[發(fā)明專利]碳纖維復(fù)合材料及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910150264.4
• 申請日: 2004-04-09
• 公開（公告）號: CN101709117A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 野口徹;深澤茂;清水修一
• 申請（專利權(quán)）人: 日信工業(yè)株式會社
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/02;C08K7/06
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張英

本申請是申請日為2004年4月9日、申請?zhí)枮?00410032587.0、名稱 為“碳纖維復(fù)合材料及其制造方法”的專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料及其制造方法。

背景技術(shù)

近來，使用碳納米纖維的復(fù)合材料已經(jīng)受到了很大的關(guān)注。由于結(jié)合了 碳納米纖維，人們預(yù)期這種復(fù)合材料具有改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度。但是，由于碳納 米纖維的原纖維相互間有強(qiáng)聚集性，將碳納米纖維均勻分散到復(fù)合材料的基 材中被認(rèn)為是非常困難的。因此，目前很難獲得具有理想性能的碳納米纖維 復(fù)合材料，并且也不可能有效地應(yīng)用昂貴的碳納米纖維。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維復(fù)合材料，其中碳納米纖維是均 勻分散的。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供碳纖維復(fù)合材料的制造方法。

從下面的描述中，本發(fā)明的其它目的和效果將變得很明顯。

本發(fā)明的上述目的可通過提供含彈性體和分散于該彈性體中的碳納米 纖維的碳纖維復(fù)合材料，其中該彈性體具有與碳納米纖維有親合性的不飽和 鍵或基團(tuán)，來實(shí)現(xiàn)。

在本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料中，彈性體的不飽和鍵或基團(tuán)與碳納米纖維 的活性部分的結(jié)合，特別是與碳納米纖維的端自由基的結(jié)合，削弱了碳納米 纖維的聚集力，并能提高其可分散性。因此，本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料可具 有碳纖維均勻地分散在作為基材的彈性體中的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所用的彈性體可以是橡膠彈性體或熱塑性彈性體。而且，在橡膠 彈性體的情況下，該彈性體可以是交聯(lián)形式或非交聯(lián)形式。在橡膠彈性體的 情況下，作為起始彈性體，使用非交聯(lián)形式。

根據(jù)本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料可含有彈性體和分散在該彈性體中的碳 納米纖維，其中在復(fù)合材料中的該彈性體是非交聯(lián)形式的，并且在150℃下， 使用脈沖NMR技術(shù)，通過Hahn-回波法測量，其第一自旋-自旋松弛時(shí)間 (T2n)為100～3000μsec，第二自旋-自旋松弛時(shí)間(T2nn)沒有或?yàn)? 1000～10000μsec，具有第二自旋-自旋松弛時(shí)間的成分的分?jǐn)?shù)(fnn)小于0.2。

另外，根據(jù)本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料可以包含彈性體和分散在該彈性體 中的碳納米纖維，其中復(fù)合材料中的該彈性體是交聯(lián)形式的，并且在150℃ 下，使用脈沖NMR技術(shù)，通過Hahn-回波法測量，其第一自旋-自旋松弛 時(shí)間(T2n)為100～2000μsec，第二自旋-自旋松弛時(shí)間(T2nn)沒有或?yàn)? 1000～5000μsec，具有第二自旋-自旋松弛時(shí)間的成分的分?jǐn)?shù)(fnn)小于0.2。

本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料具有這樣的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，其中碳納米纖維均勻 分散在作為基材的彈性體中。

根據(jù)本發(fā)明用于制造碳纖維復(fù)合材料的方法包含通過剪切力，將碳納米 纖維分散到彈性體中的步驟，其中所述彈性體具有與碳納米纖維有親合性的 不飽和鍵或基團(tuán)。

根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可獲得碳纖維復(fù)合材料，其中碳納米纖維具有 良好的可分散性和卓越的分散穩(wěn)定性。

將碳納米纖維分散到彈性體中的步驟可通過剪切力，例如，以下的任何 一種方法進(jìn)行：

(a)輥距為0.5mm或更小的開放式煉膠機(jī)(open-roll)法，

(b)具有轉(zhuǎn)子距離1mm或更小的密閉捏合法(closed?kneading?method)，

(c)具有螺桿距離0.3mm或更小的多螺桿擠出捏合法。

附圖說明

圖1是在本發(fā)明詳細(xì)描述部分涉及的，通過開放式煉膠機(jī)法，捏合彈性 體和碳納米纖維的工藝的典型示意圖。

圖2是實(shí)施例4所獲得的復(fù)合材料的SEM圖像的示意圖。

圖3是起始碳納米纖維的SEM圖像的示意圖。

圖4是實(shí)施例7中所獲得的組合材料的SEM圖像示意圖。

圖5是實(shí)施例8中所獲得的組合材料的SEM圖像示意圖。

圖6是實(shí)施例9中所獲得的組合材料的SEM圖像示意圖。

圖7是實(shí)施例7和8中動(dòng)態(tài)儲能模量的增加系數(shù)的示意圖。

在圖中使用的標(biāo)號分別表示如下：

10：第一輥筒

20：第二輥筒

30：彈性體

40：碳納米纖維

具體實(shí)施方式