産総研 熱や衝撃に強いPEEK/CNT複合材料を開発

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2020年2月3日

 産業技術総合研究所(産総研)はサンアローと共同で、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)に多層カーボンナノチューブ(CNT)を効果的に分散・複合化する技術を開発した。これにより、衝撃に強いPEEK/CNT複合材料の作製が可能になった。

 PEEKは溶融成形できる熱可塑性スーパーエンジニアリングプラスチックとして、最高クラスの耐熱性を持ち、耐疲労性・耐環境性・耐薬品性・難燃性にも優れている。金属に比べて軽量なので、電気・電子部品分野、自動車分野、航空宇宙分野などで広く使われている。

 最近はさらに静電気対策としての導電性や強度、熱伝導性などを付与するため、炭素繊維(CF)をフィラーとした複合化などがなされているが、一般的にフィラーを添加すると、衝撃で割れやすくなるという問題がある。

 産総研はPEEKにCNTを添加して、耐熱性と機械強度を改善する研究開発に取り組んできた。これらの特性で世界最高水準を達成したが、実用的な製品へと展開させるには、CNTを添加すると衝撃強度が母材より低下するという課題を解決する必要があった。

 一方、サンアローはゴム・樹脂製品加工メーカーで、CNT複合材料研究拠点の参画企業として、樹脂成形のノウハウを生かして産総研と共同開発を進めてきた。

 今回開発した技術は、複合化の際の混練成形手法を改良したもので、樹脂母材と同等の衝撃強度(靭性)を維持したまま、高温でのより優れた機械的強度や高い形状保持性、均一な導電性を付与することが可能になった。

 導電性が同程度であるPEEK/CF(炭素繊維)複合材料に比べ大幅に靭性が向上し、導電性と靭性を両立する実用的なPEEK複合材料を作製することができる。

 同材料で自動車・航空機などの金属部材を代替することにより、軽量化による省エネへの貢献が期待される。