物を溶解あるいは分散したアセトン、テ
トラヒドロフラン等の有機溶媒中に浸漬する方法、錯化
合物を分散した樹脂、接着剤あるいは塗料を炭素繊維に
塗布する方法が挙げられる。

炭素繊維表面に付着させたパラジウム錯化合物を加熱処
理して金属パラジウムを析出する場合の温度条件は金属
パラジウムが析出する温度で行えば特に限定されないが
、通常５０℃〜２００℃、好ましくは６０℃〜１２０℃
で行われる。

加熱処理により表面にパラジウムを析出した炭素繊維は
、ニッケルまたはコバルトのハロゲン化物とアルキルリ
チウムと接触させる。

接触方法としては、ニッケルまたはコバルトのハロゲン
化物を含む溶液中に前記加熱処理が施された炭素繊維を
存在させて、アルキルリチウムを作用させる方法を用い
ることができる。例えば、ニッケルまたはコバルトのハ
ロゲン化物を不活性有機溶剤に溶解させた液相中に加熱
処理された炭素繊維を存在せしめ、次いでこの液相中に
アルキルリチウムを作用させる。このとき反応系の温度
を一１００℃〜０℃、好ましくは一８０℃〜−２０℃に
保持する。

その後、反応系の温度を０℃〜１００℃、好ましくは１
０℃〜７０℃に昇温しでいく。この昇温過程において炭
素繊維表面上にニッケルまたはコバルトの金属による均
一な被覆層が形成される。

さらに、本発明においては反応液中に配位子を共存させ
ることにより炭素繊維表面に析出するニッケルまたはコ
バルトの収率向上を図ることができる。かかる配位子と
しては、１，５シクロオクタジエン、１，４−シクロへ
キサジエン、１．５−へキサジエン、ジシクロペンタジ
ェン、ビシクロ［２，２，１１へブタジェン等の各種ジ
エン類が好ましい。

本発明において、予め炭素繊維上に析出されたパラジウ
ムはニッケル化合物またはコバルト化合物の分解触媒と
して作用し、低温での分解を促進させるとともに、炭素
繊維表面上に均一なニッケルまたはコバルトの被覆層を
形成するうえで有効に作用する。

本発明で用いるアルキルリチウムとは一般式ＲＬｉ（こ
こでＲは炭素数１〜２０、好ましくは１〜１２のアルキ
ル基を示す）で表わされる化合物であり、特にメチルリ
チウム、ｎ−ブチルリチウムが好ましい。

ニッケルまたはコバルトのハロゲン化物として特に塩化
物が好ましい。

不活性有機溶剤としてはへキサン、ヘプタン、オクタン
、シクロペンタン、シクロヘキサン、パラフィン、ベン
ゼン、トルエン、キシレン、ジフェニル、ジフェニルメ
タン、アルキルベンゼン類、アルキルナフタレン類、石
油類などが用いられる。

本発明により得られる金属被覆炭素繊維は、導電性、電
磁波シールド性等を必要とする用途に使用することがで
きる。

また本発明により得られる金属被覆炭素繊維はニッケル
またはコバルトをマトリックス金属とする炭素繊維強化
金属複合材料（ＣＦＲＭ）を製造するのに好適に用いら
れる。

ニッケルやはコバルト等のマトリックス金属を溶融させ
て炭素繊維束の間に浸透させる方法は１４００℃以上の
高温を必要とするばかりが、マトリックス中への炭素の
溶は込み等の種々の問題も生じる。

本発明の金属被覆炭素繊維はそのままプレスしてＣＦＲ
Ｍにすることができるため、前記の如き高温を必要とせ
ず、またマトリックス中への炭素の溶は込み等の問題も
生じない。

さらに本発明により得られる金属被覆炭素繊維はアルミ
ニウム等をマトリックス金属とするＣＦＲＭの製造に用
いることができる。

炭素繊維強化アルミニウム複合材料は成型に高温を要す
るため炭素繊維とアルミニウムが反応し、脆弱なアルミ
ニウムカーバイドが生成し、その結果、高強度の複合材
が得られないという問題がある。

本発明の金属被覆炭素繊維を用いるとニッケル、コバル
トの被覆がバリヤーとなるためアルミニウムカーバイド
の生成を防ぐことができ高強度の複。

合材を得ることができる。

発明の効果 本発明の方法により、炭素繊維表面上にニッケルまたは
コバルトの金属層が均一に被覆された炭素繊維を製造で
きる。

実施例 以下に実施例を挙げ本発明を説明するが、本発明はこれ
らに制限されるものではない。

実施例１ 塩化パラジウムと３−（２−アミノエチルアミノプロビ
ル）ジメトキシメチルシランとの錯化合物１０ｇを５０
ｍ名の水に添加し、次いで炭素繊維を浸漬した。十分に
浸漬した後、取り出して１００℃で加熱処理を施して炭
素繊維表面に金属パラジウムを生成した。

この炭素繊維を５％の塩化ニッケルを含むトルエン溶液
２００ａ、ｅ中に入れ、−７８℃に冷却し、次いで別に
調製したｎ−ブチルリチウムの１０％トルエン溶液Ｌｏ
ｏｍ、５を滴下して一７８℃で１時間反応させた。

この反応液を徐々に室温まで温めていくと、炭素繊維表
面上にニッケル金属が析出し、表面がニッケルで均一に
被覆された炭素繊維を得ることができた。被覆層の厚さ
は０，７μであった。

実施例２ 塩化パラジウムとＬ−グルタミンとの錯化合物１０ｇを
５０ｍ、ｅのメタノールに添加し、次いで炭素繊維を浸
漬した。十分に浸漬した後、取り出して８０℃で加熱処
理を施して炭素繊維表面に金属パラジウムを生成させた
。

この炭素繊維を１０％の塩化コバルトを含むトルエン溶
液中に入れ、実施例１と同様の方法にてコバルト被覆炭
素繊維を製造した。

実施例３ 実施例１において、塩化ニッケルを含むトルエン溶液中
に５％の配位子を共存させておいたことを除いては実施
例１と同様の方法でニッケル被覆炭素繊維を製造した。

このときの塩化ニッケルに対する炭素繊維表面にコーテ
ィングしたニッケル収率は下表のとおりであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕加熱により金属パラジウムを析出するパラジウム
   錯化合物を炭素繊維表面に付着させ、次いで該炭素繊維
   を加熱した後、ニッケルまたはコバルトのハロゲン化物
   とアルキルリチウムとを接触させることにより炭素繊維
   表面にニッケルまたはコバルトを被覆させることを特徴
   とする金属被覆炭素繊維の製造方法。 〔２〕配位子の共存下にニッケルまたはコバルトのハロ
   ゲン化物とアルキルリチウムとを接触させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の金属被覆炭素繊維の
   製造方法。