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炭素繊維強化プラスチックの製造方法、炭素繊維強化プラスチック及びセルロース系樹脂 新技術説明会

国内特許コード P180015138
整理番号 P17-034
掲載日 2018年6月29日
出願番号 特願2017-200476
公開番号 特開2019-073621
出願日 平成29年10月16日(2017.10.16)
公開日 令和元年5月16日(2019.5.16)
発明者
  • 覺知 亮平
  • 廣瀬 大祐
  • 仁宮 一章
  • ラスロ ザボ
  • 高橋 憲司
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
  • 学校法人金沢工業大学
発明の名称 炭素繊維強化プラスチックの製造方法、炭素繊維強化プラスチック及びセルロース系樹脂 新技術説明会
発明の概要 【課題】新規な炭素繊維強化プラスチックを製造する方法を提供する。
【解決手段】樹脂と炭素繊維とが共有結合を介して結合した炭素繊維強化プラスチックの製造方法であって、樹脂に、共有結合を形成可能な官能基(f1)を導入する工程(i)、及び、官能基(f1)が導入された樹脂と、炭素繊維と、を反応させて炭素繊維強化プラスチックを得る工程(ii)を有する製造方法を採用する。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要

炭素繊維強化プラスチック(carbon fiber reinforced plastic:CFRP)は、強化材に炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックである。強化される側の母材(マトリクス)には、熱硬化性樹脂が用いられることが多いが、熱可塑性樹脂も用いられている。
CFRPは、金属材料よりも比強度が大きく、軽量であり、腐食しにくい複合材料である。このため、CFRPは、ゴルフクラブのシャフト若しくは釣り竿などのスポーツ用具;航空機、自動車又は建造物等の様々な用途に利用されている。

CFRPの製造においては、炭素繊維が母材中に分散しにくいという問題がある。炭素繊維の母材中での分散が悪いと、母材である樹脂の補強効果が得られにくくなる。かかる問題に対し、従来、炭素繊維の表面を改質して、炭素繊維と樹脂との親和性を高める方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、表面に官能基を導入した繊維状フィラーと、生分解性有機化合物とを結合させ、この結合体とマトリクス樹脂とを混合することにより、強化樹脂組成物を製造する方法が開示されている。

産業上の利用分野

本発明は、炭素繊維強化プラスチックの製造方法、炭素繊維強化プラスチック及びセルロース系樹脂に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
樹脂と炭素繊維とが共有結合を介して結合した炭素繊維強化プラスチックの製造方法であって、
前記樹脂に、前記共有結合を形成可能な官能基(f1)を導入する工程(i)、
及び、
前記官能基(f1)が導入された樹脂と、前記炭素繊維と、を反応させて前記炭素繊維強化プラスチックを得る工程(ii)
を有する、炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

【請求項2】
前記工程(i)と前記工程(ii)との間に、
前記炭素繊維に、前記官能基(f1)と共有結合を形成可能な官能基(f2)を導入する工程(iii)をさらに有する、請求項1に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

【請求項3】
前記工程(ii)における反応は、求核置換反応(S2反応)、クリック反応又はディールス・アルダー(Diels-Alder)反応である、請求項1又は2に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

【請求項4】
前記工程(ii)における反応は、前記官能基(f1)としてフリル基が導入された樹脂と、前記炭素繊維と、のディールス・アルダー(Diels-Alder)反応である、請求項3に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

【請求項5】
前記樹脂は、熱可塑性樹脂である、請求項1~4のいずれか一項に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

【請求項6】
前記熱可塑性樹脂は、セルロース系熱可塑性樹脂である、請求項5に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

【請求項7】
前記セルロース系熱可塑性樹脂は、バイオマス由来である、請求項6に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。

【請求項8】
前記セルロース系熱可塑性樹脂は、下記一般式(P-1)で表される構成単位を有するセルロース系樹脂である、請求項6又は7に記載の炭素繊維強化プラスチックの製造方法。
【化1】
(省略)
[式中、複数のRは、それぞれ独立に、水素原子、アシル基又はアルキル基である。*は、結合手であることを表す。]

【請求項9】
セルロース系熱可塑性樹脂と炭素繊維とが共有結合を介して結合した、炭素繊維強化プラスチック。

【請求項10】
セルロース系熱可塑性樹脂と炭素繊維とが、下記一般式(cb1)で表される連結基を介して結合した、請求項9に記載の炭素繊維強化プラスチック。
【化2】
(省略)
[式中、*P1は、セルロース系熱可塑性樹脂側の結合手であることを表す。*C11及び*C12は、それぞれ、炭素繊維側の結合手であることを表す。]

【請求項11】
セルロース系熱可塑性樹脂と炭素繊維とが、下記一般式(cb2)で表される連結基を介して結合した、請求項9に記載の炭素繊維強化プラスチック。
【化3】
(省略)
[式中、Rb1は、置換基を有していてもよい炭化水素基である。*P2は、セルロース系熱可塑性樹脂側の結合手であることを表す。*C2は、炭素繊維側の結合手であることを表す。]

【請求項12】
セルロース系熱可塑性樹脂と炭素繊維とが、下記一般式(cb3)で表される連結基を介して結合した、請求項9に記載の炭素繊維強化プラスチック。
【化4】
(省略)
[式中、Rb2は、置換基を有していてもよい炭化水素基である。*P3は、セルロース系熱可塑性樹脂側の結合手であることを表す。*C3は、炭素繊維側の結合手であることを表す。]

【請求項13】
下記一般式(P-1-10)で表される構成単位を有する、セルロース系樹脂。
【化5】
(省略)
[式中、複数のR’は、それぞれ独立に、フラン環を含む官能基、水素原子、アシル基又はアルキル基である。但し、複数のR’のうち少なくとも1つは、フラン環を含む官能基である。*は、結合手であることを表す。]
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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