課題番号 ：S-19-KU-0015
利用形態 ：共同研究
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） ：宇田　暢秀
Username (English) ：N.Uda
所属名（日本語） ：航空宇宙工学部門,
Affiliation (English) ：Department of Aeronautics and Astronautics, 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。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）により被覆されたカーボンナノチューブ（CNT）を補強材として用いることを検討した。これまでに九州大学応用化学部門の藤ヶ谷らの研究で、PBIとエポキシ樹脂との反応性によりPBI被覆CNTがエポキシ樹脂と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。本支援によりPBI被覆CNTを供給いただき、炭素繊維への混合および剥離試験を行うことが目的である。これまでのPBI被覆CNT試料はシート状であり、エポキシモノマーへの初期分散に長時間の超音波処理が必要であったため、粉末状のPBI被覆CNTを開発頂いた。

２．実験（Experimental）
利用装置：合成
既報に従いPBIにより被覆したCNT（PBI被覆CNT）を合成した。CNTとしては名城ナノカーボン社のeDIPSと呼ばれる単層CNTを用いた。合成後の回収には吸引ろ過法にかえて再沈殿法を、また、乾燥法に関してはこれまでの真空加熱乾燥にかえて、凍結乾燥による乾燥を行った。
PBI被覆CNTをエポキシ樹脂（jER 807 / jER cure W）に分散し、分散性の向上が見られるかについて検討を行った。
３．結果と考察（Results and Discussion）
得られた固体（造粒化PBI被覆CNT）は弾力のあるスポンジ状であった（図１上）。エポキシへの分散はホーンタイプ超音波処理5分，バスタイプ超音波処理15分の1セットにより行った。

図１

分散の結果、造粒化処理なしのもの（図１下右）と比較し、分散性が向上した（図１下左）ことが明らかになった。造粒化処理によりCNTどうしの凝集が抑制されたため、解砕が容易になったと考えられる。本手法の有用性が示され、剥離試験における強度向上にも期待ができる結果であった。

４．その他・特記事項（Others）
PBI被覆CNTの合成は柿田有理子氏および荒谷弘幸氏に実施頂いた。ここに謝意を示す。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
該当なし。
６．関連特許（Patent）
該当なし。