[发明专利]沥青类碳纤维、毡以及含有它们的树脂成型体

说明书

技术领域

本发明涉及纤维径不同的沥青类碳短纤维的混合物、含有沥青类碳短纤维的碳纤维毡(マツト)、含有它们的强化树脂成型体以及该成型体的用途。

背景技术

高性能的碳纤维可以分为以聚丙烯腈(PAN)为原料的PAN类碳纤维、和一系列以沥青类为原料的沥青类碳纤维。而且，利用碳纤维的强度、弹性模量比通常的合成高分子明显高的特征，将其广泛用于航空、宇宙用途；建筑、土木用途；运动、休闲用途等中。

近年，以节能为代表的有效使用能源的方法受到关注，另一方面，由于高速化的CPU或电子电路的焦耳热所导致的放热成为问题。为了解决这些问题，必须实现有效地处理热的所谓热管理。

碳纤维虽然一般与通常的合成高分子相比，热传导率高，但是需要对进一步提高热传导进行研究。市售的PAN类碳纤维的热传导率通常小于200W/(m·K)。与此相对，沥青类碳纤维一般比PAN类碳纤维易达成高热传导率。

但是，实际上为了使碳纤维发挥作为热传导材料的作用，必须提高制成成型体时的热传导度。为了使热传导在三维上各向同性，主要发挥热传导作用的填充物必须在三维上形成网络。例如，对于尺寸一致的球体填充物，虽然成型体中的填充物的网络依赖于分散状态，但是均一分散时，形成渗漏(percolation)行为。因此，为了得到充分的热传导性、导电性，填充物的添加量必须为一定以上。但是，再形成成型体的方法中，经常难以以一定以上的浓度分散介质和填充物。此外，将迄今所使用的纤维制成织物状、与基质复合得到的复合材料，虽然面内的热传导率提高，但是由于不能充分地形成碳纤维的网络，厚度方向的热传导不好。

基于该背景，有许多欲彻底地改善热传导率的尝试。日本特开平5-17593号公报中公开了使石墨粉末和热固性树脂含浸于在一方向上并丝的碳纤维而得到的机械强度高的热传导性成型品。此外，日本特开平2-242919号公报中公开了通过提高碳纤维的物性，提高热传导度等物性，但是对于成型体的热物性的明确的性能提高还不清楚。

如上所述，从碳纤维的高热传导率化方面考虑的开发正在进行。但是必须从热管理方面考虑，提高作为成型体的热传导性。因此，强烈期待可以对具有适当的热传导率的碳短纤维进行控制使其在成型体中表现出最佳的热传导，或具有适当的热传导率、进一步可以提高成型体中的碳纤维含量的碳纤维强化材料；以及三维热传导性得到提高、机械特性优异的碳纤维强化复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供沥青类碳短纤维混合物，该沥青类碳短纤维混合物可以以高填充率分散于成型体中，可以提供热传导率高的成型体。

本发明的其它的目的在于提供沥青类碳纤维毡，其可以以高填充率分散于成型体中，可以提供热传导率高的成型体。

本发明进一步的其它的目的在于提供含有上述沥青类碳短纤维混合物或沥青类碳纤维毡的碳纤维强化树脂成型体。

本发明进一步的其它的目的在于提供上述碳纤维强化树脂成型体在电子元件用散热体或热交换器中的应用。

本发明进一步的其它的目的和优点由下述说明可知。

根据本发明，本发明的上述目的和优点第1通过沥青类碳短纤维混合物达成，其特征在于，含有第1沥青类碳短纤维和第2沥青类碳短纤维的混合物；并且第1沥青类碳纤维与第2沥青类碳纤维的重量比为1∶99～99∶1，其中，

所述第1沥青类碳短纤维的平均纤维径为5μm以上且小于10μm，纤维径分散度与平均纤维径的比为0.05～0.2，且纤维长为20～6000μm；

所述第2沥青类碳短纤维的平均纤维径为10μm～20μm，纤维径分散度与平均纤维径的比为0.05～0.2，且纤维长为20～6000μm。

根据本发明，本发明的上述目的和优点第2通过含有沥青类碳短纤维的碳纤维毡达成，该碳纤维毡的特征在于含有沥青类碳纤维毡和沥青类碳短纤维，所述沥青类碳短纤维的平均纤维径为1～20μm、纤维径分散度与平均纤维径的比为0.05～0.20，且纤维长为20～6000μm；上述沥青类碳短纤维分散在上述沥青类碳纤维毡的空隙中，且上述沥青类碳纤维毡与上述沥青类碳短纤维的重量比为30∶70～95∶5。

根据本发明，本发明的上述目的和优点，第3通过碳纤维强化树脂成型体达成，所述碳纤维强化树脂成型体的特征在于，含有本发明的上述沥青类碳短纤维混合物和基质树脂，且相对于两者的合计，该沥青类碳短纤维混合物占3～60容积％。

根据本发明，本发明的上述目的和优点，第4通过具有上述碳纤维强化树脂成型体的电子元件散热板或热交换器达成。