碳泡沫、层积碳泡沫以及层积碳泡沫的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供薄膜的碳泡沫及其制造方法。本发明专利技术的目的还在于提供贯通孔少的层积碳泡沫及其制造方法。本发明专利技术的碳泡沫例如是至少2层的单层碳泡沫经层积而成的层积体，该单层碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部；例如是具有线状部和结合该线状部的结合部的碳泡沫，直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm

Carbon foam, laminated carbon foam and manufacturing method of laminated carbon foam

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳泡沫、层积碳泡沫以及层积碳泡沫的制造方法
本专利技术涉及碳泡沫、层积碳泡沫以及层积碳泡沫的制造方法。
技术介绍
碳泡沫是通过将例如三聚氰胺树脂泡沫(发泡体)在惰性气体气氛下进行热处理并进行碳化而得到的材料(例如参见专利文献1)，其由于具有多孔性、柔软性和电气特性而被用于各种用途中。该碳泡沫的纤维径细因而比表面积大，且具有全部纤维连接而成的一体结构，在这两方面与一般的碳纤维无纺布有很大的不同。例如，专利文献2中记载了使用碳泡沫作为在高温或使用化学药品等特殊的条件下使用的过滤器的内容。另外，专利文献3中记载了使用碳泡沫作为即使在高温下也具有高隔热性的隔热材料的内容。此外，专利文献4中记载了使用碳泡沫作为电活性和导电性高的电极的内容。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平4-349178号公报专利文献2：日本特开2002-326871号公报专利文献3：日本特开2004-217446号公报专利文献4：日本特开平9-167621号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在将碳材料用作电极时，为了降低电阻，有时需要薄膜的碳纤维材料。这样的情况下，多使用将碳纤维进行层积而加工成片状的厚度300μm左右的碳纤维片(东丽公司制造的东丽卡(torayca)纸、SGL公司制造GDL39-AA等)，几乎不存在使用多孔性碳泡沫的示例。作为不使用碳泡沫的理由之一，可以举出以发泡树脂泡沫作为原料的碳泡沫难以进行薄膜化。例如，专利文献1～4的碳泡沫难以制成薄膜。另外，当前需要的是贯通孔更少的碳泡沫。因此，本专利技术的目的在于提供薄膜的碳泡沫及其制造方法。另外的目的在于提供贯通孔少的层积碳泡沫及其制造方法。用于解决课题的手段本专利技术人对于解决上述课题的方法进行了深入研究。在试图将以发泡树脂泡沫作为原料的碳泡沫薄膜化的情况下，可认为主要有两种方法。其一考虑了利用压制机进行压缩来得到薄膜样品的方法。作为其示例，专利文献2中记载了使热固化性树脂浸渗到发泡三聚氰胺树脂泡沫中，压缩至最大10倍的示例。但是，该方法的薄膜化中，压缩倍率存在极限，在进行一定以上的压缩时，会引起内部结构的断裂，因此难以制成一定以下的厚度。作为另一方法，考虑了使用薄膜原料的方法。该方法中的问题可以举出：在原料树脂泡沫中产生贯通缺陷；碳纤维片容易发生膜破裂；操作性显著降低。在原料发泡树脂泡沫中，通过发泡而随机地开出各种孔径的微小的孔，例如在三聚氰胺树脂泡沫中，多观察到约1～3mm直径的孔，关于大孔，也观察到了约5mm直径的孔。因此，在原料厚度薄至2～3mm时，会观察到完全贯穿的缺陷(贯通孔)，在厚度1mm以下的原料中则能够随处确认到贯通缺陷。本专利技术人的研究结果表明，该贯通缺陷作为起点，会对碳化后的物性带来不良影响。因此，本专利技术人通过使用贯通缺陷非常少的薄膜的发泡树脂泡沫而完成了操作性高的薄膜的片状碳泡沫。本专利技术人对于显著减少原料发泡树脂泡沫的贯通缺陷的方法进行了深入研究。其结果发现，通过将2片以上的随机存在贯通缺陷且更薄的薄膜原料重叠，能够相互填补随机的贯通缺陷，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供以下方案。[1]一种层积碳泡沫，其特征在于，其是至少2层的单层碳泡沫经层积而成的层积体，该单层碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部。[2]如[1]的层积碳泡沫，其中，在上述层积碳泡沫的厚度方向的截面存在贯通孔，该贯通孔是贯穿上述层积碳泡沫的贯通孔，在相邻的2层单层碳泡沫的接触面，上述接触面处的一方的单层碳泡沫的贯通孔的外端与上述接触面处的另一方的单层碳泡沫的贯通孔的外端错开。[3]如[1]或[2]的层积碳泡沫，其中，在上述层积碳泡沫的厚度方向的截面存在孔，该孔是不贯穿上述层积碳泡沫的孔，在相邻的2层单层碳泡沫中，该孔从一方的单层碳泡沫表面起至上述一方的单层碳泡沫与另一方的单层碳泡沫的接触面连续，在上述接触面处中断。上述[1]～[3]任一项的层积碳泡沫可以满足后述[4]～[10]中记载的条件。[4]一种碳泡沫，其是具有线状部和结合该线状部的结合部的碳泡沫，其特征在于，直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下。[5]如[4]的碳泡沫，其中，上述碳泡沫的厚度为0.01mm以上5.0mm以下。[6]如[4]的碳泡沫，其中，上述碳泡沫的厚度为0.01mm以上0.5mm以下。[7]如[4]～[6]任一项的碳泡沫，其中，上述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于上述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的60mm×60mm以上的区域。[8]如[4]～[6]任一项的碳泡沫，其中，上述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于上述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的100mm×100mm以上的区域。[9]如[4]～[6]任一项的碳泡沫，其中，上述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于上述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的200mm×200mm以上的区域。[10]如[4]～[6]任一项的碳泡沫，其中，上述碳泡沫的厚度为0.01mm以上0.5mm以下，并且上述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于上述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的60mm×60mm以上的区域。上述[4]～[10]任一项的碳泡沫可以满足上述[1]～[3]中记载的条件。[11]如[1]～[10]任一项的层积碳泡沫或碳泡沫，其中，上述线状部的数目相对于上述结合部的数目的比例为1.2以上1.7以下。[12]如[11]的层积碳泡沫或碳泡沫，其中，上述线状部的数目相对于上述结合部的数目的比例为1.4以上1.6以下。[13]如[1]～[12]任一项的层积碳泡沫或碳泡沫，其中，设碳泡沫的厚度方向为x方向、与上述x方向垂直的方向为y方向、与上述x方向和上述y方向垂直的方向为z方向，将300μm×300μm×300μm的区域内所包含的上述线状部的相对于上述x方向的取向角度的平均值定义为θavex、相对于上述y方向的取向角度的平均值定义为θavey、相对于上述z方向的取向角度的平均值定义为θavez时，上述θavex、上述θavey、上述θavez中的最大值与最小值之差θc为3°以上。[14]如[1]～[13]任一项的层积碳泡沫或碳泡沫，其中，包含上述结合部的密度为15,000个/mm3以上的区域。[15]如[1]～[14]任一项的层积碳泡沫或碳泡沫，其中，由基于荧光X射线分析的表面分析测定出的氧原子的比例为0.03质量％～10质量％。[16]如[1]～[15]任一项的层积碳泡沫或碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层积碳泡沫，其特征在于，其是至少2层的单层碳泡沫经层积而成的层积体，该单层碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171005 JP 2017-1954161.一种层积碳泡沫，其特征在于，其是至少2层的单层碳泡沫经层积而成的层积体，该单层碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部。


2.如权利要求1所述的层积碳泡沫，其中，在所述层积碳泡沫的厚度方向的截面存在贯通孔，该贯通孔是贯穿所述层积碳泡沫的贯通孔，在相邻的2层单层碳泡沫的接触面，所述接触面处的一方的单层碳泡沫的贯通孔的外端与所述接触面处的另一方的单层碳泡沫的贯通孔的外端错开。


3.如权利要求1或2所述的层积碳泡沫，其中，在所述层积碳泡沫的厚度方向的截面存在孔，该孔是不贯穿所述层积碳泡沫的孔，在相邻的2层单层碳泡沫中，该孔从一方的单层碳泡沫表面起至所述一方的单层碳泡沫与另一方的单层碳泡沫的接触面连续，在所述接触面处中断。


4.一种碳泡沫，其是具有线状部和结合该线状部的结合部的碳泡沫，其特征在于，直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下。


5.如权利要求4所述的碳泡沫，其中，所述碳泡沫的厚度为0.01mm以上5.0mm以下。


6.如权利要求4所述的碳泡沫，其中，所述碳泡沫的厚度为0.01mm以上0.5mm以下。


7.如权利要求4～6中任一项所述的碳泡沫，其中，所述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于所述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的60mm×60mm以上的区域。


8.如权利要求4～6中任一项所述的碳泡沫，其中，所述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于所述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的100mm×100mm以上的区域。


9.如权利要求4～6中任一项所述的碳泡沫，其中，所述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于所述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的200mm×200mm以上的区域。


10.如权利要求4～6中任一项所述的碳泡沫，其中，所述碳泡沫的厚度为0.01mm以上0.5mm以下，并且所述碳泡沫具有直径1mm以上的大贯通孔的数目相对于所述碳泡沫的表面积的比例为0.0003个/mm2以下的60mm×60mm以上的区域。


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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木敦仁，山下顺也，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP