[发明专利]柔性碳纤维非织造布

说明书

技术领域

本发明涉及柔性碳纤维非织造布。

背景技术

以往，包含极细碳纤维的非织造布作为除杂质过滤器、燃料电池用的气体扩散层和电极催化剂等燃料电池用电极部件等而广为利用（例如，参照专利文献1～7）。

然而，这些非织造布由于再将本来的耐弯折性弱的碳纤维做成极细，因此极为脆弱，缺乏基本的加工强度。因此，极细碳纤维非织造布具有不能将其单独构成部件的缺点。

为弥补这样的缺点而用于各种用途，需要将非织造布自身加厚，与已有的粗碳纤维复合、用粘结剂将纤维彼此结合等的增强。但是，进行这样的增强处理时，不仅增加厚度，还会损害通气性能，将产生对使用带着障碍的其它问题。

另外，通常为将有机物碳化而需要加热到800℃以上，但是，将成为碳前驱体的大部分的有机物具有800℃以下的玻璃化转变温度或熔点。因此，在加热极细纤维非织造布的情形下，在烧成温度之前，构成其的有机纤维或熔融或变形，不能保持纤维形状。

为此，在酚醛树脂的情形中，使用甲醛等交联剂、预先进行化学上立体交联，而防止烧成时的熔融。

另外，聚丙烯酰胺等通过在空气中（氧存在下）缓慢加热而将纤维表面氧化、在纤维表面形成不熔融的组成覆膜，从而直到烧成温度都没有形状变化，一般进行不熔融处理。

这样，在不伴随因将极细纤维熔融而引起的形状变化下进行烧成碳化，因此，需要进行三维交联结构形成（固化）或不熔融，可以实现这样的高分子限于聚丙烯腈、纤维素等可以不熔融或酰胺、酰胺酰亚胺等热固化纤维。

而且，在不伴随极细纤维的形状变化下进行不熔融，需要严密的温度控管。

另一方面，还已知有高强度极细碳纤维（碳纳米管：CNT）。

虽然该CNT极细且高强度，但是，纤维长度短，因此不能单独形成非织造布，不得不用粘结剂固定。

而且，CNT的制造中还具有需要复杂的工序的缺点。

另外，非专利文献1中报道了柔性碳纤维纳米纤维（非专利文献1）。其中，将甲醇作为溶剂，使酚醛树脂、高分子量的聚乙烯醇缩丁醛、作为电解物质的吡啶和碳酸钠（Na₂CO₃）分别溶解，对其进行电场纺丝而得到纳米纤维非织造布后，盐酸溶液中用甲醛进行交联处理、中和处理和洗净之后，进行烧成而得到该柔性碳纤维纳米纤维。

但是，该制造工序不仅繁杂，而且得到的碳纤维纳米纤维显示一定程度的柔性，但两次弯折时会断裂，在柔性方面尚称不上足够。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2003－239164号公报

专利文献2：特开2005－240224号公报

专利文献3：国际公开第2005/045115号小册子

专利文献4：特开2007－70738号公报

专利文献5：特开2007－27319号公报

专利文献6：国际公开第2007/052650号小册子

专利文献7：国际公开第2009/098812号小册子

非专利文献

非专利文献1：Polymer JournaL，Vol.41，No.12，P1124，2009年

发明内容

发明要解决的问题

本发明建议这样的情况而做出，其目的在于提供耐弯折性强，柔软且加工性良好的柔性碳纤维非织造布、及其简便的制造方法。

用于解决问题的手段

本发明者为实现上述目的而积极进行研究，结果发现，

将组合物进行电场纺丝而得到的非织造布在进行碳化，该组合物为将可以将电场纺丝的高分子物质、与其不同的有机化合物至少2种有机成分与过渡金属混合而成，由此，即使可得到进行2次弯折也不会断裂的耐弯折性强的柔性碳纤维非织造布，从而完成本发明。

即，本发明提供

【1】.柔性碳纤维非织造布，特征在于其通过将非织造布碳化而成，所述非织造布是将包含可电场纺丝的高分子物质、与该高分子物质不同的有机化合物和过渡金属的组合物进行电场纺丝而得到的。

【2】.【1】中所述的柔性碳纤维非织造布，所述高分子物质和有机化合物中的任意一者或两者含有氮原子。

【3】.【1】或者【2】中所述的柔性碳纤维非织造布，所述高分子物质为选自聚丙烯腈系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂、聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、聚丙烯酸系树脂、聚醚系树脂、聚偏氯乙烯系树脂、聚乙烯基系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂及聚酰胺酰亚胺系树脂中的1种或者2种以上。