JPH0215582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はカーボン繊維によつて強化したポリグ
ルタルイミド成形材料に関するものである。 〔従来の技術〕 ポリグルタルイミドは透明性に優れた非晶性樹
脂であり成形材料として使用される他近年ではプ
ラスチツク光フアイバー芯材として使用されよう
としている。グルタルイミド環構造を含有するこ
とによりアクリル樹脂の耐熱性は格段向上し、一
般成形材料でもその熱変形温度は150℃を越える
ものである。しかしながら、上記の如きポリグル
タルイミドは本来アクリル樹脂の範ちゆう内のも
のであり、引張強度、引張弾性率、曲げ強度、曲
げ弾性率及び衝撃強度の点で満足な特性を得るこ
とができない。 カーボン繊維強化プラスチツクとして、たとえ
ばカーボン繊維強化ポリエステル樹脂は、加熱成
形後冷却する際に塑性変形とともに結晶化に基づ
く体積の収縮が起りその結果著しい成形歪を起す
ことになりその商品価値を著しく低下させてい
る。またカーボン繊維強化ナイロンの場合、その
結晶化速度は前記ポリエステルより大きくその成
形歪はさらに増大している。結晶性樹脂のカーボ
ン繊維強化材料はそのほとんどが成形歪による商
品価置の低下をまぬがれないのが現実である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は成形歪の欠点がない非晶性樹脂
であつてかつ耐熱性にすぐれた熱可塑性樹脂のカ
ーボン繊維強化成形材料を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に従つて、ポリグルタルイミド50〜95重
量％およびカーボン繊維５〜50重量％からなる強
化樹脂組成物が提供される。本発明の強化成形材
料は従来の熱可塑性樹脂を用いたカーボン繊維強
化成形材料とは極めて異なる性質を有する。 本発明のポリグルタルイミドのカーボン繊維強
化物はガラス繊維強化物と同様に機械的性質や耐
熱性が改善される他にカーボン繊維の特性により
ガラス繊維と比較して優れた摩耗特性、熱伝導性
を示し、また疲労特性にも優れているものと期待
され新しい用途が考えられる。 添加されるカーボン繊維の種類は特に限定はな
く、たとえばPAN系カーボンフアイバー、ピツ
チ系カーボンフアイバー、セルロース系カーボン
フアイバーなどが使用され、各種の処理が行なわ
れたものも、処理が行なわれていないものも用い
られるが、物性上からは繊維長が0.05〜10mm程度
の短繊維長分散タイプが好ましい。しかし繊維長
が10mm以上であると繊維が綿状になり混合時の作
業性が低下し多量に充填することがむずかしくな
るので生産面も考え、繊維長が0.1〜７mm程度の
ものが好ましい。カーボン繊維の添加量は５〜50
重量％の範囲である。50％をこえると流動加工性
からみた成形加工性が低下するし、また５％未満
の場合、カーボン繊維の補強効果が小さい。 本発明のポリグルタルイミド合体とは、一般式 （式中、Ｒは水素原子、または炭素数１〜20の
脂肪族、芳香族または脂環族である炭化水素基を
表わす）で示されるイミド構造単位２％以上含有
するものである。 上記ポリグルタルイミドを得る具体的な方法と
しては、たとえば“メタクリル樹脂”と次の式、 Ｒ―NH₂ ……（） （式中Ｒは水素原子、または炭素数１〜20の脂
肪族、芳香族または脂環族である炭化水素基を表
わす）で示される化合物（以下イミド化剤とい
う）の１種以上を溶媒の存在下に100℃以上350℃
以下の温度でかつ不活性ガスの存在下に反応させ
次いで得られた反応生成物から揮発性物質を分離
除去して式（）で示されるイミド単位よりなる
ポリグルタルイミドを得ることができる。ここで
いう“メタクリ樹脂”とは固有粘度が0.01〜3.0
であるメタクリル酸メチル単独重合体または、メ
タクリル酸メチル25重量％以上と75重量％以下の
上記メタクリル酸メチルと共重合しうる単量体と
の共重合体を意味する。他の共重合性単量体とし
ては、メタクリル酸エステル（メタクリル酸メチ
ルを除く）、アクリル酸エステル、メタクリル酸、
アクリル酸、スチレン及び置換スチレン等から選
ばれる１種以上の単量体である。 反応において使用される溶媒は、メタクリル樹
脂のイミド化反応を阻害するものでなければ、ま
た部分イミド化反応の場合、メタクリル酸メチ
ル、（メタ）アクリル酸エステルセグメント及び
他の単量体側鎖部に変化を与えないものであれ
ば、特に制限なく使用されるものである。その意
味でメタノール、ベンゼン、トルエンなどの溶媒
が好ましい。またメタノール単独またはメタノー
ルとベンゼン、トルエンの混合溶媒を使用しても
よい。 本発明において式で示されるイミド化剤とし
てたとえば、アンモニア、メチルアミン、エチル
アミン、プロピルアミンの如き第１級アミン類、
１，３―ジメチル尿素、１，３―ジエチル尿素、
１，３―ジプロピル尿素の如き加熱により第１級
アミンを発生する化合物類及びアンモニアを発生
する尿素などが挙げられ、また芳香族アミンとし
てはアニリン、トルイジン、トリクロロアニリン
などが例示され、また脂環族アミンとしてはシク
ロヘキシルアミン、ボルニルアミンなどが挙げら
れる。耐熱性の観点よりアンモニア、メチルアミ
ンが好ましい。イミド化量は前記の如く２％以上
が好ましいが、十分な耐熱性を得るには10％以上
が好ましい。場合によつては30％以上がよく、特
にメチルアミンをイミド化剤とした場合は50％以
上が好ましい。 本発明の成形材料の可塑曲線を高化式フローテ
スターで求めると流動開始温度を越えると曲線は
急に立ち、ポリグルタルイミド単独のものと極め
て類似しておりカーボン繊維による阻害現象は現
われず射出成形、押出成形等によつて容易に成形
することができる。たとえば射出成形に際し、シ
リンダー中間部温度及び先端温度はポリグルタル
イミド単独の場合と同じ230℃〜280℃程度で十分
である。また本発明の成形材料に増量、改質等の
ために通常使用される物質をポリグルタルイミド
に悪影響を与えない範囲で添加してもよい。 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明す
る。実施例において使用される部及び％はすべて
重量部、重量％である。 メタクリルイミド含有重合体の調製： 〔Ａ−１〜Ａ−４〕 パドルスパイラル撹拌機圧力計試料注入容器及
びジヤケツト加熱器を備えた10容反応器内に十
分乾燥したメタクリル酸メチル重合体（アクリペ
ツトVH商標VH三菱レイヨン(株)製固有粘度0.51）
100部、トルエン90部及びメタノール10部の混合
物を投入し十分窒素置換したのち加熱して重合体
を撹拌溶解した。次いで、試料注入容器からメチ
ルアミン248部（0.8モル比）を溶解したメタノー
ル溶液を添加して230℃に加熱撹拌した。内圧55
Kg／cm³ケージ圧で３時間反応させた。反応終了後
ポリグルタルイミド溶液を取り出し、100℃真空
乾燥機で溶媒を除去して乾燥し多孔質の重合体を
得た。この得られた重合体の赤外吸収スペクトル
を測定したところ波数1720cm^-1、1663cm^-1および
750cm^-1にメタクリルイミド特有の吸収がみられ
ポリグルタルイミドであることが確認された。イ
ミド化率100％であり熱変形温度182℃であつた。
なおイミド化率の測定はプロトンNMR、JNM
―FX−100（JEOL）スペクトロメーター100MHz
による。上記と同様にして得られたイミド化率を
変えて熱変形温度を変化させたポリグルタルイミ
ドの結果を表−１に示した。

【表】 実施例 １ 上記Ａ−２のポリグルタルイミド80部とカーボ
ン繊維（繊維長６mm）20部とをＶ型ブレンターに
入れ５分間混合した。この混合物を40mmφベント
式押出機を用いてシリンダー温度200〜260℃でペ
レツト状に賦形して本発明のカーボン繊維強化樹
脂を得た。これを容量約５オンスの36mmφスクリ
ユー式射出成形機を用いてシリンダー温度260℃、
金型温度90℃、成形サイクル60秒で射出成形し
た。110mm×110mm×３mm（厚さ）の板、32mm厚の
引張試験用ダンベル、6.4mm厚のノツチ付衝撃強
度、熱変形温度用試験片を得た。。これらの成形
品はいずれもヒケ、ソリ、成形歪の少ないもので
あり光沢があり黒色の非常に良好な外観を有して
いた。表中の引張破断強度及び引張破断伸度は
ASTM−D638、曲げ強度はASTM−D790、ア
イゾツト衝撃強度はASTM―Ｄ―256、熱変形温
度はASTM―Ｄ―648に準じて求めた。

【表】 成形歪は成形品（110×110×３mm）板を水平面
上におき、うき上り高さ（ｈ）と平面接触点との
うき上り高さまでの長さ（Ｌ）との比を測定し
た。 実施例 ２〜４ 実施例１と同様の処方でＡ−１，Ａ−３，Ａ−
４を使用して成形し評価した。 結果を表−３に示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリグルタルイミド50〜95重量部及びカーボ
   ン繊維５〜50重量部（合計100重量部）よりなる
   強化樹脂組成物。 ２ ポリグリタルイミドが、次の一般式 （式中、Ｒは水素原子、または炭素数１〜20の
   脂肪族、芳香族または脂環族である炭化水素基を
   表わす）で示されるイミド単位を２重量％以上含
   有するものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の強化樹脂組成物。