[發明專利]復合材料及強化纖維

在審

• 申請號: 201580050542.2
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN107075788A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 小向拓治;鬼塚麻季;輝平廣美;中井勉之
• 申請（專利權）人: 霓達株式會社
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;C08J5/06;D06M101/40
• 代理公司: 北京海智友知識產權代理事務所(普通合伙)11455
• 代理人: 吳京順,張倩

技術領域

本發明涉及一種在纖維表面附著有碳納米管(以下，稱為“CNT”)的復合材料及使用該復合材料的強化纖維。

背景技術

所述復合材料中，從發揮作為復合材料的功能的方面看，優選的是CNT均勻地附著在纖維表面。

所述復合材料制備方法如下：將纖維投入到CNT以納米水準分散的溶液(說明書中有簡稱為CNT納米分散液的情況)中，在CNT附著在纖維表面后，從CNT納米分散液中取出纖維并進行干燥，由此制備復合材料。

但是，CNT因范德華力而在CNT納米分散液中不可逆地凝集，因此為了使CNT均勻地附著在纖維表面，需要在CNT納米分散液中投入大量的分散劑來防止CNT凝集，使CNT分散。

并且，在CNT分散時，向CNT納米分散液輔助性地照射超聲波，或者進行攪拌(參照專利文獻1)。分散劑對于CNT的分散來說是必要的，一般在所述復合材料的制備過程中必須使用分散劑。

并且，在CNT納米分散液中，除了所述分散劑之外，為了使CNT粘合在纖維表面，還要投入粘合劑或者其他添加劑等。

這樣制備的復合材料中，由于CNT附著在纖維，從而不僅具有纖維固有的功能，而且作為復合材料可以期待基于CNT的導電性、導熱性及機械強度等的提高。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2010-59561號公報

發明內容

要解決的技術問題

但是，由于在纖維與CNT之間介有分散劑、粘合劑或其他添加劑，因此，即使CNT大量附著，作為復合材料的導電性、導熱性、機械強度等達不到應用要求水平。

本發明的目的在于提供一種復合材料及強化纖維，其能夠實現纖維固有的功能的同時，能夠發揮基于CNT的導電性、導熱性、機械強度等功能。

技術方案

本發明的復合材料，其特征在于，由纖維和設置在所述纖維表面的多個碳納米管構成的復合材料中，所述多個碳納米管直接附著在所述纖維表面。

本發明的強化纖維，其特征在于，包括復合材料和覆蓋所述復合材料的樹脂組合物。

有益效果

根據本發明，CNT在沒有中介物的狀態下附著在纖維表面，因此，能夠得到CNT難以從纖維表面剝離的復合材料。因此，復合材料及強化纖維在能夠實現纖維固有的功能的同時，能夠發揮基于CNT的導電性、導熱性、機械強度等功能。

附圖說明

圖1是第一實施方式的復合材料的示意圖(1)。

圖2是第一實施方式的復合材料的示意圖(2)。

圖3是第二實施方式的強化纖維的制造工序圖。

圖4是實施例的復合材料的掃描電子顯微鏡(SEM)照片，圖4A是第一位置的照片，圖4B是第二位置的照片，圖4C是第三位置的照片，圖4D是第四位置的照片。

圖5是比較例的纖維的SEM照片。

圖6是CNT相互纏繞在一起而彼此之間沒有中介物而直接接觸或者直接連接而形成網絡結構的復合材料的SEM照片，圖6A是第一位置的照片，圖6B是第二位置的照片，圖6C是第三位置的照片，圖6D是第四位置的照片。

圖7是示出界面粘合強度的測量方法的示意圖。

圖8是在進行復合材料界面特性評價后的樣品表面的SEM照片，圖8A是比較例，圖8B是實施例。

具體實施方式

下面，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。

1.第一實施方式

(1)結構

如圖1所示，復合材料1包括纖維3和設置在所述纖維3表面的CNT5。

對于纖維3并不特別限定，其可以由碳材料、樹脂材料、金屬材料、陶瓷材料等形成。在本實施方式中，纖維3使用碳纖維。并且，在本圖中，示出單根纖維3，但是也可以將多根纖維捆在一起來使用。對于纖維3并沒有特別限定，可以例示通過聚丙烯腈、人造纖維、瀝青等源自石油、煤、煤焦油的有機纖維的燒成或者源自木材或植物纖維的有機纖維的燒成來得到的、直徑為約3～150μm的碳纖維。

CNT5均勻地分散在纖維3的幾乎整個表面上，在與纖維3表面的境界不存在中介物的狀態下直接附著在所述表面(圖2)。即，CNT5與纖維3表面之間，沒有介有如界面活性劑等分散劑或粘合劑等，而是直接附著在纖維3表面。在這里所說的附著是指通過范德華力的結合。

CNT5在纖維3的表面上局部性地偏置。因為CNT5的偏置，纖維3表面從CNT5露出。所述“偏置”僅表示CNT5沒有均勻地覆蓋纖維3的整個表面的情況，而并不表示CNT5的分散性的好壞。