JPH07106951B2 - Carbon fiber reinforced carbon composite material and method for producing the same - Google Patents
Carbon fiber reinforced carbon composite material and method for producing the sameInfo
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- JPH07106951B2 JPH07106951B2 JP2272834A JP27283490A JPH07106951B2 JP H07106951 B2 JPH07106951 B2 JP H07106951B2 JP 2272834 A JP2272834 A JP 2272834A JP 27283490 A JP27283490 A JP 27283490A JP H07106951 B2 JPH07106951 B2 JP H07106951B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、炭素繊維強化炭素複合材料ならびにその製造
方法に関し、さらに詳しくは、強化繊維原料として炭素
質繊維を使用し、マトリックス原料としてピッチ、熱硬
化性樹脂あるいはそれと必要に応じて加えられたその硬
化剤および/または硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系
材料および芳香族ニトロ化合物の混合物を主成分とする
マトリックス原料を使用して製造された高強度の炭素繊
維強化炭素複合材料およびその製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon fiber reinforced carbon composite material and a method for producing the same, and more specifically, carbonaceous fibers are used as a reinforcing fiber raw material, and pitch is used as a matrix raw material. It is produced by using a matrix raw material whose main component is a thermosetting resin or a mixture of an aromatic nitro compound and a thermosetting resin material comprising a curing agent and / or a curing accelerator added as necessary. And a high strength carbon fiber reinforced carbon composite material and a method for producing the same.
(従来の技術) 炭素繊維強化炭素複合材料(以下「C/Cコンポジット」
と略称)は、機械的特性、耐熱性、耐酸化性以外の耐蝕
性、摺動特性等に優れた特性を有し、宇宙航空機、自動
車、各種産業機械等のブレーキ部材、摺動部材、構造材
等々種々の用途があり、有用なものである。そして、利
用分野の拡大あるいは利用分野の技術の高度化等によ
り、一層優れた特性のC/Cコンポジットを一層経済的に
製造することが望まれている。(Prior art) Carbon fiber reinforced carbon composite material (hereinafter "C / C composite")
Abbreviated) has excellent properties such as mechanical properties, heat resistance, corrosion resistance other than oxidation resistance, sliding properties, etc., and is a brake member, sliding member, structure for space aircraft, automobiles, various industrial machines, etc. It is useful because it has various uses such as materials. Further, due to expansion of fields of use or sophistication of technology in fields of use, it is desired to manufacture C / C composites with more excellent properties more economically.
従来から、強化繊維原料として炭素質繊維を使用し、マ
トリックス原料としてピッチ、あるいはフェノール樹
脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用してC/Cコ
ンポジットを製造することは知られている(例えば特開
昭62−252371号、特開昭63−112463号、特開昭62−7256
6号、特開平1−160866号等)。しかしながら、マトリ
ックス原料としてピッチを使用する従来法では、ピッチ
の炭化収率が熱硬化性樹脂に比べて良いとはいうもの
の、ピッチの焼成されたときの構造に起因して得られる
C/Cコンポジットの機械的強度が劣るという問題があ
り、またそのピッチの炭化収率もまだ十分ではなく、緻
密なC/Cコンポジットを得るにはマトリックス原料の含
浸処理を何回も繰り返す必要があってコストがかかり、
経済的でないという問題もある。一方、マトリックス原
料として熱硬化性樹脂を使用する従来法では、熱硬化性
樹脂の焼成されたときの構造に起因して得られるC/Cコ
ンポジットの機械的強度がマトリックス原料としてピッ
チを用いた場合に比べて良いとはいうものの、熱硬化性
樹脂の炭化収率が低く、緻密なC/Cコンポジットを得る
にはマトリックス原料の含浸処理を一層多くの回数繰り
返す必要があって一層コストがかかり、経済的でないと
いう問題があり、またその得られるC/Cコンポジットの
機械的強度もまだ十分ではないという問題もある。ま
た、従来から、これらのマトリックス原料としてピッチ
あるいは熱硬化性樹脂を用いる方法の改善法として、ピ
ッチと熱硬化性樹脂の混合物をマトリックス原料として
使用するC/Cコンポジットの製造法も知られている(例
えば特開昭62−72566号、特開平1−188468号等)。し
かしながら、このピッチと熱硬化性樹脂の混合物をマト
リックス原料として使用するC/Cコンポジットの製造法
でも、ピッチと熱硬化性樹脂のそれぞれの特性が相互に
補完し合ってマトリックス原料の炭化収率が熱硬化性樹
脂を単独で使用した場合よりは向上し、また得られるC/
Cコンポジットの機械的強度がピッチを単独で用いた場
合よりは向上して相応の改善はなされるとはいうもの
の、そのマトリックス原料の炭化収率はピッチを単独で
用いた場合を越えるものではなく、また得られるC/Cコ
ンポジットの機械的強度も熱硬化性樹脂を単独で用いた
場合を越えるものではなく、結局満足できるマトリック
ス原料の炭化収率で経済的に満足できる優れた機械的強
度等の特性を有するC/Cコンポジットは得られない。さ
らには、上記のいずれの従来法でも、炭素質繊維とマト
リックス原料の配合物の成形性が悪く、また該配合物を
成形した成形物の炭素化あるいは黒鉛化のための焼成時
に変形が起こり、好適に成形されたC/Cコンポジットが
得難いという問題もある。Conventionally, carbonaceous fibers have been used as a reinforcing fiber raw material, and pitch or a thermosetting resin such as a phenol resin, an epoxy resin, a furan resin, a polyimide resin, or an unsaturated polyester resin has been used as a matrix raw material for a C / C composite. Is known (for example, JP-A-62-252371, JP-A-63-112463, JP-A-62-7256).
6, JP-A-1-160866, etc.). However, in the conventional method using pitch as a matrix raw material, although the carbonization yield of pitch is better than that of thermosetting resin, it is obtained due to the structure of pitch when fired.
There is a problem that the mechanical strength of the C / C composite is inferior, and the carbonization yield of the pitch is not yet sufficient, so it is necessary to repeat the impregnation treatment of the matrix raw material many times to obtain a dense C / C composite. There is a cost,
There is also the problem of not being economical. On the other hand, in the conventional method of using a thermosetting resin as the matrix raw material, when the mechanical strength of the C / C composite obtained due to the structure of the thermosetting resin when fired is used as the matrix raw material, pitch is used. Although it is better than, the carbonization yield of the thermosetting resin is low, and in order to obtain a dense C / C composite, it is necessary to repeat the impregnation treatment of the matrix raw material more times, resulting in higher costs, There is a problem that it is not economical, and there is also a problem that the mechanical strength of the resulting C / C composite is not yet sufficient. Further, conventionally, as a method for improving the method of using pitch or thermosetting resin as the matrix raw material, a method for producing a C / C composite using a mixture of pitch and thermosetting resin as the matrix raw material is also known. (For example, JP-A-62-72566 and JP-A-1-188468). However, even in the method for producing a C / C composite using this mixture of pitch and thermosetting resin as a matrix raw material, the respective characteristics of the pitch and thermosetting resin complement each other, resulting in a carbonization yield of the matrix raw material. C / is improved compared to the case where the thermosetting resin is used alone.
Although the mechanical strength of the C composite is improved compared to the case where the pitch is used alone and a corresponding improvement is made, the carbonization yield of the matrix raw material does not exceed that when the pitch is used alone, Also, the mechanical strength of the obtained C / C composite does not exceed that of the case where the thermosetting resin is used alone, and eventually the satisfactory carbonization yield of the matrix raw material can be economically satisfied with excellent mechanical strength, etc. C / C composite with characteristics cannot be obtained. Furthermore, in any of the above conventional methods, the moldability of the blend of the carbonaceous fiber and the matrix raw material is poor, and deformation occurs during firing for carbonization or graphitization of the molded article obtained by molding the blend, There is also a problem that it is difficult to obtain a suitably molded C / C composite.
(解決しようとする課題) 本発明の目的は、上記のような従来法の問題点を解決
し、一層優れた機械的強度等の特性を有するC/Cコンポ
ジットを一層高いマトリックス原料の炭化収率で経済的
に、さらには好適に成形された状態で提供することにあ
る。(Problems to be Solved) An object of the present invention is to solve the problems of the conventional methods as described above, and to provide a C / C composite having characteristics such as more excellent mechanical strength with a higher carbonization yield of a matrix raw material. Therefore, it is to provide it in a molded state economically and preferably.
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、上記目的を達成すべく種々研究した結
果、上記のような従来法の問題点の解決にマトリックス
原料の改質が極めて有効であることに想到し、さらに研
究を進めたところ、マトリックス原料をピッチ、熱硬化
性樹脂あるいはそれと必要に応じて加えられたその硬化
剤および/または硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系材
料および芳香族ニトロ化合物の三成分系にすると、マト
リックス原料の炭化収率が顕著に向上し、少ない含浸処
理回数で緻密なC/Cコンポジットが得られると共に、該C
/Cコンポジットの機械的強度が顕著に向上し、従来法で
は達成できなかった優れた特性のC/Cコンポジットが経
済的に得られること、さらにはかかる三成分系のマトリ
ックス原料を用いると、炭素質繊維とマトリックス原料
の配合物の成形性が改善され、また該配合物を成形した
成形物の焼成時の変形が抑制されて好適に成形されたC/
Cコンポジットが得られることを見出して本発明を完成
した。(Means for Solving the Problems) As a result of various studies to achieve the above object, the present inventors have found that the modification of the matrix raw material is extremely effective in solving the problems of the conventional method as described above. As a result of further inspiration and further research, a thermosetting resin material and an aromatic nitro compound, which consisted of a matrix raw material, pitch, a thermosetting resin, or a curing agent and / or a curing accelerator added as needed. In the three-component system, the carbonization yield of the matrix raw material is significantly improved, and a dense C / C composite can be obtained with a small number of impregnation treatments.
The mechanical strength of the C / C composite is remarkably improved, and the C / C composite with excellent properties which could not be achieved by the conventional method can be economically obtained. Furthermore, when such a ternary matrix raw material is used, carbon Moldability of the blend of the high quality fiber and the matrix raw material is improved, and the deformation of the molded article obtained by molding the blend is suppressed during firing, so that C /
The present invention has been completed by finding that a C composite can be obtained.
したがって、本発明の要旨は、第一に、強化繊維原料と
して炭素質繊維を使用し、マトリックス原料としてピッ
チ、熱硬化性樹脂またはそれとその硬化剤および/また
は硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系材料および芳香族
ニトロ化合物の混合物を主成分とするマトリックス原料
を使用することを特徴とする炭素繊維強化炭素複合材料
に存し、第二に、炭素質繊維に、ピッチ、熱硬化性樹脂
またはそれとその硬化剤および/または硬化促進剤から
なる熱硬化性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混
合物を主成分とするマトリックス原料を配合してなる配
合物を、常温〜600℃の温度、0.1〜400kg/cm2の圧力で
成形し、得られた成形物を600〜1500℃の温度で炭素化
し、必要に応じて得られた炭素化物を黒鉛化することを
特徴とする炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法に存す
る。Accordingly, the gist of the present invention is, firstly, that a carbonaceous fiber is used as a reinforcing fiber raw material, and a pitch, a thermosetting resin as a matrix raw material, or a thermosetting resin system comprising the same and a curing agent and / or a curing accelerator thereof. There is a carbon fiber reinforced carbon composite material characterized by using a matrix raw material having a mixture of a material and an aromatic nitro compound as a main component, and secondly, carbonaceous fiber, pitch, thermosetting resin or the same. A mixture of a thermosetting resin material consisting of the curing agent and / or a curing accelerator and a matrix raw material containing a mixture of aromatic nitro compounds as a main component is mixed at room temperature to 600 ° C. at 0.1 to 400 kg. / molded at a pressure of cm 2, carbonizing the molded product obtained at a temperature of 600 to 1500 ° C., the carbon fiber reinforced carbon, wherein the graphitizing the resulting carbonized product optionally It resides in the method of producing a composite material.
本発明で強化繊維原料として用いる炭素質繊維として
は、その製造来歴を問うことなく用い得て、炭素質繊維
であれば例えばピッチ系、PAN系あるいはレーヨン系等
のいずれであっても良く、また炭化品であっても黒鉛化
品であっても良い。また、その形状も問うことなく用い
得て、例えば短繊維、長繊維、織布あるいは不織布等の
いずれであっても良く、またそれが一次元、二次元ある
いは三次元構造のいずれであっても良い。また、これら
の炭素質繊維は、その表面を空気、オゾン、過酸化水素
水、サイジング剤等の処理剤で表面処理したものでも、
表面処理してないものでも差支えない。さらにまた、上
記炭素質繊維の形状の中でも、短繊維に本発明を適用す
れば、従来法の問題点が一層顕著に改善される。すなわ
ち、従来法では、短繊維を用いた場合、緻密で、繊維体
積含有率が高く、機械的強度の高いC/Cコンポジットが
特に得難かったが、本発明に従えば、短繊維を強化繊維
として緻密で、繊維体積含有率が高く、機械的強度の高
いC/Cコンポジットが容易に得られる。The carbonaceous fiber used as the reinforcing fiber raw material in the present invention may be any carbonaceous fiber, such as pitch-based, PAN-based or rayon-based, which can be used without any history of production. It may be a carbonized product or a graphitized product. Further, the shape thereof may be used without any question, and may be, for example, a short fiber, a long fiber, a woven fabric or a non-woven fabric, and may have a one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional structure. good. Further, these carbonaceous fibers, even if the surface is surface-treated with a treating agent such as air, ozone, hydrogen peroxide solution, sizing agent,
It does not matter if it is not surface treated. Furthermore, among the shapes of the carbonaceous fibers, when the present invention is applied to the short fibers, the problems of the conventional method are remarkably improved. That is, in the conventional method, when short fibers are used, it is particularly difficult to obtain a dense C / C composite having a high fiber volume content and high mechanical strength, but according to the present invention, short fibers are reinforced fibers. As a result, a C / C composite having high density, high fiber volume content and high mechanical strength can be easily obtained.
本発明で用いるマトリックス原料の一つの主構成成分で
あるピッチとしては、通常、軟化点が100〜400℃、好ま
しくは200〜350℃で、1000℃までの揮発分が50%以下、
好ましくは35%以下である石灰系ピッチあるいは石油系
ピッチが用いられる。また、このピッチは、光学的等方
性ピッチあるいは光学的異方性ピッチのいずれかであっ
ても良い。As the pitch, which is one of the main constituents of the matrix raw material used in the present invention, the softening point is usually 100 to 400 ° C, preferably 200 to 350 ° C, and the volatile content up to 1000 ° C is 50% or less,
Preferably, lime pitch or petroleum pitch, which is 35% or less, is used. Further, this pitch may be either an optically isotropic pitch or an optically anisotropic pitch.
マトリックス原料の他の一つの主構成成分である熱硬化
性樹脂系材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等の種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。こ
れらの中でも、フェノール樹脂が、効果が良いこと、取
扱いが容易なこと、安価であること等からして、好まし
く用いられる。また、これらの熱硬化性樹脂には、必要
に応じてその硬化剤および/または硬化促進剤が併用さ
れる。すなわち、この熱硬化性樹脂系材料としては、上
記のような各種の熱硬化性樹脂からなるもの、および必
要に応じてこれら各種の熱硬化性樹脂とその硬化剤およ
び/または硬化促進剤からなるものを用いることができ
る。上記フェノール樹脂としては、平均分子量約200〜4
000程度のレゾール型あるいはノボラック型の初期縮合
物が好ましく、フェノール樹脂には必要に応じてホルム
アルデヒド、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテ
トラミン等の一般にフェノール樹脂の硬化剤として用い
られているものを併用することができるが、ノボラック
型の場合はかかる硬化剤を併用することが好ましい。エ
ポキシ樹脂としては、平均分子量約900〜4000程度の初
期縮合物が好ましく、エポキシ樹脂には必要に応じてジ
アミノジフェニルスルフォン、p−フェニレンジアミ
ン、無水フタル酸等の一般にエポキシ樹脂の硬化剤とし
て用いられているものを併用することができる。フラン
樹脂としては、平均分子量約500〜1000程度の初期縮合
物が好ましく、フラン樹脂には必要に応じて一般にフラ
ン樹脂の硬化促進剤として用いられている酸触媒を併用
することができる。ポリイミド樹脂としては、平均分子
量約2000〜3000程度の初期縮合物が好ましく、ポリイミ
ド樹脂には通常硬化剤等の併用は不要である。不飽和ポ
リエステル樹脂としては、平均分子量約1000〜3000程度
の初期縮合物が好ましく、不飽和ポリエステル樹脂には
必要に応じてスチレンなどのビニル型単量体等の一般に
不飽和ポリエステル樹脂の硬化剤として用いられている
ものを併用することができる。また、硬化剤および/ま
たは硬化促進剤を併用する場合、その使用量は一般に上
記各種の熱硬化性樹脂の硬化に用いられる程度の量を目
安に必要に応じて任意に決定すれば良い。通常、熱硬化
性樹脂100重量部に対して5〜30重量部程度が適当であ
る。Various thermosetting resins such as phenol resin, epoxy resin, furan resin, polyimide resin and unsaturated polyester resin can be used as the thermosetting resin material which is another main constituent of the matrix raw material. . Among these, the phenol resin is preferably used because of its good effect, easy handling, and low cost. In addition, a curing agent and / or a curing accelerator is used in combination with these thermosetting resins, if necessary. That is, the thermosetting resin-based material is made of the above-mentioned various thermosetting resins, and if necessary, these various thermosetting resins and their curing agents and / or curing accelerators. Any thing can be used. The above phenolic resin has an average molecular weight of about 200 to 4
Approximately 000 resol-type or novolac-type initial condensates are preferable, and as the phenol resin, it is possible to use formaldehyde, paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, and the like, which are generally used as a curing agent for the phenol resin, in combination. However, in the case of the novolac type, it is preferable to use such a curing agent in combination. As the epoxy resin, an initial condensate having an average molecular weight of about 900 to 4000 is preferable, and the epoxy resin is generally used as a curing agent for the epoxy resin such as diaminodiphenylsulfone, p-phenylenediamine and phthalic anhydride, if necessary. It can be used together. As the furan resin, an initial condensate having an average molecular weight of about 500 to 1000 is preferable, and the furan resin may be optionally used in combination with an acid catalyst generally used as a curing accelerator for the furan resin. As the polyimide resin, an initial condensate having an average molecular weight of about 2000 to 3000 is preferable, and it is usually unnecessary to use a curing agent together with the polyimide resin. The unsaturated polyester resin is preferably an initial condensate having an average molecular weight of about 1000 to 3000, and the unsaturated polyester resin is generally used as a curing agent for the unsaturated polyester resin such as vinyl type monomer such as styrene, if necessary. What is used can be used together. When a curing agent and / or a curing accelerator is used in combination, the amount of the curing agent and / or the curing accelerator generally used may be arbitrarily determined based on the amount used for curing the above various thermosetting resins as a guideline, if necessary. Usually, about 5 to 30 parts by weight is suitable for 100 parts by weight of the thermosetting resin.
マトリックス原料のさらに他の一つの主構成成分である
芳香族ニトロ化合物としては、ニトロベンゼン、ニトロ
アニリン、ジニトロベンゼン、ニトロナフタレン、ジニ
トロナフタレン、ジニトロアントラセン、トリニトロベ
ンゼン、トリニトロフェノール等の一つあるいは複数の
ニトロ基を有する単環あるいは縮合環の芳香族ニトロ化
合物が用いられる。これらの中でも、ジニトロベンゼン
あるいはジニトロナフタレンが、効果が良いこと、取扱
いが容易なこと、安価であること等からして、好ましく
用いられる。本発明では、マトリックス原料として上記
のようなピッチおよび熱硬化性樹脂系材料を併用するこ
とと、それにさらにかかる芳香族ニトロ化合物を加える
ことの相乗効果として、従来法によるよりも優れた機械
的強度のC/Cコンポジットが得られ、かつそれがマトリ
ックス原料の炭化収率良く経済的に、また好適に成形さ
れた状態で容易に得られる。The aromatic nitro compound, which is another main constituent of the matrix raw material, is one or more of nitrobenzene, nitroaniline, dinitrobenzene, nitronaphthalene, dinitronaphthalene, dinitroanthracene, trinitrobenzene, trinitrophenol, etc. A monocyclic or condensed-ring aromatic nitro compound having a nitro group is used. Among these, dinitrobenzene or dinitronaphthalene is preferably used because of its good effect, easy handling, and low cost. In the present invention, as a synergistic effect of using the above-mentioned pitch and thermosetting resin-based material as the matrix raw material in combination, and further adding such an aromatic nitro compound thereto, mechanical strength superior to that by the conventional method is obtained. C / C composite is obtained, and it is easily obtained economically in a good carbonization yield of the matrix raw material and in a suitably molded state.
本発明で用いるマトリックス原料には、上記のようなピ
ッチ、熱硬化性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物
が、通常次のような割合で用いられる。すなわち、ピッ
チが10〜90重量部、好ましくは30〜65重量部の範囲、熱
硬化性樹脂系材料が10〜90重量部、好ましくは15〜45重
量部の範囲、芳香族ニトロ化合物が1〜45重量部、好ま
しくは15〜35重量部の範囲で、その合計が100重量部と
なる割合で用いられる。ピッチの使用割合が10重量部未
満の場合あるいは熱硬化性樹脂系材料の使用割合が90重
量部を越える場合はマトリックス相の緻密性が悪くな
り、一方ピッチの使用割合が90重量部を越える場合ある
いは熱硬化性樹脂系材料の使用割合が10重量部未満の場
合はマトリックス相の炭素繊維への接着力が低下し、い
ずれの場合もC/Cコンポジットの強度が低下する。ま
た、芳香族ニトロ化合物の使用割合が1重量部未満の場
合はその添加効果が期待できず、一方それが45重量部を
越える場合はマトリックス相の緻密性が悪くなり、いず
れの場合も高強度のC/Cコンポジットが得られない。As the matrix raw material used in the present invention, the above pitch, thermosetting resin material and aromatic nitro compound are usually used in the following proportions. That is, the pitch is 10 to 90 parts by weight, preferably 30 to 65 parts by weight, the thermosetting resin material is 10 to 90 parts by weight, preferably 15 to 45 parts by weight, the aromatic nitro compound is 1 to It is used in an amount of 45 parts by weight, preferably in the range of 15 to 35 parts by weight, and a total of 100 parts by weight. If the proportion of pitch used is less than 10 parts by weight or if the proportion of thermosetting resin material used exceeds 90 parts by weight, the denseness of the matrix phase will deteriorate, while if the proportion of pitch used exceeds 90 parts by weight. Alternatively, when the use ratio of the thermosetting resin-based material is less than 10 parts by weight, the adhesive force of the matrix phase to the carbon fiber is lowered, and in both cases, the strength of the C / C composite is lowered. If the amount of the aromatic nitro compound used is less than 1 part by weight, the effect of its addition cannot be expected. On the other hand, if it exceeds 45 parts by weight, the denseness of the matrix phase deteriorates, and in both cases high strength is achieved. C / C composite cannot be obtained.
また、本発明のC/Cコンポジットには、上記のような炭
素質繊維と上記のようなマトリックス原料とが、通常炭
素質繊維が5〜90重量部、好ましくは20〜60重量部の範
囲、マトリックス原料が10〜95重量部、好ましくは40〜
80重量部の範囲で、その合計が100重量部となる割合で
用いられる。炭素質繊維の使用割合が5重量部未満で、
マトリックス原料の使用割合が95重量部を越える場合
は、炭素繊維の補強効果が不十分となり、C/Cコンポジ
ットの強度が低下し、一方炭素質繊維の使用割合が90重
量部を越え、マトリックス原料の使用割合が10重量部未
満の場合は、マトリックス相の量が少なすぎて、その十
分な機能が期待できず、やはりC/Cコンポジットの強度
が低下する。Further, in the C / C composite of the present invention, the carbonaceous fiber as described above and the matrix raw material as described above, the carbonaceous fiber is usually 5 to 90 parts by weight, preferably 20 to 60 parts by weight, Matrix raw material is 10 to 95 parts by weight, preferably 40 to
It is used in a range of 80 parts by weight and a total of 100 parts by weight. If the proportion of carbonaceous fiber used is less than 5 parts by weight,
If the amount of the matrix raw material used exceeds 95 parts by weight, the reinforcing effect of the carbon fibers becomes insufficient and the strength of the C / C composite decreases, while the amount of carbonaceous fiber used exceeds 90 parts by weight. If the use ratio is less than 10 parts by weight, the amount of the matrix phase is too small, and its sufficient function cannot be expected, and the strength of the C / C composite is also reduced.
また、本発明の実施に当たっては、必要に応じてカーボ
ンブラック、コークス粉、グラファイト粉等の炭素質粉
末をマトリックス原料に添加することもできる。この場
合、炭素質粉末の添加量は、マトリックス原料の主構成
成分であるピッチ、熱硬化性樹脂系材料および芳香族ニ
トロ化合物の合計量の40重量%までとするのが適当であ
る。Further, in carrying out the present invention, carbonaceous powder such as carbon black, coke powder, and graphite powder may be added to the matrix raw material, if necessary. In this case, it is appropriate that the amount of carbonaceous powder to be added be up to 40% by weight of the total amount of pitch, the thermosetting resin material and the aromatic nitro compound, which are the main constituents of the matrix raw material.
以下本発明のC/Cコンポジットの製造方法について説明
する。本発明のC/Cコンポジットを製造するに当たって
は、炭素質繊維と、ピッチ、熱硬化性樹脂系材料および
芳香族ニトロ化合物を主構成成分とするマトリックス原
料とは、通常上記のような配合割合で、配合され、配合
物とされる。これらの配合方法は、任意であって、湿式
法あるいは乾式法等従来から知られた配合方法を広く採
用し得るが、炭素質繊維が長繊維、織布あるいは不織布
等の構造物である場合は、マトリックス原料を加熱溶融
または溶媒で希釈して該構造物に含浸させる湿式法が好
ましい。この場合のマトリックス原料の希釈溶媒として
は、アルコール、アセトンあるいはテトラヒドロフラン
等の揮発性溶媒が適当である。また、炭素質繊維が長繊
維のフィラメントである場合は、該フィラメントを加熱
溶融したマトリックス原料中を通過せしめてプリプレグ
ヤーンとなしても良い。また、炭素質繊維が短繊維の場
合は、マトリックス原料を加熱溶融または溶媒で希釈し
て該短繊維と混練する湿式法と共に、マトリックス原料
をボールミル、ヘンジェルミキサー等の粉砕混合機で微
粉末として該短繊維と混合する、あるいはマトリックス
原料を一旦溶融混合して一体物とし、それを冷却後粉砕
混合機で微粉末として該短繊維と混合する乾式法も好ま
しく採用できる。The method for producing the C / C composite of the present invention will be described below. In producing the C / C composite of the present invention, the carbonaceous fibers, the pitch, the thermosetting resin-based material and the matrix raw material having an aromatic nitro compound as the main constituent components are usually mixed in the proportions as described above. , Blended into a blend. These compounding methods are arbitrary, and conventionally known compounding methods such as a wet method or a dry method can be widely adopted. However, when the carbonaceous fiber is a structure such as long fiber, woven fabric or nonwoven fabric, The wet method in which the matrix material is melted by heating or diluted with a solvent to impregnate the structure is preferable. In this case, a volatile solvent such as alcohol, acetone or tetrahydrofuran is suitable as the diluent solvent for the matrix raw material. Further, when the carbonaceous fiber is a filament of a long fiber, the filament may be passed through a matrix material obtained by heating and melting the filament to form a prepreg yarn. When the carbonaceous fiber is a short fiber, the matrix raw material is made into a fine powder by a pulverizing mixer such as a ball mill or a Hengel mixer together with a wet method in which the matrix raw material is melted by heating or diluted with a solvent and kneaded with the short fiber. A dry method in which the short fibers are mixed, or the matrix raw material is once melt-mixed to form an integrated body, which is cooled and then mixed with the short fibers as a fine powder in a pulverization mixer can be preferably used.
この炭素質繊維とマトリックス原料の配合物を、まず成
形する。この成形方法は任意であって、従来から知られ
た成形方法等を広く採用し得る。例えば、モールド成型
法を採用する場合は、該配合物を金型に入れ、通常窒
素、アルゴン等の非酸化性ガス雰囲気下、常温〜600℃
の温度、0.1〜400kg/cm2の圧力で成形する。低い成形温
度を採用する場合には、空気雰囲気下で成形することも
可能である。本発明では、当該配合物の成形性が良く、
損傷や凹凸のない円滑な表面の成形物が得られる。The mixture of the carbonaceous fiber and the matrix raw material is first molded. This molding method is arbitrary, and conventionally known molding methods and the like can be widely adopted. For example, in the case of adopting a molding method, the mixture is put in a mold, usually under a non-oxidizing gas atmosphere such as nitrogen or argon, at room temperature to 600 ° C.
Molding at a temperature of 0.1 to 400 kg / cm 2 . When using a low molding temperature, it is also possible to mold under an air atmosphere. In the present invention, the moldability of the compound is good,
It is possible to obtain a molded product having a smooth surface without any damage or unevenness.
次いで、得られた成形物を炭素化する。この炭素化は、
通常、窒素、アルゴン等の非酸化性ガス雰囲気中で、常
圧あるいは加圧下に、5℃/min以下、好ましくは2℃/m
in以下の昇温速度で昇温し、600〜1500℃、好ましくは6
00〜1000℃の温度で行われる。この炭素化を加圧下に行
えば、常圧下に行うより緻密な炭素化物が得られる。本
発明では、芳香族ニトロ化合物の添加効果によって、従
来法によるよりも、比較的低温で炭素質繊維とマトリッ
クス原料の配合物の成形を行うことができ、また成形物
の炭素化に際し昇温速度を早くすることができ、したが
ってC/Cコンポジット製造のエネルギーコストを低減す
ることができ、またその製造に要する時間を短縮するこ
とができる。すなわち、例えば短繊維を高い繊維体積含
有率で強化繊維として含有するC/Cコンポジットを製造
する場合、配合物の成形に当たり、従来は300〜500℃程
度の成形温度を要したが、本発明に従えば200〜300℃程
度の成形温度で成形することもできる。また、成形物の
炭素化に当たり、従来は昇温速度が早いと炭素化物が膨
張してポーラスなものとなるため昇温速度を10℃/hr
(0.167℃/min)程度にする要があったが、本発明に従
えば1〜5℃/minの昇温速度でも炭素化物の膨張は抑制
されて緻密な炭素化物を得ることができる。また、本発
明では、この成形物の炭素化に当たり、炭素化物の変形
が抑制される。Next, the obtained molded product is carbonized. This carbonization is
Usually, in a non-oxidizing gas atmosphere such as nitrogen or argon, under normal pressure or pressure, 5 ℃ / min or less, preferably 2 ℃ / m
The temperature is raised at a heating rate of not more than in, and 600 to 1500 ° C, preferably 6
It is carried out at a temperature of 100 to 1000 ° C. If this carbonization is performed under pressure, a denser carbonized product can be obtained than under normal pressure. In the present invention, the addition effect of the aromatic nitro compound makes it possible to mold the mixture of the carbonaceous fiber and the matrix raw material at a relatively low temperature as compared with the conventional method, and to increase the heating rate during the carbonization of the molded product. Therefore, the energy cost of C / C composite production can be reduced, and the time required for the production can be shortened. That is, for example, in the case of producing a C / C composite containing short fibers as a reinforcing fiber at a high fiber volume content, in molding the compound, conventionally, a molding temperature of about 300 to 500 ° C. was required. Therefore, it can be molded at a molding temperature of about 200 to 300 ° C. In addition, when carbonizing a molded product, conventionally, if the heating rate is fast, the carbonized material will expand and become porous, so the heating rate will be 10 ° C / hr.
Although it was necessary to set the temperature to about (0.167 ° C./min), according to the present invention, the expansion of the carbonized product is suppressed even at a temperature rising rate of 1 to 5 ° C./min, and a dense carbonized product can be obtained. Further, in the present invention, when carbonizing the molded article, the deformation of the carbonized material is suppressed.
上記のように成形物を炭素化して得られる炭素化物は、
従来法により成形物を炭素化して得られる炭素化物に比
べて、かなり緻密で機械的強度のあるものであるが、そ
の緻密性を一層増して機械的強度を一層高めるために、
必要に応じて、該炭素化物にピッチ、あるいはピッチお
よび熱硬化性樹脂あるいはそれと必要に応じて加えられ
たその硬化剤および/または硬化促進剤からなる熱硬化
性樹脂系材料の混合物、あるいはピッチ、熱硬化性樹脂
あるいはそれと必要に応じて加えられたその硬化剤およ
び/または硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系材料およ
び芳香族ニトロ化合物の混合物等の含浸材を含浸させ、
得られた含浸処理物を600〜1500℃、好ましくは600〜10
00℃の温度で炭素化する。この含浸と炭素化の一連の操
作は、必要に応じて、複数回繰り返して行っても良い。
また、上記含浸材のピッチ、ピッチおよび熱硬化性樹脂
系材料の混合物、あるいはピッチ、熱硬化性樹脂系材料
および芳香族ニトロ化合物の混合物の各構成成分として
は、上記マトリックス原料の構成成分と同様のものが好
ましく用いられ、また混合物における各構成成分の割合
も上記マトリックス原料における割合と同程度の割合が
適当である。本発明では、一般に炭素化物がポーラスと
なり易い強化繊維として短繊維を用いた場合であって
も、この含浸と炭素化の一連の操作を1〜2回行うだけ
で十分緻密な炭素化物が得られ、同等の緻密度の炭素化
物を得るに従来法によるよりこの含浸と炭素化の一連の
操作を行う回数を低減できる。Carbonized product obtained by carbonizing the molded product as described above,
Compared with the carbonized product obtained by carbonizing the molded product by the conventional method, it is considerably dense and has mechanical strength, but in order to further increase its denseness and mechanical strength,
If necessary, pitch, or a mixture of a pitch and a thermosetting resin or a thermosetting resin-based material comprising the curing agent and / or a curing accelerator added as necessary to the carbonized product, or a pitch, Impregnating a thermosetting resin or a thermosetting resin-based material comprising a curing agent and / or a curing accelerator added as necessary with the thermosetting resin and an impregnating material such as a mixture of aromatic nitro compounds,
The resulting impregnated product is 600 to 1500 ° C, preferably 600 to 10
Carbonize at a temperature of 00 ° C. The series of operations of impregnation and carbonization may be repeated a plurality of times as necessary.
Further, the constituents of the pitch of the impregnating material, the mixture of pitch and thermosetting resin-based material, or the constituents of the mixture of pitch, thermosetting resin-based material and aromatic nitro compound are the same as those of the matrix raw material. Those described above are preferably used, and the proportion of each constituent component in the mixture is appropriately the same as the proportion in the matrix raw material. In the present invention, in general, even when short fibers are used as the reinforcing fibers in which the carbonized product is likely to become porous, a sufficiently dense carbonized product can be obtained by performing the series of operations of impregnation and carbonization once or twice. The number of times of performing the series of operations of impregnation and carbonization can be reduced as compared with the conventional method in order to obtain a carbonized product having an equivalent compactness.
本発明の実施に当たって、上記の成形物を炭素化して得
られる炭素化物あるいはそれに含浸と炭素化の一連の操
作を少なくとも1回行って得られる炭素化物を目的のC/
Cコンポジットとすることもできるが、必要に応じてこ
れらの炭素化物をさらに1800〜3000℃、好ましくは2000
〜2700℃で焼成して黒鉛化し、一層高強度の黒鉛化C/C
コンポジットとする。In carrying out the present invention, a carbonized product obtained by carbonizing the above-mentioned molded product or a carbonized product obtained by performing a series of operations of impregnation and carbonization at least once is used as C /
Although it can be a C composite, if necessary, these carbonized products may be further added at 1800 to 3000 ° C, preferably 2000
Graphitized by firing at ~ 2700 ° C for even higher strength graphitized C / C
It is a composite.
(発明の効果) 本発明によれば、従来のマトリックス原料としてピッ
チ、熱硬化性樹脂あるいはこれらの混合物を用いるC/C
コンポジットの製造方法によるよりも緻密で機械的強度
の優れたC/Cコンポジットが提供され、しかもそれが従
来法によるよりも成形物の炭素化に要する時間を短縮
し、かつ含浸処理回数を減少して、短時間で経済的に、
かつ好適に成形された状態で容易に提供される。さらに
述べれば、たとえ従来法により含浸処理を多数回行って
緻密度が本発明によるものと同程度のC/Cコンポジット
を得たとしても、この緻密度が同程度の従来法によるC/
Cコンポジットより本発明によるC/Cコンポジットの方が
機械的強度が優れている。(Effects of the Invention) According to the present invention, C / C using a pitch, a thermosetting resin, or a mixture thereof as a conventional matrix raw material
C / C composites are provided that are more dense and have better mechanical strength than the composite manufacturing method, which reduces the time required to carbonize the molded product and reduces the number of impregnation treatments compared to the conventional method. Economically in a short time
And, it is easily provided in a suitably molded state. More specifically, even if the impregnation treatment is carried out many times by the conventional method to obtain a C / C composite having the same degree of compactness as that of the present invention, the C / C composite having the same degree of compactness is obtained by the conventional method.
The mechanical strength of the C / C composite according to the present invention is superior to that of the C composite.
(実施例) 以下に、本発明の実施例を説明する。(Example) Below, the Example of this invention is described.
実施例1、2、3 PAN系炭素繊維(繊維長6mm、繊維径7μ、引張強度360k
gf/mm2、引張弾性率24tonf/mm2)と石炭系等方性ピッチ
粉末(軟化点260℃、1000℃までの揮発分28%)とノボ
ラック型フェノール樹脂(日本火薬社製、平均分子量53
0)粉末とヘキサメチレンテトラミン粉末(関東化学社
製)及び、ジニトロナフタレン(日本カーリット社製)
を第1表に示す割合でヘンシェルミキサーにて混合しC/
Cコンポジット成形原料とした。Examples 1, 2, 3 PAN-based carbon fibers (fiber length 6 mm, fiber diameter 7 μ, tensile strength 360 k
gf / mm 2 , tensile modulus 24tonf / mm 2 ) and isotropic pitch powder of coal (softening point 260 ℃, volatile content up to 1000 ℃ 28%) and novolac type phenol resin (Nippon Kayaku Co., average molecular weight 53)
0) Powder and hexamethylenetetramine powder (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and dinitronaphthalene (manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd.)
Are mixed in a Henschel mixer at the ratio shown in Table 1 to give C /
Used as a C composite molding material.
上記成形原料を金型に入れホットプレス成形を行った。
ホットプレス成形条件は、窒素ガス流通雰囲気下、3℃
/minの昇温速度で昇温し、130℃で圧力300kgf/cm2をか
け、そのままの圧力で500℃まで昇温し、3時間保持し
た。金型を放冷後、金型から成形体を脱型し80×10×4m
mの成形体を得た。得られた成形体表面は、樹脂の様相
を示し成形性はきわめて良好であった。この成形体を窒
素ガス流通雰囲気下、コークス粉中、1℃/minの昇温速
度で1000℃まで昇温し炭素化してC/Cコンポジット中間
品を得た。この中間品には膨れ及び層間クラックのいず
れも観察されなかった。得られたC/Cコンポジット中間
品の物性値を第2表に示す。The above forming raw material was put into a mold and hot press formed.
Hot press molding conditions are 3 ° C under a nitrogen gas flow atmosphere.
The temperature was raised at a heating rate of / min, a pressure of 300 kgf / cm 2 was applied at 130 ° C, the temperature was raised to 500 ° C with the same pressure, and the temperature was maintained for 3 hours. After allowing the mold to cool, the molded body is demolded from the mold and 80 x 10 x 4 m
A molded body of m was obtained. The surface of the obtained molded product showed a resinous appearance and the moldability was extremely good. This molded body was heated in a coke powder under a nitrogen gas atmosphere to a temperature of 1 ° C./min at a temperature of 1000 ° C. to carbonize, thereby obtaining a C / C composite intermediate product. Neither swelling nor interlayer cracking was observed in this intermediate product. Table 2 shows the physical properties of the obtained C / C composite intermediate product.
次にC/Cコンポジット中間品に石炭系等方性ピッチ(成
形時に使用したものと同一物)を含浸し前記炭素化と同
条件で炭素化する工程を2回繰り返し行った後、窒素ガ
ス流通雰囲気下、1000℃まで40℃/min、2000℃まで10℃
/min、2400℃まで50℃/minの昇温速度で昇温し、2400℃
で0.5時間保持しC/Cコンポジットを黒鉛化処理した。黒
鉛化処理後のC/Cコンポジットに変形は全く観察されな
かった。得られたC/Cコンポジット完成品の物性値を第
3表に示す。Next, after impregnating the C / C composite intermediate product with a coal-based isotropic pitch (the same as that used at the time of molding) and carbonizing under the same conditions as the above-mentioned carbonization, the process was repeated twice, and then nitrogen gas flow was conducted. 40 ℃ / min up to 1000 ℃, 10 ℃ up to 2000 ℃ in an atmosphere
/ min, up to 2400 ℃ at a heating rate of 50 ℃ / min to 2400 ℃
The C / C composite was graphitized by holding for 0.5 hour. No deformation was observed in the C / C composite after graphitization. Table 3 shows the physical properties of the obtained C / C composite finished product.
比較例1、2 マトリックス原料中にジニトロナフタレンを含まず、第
1表に示した配合割合でマトリックス原料を調製し、実
施例1と同方法でC/Cコンポジットを作製した。中間
品、完成品の物性値をそれぞれ第2、3表に示す。尚、
比較例1ではピッチ含浸による緻密化工程を3回、比較
例2では同処理を2回繰り返した。また、この場合、成
形後の脱型時に成形体表面の剥がれ、及び炭素化時に体
積膨張、黒鉛化処理後に変形が観察された。Comparative Examples 1 and 2 Dinitronaphthalene was not included in the matrix raw material, the matrix raw material was prepared in the blending ratio shown in Table 1, and a C / C composite was prepared by the same method as in Example 1. The physical properties of the intermediate product and finished product are shown in Tables 2 and 3, respectively. still,
In Comparative Example 1, the densification step by pitch impregnation was repeated three times, and in Comparative Example 2, the same treatment was repeated twice. Further, in this case, peeling of the surface of the molded body was observed at the time of demolding after molding, volume expansion at the time of carbonization, and deformation after the graphitization treatment were observed.
比較例3、4 成形時のマトリックス原料に、ノボラック型フェノール
樹脂と硬化剤のヘキサメチレンテトラミンを用い、第1
表に示した配合割合で成形原料を調製し最終成形温度を
200℃とした以外は実施例1と同方法でC/Cコンポジット
を作成した。中間品、完成品の物性値を第2、第3表に
示す。尚、この場合、炭素化時に成形体の体積膨張が観
察された。比較例3ではピッチ含浸による緻密化工程を
4回、比較例4では同処理を2回繰り返した。Comparative Examples 3 and 4 Novolak type phenolic resin and hexamethylenetetramine as a curing agent were used as matrix raw materials at the time of molding.
Prepare the molding raw materials in the mixing ratios shown in the table and set the final molding temperature.
A C / C composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature was 200 ° C. The physical properties of the intermediate and finished products are shown in Tables 2 and 3. In this case, a volume expansion of the molded body was observed during carbonization. In Comparative Example 3, the densification step by pitch impregnation was repeated four times, and in Comparative Example 4, the same treatment was repeated twice.
実施例4 ノボラック型フェノール樹脂の変わりにポリイミド樹脂
(ケルイミド(日本ポリイミド社製):平均分子量200
0)を第1表に示した割合で混合する事以外は実施例1
と同方法でC/Cコンポジットを作製した。中間品、完成
品の物性値をそれぞれ第2、3表に示す。これらも実施
例1と同様に成形性がきわめて良く、焼成時の変形及び
膨れも全く観察されなかった。Example 4 Instead of the novolac type phenol resin, a polyimide resin (Kelimide (manufactured by Nippon Polyimide Co.): average molecular weight 200)
Example 1 except that 0) was mixed in the ratio shown in Table 1.
A C / C composite was prepared in the same manner as in. The physical properties of the intermediate product and finished product are shown in Tables 2 and 3, respectively. Similar to Example 1, these also had extremely good moldability, and neither deformation nor swelling during firing was observed at all.
比較例5 実施例4において、マトリックス原料中にジニトロナフ
タレンを含まず、第1表に示した配合割合で成形原料を
調製し、実施例1と同方法でC/Cコンポジットを作製し
た。中間品、完成品の物性値を第2、3表に示す。ま
た、この場合、成形後の脱型時に成形体表面の剥がれ、
及び炭素化時に体積膨張、黒鉛化処理後に変形が観察さ
れた。Comparative Example 5 A molding raw material was prepared in the same manner as in Example 4 except that the matrix raw material did not contain dinitronaphthalene and the compounding ratio shown in Table 1 was used to prepare a C / C composite. The physical properties of the intermediate and finished products are shown in Tables 2 and 3. Also, in this case, peeling off the surface of the molded body at the time of demolding after molding,
In addition, volume expansion during carbonization and deformation after graphitization were observed.
実施例5 マトリックス混合樹脂にエポキシ樹脂(エピコート:平
均分子量900)を、その硬化剤にジアミノジフェニルス
ルフォン(DDS)を、第1表に示した割合で混合する事
以外は実施例1と同方法でC/Cコンポジットを作製し
た。中間品、完成品の物性値をそれぞれ第2、3表に示
す。これらも実施例1と同様に成形性がきわめて良く、
焼成時の変形及び膨れも全く観察されなかった。Example 5 In the same manner as in Example 1 except that an epoxy resin (Epicoat: average molecular weight 900) was mixed with the matrix mixed resin and diaminodiphenyl sulfone (DDS) was mixed with the curing agent in the proportions shown in Table 1. A C / C composite was prepared. The physical properties of the intermediate product and finished product are shown in Tables 2 and 3, respectively. These also have very good moldability as in Example 1,
Neither deformation nor swelling during firing was observed at all.
比較例6 実施例5において、マトリックス原料中にジニトロナフ
タレンを含まず、第1表に示した配合割合で成形原料を
調製し、実施例1と同方法でC/Cコンポジットの作製を
試みた。この場合、成形体の作製は不可能であった。Comparative Example 6 In Example 5, a molding raw material was prepared at a blending ratio shown in Table 1 without containing dinitronaphthalene in the matrix raw material, and an attempt was made to produce a C / C composite by the same method as in Example 1. In this case, it was impossible to produce a molded body.
Claims (5)
マトリックス原料としてピッチ、熱硬化性樹脂またはそ
れとその硬化剤および/または硬化促進剤からなる熱硬
化性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混合物を主
成分とするマトリックス原料を使用することを特徴とす
る炭素繊維強化炭素複合材料。1. A carbonaceous fiber is used as a reinforcing fiber raw material,
The matrix raw material is characterized by using a pitch, a thermosetting resin, or a thermosetting resin-based material comprising the thermosetting resin and its curing agent and / or a curing accelerator and a mixture of an aromatic nitro compound as a main component. Carbon fiber reinforced carbon composite material.
性樹脂系材料と芳香族ニトロ化合物の使用割合が、ピッ
チが10〜90重量部の範囲、熱硬化性樹脂系材料が10〜90
重量部の範囲、芳香族ニトロ化合物が1〜45重量部の範
囲で、その合計が100重量部となる割合であり、強化繊
維原料の炭素質繊維とマトリックス原料の使用割合が、
炭素質繊維が5〜90重量部の範囲、マトリックス原料が
10〜95重量部の範囲で、その合計が100重量部となる割
合である請求項1記載の炭素繊維強化炭素複合材料。2. The pitch, the thermosetting resin-based material and the aromatic nitro compound in the matrix raw material are used in such a ratio that the pitch is in the range of 10 to 90 parts by weight and the thermosetting resin-based material is in the range of 10 to 90.
In the range of parts by weight, the aromatic nitro compound is in the range of 1 to 45 parts by weight, and the total is 100 parts by weight, and the ratio of the carbonaceous fiber as the reinforcing fiber raw material and the matrix raw material used.
5 to 90 parts by weight of carbonaceous fiber, matrix raw material
The carbon fiber-reinforced carbon composite material according to claim 1, wherein the total amount is 100 parts by weight in the range of 10 to 95 parts by weight.
はそれとその硬化剤および/または硬化促進剤からなる
熱硬化性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混合物
を主成分とするマトリックス原料を配合してなる配合物
を、常温〜600℃の温度、0.1〜400kg/cm2の圧力で成形
し、得られた成形物を600〜1500℃の温度で炭素化し、
必要に応じて得られた炭素化物を黒鉛化することを特徴
とする炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。3. A matrix raw material containing carbonaceous fibers as a main component, which is a mixture of pitch, a thermosetting resin or a thermosetting resin material comprising the thermosetting resin and its curing agent and / or a curing accelerator, and an aromatic nitro compound. The compounded mixture is molded at a temperature of room temperature to 600 ° C and a pressure of 0.1 to 400 kg / cm 2 , and the obtained molded product is carbonized at a temperature of 600 to 1500 ° C,
A method for producing a carbon fiber reinforced carbon composite material, which comprises graphitizing the carbonized material obtained as necessary.
ピッチ、ピッチおよび熱硬化性樹脂またはそれとその硬
化剤および/または硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系
材料の混合物、およびピッチ、熱硬化性樹脂またはそれ
とその硬化剤および/または硬化促進剤からなる熱硬化
性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混合物から選
択された含浸材を含浸させ、得られた含浸処理物を600
〜1500℃の温度で炭素化する一連の操作を少なくとも1
回行い、しかる後必要に応じて炭素化物を黒鉛化する請
求項3記載の炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。4. A carbonized product obtained by carbonizing a molded product,
Pitch, a mixture of a pitch and a thermosetting resin or a thermosetting resin material comprising the same and a curing agent and / or a curing accelerator thereof, and a pitch, a thermosetting resin or a mixture thereof and a curing agent and / or a curing accelerator thereof An impregnation material selected from a mixture of a thermosetting resin material and an aromatic nitro compound is impregnated, and the resulting impregnated product is 600
At least one series of operations for carbonization at a temperature of ~ 1500 ° C
The method for producing a carbon fiber-reinforced carbon composite material according to claim 3, wherein the carbonized material is graphitized as necessary, after which the carbonized material is graphitized.
なる配合物において、マトリックス原料におけるピッチ
と熱硬化性樹脂系材料と芳香族ニトロ化合物の使用割合
が、ピッチが10〜90重量部の範囲、熱硬化性樹脂系材料
が10〜90重量部の範囲、芳香族ニトロ化合物が1〜45重
量部の範囲で、その合計が100重量部となる割合であ
り、炭素質繊維とマトリックス原料の使用割合が、炭素
質繊維が5〜90重量部の範囲、マトリックス原料が10〜
95重量部の範囲で、その合計が100重量部となる割合で
ある請求項3または4記載の炭素繊維強化炭素複合材料
の製造方法。5. A blend comprising carbonaceous fibers and a matrix raw material, wherein the pitch, the thermosetting resin material and the aromatic nitro compound used in the matrix raw material are in the range of 10 to 90 parts by weight in the pitch. The thermosetting resin material is in the range of 10 to 90 parts by weight, the aromatic nitro compound is in the range of 1 to 45 parts by weight, and the total is 100 parts by weight. The use of carbonaceous fiber and matrix raw material The ratio is in the range of 5 to 90 parts by weight for the carbonaceous fiber and 10 to 10 for the matrix raw material.
The method for producing a carbon fiber-reinforced carbon composite material according to claim 3 or 4, wherein the total amount is 100 parts by weight in the range of 95 parts by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2272834A JPH07106951B2 (en) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | Carbon fiber reinforced carbon composite material and method for producing the same |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04149069A JPH04149069A (en) | 1992-05-22 |
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