炭素繊維の表面官能基解析と炭素繊維複合材料における接着性制御

概要

研究内容
航空機の構造材料としての需要が増大している炭素繊維は、ポリアクリロニトリル(PAN)などの合成高分子を熱処理により炭化したり、ピッチを繊維状に成型したものを炭化したりして作製されている。引っ張り強度が非常に強くエポキシ樹脂などと複合化することによって、きわめて軽く、強度等の力学物性の高い優れた複合材料を作ることができる。
 強度の高い複合材料においては、樹脂と炭素繊維の間に適度な接合が形成されている必要がある。しかしながら、一般的に焼成したばかりの炭素繊維の表面にはほとんど官能基が存在せず、樹脂と接着するための反応サイトを充分に有していない。そこで、種々の化学反応等で炭素繊維の表面に官能基を形成することが行われているが、樹脂との反応性に適した官能基を制御して表面に形成する必要がある。そのためには表面官能基の化学構造とそれらの存在量を的確に知ることが不可欠である。
 我々は20年以上以前から、主としてXPSを用いて炭素繊維の表面官能基分析とその結果を基にした、樹脂と炭素繊維の接着性制御に関する研究を行ってきた。なお、我々の炭素繊維の表面官能基解析実績数は世界有数である。

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