[发明专利]其中分散有微细碳纤维的热固性树脂含有液及其热固性树脂成形品

说明书

技术领域

本发明涉及含有微细碳纤维的热固性树脂含有液，使微细碳纤维能够在热固性树脂液中有利地分散和解缠结(disentangle)，稳定地保持分散和解缠结状态，并能够使热固性树脂液的粘度降低，还涉及其固化物(cured body)和含有增强纤维和微细碳纤维的热固性树脂成形品。

背景技术

约20年前证实其存在的微细碳纤维是直径为1μm以下的管状材料，并通常称为碳纳米管(CNT)。理想地，将6元环网格结构的碳原子的片形成与管轴同心的管，所述管通常形成2层、3层、4层或更多层。微细碳纤维依赖于碳原子的6元环网格结构的数量和管的厚度而具有各种性质。通过利用其性质如化学性质、电气性质、机械性质、导热性质和结构性质等，现已尝试将微细碳纤维应用至防静电用制品、二次电池用电极材料、增强树脂复合材料、电磁波吸收材料、电-热转换材料、平板显示器用电场发射阴极材料、透明导电膜等的生产。另外，期望将微细碳纤维应用至热-电转换材料、电容器电极、储氢材料、电力布线、热辐射材料、太阳能电池材料和催化剂载体材料的生产。

作为防静电用制品，可例举通过将微细碳纤维添加至热塑性树脂来防止在运送和输送半导体部件和半导体产品时静电产生所获得的托盘和载带(carrier tape)等。考虑到微细碳纤维的以下优点：所述微细碳纤维显示比迄今为止所使用的球状碳材料如炭黑高的导电性，采用纤维形状使得其尽管以少量添加也能够防止静电产生，并且很少从基质树脂中分离，目前已广泛使用微细碳纤维。

在二次电池的使用中，微细碳纤维用作电极膜的添加剂。即，在混入活化负极用石墨时，已证实微细碳纤维显示辅助导电和改善再循环性能的效果。如今已采用微细碳纤维用于移动电话和个人电脑的锂离子电池。通过在混合动力车和电动车用大输出和大容量二次电池中将微细碳纤维混入作为活化正极用材料的钴酸锂和磷酸铁锂等化合物中，期望例如改善导电性辅助效果、改善正极膜强度、达到较高密度和改善电极液的渗透性的效果，并且已推进了研究。

关于增强树脂复合材料，在通过将碳纤维或其与玻璃纤维的混合物添加至树脂来进一步改善刚性，通过将微细碳纤维添加至使用碳或玻璃的布或毡的FRP(纤维增强塑料)成形品来改善表面特性和动态性能，或者通过将微细碳纤维添加至合成纤维中来改善纤维强度的努力方面的研究，已得到大力推进。

在电子器件的生产中，已尝试形成集成电路(LSI、超-LSI等)的微细配线，通过丝网印刷或吹制法(blowing method)生产发射均质电场的阴极源(cathode source)，将微细碳纤维应用至平板显示器，并生产导电性陶瓷。由于微细碳纤维具有比金属配线大的导电容量，还期望扩展至电源设备的用途。

在生产导电性材料时，已大力推进基于压缩、浇铸、注射、挤出或拉伸法生产防静电板，通过使用导电性涂料生产微米级防静电膜、抑电膜(electricity-suppressing film)和静电涂装用导电性底漆膜(primer film)，以及通过旋涂或棒涂法生产亚微米级半透明或透明导电性薄膜等的研究。

如上所述，已推进了使用微细碳纤维作为具有电气、机械和复合效果的材料用于各种应用的研究。然而，为了最大程度地利用微细碳纤维的添加效果，必须使微细碳纤维均匀且稳定地分散于水、有机溶剂、树脂液、热固性树脂的主剂(main agent)以及如热塑性树脂等的分散介质中。

然而，微细碳纤维形成直径不超过1μm的管状材料缠结在一起形式的聚集体或具有网络状结构，并且通常以其中将它们聚集在一起以进一步增加体积密度的状态投放到市场。因此，使微细碳纤维解缠结为单独的管状材料或者以几纳米至几十纳米尺寸的状态分散是非常困难的。另外，解缠结为单独的管状构件的微细碳纤维或者尺寸为几纳米至几十纳米的聚集体在纤维之间产生非常强的聚集力(范德华力)，并且涉及均匀分散于水、有机溶剂、树脂液、热固性树脂或者分散于如热塑性树脂等的分散介质中的难题。另外，曾解缠结并分散的微细碳纤维或聚集体倾向于容易再次聚集。由于这些原因，难以获得其中微细碳纤维以足以保持稳定性的程度分散的分散液。

如上所述，尽管微细碳纤维的特有且有用的性质，但将微细碳纤维应用至各种用途由于分散性的问题而在事实上是困难的。以下简要描述过去所尝试的报道，专利文献1至3涉及包含碳纳米管(与微细碳纤维同义)的有机溶剂分散液，专利文献4涉及将微细碳纤维分散于有机溶剂可溶性树脂的有机溶剂溶液，专利文献5和6涉及含有CNT的水性分散液。