熱CVD法による鉄超微粒子触媒を用いた気相成長炭素繊維の製造

采用超细铁颗粒催化剂热CVD法生产气相生长碳纤维

• 批准号: 03650785
• 负责人: 橋本 健治
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650785/
• 关键词: 気相成長炭素繊維; 鉄超微粒子; フェロセン; ベンゼン; 長繊維

炭素繊維は機械的強度、熱的・化学的安定性等の多くの特性を持つことから主に複合材の強化材として使用される。現在、生産されているPAN系、ピッチ系の炭素繊維は製造法が複雑であるため、制御が困難であり、製造コストが高い。一方、炭素源をベンゼンに、そして金属超微粒子を触媒として気相法により製造する炭素繊維(気相成長炭素繊維)は一つの反応器で製造できるため、制御法が簡単であり、製造コストが安価になる可能性がある。しかし、従来、短繊維(数100μm以下)しか製造できていない。種々の使用目的のためには1mm以上の繊維が必要である。そこで、本年度は長繊維の製造法を開発することを目的として以下の二つのついて研究を行った。1.鉄有機金属化合物(フェロセン)の熱分解による鉄超微粒子生成速度の解析:炭素繊維の成長速度は触媒となる鉄超微粒子のサイズに強く影響を受ける。そこで、フェロセンの熱分解による鉄超微粒子の生成と成長速度を解析した。超微粒子についてPopvlation Balance式を適用することで粒子径分布を求める式を導出した。得られる式は実験値をよく表現した。また、気相成長炭素繊維の成長に適した粒子径に成長するためには0.数秒必要であることが分かった。2.長繊維製造法の開発:鉄超微粒子生成には0.数秒必要であり、その後、炭素源であるベンゼンと接触させることが好ましいことが分かった。そこで、フェロセンの導入場所とベンゼン導入場所をガスの滞留時間が0.数秒に相当する距離だけ離した。その結果、50mm程度の長繊維が10秒の短時間で製造できた。これは従来、報告されている速度の100倍に相当する。また、引っ張り強度は従来の繊維の数〜10倍であった。

Carbon fiber has many characteristics such as mechanical strength, thermal and chemical stability, etc. Now, the production of PAN system, the production of carbon fiber production method, the control of difficulties, production of high A carbon source, a catalyst for metal ultrafine particles, a gas phase method, a reactor, a simple method, and a possibility of safe production. The dimensions of the film are below 100μm. The purpose of the species is to maintain a diameter of more than 1 mm. This year, we have developed a long-term production method for the purpose of conducting the following two research projects. 1. Analysis of the formation rate of iron ultrafine particles in the thermal decomposition of iron organometallic compounds: the growth rate of carbon atoms is strongly influenced by the formation rate of iron ultrafine particles. Analysis of the formation and growth rate of iron ultrafine particles in the thermal decomposition of iron particles Ultrafine particle size distribution equation is derived. I'm sorry. The growth of carbon particles in a few seconds is necessary 2. The development of long dimension production method: iron ultrafine particle generation is necessary for 0. few seconds, carbon source is necessary for 0. 5 seconds, The distance between the entry point and the entry point is 0.5 seconds. The result is 50mm long and 10 seconds short. This is equivalent to 100 times the speed of the incoming and outgoing reports.また、引っ张り强度は従来の繊维の数〜10倍であった。