复合碳纤维的制造方法技术

本发明专利技术提供一种制造复合碳纤维的方法，所述复合碳纤维不在树脂等基质中留下聚集体而是易分散并且能够赋予低电阻，其是将两种以上的碳纤维以大致均匀的状态分散而成的。本发明专利技术通过下述复合碳纤维的制造方法得到复合碳纤维，所述复合碳纤维的制造方法包括通过对混合溶液以100MPa以上且小于245MPa的压力给予空化效应来复合化，所述混合溶液以6质量%以下含有平均纤维径不同的两种以上的碳纤维。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种制造复合碳纤维的方法，所述复合碳纤维不在树脂等基质中留下聚集体而是易分散并且能够赋予低电阻，其是将两种以上的碳纤维以大致均匀的状态分散而成的。本专利技术通过下述得到复合碳纤维，所述包括通过对混合溶液以100MPa以上且小于245MPa的压力给予空化效应来复合化，所述混合溶液以6质量%以下含有平均纤维径不同的两种以上的碳纤维。【专利说明】
本专利技术涉及。更详细而言，本专利技术涉及一种制造复合碳纤维的方法，所述复合碳纤维不会在树脂等基质中留下聚集体而是易分散并且赋予低电阻的效果优异，其是将两种以上的碳纤维以大致均匀的状态分散而成的。
技术介绍
已知通过在树脂等基质中添加填充剂来赋予导电性、导热性、抗静电性等性能。在碳纤维中由于存在显示高导电性的物质，因此可期待导电性赋予的效果。例如，在专利文献I中，公开了在锂离子电池用电极中含有具有直径小于IOOnm的纤维状碳、以及具有直径IOOnm以上的纤维状碳和/或非纤维状导电性碳作为导电材。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特许4835881号公报专利文献2:日本特开平9-57084号公报专利文献3:日本特开2000-26240号公报专利文献4:日本特开2001-29776号公报专利文献5:日本特开2003-10663号公报专利文献6:日本特开平5-132567号公报专利文献7:日本特开2007-203235号公报专利文献8:日本特开平5-212317号公报专利文献9:日本特公平4-43712号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题纤维径较粗、纤维长较短的纤维状碳(图1)由于纤维彼此的缠结弱，因此通过添加到基质中进行混炼，由此能够容易地分散成一根根的纤维状碳。然而，有时会难以充分构建基于纤维状碳之间的连接的导电网络。另一方面，纤维径较细、纤维长较长的纤维状碳(图2)的纤维彼此缠绕，形成几百Pm的聚集体(图3)。即使将具有这种牢固缠绕的聚集结构的纤维状碳添加到基质中进行混炼，也仅是聚集体变细而聚集结构维持原样，因此难以形成纤维状碳一根根分散的状态。其结果，有时无法发挥所期待程度的导电性赋予效果。本专利技术的目的在于提供一种制造复合碳纤维的方法，所述复合碳纤维不在树脂等基质中留下聚集体而是易分散并且赋予低电阻的效果优异，其是将平均纤维径不同的两种以上的碳纤维以大致均匀的状态分散而成的。用于解决问题的方案本专利技术人等为了达成上述目的而深入研究。其结果，完成了包括如下形态的本专利技术即，本专利技术包括下述形态。〔I〕一种，其包括:通过对混合溶液以IOOMPa以上且小于245MPa的压力给予空化效应(cavitation effect)来复合化,所述混合溶液以6质量％以下含有平均纤维径不同的两种以上的碳纤维。〔2〕根据〔I〕中记载的制造方法，其中，前述平均纤维径不同的两种以上的碳纤维含有平均纤维径5nm以上且30nm以下的碳纳米管、和平均纤维径50nm以上且300nm以下的碳纳米纤维。〔3〕根据〔I〕或〔2〕中记载的制造方法，其包括:对前述混合溶液进一步给予高压剪切。〔4〕根据〔3〕中记载的制造方法，其中，对前述混合溶液给予空化效应和高压剪切的方法包括使混合溶液以高压从喷嘴通过的方法。〔5〕根据〔4〕中记载的制造方法，其中，喷嘴具有直线状流路。〔6〕根据〔4〕或〔5〕中记载的制造方法，其中，使混合溶液从喷嘴通过的次数为I次以上且5次以下。专利技术的效果根据本专利技术的一实施方式的制造方法，能够得到将平均纤维径不同的两种以上的碳纤维以大致均匀的状态分散而成的复合碳纤维。通过该制造方法得到的复合碳纤维不在树脂等基质中留下聚集体而是易分散并且赋予低电阻的效果优异。作为导电性赋予剂在锂二次电池的电极中含有该复合碳纤维时会改善容量维持率等电池特性。【专利附图】【附图说明】图1为示出石墨化碳纳米纤维的扫描电子显微镜照片的一例的图(12k倍)。图2为示出多层碳纳米管的透射电子显微镜照片的一例的图(照片中央IOOk倍，照片右上500k)。图3为示出将刚合成后的多层碳纳米管聚集体粉碎而得到的物质的扫描电子显微镜照片的一例的图(照片中央50倍，照片右上2k倍)。图4为示出复合碳纤维聚集体的扫描电子显微镜照片的一例的图(左20k倍，右2k倍)。图5为示出混合碳纤维聚集体的扫描电子显微镜照片的一例的图(左20k倍，右2k倍)。图6为示出通过比较例I制造的复合碳纤维的扫描电子显微镜照片的一例的图(2k 倍)。图7为示出粉体电阻测定用单元的纵截面的图。【具体实施方式】本专利技术的一实施方式的制造方法包括:通过对含有平均纤维径不同的两种以上的碳纤维的混合溶液给予空化效应来复合化。碳纤维的平均纤维径为将通过电子显微镜在10视野以上进行了观察的纤维的纤维径平均而得到的纤维径。平均纤维径不同是指两个平均纤维径存在50nm以上的差异。在本专利技术中，前述平均纤维径不同的两种以上的碳纤维优选含有平均纤维径5nm以上且30nm以下的碳纳米管、和平均纤维径50nm以上且300nm以下的碳纳米纤维。此处，“纤维径5nm以上且30nm以下”是指99个数％以上的纤维具有5nm以上且30nm以下的范围的纤维径的意思，“纤维径50nm以上且300nm以下”是指99个数％以上的纤维具有50nm以上且300nm以下的范围的纤维径的意思。在本专利技术中，平均纤维径较细的碳纤维相对于平均纤维径较粗的碳纤维100质量份的量优选为I质量份以上且100质量份以下，更优选为5质量份以上且90质量份以下，进一步优选为10质量份以上且80质量份以下。本专利技术中使用的碳纳米管对于其合成法没有特别限定，优选通过气相法合成，更优选通过担载催化剂法合成。担载催化剂法是使用在无机载体上担载催化剂金属而成的催化剂在气相中使碳源反应来制造碳纤维的方法。作为无机载体，可列举出氧化铝、氧化镁、二氧化硅-二氧化钛、碳酸钙等。无机载体优选为粉粒状。作为催化剂金属，可列举出铁、钴、镍、钥、钒等。就担载而言，可以通过使含有催化剂金属元素的化合物的溶液浸渗至载体、通过使含有催化剂金属元素的化合物以及含有构成无机载体的元素的化合物的溶液共沉淀、或者通过其他公知的担载方法而进行。作为碳源，可列举出甲烷、乙烯、乙炔等。反应可以在流化床、移动床、固定床等反应容器内进行。反应容器内的温度优选设定为500°C~800°C。为了将碳源供给至反应容器，可以使用载气。作为载气，可列举出氢气、氮气、IS气等。反应时间优选为5~120分钟。在碳纳米管中，存在 由碳六元环形成的石墨烯片相对于纤维轴平行地卷起的管状结构、相对于纤维轴垂直地排列的片状结构、相对于纤维轴以倾斜的角度卷起的人字形结构。其中，在导电性、机械强度方面优选管状结构。碳纳米管的纤维径优选为5nm以上且30nm以下，更优选为7nm以上且20nm以下，进一步优选为9nm以上且15nm以下。如果纤维径小于5nm，则有难以将纤维一根根地解开分散的倾向。纤维径超过30nm的纤维存在难以通过担载催化剂法制作的倾向。碳纳米管的长径比优选为100以上且1000以下。如果长径比小，则存在纤维之间的缠结程度变弱、形成有效的导电网络的倾向。如果长径比大，则存在纤维之间的缠结程度变强、难以分散的倾向。碳纳米管的BET比表面积优选为200m2/g以上且3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合碳纤维的制造方法，其包括：通过对混合溶液以100MPa以上且小于245MPa的压力给予空化效应来复合化，所述混合溶液以6质量%以下含有平均纤维径不同的两种以上的碳纤维。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村武志，山本竜之，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：