TW593136B - Fine carbon fiber mixture and composition thereof - Google Patents

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TW593136B TW91121253A TW91121253A TW593136B TW 593136 B TW593136 B TW 593136B TW 91121253 A TW91121253 A TW 91121253A TW 91121253 A TW91121253 A TW 91121253A TW 593136 B TW593136 B TW 593136B
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TW91121253A
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Toshio Morita
Tatsuyuki Yamamoto
Hitoshi Inoue
Satoru Oshima
Morio Yumura
Original Assignee
Showa Denko Kk
Nat Inst Of Advanced Ind Scien
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593136 A7 B7 五、發明説明(1) 發明之技術領域 本發明爲關於含有片狀、粒狀、薄片狀等之非纖維狀 碳的微細碳纖維混合物,特別爲關於導電性、熱傳導性、 摺動性優良的微細碳纖維混合物、及含其之樹脂或橡膠組 成物。 背景技術 碳纖維因爲其高強度、高彈性率、高導電性等優良特 性,故被使用於各種複合材料。不僅先前所應用之優良的 機械特性,而且靈活運用碳纖維或碳材料所具備的導電性 ,隨著近年電子技術的發展,可期待做爲電磁波遮蔽材料 ,抗靜電用之導電性樹脂充塡劑,或做爲用以對樹脂靜電 噴塗之充塡劑的用途。又,靈活運用做爲碳材料的化學安 ,定性,熱安定性和微細構造之特徵,並且可期待做爲平面 顯示器等之電場電子釋出材料的用途。更且,亦可期待做 爲磨損性高之導電性材料的電刷、可變電阻器等之用途。 先前的碳纖維爲經由將PAN、瀝青、纖維素等纖維予以 熱處理碳化所製造之所謂的有機系碳纖維型式生產。將其 使用做爲纖維強化複合材料之充塡物時,爲了增大與母材 的接觸面積,乃期望將直徑變細’長度變長等提高增強 效果。又,爲了改善與母材的接粘性,則以碳纖維表面不 光滑,且具有某程度粗糙者爲佳,因此,進行於空氣中 曝露於高溫令其氧化,且對表面施以塗層等之表面處理。 * 但是,此些碳纖維,其原料之有機纖維絲徑爲 S72本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 593136 A7 B7 五、發明説明(i 5〜10 ym左右,不可能製造直徑小的碳纖維。又,長度相 對於直徑之比(縱橫比)有界限,期望細縱橫比之大的 . 碳纖維。 又,關於汽車車體之樹脂使用,或對於電子機器之樹 脂塑膠等之使用,乃要求比擬金屬的導電性,且伴隨對於 做爲充塡材料的碳纖維亦爲了滿足此些各種導電性塗料, 導電性樹脂等之要求,而必須提高導電性。 其手段必須以黑鉛化令此些特性改善,因此通常再進 行高溫下的黑鉛化處理。但是,即使經由此黑鉛化處理亦 無法取得比擬金屬的導電性,若爲了將其補救而增多配合 量,則產生加工性和機械特性降低的問題,且必須將纖維 本身的導電性更加改良,以纖維的細徑化提高強度等。 ' 其後,於1980年代的後半,硏究與此些有機系纖維製 法完全不同的氣相法碳纖維 (Vapor Grown Carbon Fiber; 以下簡稱爲VGCF)。 此VGCF已知爲經由將烴類等之氣體於有機過渡金屬系 觸媒存在下進行氣相熱分解,則可取得直徑lum以下,數 1 0 0 n m爲止的碳纖維。 例如,揭示以苯等有機化合物做爲原料,且將做爲觸 媒的二茂鐵等有機過渡金屬化合物與載體氣體共同導入高 溫的反應爐,並於基礎上生成的方法(特開昭60- 27700號 公報),以浮游狀態生成V.GCF的方法(特開昭60- 54998號 公報),或於反應爐壁上成長的方法(專利2778434號)等 1本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 593136 A7 B7 五、發明説明(3 若根據此些製法,則可取得較細且導電性優良,適於 縱橫比大之充塡材料的碳纖維,將100〜200um左右直徑,且 縱橫比10〜500左右之物質予以量產化,且可使用做爲導電 性充塡材料的樹脂用充塡劑和鉛蓄電池的添加材料等。 此些VGCF爲於形狀和結晶構造上具有特徵,碳六角網 面之結晶爲顯示年輪狀且以圓筒狀捲繞疊層的構造,且其 中心部爲具有極細空洞部的纖維。 又,比此VGCF更細的碳纖維爲由飯島等人於氨氣中電 '弧放電令碳電極蒸發之煤中,發現多層碳毫微管 (nanotube)。此多層碳毫微管的直徑爲1mm〜30nm,與 VGCF同樣地,碳六角網面的結晶爲以纖維爲中心且以年輪 狀深深地重疊緊閉成圓筒狀,於其中心部具有空洞徑之微 細碳纖維。 關於此使用電弧放電之方法,由於其製法而未朝向量 產實用化。 另一方面,根據氧相法者具有大縱橫比,高導電性的 可能性,嘗試將此方法改良,欲製造更細的碳纖維。美國 專利第4663230號,特公平3- 64606號公報中,揭示約 3.5〜70nm直徑且縱橫比100以上之鉛質所構成的圓柱狀碳纖 維絲。其構造爲規則排列的碳原子連續層爲以多層對於圓 柱軸呈現同心排列,且碳原子各層的C軸爲實質上垂直於纖 維絲的圓柱軸,不含有全體熱分解所析出的熱碳被膜’具 有光滑的表面。 同樣地,於特開昭61- 70014號公報中,介紹10〜500nm S7林紙張尺度適用中國國家標準(cns ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 593136 A7 B7 五、發明説明(4 .且縱橫比2〜30000之以氧相法的碳纖維,記載熱分解碳層的 厚度爲直徑的20%以下。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 對於上述依據氣相法的微細碳纖維,亦於使用做爲摺 動電接點(電刷、可變電阻器等)等之摩擦,放熱等相關 的導電性材料時,期望具有更高的摺動性、導電性、熱傳 導性。 於本發明中,以量產規模取得具有500nm以下直徑和 10〜1 5000縱橫比,且摺動性、導電性、熱傳導性等特性優 良的微細碳纖維爲其目的。 ' 發明之揭示 本發明爲了達成上述目的而提供下述物質。 (1) 一種微細碳纖維混合物,其特徵爲以氣相法所製 造的微細碳纖維混合物,筒狀碳層爲重疊的多層構造,其 中心軸爲呈空洞構造,爲外徑1〜500nm,縱橫比10〜15000之 微細碳纖維、與片狀、粒狀、薄片狀等之非纖維狀碳的混 合物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (2) 如(1)記載之微細碳纖維混合物,其爲必須含 有片狀或薄片狀的非纖維狀碳。 (3) 如 (1)、(2)記載之微細碳纖維混合物,其 中粒狀碳爲中空構造,或內部含有金屬或金屬化合物。 (4) 如 (1)〜(3)記載之微細碳纖維混合物,其中 微細碳纖維與非纖維狀碳之質量比爲10: 90〜95: 5之範圍內 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 593136 A7 _B7_ _ 五、發明説明(g (5) 如(1)〜(4)記載之微細碳纖維混合物,其中 非纖維狀碳爲相對於微細碳纖維之外徑以0.1〜500倍之大小 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇 (6) 如(1)〜(5)記載之微細碳纖維混合物,其中 片狀或薄片狀之非纖維狀碳爲相對於微細碳纖維之外徑以 〇·〇1〜0.5倍之厚度。 (7) 如(1)〜(6)記載之微細碳纖維混合物,其中 微細纖維碳爲分支狀碳纖維。 (8) 如(1)〜(7)記載之微細碳纖維混合物,其中 非纖維碳之至少一部分爲附著至微細碳纖維。 (9) 一種微細碳纖維混合物之組成物,其特徵爲於 樹脂或橡膠中含有(1)〜(8)記載之微細碳纖維混合物。 (10) —種導電性物品,其特徵爲含有如 (9)記載 之組成物。 (11) 一種摺動性物品,其特徵爲含有如(9)記載 之組成物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製G7 圖面之簡單說明 . 圖1爲本發明實施例中所示之製造裝置的槪略圖。 圖2爲實施例之微細碳纖維的穿透式電子顯微鏡照片 〇 圖3爲實施例之微細碳纖維的穿透式電子顯微鏡照片 〇 圖4爲實施例之微細碳纖維的穿透式電子顯微鏡照片 本紙張尺度適用> 國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) ~ 593136 A7 B7 五、發明説明(6 〇 圖5爲實施例之微細碳纖維的穿透式電子顯微鏡照片 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 主要元件對照表 1 縱型加熱爐 4 原料供給管 5 原料汽化器 6 載體氣體供給配管 發明之實施形態 . 以下,詳細說明本發明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明爲了取得導電性良好,外徑500nm以下之微細 碳纖維,乃對於以氣相法製造微細碳纖維(VGCF)的製 造條件進行各式各樣改變的檢討中,或於製造條件下,取 得先前所未知之含有微細碳纖維以及非纖維狀碳之微細 碳纖維混合物,並且發現其爲導電性高,又摺動性亦優 良,因此熱傳導性等均優良的碳纖維材料。本發明之微細 碳纖維混合物可理解爲以基本的氣相法欲製造微細碳纖維 (VGCF)之過程中所得之含有非纖維狀碳的碳纖維混合物 〇 * 說明關於本發明之微細碳纖維混合物。 本發明之微細碳纖維混合物中所含的微細碳纖維爲含 有與先前之微細碳纖維同樣之纖維直徑1〜500nm左右,較 S77本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 593136 A7 B7 五、發明説明(7) 佳爲5〜200nm,縱橫比10〜1 5,000,較佳爲10〜1〇,〇〇〇之微 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 細碳纖維,且此微細碳纖維爲呈圓筒狀碳層爲重疊的多 層構造(年輪構造),其中心軸爲空洞構造。還有,本 '發明之微細碳纖維混合物中所含之微細碳纖維爲於纖維途 中或端部具有瘤狀部,及纖維之分支。 本發明之微細碳纖維混合物爲含有氣相法所生成的微 細碳纖維,及仍以氣相法同時生成之非纖維狀的碳爲其 特徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 非纖維狀之碳爲在以氣相法製造微細碳纖維之過程中 ,經由變更製造條件,例如,於做爲助觸媒的磺化合物爲 不足之情形中,微細碳纖維並無法充分成長,而由片狀 ,粒狀,薄片狀等之非纖維狀碳爲成長所取得。此處所 謂片狀、粒狀、薄片狀等之形狀爲意指均爲非纖維形狀 的碳,彼等爲具有尺寸爲同時生成之微細碳纖維徑之0.1 倍至5 00倍左右之大小,換言之,於粒狀之情形中爲較各 向同性地於三次元的各種方向上均爲纖維徑之0.1〜5 0倍左 右的大小,於薄片狀之情形中,二次元方向之尺寸爲 2 0〜5 0 0倍左右大小的薄物,於片狀之情形中,二次元方 向之尺寸爲1〜50倍左右大小的薄物。片狀、薄片狀之情 況爲其厚度於穿透式電子顯微鏡下雖然不明確,但可察 知其爲纖維徑0.01〜0.5倍左右的薄物。 此些片狀、粒狀、薄片狀等之非纖維狀碳均爲以氣相 • 法所生成的物質,故觀察到覆蓋表面全體之較整齊的碳 層,例如,於碳纖維之破碎物中,雖存在破碎面,但具有 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -10- 593136 A7 B7 五、發明説明(d 與其明確不同的結晶組織。又,本發明之片狀、粒狀、 薄片狀等之非纖維狀碳爲與所謂的碳黑於大小、碳結晶 上爲不同。此外,當然與單純的非晶質碳爲不同。 又,特別於粒狀碳之情形中,可採用內部爲空洞之構 •造。其被證實於微細碳纖維成長過程中可變形的非纖維 狀碳。又,於空洞內有時含有非結晶碳,和金屬化合物 (碳化物等之觸媒金屬化合物等)等。其在微細碳纖維之 成長過程中,此觸媒物質等之存在乃成爲非纖維狀碳的 生成原因,或者相反地,因碳成長異常生成非纖維狀碳 ,其結果於非纖維狀碳內部包入觸媒物質等。於非纖維 狀碳之內部包入觸媒物質時,雖然觸媒物質有時於煅燒 階段中汽化消失,但因爲被完全包入非纖維狀碳之內部 ,故無法消失且易殘存。 又,薄片狀碳爲觸媒物質未參與,爲由氣相開始於微 '細纖維表面析出核型式之碳而生成的物質。 又,以上說明的片狀、粒狀、薄片狀等之非纖維狀碳 爲於以氣相法生成微細碳纖維的過程中,與微細碳纖維 倂行生成,微細碳纖維與非纖維狀碳爲獨立存在,但根 據生成過程或生成後的條件,亦存在一部分的非纖維狀 碳爲附著至微細碳纖維上。 本發明之微細碳纖維混合物爲以先前之氣相法製造微 細碳纖維中並未被報導,爲新穎之物質。特別於指定量 以上,且特別以片狀或薄片狀之碳爲同時生成之氣相法 微細碳纖維混合物,爲新穎的。 S73本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) C— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 593136 A7 _B7 五、發明説明($ 本發明之此些微細碳纖維混合物爲相對於先前的微細 碳纖維存在非纖維狀碳,故以混合物全體型式來看時, '比僅以氣相法製造之微細碳纖維之情況,更具有提高電傳 導性、熱傳導性、摺動性等特性之效果。 本發明之微細碳纖維混合物爲含有非纖維狀碳5質量 %,及5〜95質量%,較佳爲10〜70質量%,特別爲1〇〜50質量 %爲其構造之特徵,使得上述之效果可更有效取得。 本發明之微細碳纖維混合物的微細碳纖維爲取得外徑 爲1〜500nm,縱橫比10〜15,000之微細且較長的纖維,故 可以充塡材料之型式大量添加,且補強效果亦優良。 以下說明關於製造本發明之微細碳纖維混合物的適當 方法。 本發明之微細碳纖維一般而言爲使用過渡金屬觸媒, 將有機化合物,特別爲將烴類予以熱分解則可取得微細 碳纖維。較佳爲了除去微細碳纖維表面附著的焦油等, 乃以900〜1,3 00 °C進行熱處理後,通常再進行2,000〜3,500 °C,較佳爲2,5 00〜3,5 00 °(:之熱處理予以石墨化。 即,微細碳纖維爲使用過渡金屬觸媒,將有機化合物 ,特別爲將烴類予以熱分解而取得。 做爲碳纖維原料之有機化合物爲苯、甲苯、二甲苯、 甲醇、乙醇、萘、菲、環丙烷、環戊烷、環己烷等有機 . 化合物和揮發油、燈油等或CO、天然氣、甲烷、乙烷、 乙烯、乙炔、丁二烯等之氣體及彼等之混合物亦可。其 中以苯、甲苯、二甲苯等之芳香族化合物爲特佳。 5本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製G. -12- 593136 A7 B7 五、發明説明(也 有機過渡金屬化合物爲含有做爲觸媒的過渡金屬。過 渡金屬爲包含周期表第IVa,Va,Via,Vila,VIII族金屬 之有機化合物。其中以二茂鐵、二茂鎳等之化合物爲佳 。做爲觸媒之有機過渡金屬化合物含量爲相對於有機化 合物之碳量,以0.0 1〜15質量%,較佳爲〇.〇3〜10質量% ’更 佳爲〇 . 1〜5質量%。 發現若根據本發明,除了反應裝置之形態,反應系, 反應條件以外,特別經由選擇,控制有機化合物與做爲觸 媒之有機過渡金屬化合物之種類和份量,及助觸媒之種 •類和份量等各種條件,則可取得具有本發明瘤狀部之微 細碳纖維。 特別爲令有機化合物與做爲觸媒之有機過渡金屬化合 物之種類,一般爲由苯、甲苯、乙炔、乙烯、丁二烯或 彼等之混合物中選擇有機化合物,且組合二茂鎳或二茂 鐵做爲有機過渡金屬化合物爲佳,其中以苯與二茂鐵之 組合爲適於本發明之目的。 本發明中,雖無限定,但若再使用硫化合物做爲助觸 媒,特別於其使用量比先前更少之情形中,可特別有利於 取得本發明的微細碳纖維混合物。硫化合物之形態並無 '特別限制,且若於碳源之有機化合物中溶解即可’此硫 化合物可使用噻吩和各種硫醇,無機硫等。硫化合物之使 用量爲以硫原子做爲基準,相對於有機化合物(烴類等 之碳原料)以3〜10質量%,較佳爲4〜1〇質量%,更佳爲4〜8 質量%。硫若少3質量%,則微細碳纖維之成長快速,幾乎 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 593136 A7 B7
五、發明説明(A 無法取得非纖維狀的碳。又,硫若多於1 〇質量%,則微細 碳纖維之成長慢,且無法有效率取得碳纖維。 .如此,經由選擇,控制反應系,特別爲有機化合物與 做爲觸媒之有機過渡金屬化合物之種類和份量,以及助 觸媒之種類和份量等,則可製造具有特定組成之微細碳纖 維混合物乃爲先前所未知,且此新穎微細碳纖維混合物 的有用性亦爲未知,根據本發明可提供此新穎構造之微 細碳纖維混合物乃爲產業上有用的發明。 載體氣體可使用以通常之氫氣爲首的還原性氣體。載 體氣體預先於500〜1,300 °C中加熱爲佳。加熱之理由爲令 反應時之觸媒金屬的生成與碳化合物熱分解所供給之碳 源一致,且瞬時引起反應,可取得更微細的碳纖維。將 '載體氣體與原料混合時,載體氣體之加熱溫度未滿5 00 °C ,則難引起原料碳化合物的熱分解,若超過1,3 00 °C則引 起碳纖維直徑方向的成長,且易令直徑變粗。 載體氣體之使用量相對於碳源之有機化合物1 .0莫耳 份,以1〜7 0莫耳份爲適當。碳纖維之直徑可經由改變碳源 與載體氣體之比率予以控制。 原料爲於碳源之有機化合物中將過渡金屬化合物及助 觸媒之硫化合物溶解調整。其後原料爲以液體原樣以載 體氣體噴霧供給至反應爐,亦可將一部分的載體氣體以 淸洗氣體型式汽化供給至反應爐並反應。取得纖維直徑細 之碳纖維時,較佳將原料汽化並且供給至反應爐。 反應爐爲使用通常縱型的電爐。反應爐溫度爲 SI#紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 593136 A7 B7 五、發明説明(h 8 00〜1,30(TC,較佳爲1,000〜1,300°C。對於升温至指定溫度 的反應爐,供給原料液和載體氣體,或原料汽化的原料氣 體和載體氣體,反應取得碳纖維。 如此處理對反應爐中吹入之氣體爲熱分解,且有機化 合物做爲碳源,有機過渡金屬化合物做爲觸媒的過渡金屬 粒子,進行以此過渡金屬粒子做爲核之微細碳纖維的生成 。於此微細碳纖維之生成過程中,因爲本發明爲以反應系 之條件,特別以硫化合物份量少等之條件,部分阻礙微細 碳纖維的成長,且引起含有碳粒子或觸媒金屬之粒子成長 ,可取得微細碳纖維混合物。 所得之微細碳纖維混合物爲再以氦,氬等之惰性氣體 氛圍汽化,進行900〜1,500°C之熱處理。或者,再進行 2,000〜3,500°C之熱處理,或者,將反應所得狀態之微細碳 纖維混合物予以惰性氣體氛圍汽化,直接進行2,000〜3,500 t之熱處理爲佳。 對反應所得狀態之微細碳混合物,或其微細碳纖維混 合物於惰性氣體氛圍氣下進行900〜1,5 00 °C之熱處理後’ .與碳化硼(b4c),氧化硼(b2o3),元素狀硼,硼酸 (h3bo3)硼酸鹽等之硼化合物混合,再於惰性氣體氛圍 氣下以2,000〜3,5 00 °C進行熱處理亦可。硼化合物之添加 量爲依據所用硼化合物之化學特性,物理特性’故未限 定,例如,於使用碳化硼(B4C)之情形中’相對於微細 碳纖維混合物以0.05〜10質量%,較佳爲0.1〜8質量% ’更佳 爲0.5〜5質量%之範圍。 gg夺紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 593136 A7 _____B7_ 五、發明説明(也 '實施例 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下,列舉本發明之實施例予以說明。 (實施例) 如槪略圖之圖1所示般,於縱型加熱爐1 (內徑170mm ,長度l,5 00mm)之頂部,安裝供給通過原料汽化器5所 汽化之原料的原料供給管4,及載體氣體供給配管6。 由原料供給管4,將溶解二茂鐵4質量%,噻吩5質量% (換算成硫原子1 .9質量%)之苯汽化且保持於200 °C並以15 克/分鐘供給,且使用氫做爲載體氣體,並以180公升/分鐘 供給且反應。 將此反應所得之微細碳纖維於Ar (氬)氛圍氣下以 1,300°C熱處理,再將1,300°C處理品於Αι*氛圍氣下以2,800°C 熱處理,於熱處理步驟中以質量回收率90%取得微細碳纖 維混合物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所得微細碳纖維混合物各處之穿透型電子顯微鏡照片 示於圖2〜圖5。圖2〜圖5中,微細碳纖維混合物中之微細碳 纖維均以碳原子所構成的筒狀碳層爲重疊的多層構造,其 中心軸爲空洞構造。纖維之外徑爲5〜200nm且縱橫比爲2000 .以上之纖維。 圖2中,觀察到微細碳纖維,與接近球狀形狀的碳粒子 ,且微細碳纖維之直徑爲5〜20iam左右,相對的碳粒子尺寸 爲5〜50nm左右。此粒狀碳之內部爲空洞。又,此碳粒子爲 斤I:紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -16- 593136 A7 B7 五、發明説明(1)4 彼此互粘,且可觀察到附著至微細碳纖維之表面。 圖3中,察見與圖2同樣的粒狀碳,但於粒子內部觀察 *到包含有金屬或金屬化合物。 圖4中,於微細碳纖維之間觀察到碳薄片或被膜。尺寸 爲由 lOOnm X lOOnm左右至 10,000nm X 10,000nm左右爲止 。以廣泛範圍埋入微細碳纖維間,厚度爲不明。但是,雖 然考慮薄者爲比微細纖維徑更小之厚度,但亦有存在比纖 維徑更厚薄片的可能性。又,片狀之碳爲碳結晶發達,並 且察見此層疊構造。但是,薄片狀爲非晶質,碳結晶發達 少。 圖5爲1,300°C處理後之微細碳纖維的穿透式電子顯微鏡 照片,察見許多碳粒子爲互粘,且凝集。 (比較例) 如槪略圖之圖1所示般,於縱型加熱爐1 (內徑170mm, 長度1500mm)之頂部,安裝供給通過原料汽化器5所汽化之 原料的原料供給管4,及載體氣體供給配管6。 由原料供給管4,將溶解二茂鐵4質量%,噻吩0.5質量% (換算成硫原子0.4質量%)之甲苯汽化且保持於200°C並以 15克/分鐘供給,且使用氫做爲載體氣體,並以180公升/分
I 鐘供給且反應。 . 將此反應所得之微細碳纖維於Ar (氬)氛圍氣下以1300 °C熱處理,再將1300°C處理品於Ar氛圍氣下以280(TC熱處理 ,於熱處理步驟中以質量回收率90%取得微細碳纖維。 先紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17- 593136
7 B 五、發明説明(也 "以穿透式電子顯微鏡觀察,除了具有均勻的纖維徑, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 不存在非纖維狀碳以外,爲與實施例之微細碳纖維混合物 中之微細碳纖維同樣的微細碳纖維。 (複合材料之調製) 使用實施例及比較例所得之微細碳纖維,調製與聚乙 縮醛的複合材料,並且根據JIS- K- 7 125測定複合材料的摩 擦係數,且根據JIS- K- 7 194測定體積固有電阻。結果示於 下述表1。 表1 微細碳纖維 實施例1 比較例1 添加量(質量%) 15 15 摩擦係數(-) 0.12 0.2 體積固有電阻(Ω · cm) 10° 10° 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由表1可確認經由選擇反應條件,可形成微細碳纖維 與非纖維狀碳,其效果爲與樹脂作成複合材料時可取得摺 動特性等優良的微細碳纖維混合物。 產業上之可利用性 若根據本發明,則可提供與先前之碳纖維和氣相法碳 纖維不同,外徑爲1〜5 00nm,其縱橫比爲10〜15,〇〇〇,且 含有微細碳纖維及非纖維狀碳爲其特徵的微細碳纖維混 gg參紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -18- ^136五、 A7 B7 發明説明(也合物,可用於做爲導電材料,熱傳導材料, 電性摺動材 料, 電性摩擦材料等之充塡材料等,可使用於電性機器構 汽車構件,機械構件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C- 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 冰紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)… -19-

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  1. 593136 , ........ , 丨翁管r秦.丨 六、申請專利範圍/ 第91 1 2 1 253號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閲讀背面之注意事項·#填寫本頁) 民國93年2月23曰修正 ]· 一種微細碳纖維混合物,其特徵爲以氣相法所製造 的微細碳纖維混合物,筒狀碳層爲重疊的多層構造,其中 心軸爲呈空洞構造,爲外徑1〜5OOnm,縱橫比1〇〜1 5000之微 細碳纖維、與片狀、粒狀、薄片狀等之非纖維狀碳的混合 物,其中微細碳纖維與非纖維狀碳之質量比爲】0: 90〜95.· 5 之範圍內。 2 ·如申請專利範圍第1項之微細碳纖維混合物,其爲 必須含有片狀或薄片狀的非纖維狀碳。 3 ·如申5fg專利朝圍桌1或2項之微細碳纖維混合物,其 中粒狀碳爲中空構造,或內部含有金屬或金屬化合物。 4. 如申專利朝圍桌1或2項之微細碳纖維混合物,其’ 中非纖維狀碳爲相對於微細碳纖維之外徑以〇 · 1〜5 〇 Q倍之大 小0 5·如申請專利範圍第I或2項之微細碳纖維混合物,其 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裝 中片狀或薄.片狀之非纖維狀碳爲相對於微細碳纖維之外徑 以0.01〜0.5倍之厚度。 6·如申請專利範圍第丨或2項之微細碳纖.維混合物,其 中微細碳纖維爲分支狀碳纖維。 7.如申請專利範圍第丨或2項之微細碳纖維混合物,其 中非纖維碳之至少一部分爲附著至微細碳纖維。 5. 如审請專利範園第]或2項之微綑碳纖維混合物,其 本紙汰尺度S國家猱準(CNS ) 格( 593136 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 爲於樹脂或橡膠中含有微細碳纖維混合物之組成物者。 9 ·如申請專利範圍第8項之微細碳纖維混合物,其爲含 有前述組成物之導電性物品。 1 〇.如申請專利範圍第8項之微細碳纖維混合物,其爲 含有前述組成物之摺動性物品。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100592527B1 (ko) * 2002-01-17 2006-06-23 (주)케이에이치 케미컬 탄소나노튜브를 강화제로 포함하는 고무 조성물 및 이의제조방법
JP2004339484A (ja) * 2003-04-24 2004-12-02 Showa Denko Kk 樹脂結晶化促進剤及び樹脂組成物
TW200508431A (en) * 2003-08-26 2005-03-01 Showa Denko Kk Crimped carbon fiber and production method thereof
CN101018828A (zh) * 2004-09-14 2007-08-15 昭和电工株式会社 导电树脂组合物及其生产方法和用途
JP4959976B2 (ja) * 2005-12-14 2012-06-27 株式会社東芝 廃棄物熱分解処理システムおよび方法
JP5649269B2 (ja) * 2008-06-18 2015-01-07 昭和電工株式会社 カーボンナノファイバー、その製造方法及び用途
JP2015214461A (ja) * 2014-05-12 2015-12-03 株式会社Ihi 炭素繊維連続黒鉛化炉

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6054998A (ja) * 1983-09-06 1985-03-29 Nikkiso Co Ltd 気相成長炭素繊維の製造方法
JPS61282427A (ja) * 1985-06-06 1986-12-12 Asahi Chem Ind Co Ltd 炭素質繊維の製造方法
US4663230A (en) * 1984-12-06 1987-05-05 Hyperion Catalysis International, Inc. Carbon fibrils, method for producing same and compositions containing same
JP3607934B2 (ja) * 1996-09-19 2005-01-05 国立大学法人 東京大学 カーボンナノチューブ強化アルミニウム複合材料

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