[发明专利]沥青类碳纤维、其制备方法和成形体

说明书

技术领域

本发明涉及沥青类(ピツチ系)碳纤维及其制备方法，该沥青类碳纤 维具有特定的纤维直径和纤维长度，且其分布位于特定的范围中。本 发明还涉及使用了沥青类碳纤维的热传导性良好的成形体。

背景技术

高性能的碳纤维可分为以聚丙烯腈(PAN)作为原料的PAN类碳纤 维和以沥青类作为原料的沥青类碳纤维。并且，利用碳纤维的强度、 弹性模量明显比通常的合成高分子高的特征，将其广泛用于航空、宇 宙用途；建筑、土木用途；体育、休闲用途等。

与通常的合成高分子相比，碳纤维热传导率高，散热性好。碳纤 维由于声子(phonon)的移动实现高热传导率。声子在晶格发达的材料中 传递好。但市售的PAN类碳纤维不能说晶格十分发达，其热传导率通 常小于200W/(m·K)，从热管理的观点考虑，难以说是一定合适的。与 此相对，沥青类碳纤维因石墨化高，晶格很发达，与PAN类碳纤维相 比，容易实现高热传导率。

近年来，随着放热性电子部件的高密度化、便携式个人计算机等 电子设备的小型化、薄形化和轻量化，其中使用的散热部件的低热阻 化的要求逐渐变高，要求进一步提高散热特性。作为散热部件，可示 例：包含填充了热传导性填料的固化物的热传导性片；包含在凝胶状 物质中填充了热传导性填料的、具有柔软性的固化物的热传导性隔离 器(spacer)；在液状基质(matrix)中填充了热传导性填料的具有流动性的 热传导性糊剂；用溶剂稀释热传导性糊剂，进一步提高了流动性的热 传导性涂料；在固化性物质中填充了热传导性填料的热传导性粘结剂； 利用了树脂的相变化的相变型散热部件等。

为提高这些散热部件的热传导率，可以在基质中填充大量热传导 材料。作为热传导材料，已知氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化镁、氧 化锌、碳化硅、石英、氢氧化铝等金属氧化物、金属氮化物、金属碳 化物、金属氢氧化物等(专利文献1)。然而，金属材料类的热传导材料 比重高，导致散热部件的重量增大。另外，在使用粉末状的热传导材 料的情况下，由于难以形成网络(network)，故难以得到高的热传导性。 因此，在提高热传导性中需要大量使用热传导材料，结果是散热部件 的重量增加、成本增加，很难说是一定是使用方便的材料。

因此，为有效地利用热传导材料的高传导率，优选在介于合适的 基质之间的状态中热传导材料形成网络。作为容易形成网络的形状， 众所周知纤维状物质(专利文献2)。

纤维状物质有碳纤维。碳纤维因其刚性、耐热性而被用于碳纤维 强化塑料等中(专利文献3)。另外，提出了在二次电池电极等中的应用 (专利文献4)。

还提出了在热传导材料中使用碳纤维。例如在专利文献5中提出 了，使用了平均纤维长度在30μm以上而不足300μm的石墨碳纤维的 散热片。另外，在专利文献6中提出了，使用含有长度为10～150μm的 碳纤维的组合物的热传导装置。在专利文献7中提出了，含有被覆有 强磁体的石墨化碳纤维的半导体装置。然而，在专利文献5～7中没有 用于提高碳纤维在基质中的分散性的研究，存在着提高碳纤维的网络 形成能力和提高热传导性的余地。

(专利文献1)日本特开2005-72220号公报

(专利文献2)日本特表2002-535469号公报

(专利文献3)日本特开平7-90725号公报

(专利文献4)日本特开平7-85862号公报

(专利文献5)日本特开2000-192337号公报

(专利文献6)日本特开平11-279406号公报

(专利文献7)日本特开2002-146672号公报

发明内容

本发明的目的在于提供适宜用于散热部件的热传导性优异的碳纤 维。另外，本发明的目的在于提供热传导性高、容易在基质中形成网 络的碳纤维。另外，本发明的目的在于提供该碳纤维的制备方法。另 外，本发明的目的在于提供在基质中高密度地形成碳纤维的网络、热 传导性高的成形体。