Development of novel CFRP by establishing double network structure of electrically conductive polymer and thermosetting resin

通过建立导电聚合物和热固性树脂的双网络结构开发新型CFRP

• 批准号: 21K14416
• 负责人: 後藤 晃哉
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14416/
• 关键词: 導電性高分子; 導電性熱硬化樹脂; 膨潤; CFRP; 熱硬化樹脂; 炭素繊維強化プラスチック

加熱混合やロールミル処理、ビーズミル処理を組み合わせた簡便な手法によって、導電性高分子ポリアニリン（PANI）/ドデシルベンゼンスルホン酸/フェノール樹脂からなる複合微粒子を作製した。スチレン誘導体中に添加したPANI複合微粒子は室温では形状を維持し続けるが、フェノール樹脂の軟化点以上で加熱することでPANI複合微粒子が膨潤するようになり粒子径が拡大した（加熱前4.3μm→加熱後6.3μm）。また、120℃でのカチオン重合開始剤兼ドーパント剤としてパラトルエンスルホン酸を用いた、PANI複合微粒子/PTSA/スチレン誘導体（20:7:73重量比）ペーストにおいて、軟化点80℃のフェノール樹脂を用いたものは80℃1時間の加熱によって微粒子の膨潤に伴い粘度が上昇した（加熱前3Pa.S→加熱後188Pa.S）。一方、比較として軟化点120℃のフェノール樹脂を用いたものでは顕著な粘度上昇は見られなかった（加熱前3.3Pa.S→加熱後5.6Pa.S）。これら2種類のサンプルを120℃1時間で加熱硬化させて導電性を測定すると、PANI複合微粒子が膨潤した硬化物の方が1桁高い導電性を示した（2.1×10-2S/cm）。以上の結果から、PANI複合微粒子/スチレン誘導体は、無溶媒でありながら室温では膨潤抑制によって比較的低粘度で安定して保存でき、段階的な加熱により導電性高分子/熱硬化樹脂ダブルネットワーク構築が誘起されて高導電性を発現できることを明らかにした。さらに、PANI複合微粒子/スチレン誘導体を用いた炭素繊維強化プラスチック（CFRP）を試作したところ、従来エポキシ樹脂よりも高い導電性を有する良好なCFRPが作製できた。

一种简单的方法，结合加热和滚动铣削，并使用珠铣削处理来生产由导电聚合物聚合物（PANI）/十二烷基苯甲磺酸/苯酚树脂制成的复合细颗粒。添加到苯乙烯衍生物中的PANI复合细颗粒继续在室温下保持其形状，但是当在酚醛树脂的软化点上方加热时，PANI复合细胞颗粒开始膨胀，导致颗粒尺寸扩大（加热后加热至6.3μm，在加热之前增加到4.3μm）。此外，在PANI复合细胞/PTSA/苯乙烯衍生物（20：7：73重量比）糊状物中，使用副二硫酸作为阳离子聚合启动剂和120°C时的阳离子聚合引发剂和浓度，在120°C下，使用Pani Compite -Fine颗粒/PTSA/PTSA/PTSA衍生品的粘度（20：20：7：7：7：7：20加热1小时（加热前加热前的3pa.s）后，高颗粒的肿胀增加了80°C。另一方面，相比之下，使用酚醛树脂的软化点为120°C（加热前3.3 pa.s→5.6 pa.s）时，粘度没有显着增加。当这两种样品被加热并在120°C上加热1小时以测量电导率时，将PANI复合细颗粒膨胀的固化产物显示出更高的电导率（2.1×10-2S/cm）。从以上结果来看，可以通过抑制室温下抑制肿胀，并逐步加热可引起双重网络/热热的树脂，从而使高电导率可实现高电导率。此外，当我们使用PANI复合细颗粒/苯乙烯衍生物生产碳纤维增强塑料（CFRP）时，我们能够产生良好的CFRP，该CFRP比常规的环氧树脂具有更高的电导率。

项目成果

ポリアニリン粒子を用いた厚さ方向に導電性を有する熱硬化型CFRPの開発

使用聚苯胺粒子开发在厚度方向具有导电性的热固性CFRP

• 发表时间: 2023
• 作者: 阪上元規;高橋康平;後藤晃哉;Zhou Yu;横関智弘;神山晋太郎;岡田孝雄;高橋辰宏
• 通讯作者: 高橋辰宏

ポリアニリンへのモノマーによる膨潤を特色とした熱硬化型導電性樹脂の開発

单体溶胀聚苯胺热固性导电树脂的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: 阪上元規;柳沼克弥;高橋康平;後藤晃哉;高橋辰宏
• 通讯作者: 高橋辰宏

ポリアニリンへのモノマーによる膨潤を特色とした熱硬化型 導電性樹脂の開発

开发以单体溶胀聚苯胺为特征的热固性导电树脂

• 发表时间: 2022
• 作者: 阪上元規;柳沼克弥;高橋康平;後藤晃哉;高橋辰宏
• 通讯作者: 高橋辰宏