課題番号 ：S-16-KU-0010
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：新規炭素繊維表面改質手法の開拓
Program Title (English) ：Development of the novel surface modification method for carbon fiber
利用者名（日本語） ：百田　将吾
Username (English) ：S. Momota
所属名（日本語） ：九州大学大学院工学府航空宇宙工学専攻
Affiliation (English) ：Department of Aeronautics and Astronautics, Graduate School of Engineering, Kyushu University

１．概要（Summary ）
炭素繊維強化プラスチックの更なる高弾性高強度化には炭素繊維と樹脂マトリックスの界面結合強化が必要である。そのためには炭素繊維表面の処理が鍵となる。本研究では、新たに開発した反応性表面修飾剤であるポリベンズイミダゾール（PBI）による炭素繊維表面改質に取り組んだ。これまで、PBIがカーボンナノチューブ（CNT）表面を被覆し、さらにPBIとエポキシ樹脂との反応性により共有結合を形成することを見出している。このPBI処理法によりエポキシ樹脂の高強度化を報告している。CNTを炭素繊維に置き換え実験を行った。

２．実験（Experimental）
炭素繊維表面をアセトン還流洗浄法により洗浄し、サイジング剤を除去した。この洗浄炭素繊維をPBIのジメチルアセトアミド溶液中でシェイキングし、被覆処理を行った。これら一連の作業はナノテクプラットフォーム合成支援を受けて実施した。また被覆化を確認するために電子状態測定システム（島津製作所社製・AXIS-ULTRA）と超高分解能走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製・SU9000）により測定を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
図１に示したXPS分析の結果から炭素繊維に、被覆前には見られなかったN1sに由来するピークが観察された。これはPBIが含まれることを示していると考えられる。

図１．PBI被覆後の炭素繊維のXPS分析結果

図２．PBI被覆後のSEM写真

SEM測定の結果、図２に示したように炭素繊維表面上に高分子の被覆によると思われる付着がみられた。XPS分析の結果から考えて、これはPBIと考えている。期待したような均一ではなかったものの薄層で全体的な付着がみられた。しかしながら機械的強度の結果から、PBI被覆による大きな強度の向上はこれまでのところ見られていない。これはPBI被覆がSEM写真のように不十分であることが原因であると考えている。今後、被覆の効率を上げる必要がある。

４．その他・特記事項（Others）
炭素繊維の洗浄およびPBI被覆、XPS測定、SEM測定はナノテクプラットフォームの柿田有理子氏および城戸秀作氏に実施頂いた。ここに謝意を示す。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし。
６．関連特許（Patent）
なし。