无纺布及碳纤维无纺布制造技术

本发明专利技术提供能够长时间地发挥无机粒子的效果的纳米纤维的无纺布及碳纤维无纺布。无纺布包含含有聚合物和无机粒子的通过静电纺丝法而形成的纳米纤维，无机粒子包含从聚合物的表面露出一部分的第1粒子及第2粒子，第1粒子的从聚合物的表面露出的部分的体积V1o与埋入到聚合物中的部分的体积V1i满足V1o＜V1i，第2粒子的从聚合物的表面露出的部分的体积V2o与埋入到聚合物中的部分的体积V2i满足V2o≥V2i，纳米纤维的每单位长度的第1粒子的平均个数N1及第2粒子的平均个数N2满足N1＞N2。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含含有无机粒子且通过静电纺丝法而形成的纳米纤维的无纺布及将其碳化而得到的碳纤维无纺布。
技术介绍
具有纳米(nm)到亚μm级的纤维直径的纳米纤维的无纺布可以通过使用聚合物的溶液等的静电纺丝法等来制造。纳米纤维的无纺布由于表面积大，所以除了过滤用材料以外，还可以期待在各种用途中的利用。若可以对纳米纤维的无纺布赋予进一步的功能，则可以利用于各种用途。专利文献1中，提出了由包含被不活性物质表面被覆的催化剂粒子和高分子材料的纺丝液通过静电纺丝法来制造纳米纤维的无纺布的方法。此外，专利文献2中，提出了使纤维过滤器构件的纤维的表面上负载陶瓷超微粒。专利文献2中，通过在包含陶瓷超微粒的溶液中浸渍纤维过滤器构件，将剩余的溶液除去并进行热处理，从而负载陶瓷超微粒。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-145140号公报专利文献2：日本特开2005-040646号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在无纺布上负载粒子时，认为粒子存在于纳米纤维的表面时容易发挥粒子的作用。但是，若粒子的露出变多，则容易脱落。因此，若长时间使用无纺布，则不会得到粒子的效果。本专利技术的目的是提供能够长时间发挥无机粒子的效果的无纺布及碳纤维无纺布。用于解决课题的方案本专利技术的一方面涉及一种无纺布，其包含含有聚合物和无机粒子的通过静电纺丝法而形成的纳米纤维，上述无机粒子包含从上述聚合物的表面露出一部分的第1粒子及第2粒子，上述第1粒子的从上述聚合物的表面露出的部分的体积V1o与埋入到上述聚合物中的部分的体积V1i满足V1o＜V1i，上述第2粒子的从上述聚合物的表面露出的部分的体积V2o与埋入到上述聚合物中的部分的体积V2i满足V2o≥V2i，上述纳米纤维的每单位长度的上述第1粒子的平均个数N1及上述第2粒子的平均个数N2满足N1＞N2。本专利技术的另一方面涉及通过将上述的无纺布进行烧成而得到的碳纤维无纺布。专利技术效果根据本专利技术，能够提供即使构成无纺布的纤维发生劣化也能够长期地发挥催化剂粒子等无机粒子的效果的无纺布及碳纤维无纺布。附图说明图1是示意性表示本专利技术的一实施方式所述的无纺布中包含的纳米纤维的上表面图。图2是表示本专利技术的一实施方式所述的无纺布中包含的纳米纤维的结构的截面示意图。图3是示意性地表示本专利技术的一实施方式所述的无纺布的制造方法中用于得到无纺布的系统的构成的图。图4是示意性地表示图3的放出部42A的正面图。图5是示意性地表示图3的放出部42A的侧面图。图6是示意性地表示放出体的放大截面图。具体实施方式[无纺布]本专利技术的实施方式所述的无纺布包含含有聚合物和无机粒子的通过静电纺丝法而形成的纳米纤维。无机粒子包含从聚合物的表面露出一部分的第1粒子及第2粒子。其中，第1粒子的从聚合物的表面露出的部分的体积V1o与埋入到聚合物中的部分的体积V1i满足V1o＜V1i，第2粒子的从聚合物的表面露出的部分的体积V2o与埋入到聚合物中的部分的体积V2i满足V2o≥V2i。纳米纤维的每单位长度的第1粒子的平均个数N1及第2粒子的平均个数N2满足N1＞N2。这样，本实施方式中，低于50体积％从构成纳米纤维的基体的聚合物的表面露出的第1粒子的平均个数N1比50体积％以上露出的第2粒子的平均个数N2多。通过无纺布的使用，即使纳米纤维发生劣化，也难以脱落，由于包含许多第1粒子，所以能够长期地发挥无机粒子的效果。此外，由于包含露出度高的第2粒子，同时即使露出度低但第1粒子向纳米纤维的外侧首先露出，所以即使在使用初期也可充分地得到无机粒子的作用。这样的无纺布由于容易通过静电纺丝法而形成，所以能够以高的生产率得到无纺布。图1是示意性表示本实施方式所述的无纺布中的纳米纤维的上表面图，图2是表示本实施方式所述的无纺布中包含的纳米纤维的结构的截面示意图(与纳米纤维的长度方向垂直的截面图)。纳米纤维5包含给予纤维的形状的聚合物(聚合物基体)6和分散于聚合物6中的无机粒子4。图示例中，无机粒子4包含从聚合物6的露出度不同的第1粒子1、第2粒子2及第3粒子3，但不一定需要包含第3粒子3。第1粒子1从聚合物6的表面的露出低于50体积％，第2粒子2从聚合物6的表面的露出为50体积％以上，第3粒子3完全埋入到聚合物6中。并且，在观察纳米纤维5的具有规定长度的区域时，第1粒子1的个数变得比第2粒子2的个数多，由此，可以抑制无机粒子(特别是第2粒子2)的脱落。第1粒子及第2粒子的个数分别以纳米纤维的每单位长度的平均个数N1及N2进行比较。具体而言，首先，对在无纺布的扫描型电子显微镜(SEM)照片中任意选择的多根(例如5根)的纳米纤维的具有规定长度L(μm)的区域，分别数出第1粒子及第2粒子的个数。长度L只要为例如3～5μm即可。使各粒子的个数为2倍，换算成每单位长度(1μm)，并进行平均化，可以求出平均个数N1及N2。另外，所谓具有规定长度L(μm)的区域是指，在SEM图像中，在1根纳米纤维上画与纳米纤维的长度方向垂直的第1直线和与第1直线之间的距离为L(μm)的第2直线(其中，第1直线与第2直线平行)，该第1直线与第2直线之间的区域。另外，第1粒子及第2粒子在SEM照片中也可以通过目视来区别。在通过目视难以区别的情况下，也可以在纳米纤维的SEM照片中，测定从聚合物的表面露出的部分的粒径(最大粒径)，该粒径若是无纺布的制造中使用的无机粒子的平均粒径以上则判断为第2粒子，若低于平均粒径则判断为第1粒子。如图示例的那样，无机粒子也可以进一步包含完全埋入到聚合物中的第3粒子。第3粒子由于内包于聚合物中，所以即使进行纳米纤维的劣化也难以脱落。因而，能够进一步长期地发挥无机粒子的效果。第1粒子的平均个数N1及纳米纤维的每单位长度的第3粒子的平均个数N3也可以为N1≥N3，但满足N1＜N3时，能够进一步长期地确保无纺布中的无机粒子的效果。第3粒子的平均个数N3例如可以基于无纺布的透射型电子显微镜(TEM)照片，依据N1的情况算出。纳米纤维的平均纤维直径Df例如为100nm以上，优选为150nm以上或200nm以上，进一步优选为300nm以上。Df例如低于1000nm，优选为800nm以下或600nm以下。这些下限值与上限值可以任意地组合。Df也可以为例如100nm以上且低于1000nm、150nm以上且低于1000nm、200nm以上且低于1000nm。纳米纤维的平均纤维直径Df例如可以通过在无纺布的SEM图像中，对任意的多根(例如10根)的纤维分别测量1处的直径，并进行平均化来求出。所谓纤维的直径是相对于纳米纤维的长度方向垂直的截面的直径。当这样的截面不为圆形的情况下，也可以将最大径视为直径。无机粒子的平均粒径Dp为例如5nm以上，优选为10nm以上，也可以为15nm以上或20nm以上。Dp可以为200nm以下或150nm以下，也可以为100nm以下或80nm以下。这些下限值与上限值可以任意地组合。Dp也可以为例如5～200nm、或20～200nm。无机粒子的平均粒径Dp为对无纺布的制作中使用的无机粒子求出的体积基准的粒度分布中的中值粒径(D50)。平均纤维直径Df的相对于平均粒径Dp的比率Df/Dp例如为0.5以上，优选为3以上，也可以为5以上或7以上。比率Df/Dp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无纺布，其包含含有聚合物和无机粒子的通过静电纺丝法而形成的纳米纤维，所述无机粒子包含从所述聚合物的表面露出一部分的第1粒子及第2粒子，所述第1粒子的从所述聚合物的表面露出的部分的体积V1o与埋入到所述聚合物中的部分的体积V1i满足V1o＜V1i，所述第2粒子的从所述聚合物的表面露出的部分的体积V2o与埋入到所述聚合物中的部分的体积V2i满足V2o≥V2i，所述纳米纤维的每单位长度的所述第1粒子的平均个数N1及所述第2粒子的平均个数N2满足N1＞N2。

【技术特征摘要】
2015.03.25 JP 2015-0627651.一种无纺布，其包含含有聚合物和无机粒子的通过静电纺丝法而形成的纳米纤维，所述无机粒子包含从所述聚合物的表面露出一部分的第1粒子及第2粒子，所述第1粒子的从所述聚合物的表面露出的部分的体积V1o与埋入到所述聚合物中的部分的体积V1i满足V1o＜V1i，所述第2粒子的从所述聚合物的表面露出的部分的体积V2o与埋入到所述聚合物中的部分的体积V2i满足V2o≥V2i，所述纳米纤维的每单位长度的所述第1粒子的平均个数N1及所述第2粒子的平均个数N2满足N1＞N2。2.根据权利要求1所述的无纺布，其中，所述纳米纤维的平均纤维直径Df的相对于所述无机粒子的平均粒径Dp的比率Df/Dp...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉冈祐树，山口贵义，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP