KR20180004831A - 절연 피복 탄소섬유, 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법, 탄소섬유 함유 조성물 및 열전도성 시트 - Google Patents

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Abstract

높은 열전도성을 가지면서, 절연성이 뛰어난, 절연 피복 탄소섬유 및 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 탄소섬유 중 적어도 일부가, 절연 피복에 의해 피복되어 이루어지는 절연 피복 탄소섬유로서, 상기 절연 피복은, 1종 또는 2종 이상의 이중 결합을 갖는 중합성 화합물로 이루어지는 중합물이며, 상기 중합성 화합물 중 적어도 1종이, 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

절연 피복 탄소섬유, 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법, 탄소섬유 함유 조성물 및 열전도성 시트
본 발명은, 높은 열전도성을 가지면서, 절연성이 뛰어난, 절연 피복 탄소섬유, 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법, 탄소섬유 함유 조성물 및 열전도성 시트에 관한 것이다.
종래, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전기 기기나 그 외의 기기에 탑재되어 있는 반도체 소자에 있어서는, 구동에 의해 열이 발생하고, 발생한 열이 축적되면 반도체 소자의 구동이나 주변기기에 악영향이 발생하므로, 각종 냉각 수단이 이용되고 있다. 반도체 소자 등의 전자 부품의 냉각 방법으로서는, 당해 기기에 팬을 부착하고, 기기 케이스 내의 공기를 냉각하는 방식이나, 그 냉각해야 할 반도체 소자에 방열 핀이나 방열판 등의 히트 싱크를 부착하는 방법 등이 알려져 있다.
상술의 반도체 소자에 히트 싱크를 부착하여 냉각을 행하는 경우, 반도체 소자의 열을 효율적으로 방출시키기 위해, 반도체 소자와 히트 싱크의 사이에 열전도 시트가 설치되어 있다. 이 열전도 시트로서는, 실리콘 수지에 열전도성 필러 등의 충전제를 분산 함유시킨 것이 널리 이용되고 있고, 열전도성 필러 중 하나로서 탄소섬유가 적합하게 채용되고 있다(특허문헌 1 참조).
단, 상술한 탄소섬유에 대해서는, 열전도성이 뛰어난 한편, 전기 전도성이 높다는 문제가 있다. 이로 인해, 탄소섬유를 포함한 열전도성 시트가 반도체 소자 주변의 회로에 접촉한 경우나, 시트에 결손이 생겨 회로에 낙하한 경우, 시트 표면에 노출된 탄소섬유에 의해 쇼트가 발생하는 등의 이유로 전자 부품의 고장을 초래할 우려가 있었다.
그 때문에, 탄소섬유의 절연성을 높이는 것을 목적으로 하여, 탄소섬유를 절연 피복하는 기술이 개발되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 2에는, 탄소섬유를 수지에 의해 절연 피복하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 3~7에는, 탄소섬유를 무기 재료에 의해 절연 피복하는 기술이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2012-001638호 공보 일본국 특허공개 2013-007124호 공보 일본국 특허 4973569호 공보 일본국 특허공개 2013-122003호 공보 일본국 특허공개 2004-218144호 공보 일본국 특허 5166689호 공보 일본국 특허 4920135호 공보
그러나, 특허문헌 2의 기술에 대해서는, 탄소섬유를 용해한 수지 중에 침지시켜 제조함으로써, 절연 피복된 탄소섬유들이 응집하고, 열전도성이 저하된다는 문제나, 충분한 절연성을 실현할 수 없다는 문제도 있었다.
또, 특허문헌 3~7의 기술에 대해서는, 무기 재료에 의한 절연 피복으로는 충분한 절연성을 확보할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 높은 열전도성을 가지면서, 절연성이 뛰어난, 절연 피복 탄소섬유 및 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 이런한 절연 피복 탄소섬유를 이용하고, 열전도성 및 절연성이 뛰어난 탄소섬유 함유 조성물 및 열전도성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 절연 피복 탄소섬유에 대해 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 절연 피복으로서, 특정 중합성 화합물로 이루어지는 중합물을 이용함으로써, 높은 열전도성은 유지하면서, 절연성을 크게 향상시킬 수 있는 것을 알아냈다.
또, 절연 피복 탄소섬유의 제조 조건으로서, 상기 중합성 화합물을 탄소섬유 및 반응 개시제와 함께 용매에 혼합하고, 에너지를 부여함으로써, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물의 절연 피복을 형성할 수 있는 것을 알아냈다.
본 발명은, 상기 지견에 의거하여 이루어진 것이며, 그 요지는 이하와 같다.
[1]탄소섬유 중 적어도 일부가, 절연 피복에 의해 피복되어 이루어지는 절연 피복 탄소섬유로서, 상기 절연 피복은, 1종 또는 2종 이상의 이중 결합을 갖는 중합성 화합물로 이루어지는 중합물이며, 상기 중합성 화합물 중 적어도 1종이, 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유.
상기 구성에 의해, 높은 열전도성을 가지면서, 뛰어난 절연성을 실현할 수 있다.
[2]상기 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 중합성 화합물이 디비닐벤젠인 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 절연 피복 탄소섬유.
[3]상기 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 중합성 화합물이 (메타)아크릴레이트 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 절연 피복 탄소섬유.
[4]상기 절연 피복의 막두께가, 평균 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 [1]~[3] 중 어느 하나에 기재된 절연 피복 탄소섬유.
[5]이중 결합을 갖는 1종 또는 2종 이상의 중합성 화합물, 탄소섬유, 및, 반응 개시제를 용매와 혼합한 후, 상기 혼합물을 교반하면서 에너지를 부여하여, 상기 탄소섬유 중 적어도 일부에, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물의 피복을 형성하는 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법.
[6]상기 용매는, 상기 중합성 화합물은 용해하지만, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물은 용해하지 않는 것임을 특징으로 하는 상기 [5]에 기재된 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법.
[7]가열에 의해 상기 에너지를 부여하고, 가열시의 상기 혼합물의 온도를 0~200℃로 하는 것을 특징으로 하는 상기 [5] 또는 [6]에 기재된 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법.
[8]상기 [1]~[4] 중 어느 하나에 기재된 절연 피복 탄소섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 함유 조성물.
[9]상기 [8]에 기재된 탄소섬유 함유 조성물을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
본 발명에 의하면, 높은 열전도성을 가지면서, 절연성이 뛰어난, 절연 피복 탄소섬유 및 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다. 또, 이러한 절연 피복 탄소섬유를 이용하여, 열전도성 및 절연성이 뛰어난 탄소섬유 함유 조성물 및 열전도성 시트를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법의 한 실시 형태에 대해서, 공정의 흐름을 설명한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유가 형성되는 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 실시예 1에서 얻어진 절연 피복 탄소섬유의 화상이며, (a)가 절연 피복 탄소섬유의 단면 상태의 TEM 화상, (b)가 절연 피복 탄소섬유를 측방에서 본 상태의 SIM(이온 현미경)상을 나타낸다.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
＜절연 피복 탄소섬유＞
우선, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유에 대해 설명한다.
본 발명은, 탄소섬유 중 적어도 일부가, 절연 피복에 의해 피복되어 이루어지는 절연 피복 탄소섬유이다.
그리고, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유는, 상기 절연 피복이, 1종 또는 2종 이상의 이중 결합을 갖는 중합성 화합물로 이루어지는 중합물이며, 상기 중합성 화합물 중 적어도 1종이, 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 것을 특징으로 한다.
이중 결합을 가지며, 또한 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 화합물을, 절연 피복 재료로서 이용함으로써, 종래의 피복에 비해 절연성이 뛰어난 피복을 형성할 수 있는 결과, 높은 열전도성은 유지하면서, 절연성을 크게 향상시킬 수 있다.
(탄소섬유)
본 발명의 절연 피복 탄소섬유를 구성하는 탄소섬유에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 용도에 따라 적절히 선택할 수 있다.
상기 탄소섬유의 종류로서는, 예를 들면, PAN계 탄소섬유, 피치계 탄소섬유, 레이온계 탄소섬유, 폴리벤자졸계 탄소섬유 등의 유기계 카본 파이버, 또는, 기상법 탄소섬유 등을 들 수 있다. 그들 중에서도, 고탄성률, 양호한 열전도성, 저열팽창성 등을 나타내는 점에서 피치계 탄소섬유 혹은 폴리벤자졸계 탄소섬유를 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 상기 탄소섬유의 지름이나 길이에 대해서도 특별히 한정은 되지 않고, 용도에 따라 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 취급의 용이함이나, 열전도성을 확보하는 점에서는, 상기 탄소섬유의 평균 길이를 30~300㎛, 평균 지름을 0.5~30㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄소섬유는, 필요에 따라서, 상기 절연 피복과의 밀착성을 높이기 위해, 탄소섬유 표면에 관능기를 가질 수도 있다. 표면에 관능기가 많이 존재하는 탄소섬유로서, 예를 들면 800~1500℃에서 열처리한 탄소섬유, 및 산화 처리한 탄소섬유를 들 수 있다.
상기 탄소섬유를 산화 처리하는 방법으로서는, 건식법과 습식법을 들 수 있다. 건식법의 일례로서는, 공기 중에서 400~800℃ 정도의 열처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 습식법의 일례로서는, 발연 황산 중에 침지시키는 방법을 들 수 있다.
또, 상기 탄소섬유에 대해서는, 얻어진 섬유를 분쇄 또는 해쇄한 것이어도 되고, 각 탄소섬유가 플레이크형으로 응집한 것이어도 된다.
(절연 피복)
본 발명의 절연 피복 탄소섬유를 구성하는 절연 피복은, 탄소섬유 중 적어도 일부를 덮도록 형성되고, 탄소섬유에 절연성을 가져온다.
상기 절연 피복은, 상술한 바와 같이, 1종 또는 2종 이상의 이중 결합을 갖는 중합성 화합물로 이루어지는 중합물이며, 상기 중합성 화합물 중 적어도 1종이, 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는다. 이로 인해, 뛰어난 절연성을 실현할 수 있다.
상기 중합성 화합물이란, 열이나 자외선 등의 에너지의 부여에 의해 중합하고, 경화하는 성질을 갖는 화합물이며, 중합성 관능기란, 경화할 때에 가교에 이용되는 기를 말한다.
상기 이중 결합을 가지며, 또한 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 중합성 화합물로서는, 예를 들면, 특정의, 비닐 화합물, 알릴 화합물, (메타)아크릴 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 중합성 화합물로서, 디비닐벤젠 또는 (메타)아크릴레이트 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 보다 뛰어난 절연성을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 상기 (메타)아크릴레이트 화합물이란, 아크릴레이트(아크릴산 화합물), 및, 메타크릴레이트(메타크릴산 화합물)의 총칭이다. 상기(메타)아크릴레이트 화합물은, 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 것이면 특별히 한정은 되지 않는다.
예를 들면, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨디(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라메틸롤메탄트리(메타)아크릴레이트, 테트라메틸롤프로판테트라(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디(메타)크릴레이트, (폴리)에톡시화 비스페놀 A 디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또, 상기 절연 피복을 구성하는 중합물은, 상기 중합성 화합물 유래의 구성 단위를 1종 또는 2종 이상 포함하는 것을 필요로 하고, 필요에 따라서 다른 화합물도 포함할 수도 있다. 단, 뛰어난 절연성을 확보하는 점에서는, 상기 중합물은, 상기 중합성 화합물 유래의 구조 단위를, 50질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 90질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 절연 피복의 막두께에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 높은 절연성을 실현하는 점에서는, 평균 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 평균 60㎚ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 절연 피막의 막두께의 상한에 대해서는, 열전도성과의 양립의 점으로부터, 평균 1㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연 피복의 평균 막두께는, 1개의 절연 피복 탄소섬유의 샘플로부터, 절연 피복의 막두께를 최대 막두께 및 최소 막두께 부분을 포함한 형태로 평균적인 막두께를 측장하고, 2개의 샘플의 평균 막두께의 평균을 취한 것으로 한다.
＜절연 피복 탄소섬유의 제조 방법＞
다음에, 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법에 대해서, 필요에 따라서 도면을 이용하여 설명한다.
본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이중 결합을 갖는 1종 또는 2종 이상의 중합성 화합물, 탄소섬유, 및, 반응 개시제를, 용매와 혼합한 후(도 1(a)), 상기 혼합물을 교반하면서 에너지를 부여하여(도 1(d)), 상기 탄소섬유 중 적어도 일부에, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물의 피복을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 중합성 화합물을 탄소섬유 및 반응 개시제와 함께 용매에 혼합하고, 에너지를 부여함으로써, 탄소섬유들의 응집을 초래하지 않고, 원하는 막두께를 갖는 절연 피막을 탄소섬유 상에 형성할 수 있다. 그리고, 얻어진 절연 피복 탄소섬유는, 종래의 피복에 비해 절연성이 뛰어난 피복을 형성할 수 있는 결과, 높은 열전도성은 유지하면서, 절연성이 크게 향상한 것이 된다.
(재료의 혼합)
본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법은, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 이중 결합을 갖는 1종 또는 2종 이상의 중합성 화합물, 탄소섬유, 및, 반응 개시제를, 용매와 혼합하여, 혼합물을 얻는다.
본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조에 이용되는 탄소섬유 및 중합성 화합물에 대해서는, 용도에 따라 적절히 설정할 수 있고, 그들의 상세에 대하여는, 상술한 대로이다.
또, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조에 이용되는 반응 개시제에 대해서는, 상기 용매에 용해하고, 상기 중합성 화합물의 중합 반응을 개시할 수 있는 것이면 특별히 한정은 되지 않고, 공지의 것을 적절히 사용할 수 있다. 상기 반응 개시제로서는, 예를 들면, 아조 화합물 또는 유기 과산화물 등의 열중합 개시제, 알킬페논형, 아실포스핀옥사이드형 등의 자외선 중합 개시제 등을 이용할 수 있고, 그 중에서도, 아조 화합물 또는 유기 과산화물을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조에 이용되는 용매에 대해서는, 상기 중합성 화합물 및 상기 반응 개시제를 용해할 수 있는 것이면 특별히 한정은 되지 않고, 공지의 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합하거나 하여 사용할 수 있다.
단, 상기 용매는, 중합 반응을 촉진함과 더불어, 중합에 의해 얻어진 절연 피복의 성능을 높일 수 있는 점에서, 상기 중합성 화합물은 용해하지만, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물은 용해하지 않는 것, 즉, 단량체인 상기 중합성 화합물에 대한 용해도가, 그 중합물에 대한 용해도보다 웃도는 것이 바람직하다.
상기 중합성 화합물에 대해서 양용매임으로써, 중합 반응이 촉진됨과 더불어, 상기 중합물에 대해서 빈용매임으로써, 얻어진 절연 피복이 다시 용해되는 일 없이, 양호한 피복을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 상기 용매가 양용매인지의 여부를 판단할 때의 온도는, 중합시(가열시나, 광조사시)의 온도이다.
여기서, 상기 용매의 구체예로서는, 헥산, 시클로헥산, 디에틸에테르, 폴리에테르(글라임), γ-부티롤락톤, N-메틸피롤리돈, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란, 아세트산 에틸, 크실렌, 톨루엔, 벤젠, 디메틸술폭시드, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에탄올, 메탄올, 물 등을 들 수 있고, 적절히 혼합 조제하여 이용할 수 있다. 그 중에서도, 상기 중합성 화합물로서, 디비닐벤젠을 이용한 경우에는, 에탄올 또는 에탄올과 이소프로필알코올의 혼합물을 이용하는 것이 바람직하고, 상기 중합성 화합물로서, (메타)아크릴레이트 화합물을 이용한 경우에는, 에탄올 또는 에탄올과 톨루엔의 혼합물을 이용하는 것이 바람직하다.
(탈기)
또한, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법에서는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 상기 중합성 화합물, 상기 탄소섬유, 및, 상기 반응 개시제를, 용매에 혼합시킨 후, 필요에 따라서 탈기를 행해도 된다. 상기 탄소섬유의 표면 젖음성을 촉진하기 위해서이다. 상기 탈기의 방법에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 예를 들면 감압이나 초음파를 이용하여 행하는 방법 등을 들 수 있다.
(이너트화)
또, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법에서는, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 상기 재료의 혼합(도 1(a)) 후, 또는, 상기 탈기(도 1(b)) 전 또는 후에, 이너트화를 행해도 된다.
후술하는 중합 반응이 저해되는 것을 막기 위해서이다. 상기 이너트화의 방법에 대해서는 특별히 한정은 되지 않지만, 상기 혼합물을 교반하면서, 질소 등의 불활성 가스를 버블링에 의해 공급함으로써 행할 수 있다.
(중합 반응)
본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법은, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 혼합물을 교반하면서 에너지를 부여하여, 상기 탄소섬유 중 적어도 일부에, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물의 피복을 형성한다.
상기 에너지에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 예를 들면, 열이나 자외선 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서는, 그 중에서도, 열을 이용하여 중합 반응을 행하는 것이 바람직하다. 상기 절연 피복의 형성을 용이하고 또한 확실히 행할 수 있기 때문이다.
또, 상기 에너지가 열인 경우, 중합시의 상기 혼합물의 온도는 0~200℃인 것이 바람직하고, 25~150℃인 것이 보다 바람직하다. 상기 절연 피복의 형성을 확실히 행할 수 있고, 높은 절연성을 갖는 피복을 얻을 수 있기 때문이다.
본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법에서는, 상기 중합 반응(도 1(d)) 후, 도 1(e)에 나타내는 바와 같이, 실온까지 강온(제랭)한다.
용매의 온도를 내려, 용매 중에 미량으로 용해한 중합물을 상기 절연 피복으로서 석출시키기 위해서이다. 제랭 방법에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 예를 들면 도 1(e)에 나타내는 바와 같이, 온도 관리하면서 반응 용기를 냉각조에 담그는 방법을 들 수 있다.
여기서, 도 2(a)~(c)를 이용하고, 중합 반응에 의해, 상기 탄소섬유가 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물에 의해 피복되는 흐름을 이하에 고찰한다.
우선, 중합 반응 전에는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 용매 중에 탄소섬유나 중합성 화합물(모노머)이 교반 하, 분산·용해된 상태로 존재한다. 에너지 부여 후, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 모노머는 용액 중에서 중합하고, 용매 중에서의 석출 임계 쇄장까지 중합한 후에 탄소섬유를 석출의 시초(핵)로 하여, 그 표면에 폴리머가 석출된다. 그 때, 형성된 폴리머는 전체적으로 파악한 경우, 용매에 불용이거나, 용해했다고 해도 매우 적다. 이 석출한 폴리머에 대해, 중합성 관능기가 남는 경우에는, 모노머의 반응이 기대되고, 또 추가로 석출이 일어나고, 물리적·화확적인 적층이 기대된다. 그 후, 제랭을 행함으로써, 반응조의 온도가 내려감과 더불어, 용매에 대한 용해도가 저하하는 결과, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 용매 중에 미량으로 용해한 폴리머에 대해서도, 폴리머 막두께에 대한 기여가 상정되고, 기여를 완화시킴으로써 합일의 염려를 저하시킬 수 있다. 그리고, 본 발명의 중합 방법에서는, 랜덤인 상분리에 의한 포매가 되는 에멀젼 중합에 비해, 탄소섬유 표면에 대한 선택성이 높아 균일한 피복을 형성하는 것이 가능해진다. 그리고, 형성된 절연 피복은, 종래의 절연 피복에 비해 높은 절연성을 갖는다.
상기 중합 반응은, 탄소섬유에 중합물로 이루어지는 절연 피복을 석출시키는 반응이며, 석출 중합에 가까운 반응이다. 단, 정전적인 인력·흡착이나, 모노머, 개시제 성분의 흡수, 표면 관능기에 의한 결합에 주원인인 기구가 아닌 점에서, 통상의 석출 중합과는 다른 것이다.
(침강)
또, 본 발명의 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법에서는, 도 1(f)에 나타내는 바와 같이, 상기 제랭(도 1(e)) 후, 얻어진 절연 피복 탄소섬유를 침강시킬 수 있다.
얻어진 절연 피복 탄소섬유를 침강시킴으로써, 용매와의 분리를 행하는 것이 용이해진다. 또한, 침강은, 제랭 후, 반응 용기를 일정시간 정치함으로써 행할 수 있다.
＜탄소섬유 함유 조성물＞
다음에, 본 발명의 탄소섬유 함유 조성물에 대해 설명한다.
본 발명의 탄소섬유 함유 조성물은, 상술한 본 발명의 절연 피복 탄소섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 절연 피복 탄소섬유를 포함함으로써, 얻어진 탄소섬유 함유 조성물은, 높은 열전도성을 가지면서, 절연성도 뛰어나다.
본 발명의 탄소섬유 함유 조성물을 구성하는 탄소섬유 이외의 성분에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 용도에 따라 적절히 함유시킬 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 탄소섬유 함유 조성물을 열전도 시트에 이용하는 경우에는, 상기 탄소섬유에 더하여, 실리콘 등으로 이루어지는 바인더 수지를 더 포함할 수 있다.
＜열전도성 시트＞
다음에, 본 발명의 열전도성 시트에 대해 설명한다.
본 발명의 탄소섬유 함유 조성물은, 상술한 본 발명의 탄소섬유 함유 조성물을 구비하는(열전도성 시트를 이용하여 이루어지는) 것을 특징으로 한다.
본 발명의 탄소섬유 함유 조성물을 이용하여 이루어짐으로써, 얻어진 열전도성 시트는, 높은 열전도성을 가지면서, 절연성도 뛰어나다.
본 발명의 열전도성 시트를 구성하는 탄소섬유 함유 조성물은, 바인더 수지 및 본 발명의 절연 피복 탄소섬유를 포함한 것을 이용하고, 예를 들면, 상기 탄소섬유 함유 조성물을, 시트 형상으로 성형하고, 경화함으로써 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 열전도성 시트의 제조 방법에 대해서는 특별히 한정은 되지 않고, 공지의 방법을 적절히 사용할 수 있다.
예를 들면, 열전도성 시트에 있어서의 상기 탄소섬유의 배향성을 높이고 싶은 경우에는, 일본국 특허공개 2015-29075호 공보에 개시된 열전도 시트의 제조 방법에 따라 제조할 수 있다.
실시예
다음에, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 하기의 실시예로 전혀 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1에서는, 피복 탄소섬유의 제조를 행했다.
(실시예 1)
샘플 1~7, 15 및 16:디비닐벤젠의 중합물로 피복된 피복 탄소섬유의 제작
샘플 1의 피복 탄소섬유에 대해서는, 이하의 순서로 제작했다.
유리 용기에, 평균 섬유 직경 9㎛, 평균 섬유 길이 100㎛의 피치계 탄소섬유(상품명 XN-100-10M:일본 그래파이트 파이버(주)제)를 210g, 에탄올 1000g을 투입하고, 교반 날개로 혼합하여 슬러리액을 얻었다. 유량 160mL/min으로 질소를 슬러리액에 더하여 이너트화를 행하면서, 슬러리에 디비닐벤젠 52.5g을 더했다.
디비닐벤젠을 더한 10분 후에, 미리 50g의 에탄올에 용해시켜 둔 1.05g의 중합 반응 개시제(유용성 아조 중합 개시제)를 슬러리액에 투입했다. 투입 후, 5분간 교반한 후에, 질소에 의한 이너트화를 정지시켰다.
그 후, 교반하면서 70℃에서 3시간 유지한 후, 40℃까지 강온했다. 강온 후, 15분간 정치하고, 슬러리액 중에 분산되어 있는 고형분을 침강시켰다. 침강 후, 디캔테이션으로 상청액을 제거하고, 재차 용매를 750g 더하여 15분간 교반하여 고형분을 세정했다.
세정 후, 흡인 여과로 고형분을 회수하고, 회수한 고형분을, 100℃에서 6시간 건조시킴으로써, 샘플 1의 피복 탄소섬유를 얻었다.
또한, 샘플 2~7, 15 및 16에 대해서도, 상술한 샘플 1과 같은 순서로 제작을 행했다. 상세한 조건(배합 조건 및 반응 조건)에 대해서는, 표 1에 나타낸다.
샘플 8~11:(메타)아크릴레이트 화합물의 중합물로 피복된 피복 탄소섬유의 제작
샘플 8의 피복 탄소섬유에 대해서, 다음의 순서로 제작했다.
유리 용기에, 평균 섬유 직경 9㎛, 평균 섬유 길이 100㎛의 피치계 탄소섬유(상품명 XN-100-10M:일본 그래파이트 파이버(주)제)를 210g, 에탄올 1000g을 투입하고, 교반 날개로 혼합하여 슬러리액을 얻었다. 유량 160mL/min으로 질소를 슬러리액에 더하여 이너트화를 행하면서, 슬러리에 (메타)아크릴레이트 화합물 B(디시클로펜타닐메타크릴레이트) 및 (메타)아크릴레이트 화합물 C(트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트)를 각각 26.25g씩 더했다.
(메타)아크릴레이트 화합물 B 및 C를 더한 10분 후에, 미리 50g의 에탄올에 용해시켜 둔 1.05g의 중합 반응 개시제(유용성 아조 중합 개시제)를 슬러리액에 투입했다. 투입 후, 5분간 교반한 후에, 질소에 의한 이너트화를 정지시켰다.
그 후, 교반하면서 70℃에서 3시간 유지한 후, 40℃까지 강온했다. 강온 후, 15분간 정치하고, 슬러리액 중에 분산되어 있는 고형분을 침강시켰다. 침강 후, 디캔테이션으로 상청액을 제거하고, 재차 용매를 750g 더하여 15분간 교반하여 고형분을 세정했다.
세정 후, 흡인 여과로 고형분을 회수하고, 회수한 고형분을, 70℃에서 12시간 건조시킴으로써, 샘플 8의 피복 탄소섬유를 얻었다.
또한, 샘플 9~11에 대해서도, 상술한 샘플 8과 같은 순서로 제작을 행했다. 상세한 조건(배합 조건 및 반응 조건)에 대해서는, 표 1에 나타낸다.
(비교예 1)
샘플 13 및 14:실리카 화합물로 피복된 탄소섬유의 제작
샘플 13의 피복 탄소섬유에 대해서, 다음의 순서로 제작했다.
폴리에틸렌제 용기에, 평균 섬유 직경 9㎛, 평균 섬유 길이 100㎛의 피치계 탄소섬유(상품명 XN-100-10M:일본 그래파이트 파이버(주)제)를 300g, 테트라에톡시실란 600g, 에탄올 2700g을 투입하고, 교반 날개로 혼합했다.
그 후, 50℃까지 가온하면서, 반응 개시제(10% 암모니아수)를 5분에 걸쳐 투입했다. 용매의 투입이 완료한 시점을 0분으로 하여, 3시간 교반을 행했다.
교반 종료후, 강온시켜, 흡인 여과하여 고형분을 회수하고, 고형분을 물과 에탄올을 이용하여 세정하고, 재차 흡인 여과를 행하여, 고형분을 회수했다.
회수한 고형분을 100℃에서 2시간 건조 후, 또한 200℃에서 8시간 소성을 행함으로써, 비교예가 되는 샘플 13의 피복 탄소섬유를 얻었다.
또한, 샘플 14에 대해서도, 상술한 샘플 13과 같은 순서로 제작을 행했다. 상세한 조건(배합 조건 및 반응 조건)에 대해서는, 표 1에 나타낸다.
계속해서, 실시예 2 및 비교예 2로서, 실시예 1 및 비교예 1에 의해 얻어진 각 샘플을 이용한 조성물의 제작을 행했다.
(실시예 2, 비교예 2)
각 샘플의 피복 탄소섬유 4g과, 2액성의 부가 반응형 액상 실리콘 수지를 각각 2.7g, 3.3g(표 1에 나타내는 질량부)으로 배합하고, 유성 교반기(아와토리렌타로, (주)싱키제)로 교반하여, 샘플 1~16의 조성물을 얻었다.
그 후, 박리 처리된 125㎛의 PET 필름 상에, 각 샘플의 조성물을 PET 필름에 끼우면서, 두께가 1㎜가 되도록 코터로 도포한 후, 표 1에 나타내는 바와 같이 100℃에서 6시간 가열하고, 혼합물을 경화시켜, 각 샘플의 조성물을 시트형으로 성형했다.
(평가)
얻어진 각 샘플에 대해서, 이하의 평가를 행했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
(1)회수율
피복 탄소섬유의 각 샘플에 대해서, 그 질량을 측정한 후, 이용한 탄소섬유의 질량으로 제거함으로써 회수율의 산출을 행했다. 산출된 회수율에 대해서는, 클수록 피복의 양이 큰 것을 알 수 있다.
또한, 샘플 12에 대해서는, 피복의 형성이 없기 때문에, 회수율을 측정하지 않았다. 또, 샘플 16에 대해서는, 피복이 겔화에 의해 형성되지 못하고, 샘플 15에 대해서는, 피복이 용해되어 형성할 수 없었기 때문에, 회수율을 측정하지 않았다.
(2)피복의 막두께
피복 탄소섬유의 각 샘플에 대해서, 집속 이온 빔(FIB)을 이용하여 절단한 후, 투과형 전자현미경(TEM)을 이용하여, 단면을 관찰하고, 피복의 평균 막두께를 측장했다.
여기서, 도 3은, 일례로서 샘플 1의 피복 탄소섬유의 화상을 나타낸 것이다. 도 3(a)는 피복 탄소섬유의 단면을 관찰한 것이며, 도 3(b)는 피복 탄소섬유를 측방으로부터 관찰한 것이다.
(3)피복 탄소섬유의 저항
피복 탄소섬유의 각 샘플을, 충전 밀도가 0.750g/㎤가 되도록 통형의 용기(직경:9㎜, 길이:15㎜)에 투입한 후, 고저항 측정 장치를 이용하여, 2단자법(단, 샘플 12, 샘플 15의 인가 전압 1V에 대해서는, 저저항 측정 장치를 이용하여 4단자법)으로, 인가 전압을 변화시킨 경우의 저항의 측정을 행했다.
또한, 상기 통형의 용기에 충전할 수 없었던 샘플(샘플 16)에 대해서는, 응집하고 있는 것으로 판단했다.
또, 저항값이 매우 높고, 측정 범위(표 1을 참조)를 초과한 샘플에 대해서는, 표 1 중에서, 「Over Range」로 나타내고, 저항값이 매우 낮고, 측정 범위(표 1을 참조)를 밑돈 샘플에 대해서는, 표 1 중에서, 「Under Range」로 나타내고 있다.
(4)조성물의 저항
시트형으로 성형한 각 샘플에 대해서, 저항 측정기((주)미츠비시 화학 애널리테크제 하이레스타 UX)를 이용하여, 인가 전압을 변화시킨 경우의 체적 저항값을 측정했다.
또, 저항값이 매우 높고, 측정 범위(표 1을 참조)를 초과한 샘플에 대해서는, 표 1 중에서, 「Over Range」로 나타내고, 저항값이 매우 낮고, 측정 범위(표 1을 참조)를 밑돈 샘플에 대해서는, 표 1 중에서, 「Under Range」로 나타내고 있다.
또한, 상기 체적 저항의 측정 범위는 저항값의 측정 범위에 의거하기 때문에, 표 1 중의 측정 범위의 단위는 Ω이다.
Figure pct00001
*1 일본 그래파이트 파이버 주식회사제 「XN-100-10M」, 평균 섬유 직경:9㎛, 평균 섬유 길이:100㎛
*2 일본 그래파이트 파이버 주식회사제 「XN-100-05M」, 평균 섬유 직경:9㎛, 평균 섬유 길이:50㎛
*3 샘플 13의 피복 탄소섬유를 재이용한 것
*4 와코 순약공업(주)제
*5 93% 디비닐벤젠, 와코 순약공업(주)제
*6 와코 순약공업(주)제
*7 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 와코 순약공업(주)제「V-65」
*8 2액형 실리콘 수지 A, 모멘티브사제
*9 2액형 실리콘 수지 B, 모멘티브사제
*10 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 쿄에이샤 화학(주)제 「라이트 에스테르 EG」
*11 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 히타치화성(주)제 「FA513M」
*12 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 쿄에이샤 화학(주)제 「라이트 에스테르 TMP」
*13 트리시클로데칸디메탄올디메타크릴레이트, 신나카무라화학공업(주)제 「NK 에스테르 DCP」
*14 디시클로펜타닐아크릴레이트, 히타치화성(주)제 「FA513AS」
*15 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 신나카무라화학공업(주)제 「A-TMM-3LM-N」
표 1로부터, 실시예의 각 샘플은, 비교예의 샘플에 비해, 모두 저항이 높고, 절연성이 뛰어난 피복을 형성할 수 있는 것을 알았다. 또, 실시예의 각 샘플은, 그 외의 조건(회수율, 막두께)에 대해서도 양호한 결과를 나타내는 것을 알 수 있었다.
산업상의 이용 가능성
본 발명에 의하면, 높은 열전도성을 가지면서, 절연성이 뛰어난, 절연 피복 탄소섬유 및 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다. 또, 이러한 절연 피복 탄소섬유를 이용하여, 열전도성 및 절연성이 뛰어난 탄소섬유 함유 조성물 및 열전도성 시트를 제공하는 것이 가능해진다.

Claims (9)

  1. 탄소섬유 중 적어도 일부가, 절연 피복에 의해 피복되어 이루어지는 절연 피복 탄소섬유로서,
    상기 절연 피복은, 1종 또는 2종 이상의 이중 결합을 갖는 중합성 화합물로 이루어지는 중합물이며, 상기 중합성 화합물 중 적어도 1종이, 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 중합성 화합물이 디비닐벤젠인 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 중합성 화합물이 (메타)아크릴레이트 화합물인 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 피복의 막두께가, 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유.
  5. 이중 결합을 갖는 1종 또는 2종 이상의 중합성 화합물, 탄소섬유, 및, 반응 개시제를 용매와 혼합한 후,
    상기 혼합물을 교반하면서 에너지를 부여하여, 상기 탄소섬유 중 적어도 일부에, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물의 피복을 형성하는 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 용매는, 상기 중합성 화합물은 용해하지만, 상기 중합성 화합물로 이루어지는 중합물은 용해하지 않는 것임을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    가열에 의해 상기 에너지를 부여하고, 가열시의 상기 혼합물의 온도를 0~200℃로 하는 것을 특징으로 하는 절연 피복 탄소섬유의 제조 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 절연 피복 탄소섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 함유 조성물.
  9. 청구항 8에 기재된 탄소섬유 함유 조성물을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102394809B1 (ko) * 2017-12-20 2022-05-04 현대자동차주식회사 고방열 복합수지
WO2019244889A1 (ja) 2018-06-22 2019-12-26 積水ポリマテック株式会社 熱伝導性シート
CN112938649B (zh) * 2021-01-29 2022-09-13 深圳市鸿富诚新材料股份有限公司 一种化学处理式碳纤维排序工艺及碳纤维切断装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4868892A (ko) * 1971-12-24 1973-09-19
JPS4920135B1 (ko) 1970-05-12 1974-05-22
JPS5691071A (en) * 1979-12-18 1981-07-23 Koushirou Hashimoto Surface modification of inorganic fiber
US4910270A (en) * 1987-09-11 1990-03-20 Koei Chemical Co., Ltd. Composition containing epoxy resin, di(meth)acrylate, N-heterocylic compound and polyamine
JP2004218144A (ja) 2003-01-15 2004-08-05 Hitachi Chem Co Ltd 絶縁被覆カーボンファイバー、その製造方法及びそれを用いたコンポジット
JP2005105465A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Techno Network Shikoku Co Ltd 機能化繊維および機能化繊維の製造方法
JP2012001638A (ja) 2010-06-17 2012-01-05 Sony Chemical & Information Device Corp 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP4973569B2 (ja) 2008-03-28 2012-07-11 株式会社豊田中央研究所 繊維状炭素系材料絶縁物、それを含む樹脂複合材、および繊維状炭素系材料絶縁物の製造方法
JP2013007124A (ja) 2011-06-22 2013-01-10 Teijin Ltd ポリアミドイミド被覆ピッチ系黒鉛化短繊維
JP5166689B2 (ja) 2005-10-17 2013-03-21 昭和電工株式会社 シリカ被覆炭素繊維の製造方法
JP2013122003A (ja) 2011-12-09 2013-06-20 Sato Research Co Ltd 熱伝導フィラー及びその製造方法
WO2015002085A1 (ja) * 2013-07-01 2015-01-08 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び放熱部材

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS597725B2 (ja) * 1976-02-12 1984-02-20 東レ株式会社 表面改質法
JP6025326B2 (ja) * 2011-12-21 2016-11-16 住友化学株式会社 電子デバイス絶縁層材料、及び電子デバイス
US10839977B2 (en) * 2012-07-24 2020-11-17 Daicel Corporation Conductive fiber-coated particle, curable composition and cured article derived from curable composition

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4920135B1 (ko) 1970-05-12 1974-05-22
JPS4868892A (ko) * 1971-12-24 1973-09-19
JPS5691071A (en) * 1979-12-18 1981-07-23 Koushirou Hashimoto Surface modification of inorganic fiber
US4910270A (en) * 1987-09-11 1990-03-20 Koei Chemical Co., Ltd. Composition containing epoxy resin, di(meth)acrylate, N-heterocylic compound and polyamine
JP2004218144A (ja) 2003-01-15 2004-08-05 Hitachi Chem Co Ltd 絶縁被覆カーボンファイバー、その製造方法及びそれを用いたコンポジット
JP2005105465A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Techno Network Shikoku Co Ltd 機能化繊維および機能化繊維の製造方法
JP5166689B2 (ja) 2005-10-17 2013-03-21 昭和電工株式会社 シリカ被覆炭素繊維の製造方法
JP4973569B2 (ja) 2008-03-28 2012-07-11 株式会社豊田中央研究所 繊維状炭素系材料絶縁物、それを含む樹脂複合材、および繊維状炭素系材料絶縁物の製造方法
JP2012001638A (ja) 2010-06-17 2012-01-05 Sony Chemical & Information Device Corp 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP2013007124A (ja) 2011-06-22 2013-01-10 Teijin Ltd ポリアミドイミド被覆ピッチ系黒鉛化短繊維
JP2013122003A (ja) 2011-12-09 2013-06-20 Sato Research Co Ltd 熱伝導フィラー及びその製造方法
WO2015002085A1 (ja) * 2013-07-01 2015-01-08 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び放熱部材

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