ポリエーテルエーテルケトンと単層カーボンナノチューブの複合材料、耐熱性が450℃に向上

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単層CNT融合新材料研究開発機構と産業技術総合研究所(産総研)は2016年11月7日、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)に単層カーボンナノチューブ(SGCNT)を加えたスーパーエンジニアリングプラスチック「PEEK/SGCNT複合材料」を発表した。

PEEK/SGCNT複合材料は、通常のPEEKと同様の形状に射出成形可能。それにもかかわらず、PEEKを大幅に上回る最大450℃の耐熱性と、PEEKに比べて約1.2倍の引張強度と約1.8倍の曲げ強度を兼ね備えている。

PEEKの荷重たわみ温度は150℃だが、ガラス繊維や炭素繊維を添加すれば300℃まで向上する。一方、PEEKの連続使用温度は240℃もあるが、ガラス繊維や炭素繊維を添加しても向上しない。そこで、産総研らは今回SGCNTをPEEKに超高分散させ、PEEKの熱分解を抑制し、連続使用温度の向上を図った。

次いで産総研らは、PEEKにSGCNTを添加した試料を高温下で2時間使用する実験を行った。すると、SGCNTの添加量が2wt%、あるいは5wt%のPEEK/SGCNT複合材料は、PEEK単体に比べ連続使用温度が向上することが確認された。450℃で使用した場合でも、試料に溶融や変形が生じなかったという。

また、SGCNTを5wt%添加したPEEK/SGCNT複合材料では、単体のPEEKに比べて引張強度が約1.2倍、曲げ強度が約1.8倍に向上することも認められた。こうした機械強度は、SGCNTのPEEK中での分散性や、成形条件の最適化によって、さらなる向上が期待できるという。

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