碳纤维强化成形体制造技术

本发明专利技术提供一种碳纤维强化成形体，能够避免碳纤维从基材上剥离，由此具有高强度。所述碳纤维强化成形体包括基材(12)和分散在所述基材(12)中的复合材料(14)，其特征在于，所述复合材料(14)包括：碳纤维(16)和结构体，所述结构体形成在所述碳纤维(16)的表面，且包括多个碳纳米管(18a)，其中，所述多个碳纳米管(18a)形成相互直接连接的网络结构，所述碳纳米管将其表面的一部分作为附着部(20)直接附着在所述碳纤维(16)的表面上，且通过设置在除所述附着部(20)以外的至少一部分上的粘接部件(22)物理性地结合在所述碳纤维(16)的表面上。

Carbon fiber reinforced form

The invention provides a carbon fiber reinforced form to prevent carbon fiber from stripping from the substrate, thereby having high strength. The carbon fiber reinforced body comprises a substrate (12) and dispersed on the substrate (12) in the composite material (14), which is characterized in that the composite material (14) includes: carbon fiber (16) and the structure, the structure is formed on the carbon fiber (16) on the surface, and comprises a plurality of carbon nanotubes (18a), wherein the plurality of carbon nanotubes (18a) are directly connected to form a network structure, the carbon nanotubes will be a part of the surface as the attachment (20) is directly attached to the carbon fiber (16) on the surface, and by set in addition to the attachment part (20) at least a portion of the adhesive member (22) outside the physical combination of the carbon fiber (16) surface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纤维强化成形体
本专利技术涉及一种碳纤维强化成形体。
技术介绍
揭示有一种复合材料，该复合材料包括：由碳材料等形成的纤维、及形成在所述纤维表面的结构体(例如，专利文献1)。专利文献1中，所述结构体含有多个碳纳米管，所述多个碳纳米管形成相互直接连接的网络结构的同时，直接附着在所述纤维表面。根据记载，含有这种复合材料的成形体可以体现出纤维原有功能的同时，能够发挥出基于CNT的电导电性、热传导性、机械强度等功能。作为复合材料使用碳纤维的成形体(以下，将该成形体称为碳纤维强化成形体)，在航空机、汽车、普通产业、体育用品等各种领域中的用途在扩大。在这样的碳纤维强化成形体中，对强度等特性的要求正变得更加严格。现有技术文献：专利文献专利文献1：国际公开第2014/175319号
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题碳纤维强化成形体中，当碳纤维与基材之间的粘结力较小时，碳纤维有时会从基材上剥离下来。这种表面剥离现象会导致成形体的机械强度下降，因此需要尽可能地避免上述情况的发生。由此，本专利技术的目的在于，避免碳纤维从基材上剥离下来，由此提供具有高强度的碳纤维强化成形体。为解决技术问题的技术方案本专利技术涉及的碳纤维强化成形体，包括基材和分散在所述基材中的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：碳纤维；以及结构体，所述结构体形成在所述碳纤维的表面上，且包括多个碳纳米管，其中，所述多个碳纳米管形成相互直接连接的网络结构，所述碳纳米管将其表面的一部分作为附着部直接附着在所述碳纤维的表面上，且通过设置在除所述附着部以外的至少一部分上的粘接部件物理性地结合在所述碳纤维的表面上。专利技术效果根据本专利技术，碳纤维强化成形体包括分散在基材中的复合材料。复合材料中，在碳纤维的表面形成有含多个CNT的结构体。多个CNT将一部分表面作为附着部直接附着在碳纤维表面上。而且，在除附着部以外的至少一部分，于CNT与碳纤维之间存在粘接部件。通过该粘接部件，CNT能够物理性地结合在碳纤维表面上。通过CNT牢固地粘结在碳纤维表面，从而提高CNT与碳纤维之间的粘结力。另外，在基材和碳纤维之间，由于介有牢固地粘结在碳纤维表面上的CNT，因此基材和碳纤维之间的粘结力也得到提高。其结果，能够避免碳纤维从基材上剥离，由此能够获得具有高强度的碳纤维强化成形体。附图说明图1为表示第一实施方式的碳纤维强化成形体结构的概略图；图2为表示包含在复合材料中的碳纤维表面结构的概略图；图3为用以说明碳纤维表面的CNT状态的放大概略图；图4为用以说明应力缓和的示意图；图5为表示界面剪切强度测定方法的示意图；图6为对取出自样品复合材料中的碳纤维进行界面剪切强度的测定后所得到的碳纤维表面的SEM照片；图6A为样品1、图6B为样品2；图7为表示第二实施方式的碳纤维强化成形体结构的概略图。附图标号说明10、40碳纤维强化成形体12、42基材14复合材料16碳纤维18结构体18a碳纳米管(CNT)20附着部22粘接部件24CNT复合树脂层30被测物体32刮刀34微液滴34a热塑性树脂44树脂46填充剂具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细地说明。1、第一实施方式[整体结构]如图1所示，碳纤维强化成形体10包括基材12、分散在该基材12中的多个复合材料14。采用本实施方式的情况下，基材12为由粘度较高的树脂材料固化物形成的材料。所用的树脂材料为，通过JISK7210所记载的熔融指数仪，在每个材料种类所规定的标准条件的温度和负荷状态下所测定的熔体流动速率(MFR)为1～100g/10min左右的树脂材料，例如可举出热塑性树脂。在热塑性树脂中也可特别举出非极性树脂，如可以使用聚丙烯。聚丙烯的通过熔融指数仪测定的在温度230℃、负荷2.16kg条件下的MRF为10～70g/10min左右。如图2所示，复合材料14是一种在碳纤维16表面形成有结构体18的材料。图2中，为了便于说明，仅表示了一根碳纤维16，但本实施方式中，表面形成有结构体18的碳纤维16以多根、成束状的状态构成复合材料14。对碳纤维后面将进行说明。作为碳纤维16，例如，可以使用从市售的碳纤维包头去除树脂组合物而得到的纤维束所包含的纤维。其中，碳纤维包头是一种捆绑有数千～数万根碳纤维且附着有用以聚束的微量树脂(上浆剂)的纤维。碳纤维16表面上的结构体18包括多个碳纳米管(以下，称为CNT)18a。CNT18a在碳纤维16的几乎整个表面处于均匀分散且相互缠绕的状态，因此在相互之间不存在中介物的情况下，形成相互直接接触或直接连接的网络结构的同时，在与碳纤维16的表面的边界不存在中介物的情况下，CNT18a直接附着在该表面。此处所说的连接包括物理连接(单纯接触)。另外，此处所说的附着是指，基于范德华力的结合。而且，“直接接触或直接连接”是指，除了包括多个CNT单纯接触状态的情况以外，也包括多个CNT成一体而呈连接状态的情况，这不应该进行限定而解释。用以形成结构体18的CNT18a的长度，优选为0.1～50μm。若CNT18a的长度为0.1μm以上，则CNT18a之间相互缠绕而呈直接连接状态。另外，若CNT18a的长度为50μm以下，则变得易于均匀分散。另一方面，若CNT18a的长度小于0.1μm，则CNT18a之间难以实现相互缠绕。另外，若CNT18a的长度超过50μm，则变得易于聚集在一起。优选CNT18a的平均直径约为30nm以下。若CNT18a的直径为30nm以下，则其富有柔软性，能够在各个碳纤维16的表面形成网络结构。另一方面，若CNT18a的直径超过30nm，则柔软性消失，难以在各个碳纤维16的表面形成网络结构。其中，CNT18a的直径是通过透射电子显微镜(TME:TransmissionElectronMicroscope)照片进行测定，并将其结果作为平均直径。更优选CNT18a的平均直径约为20nm以下。优选多个CNT18a均匀附着在碳纤维16的表面。在此所说的附着是指，基于范德华力的结合。如图3所示，CNT18a将其表面的一部分作为附着部20而直接附着在碳纤维16的表面。本实施方式中，如图所示，还设置有与附着部20呈相邻状态的粘接部件22。粘接部件22是一种由热固性树脂固化物形成的部件，例如可使用环氧树脂的固化物。粘接部件22通过湿润粘接使CNT18a与碳纤维16实现物理性结合。在附着部20周围，除附着部20以外的至少一部分，通过粘接部件22加强粘接效果，从而使CNT18和碳纤维16之间的粘结力得到提高。[制造方法]接下来，对碳纤维强化成形体10的制造方法进行说明。制造碳纤维强化成形体10时，首先，通过含有CNT18a的分散液，在碳纤维16的表面形成结构体18，并在碳纤维16和CNT18a之间设置粘接部件22，由此得到复合材料14。接下来，对基材12的原料和复合材料14进行混合、混炼后使其固化，从而能够制造出碳纤维强化成形体10。以下，对各个工序进行依次说明。<分散液的调制>分散液的调制中可使用通过下述方式制造的CNT18a。例如，采用特开2017-126311号公报所记载的采用热CVD法，在硅基板上形成由铝、铁组成的催化膜，并对用以CNT生长的催化金属进行微粒子化，在加热环境下使烃气体接触催化金属，由此制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维强化成形体，包括基材和分散在所述基材中的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：碳纤维；以及结构体，所述结构体形成在所述碳纤维的表面，且包括多个碳纳米管，其中，所述多个碳纳米管形成相互直接连接的网络结构，所述碳纳米管将其表面的一部分作为附着部直接附着在所述碳纤维的表面上，且通过设置在除所述附着部以外的至少一部分上的粘接部件物理性地结合在所述碳纤维的表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 JP 2015-0722591.一种碳纤维强化成形体，包括基材和分散在所述基材中的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：碳纤维；以及结构体，所述结构体形成在所述碳纤维的表面，且包括多个碳纳米管，其中，所述多个碳纳米管形成相互直接连接的网络结构，所述碳纳米管将其表面的一部分作为附着部直接附着在所述碳纤维的表面上，且通过设置在除所述附着部以外的至少一部分上的粘接部件物理性地结合在所述碳纤维的表面上。2.根据权利要求1所述的碳纤维强化成形体，其特征在于，所述粘接部件为热固性树脂的固化物。3.根据权利要求2所述的碳纤维强化成形体，其特征在于，所述热固性树脂为选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、蜜胺树脂、脲...

【专利技术属性】
技术研发人员：小向拓治，辉平广美，中井勉之，
申请(专利权)人：霓达株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP