JPH0434087A - 炭素繊維及びそれを用いた炭素繊維強化樹脂組成物 - Google Patents
炭素繊維及びそれを用いた炭素繊維強化樹脂組成物Info
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- JPH0434087A JPH0434087A JP13238190A JP13238190A JPH0434087A JP H0434087 A JPH0434087 A JP H0434087A JP 13238190 A JP13238190 A JP 13238190A JP 13238190 A JP13238190 A JP 13238190A JP H0434087 A JPH0434087 A JP H0434087A
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- Chemical Treatment Of Fibers During Manufacturing Processes (AREA)
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ド基を有する熱可塑性樹脂に配合してなる炭素繊維強化
樹脂組成物に関する。
る繊維強化樹脂組成物は、高強度、高剛性、低比重、高
耐摩耗性などの機械的特性が評価され工業的に重要な材
料として注目されている。
着強度が複合材の機械的強度に影響してくることが知ら
れている。特に炭素繊維が数十IJmから数mmの長さ
の短繊維として樹脂中に分散している場合、界面接着力
が小さいと複合材強度は顕著に低下する。この界面接着
力を向上させるため炭素繊維表面をカップリング剤で処
理したり、接着性の良好な樹脂で被覆することが試みら
れてきた。
接着力は同じ樹脂を被覆した場合でもマトリックス樹脂
の種類によって異なるので各マトリックス樹脂に適した
被覆樹脂の開発が進められている。ポリアミド樹脂をマ
トリックスとする場合、ポリアミド樹脂で被覆した炭素
繊維によりマトリックスとの接着性の向上を図ったり(
特公昭62 7225号公報)、エポキシ樹脂とシラン
系カップリング剤の混合物で被覆しマトリックスとの接
着改良を試みた例がある。(特開昭60−53544号
公報)。
脂は繊維束を集束し、繊維束の切断、計量等の作業性を
向上させる役割も担っている。
、サイジング剤を水や有機溶剤に溶解または乳化分散し
液状にして、その液に炭素繊維を含浸後、溶媒を除去す
る方法が採られている。この工程において有機溶媒を使
用すると、作業環境の悪化を招いたり、溶剤回収設備の
設置が必要になるなどの不利益が生じるので、水溶液ま
たは水分散系のサイジング剤が製造上容易で好ましい。
上、集束性、容易なサイジング工程等のサイジング剤に
対する種々の要求を満足させていなかった。
意検討した結果、特定の組成からなる重合物で被覆した
炭素繊維を用いると、集束性が良好でしかもかかる炭素
繊維で強化した樹脂複合材の強度を高めることが出来る
ことを見いだし、本発明に到達した。
する樹脂組成物を与える樹脂強化用炭素繊維及びそれを
用いた炭素繊維強化樹脂組成物を提供することにある。
I)で示されるグリシジル化ポリアルキレンオキシド誘
導体からなる共重合体であって、該ポリアルキレンオキ
シド誘導体をモノマー組成として10〜50重量%含ん
でなる共重合物で炭素繊維の表面が被覆されていること
を特徴とする樹脂強化用炭素繊維、 (式中R1はHまたは炭素数20以下のアルキル基、R
2はHまたはCH3、nは1〜40の整数をを表わす。
I)で示されるグリシジル化ポリアルキレンオキシド誘
導体からなる共重合体であって、該ポリアルキレンオキ
シド誘導体を七ツマー組成として10〜50重量%含ん
でなる共重合物で炭素繊維の表面が被覆された炭素繊維
1〜50重量部を熱可塑性樹脂100重量部に対して配
合したことを特徴とする炭素繊維強化樹脂組成物、 (式中R1はHまたは炭素数20以下のアルキル基、R
2はHまたはCH3、nは1〜40の整数を表わす。)
により容易に達成される。
が使用でき、具体的にはポリアクリロニトリル系、ピッ
チ系、レーヨン系等の炭素繊維が挙げられる。
とグリシジル化ポリアルキレンオキシド誘導体の共重合
体である。ジアミン化合物とじては一般式(II)で示
される化合物であって、好ましくはR3が炭素数15以
下のアルキル基、およびその誘導体からなるものである
。具体的にはエチレンジアミン、テトラメチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン
、デカメチレンジアミンやそのメチル化、エチル化、7
10ゲン化物等の誘導体が挙げられる。
る化合物であって、好ましくR4が炭素数15以下のア
ルキル基、単核または2核芳香族環及びこれらの誘導体
からなるものである。具体的にはコ/)り酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン
酸、セバシン酸およびそのメチル化、エチル化、ハロゲ
ン化物等の誘導体や、テレフタル酸、イソフタル酸、2
,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸
が挙げられる。
キシド誘導体は、片末端にグリシジル基を有するエチレ
ンオキシド、プロピレンオキシドの付加反応生成物のア
ルキルエーテルでありnは1〜40、好ましくは5〜2
0、R1は炭素数20以下のアルキル基であるものが挙
げられる。具体的には、ポリオキシレンラウリルグリシ
ジルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルグリシジル
エーテル等が挙げられる。
量のポリマーが得られる範囲において決定されるが、グ
リシジル化ポリアルキレンオキシド誘導体の含有率は、
10〜50重量%。好ましくは30〜50重量%の範囲
とするのがよい。含有率が高すぎると炭素繊維束の集束
性が低下し、また含有率が低すぎると複合材強度が低下
し、しかも重合体の水溶性が失われるため炭素繊維への
被覆工程が煩雑なものとなる。
ンドとして用い、これを樹脂により集束して取り扱い性
を向上させたり、樹脂に配合し複合材としたときの特性
向上を図っている。
が水溶液とし炭素繊維束を含浸する方法が実用的である
。水溶液の濃度は炭素繊維に被覆する重合物の量が所望
するレベルとなるよう設定すれば良い。炭素繊維に付着
する重合物の量としては、0.5〜20重量%、好まし
くは2〜10重量%である。被覆量が少ないと、集束剤
による複合材特性向上の効果がみられなかったり、炭素
繊維の集束性が不十分だったりする。また、付着量が多
すぎると、かえって複合材物性が低下したり、集束後の
炭素繊維ストランドの取扱い性が低下したりする。該ポ
リマー水溶液に含浸した炭素繊維ストランドは赤外線、
熱風等によって乾燥されるが、乾燥温度は集束剤の分解
が起こらないよう300°C以下とする事が好ましい。
するため1〜20mm好ましくは3〜10mmにカット
する(カットされた炭素繊維ストランドをチョップスト
ランドと呼ぶ。)。
し用いると機械的強度向上の効果を発揮する。
組成物について説明する。
−ナイロン、6,10−ナイロン、6−ナイロン、12
ナイロンなど主鎖骨格にアミド基を有する熱可塑性樹脂
が用いられる。炭素繊維とマトリックス樹脂の配合割合
は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、炭素繊維を1
〜50重量部、好ましくは、5〜40重量部の範囲であ
る。炭素繊維の配合量が1重量部未満では炭素繊維の補
強効果が発揮されず、また50重量部を越えるとマトリ
ックス樹脂への混合、分散の工程に於て種々の問題が発
生しゃすい。
の配合方法としては特に限定されるものではないが、通
常−軸押し出し機、二軸押し出し機、プレス機、高速ミ
キサー、射出成形機、引き抜き成形機等の方法により行
われる。更に、上記成分以外に本発明の効果を損なわな
い程度に例えば、他種炭素繊維、ガラス繊維、アラミド
繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維等の短繊維及び長繊
維、ホイスカー類、これらにニッケル、アルミニウム、
銅などの金属をコーティングした繊維あるいは金属繊維
などの繊維状強化材類、あるいはカーボンブラック、二
硫化モリブデン、マイカ、タルク、炭酸カルシウムなど
のフィラー類からなる強化材、安定剤、滑剤、その他添
加剤などを加えることが出来る。
物性は次のようにして測定した。
トランド嵩密度: チョップトストランド約30gを秤量後その約l/3ス
つを順次200m1のメスシリンダー中に入れ、チョッ
プトストランドをメスシリンダーに入れる都度5cmの
高さからメスシリンダーを10回落下させ、全量充填し
終わったらその体積を読みとる。
)から嵩密度(d)を次式で計算する。
量部、ポリオキシエチレンラウリルグリシジルエーテル
(分子量的700 ) 35重量部を加え窒素置換後2
20°Cに加熱、脱水しながらこれらのモノマーを重合
せしめポリマーを得た。このポリマーの水溶液を調製し
炭素繊維束の含浸用サイジング剤液として使用した。
成株製)連続糸6000本フィラメントを、前記ポリマ
ー4%水溶液中に含浸させた後、約120°Cで20分
間加熱乾燥し、更に切断機で6mm長のチョップトスト
ランドを製造した。得られたチョップトストランドのポ
リマー付着量と嵩密度の値を比較例1〜4とともに表1
に示す。
した20重量部の前記チョップトストランドと6,6−
ナイロン樹脂“パンダイン′”(米国モンサントコンパ
ニー製)100重量部のベレットをトライブレンドした
後、スクリュー押し出し機に投入、溶融混合し、押し出
し物を水冷後ペレット状に切断した。この様にして得ら
れた炭素繊維配合樹脂材料を120°05時間乾燥した
後、射出成形機にて成形し試験片を得て引張強度を測定
した。比較例1〜4とともに測定結果を表1に示す。
−ジメチルアミノ)−6−カプロラクタム重合体の水溶
液を用いた他は実施例1と同様に試験を行った。
グリコール(分子量50000 )の水溶液サイジング
剤を使用した他は実施例1と同様の方法で試験片を製造
し、試験した。
ルAタイプエポキシ樹脂の末端をアクリル酸エステル化
したエポキシアクリレート樹脂のエマルジョンをサイジ
ング剤として使用した他は実施例1と同様の方法で試験
片を製造し、試験した。
“エピコート”834 (シェル化学■製)60重量部
と“エピコート”1004 (シェル化学■製)40重
量部との混合物の水乳化系サイジング剤を使用した他は
実施例1と同様の方法でチョップトストランドを製造し
た。このチョップトストランドを6,6−ナイロン樹脂
ペレットと混合しスクリュー押し出し機に投入したが溶
融樹脂の粘度上昇が起こり、混線中にスクリュー回転が
停止してしまい、了できなかった。
ミド系樹脂複合材は従来の炭素繊維から得られるアミド
系樹脂複合材に比べ機械的強度を大幅に向上させる効果
を有し、工業上極めて有用である。
Claims (1)
- (1)ジアミン化合物、ジカルボン酸化合物及び下記一
般式( I )で示されるグリシジル化ポリアルキレンオ
キシド誘導体からなる共重合物であって、該ポリアルキ
レンオキシド誘導体をモノマー組成として10〜50重
量%含んでなる共重合体で炭素繊維の表面が被覆されて
いることを特徴とする炭素繊維。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R^1はHまたは炭素数20以下のアルキル基
、R^2はHまたはCH_3、nは1〜40の整数を表
わす。)(2)ジアミン化合物、ジカルボン酸化合物及
び下記一般式( I )で示されるグリシジル化ポリアル
キレンオキシド誘導体からなる共重合体であって、該ポ
リアルキレンオキシド誘導体をモノマー組成として10
〜50重量%含んでなる共重合物で炭素繊維の表面が被
覆された炭素繊維1〜50重量部を主鎖骨格にポリアミ
ド基を有する熱可塑性樹脂100重量部に対して配合し
たことを特徴とする炭素繊維強化樹脂組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R^1はHまたは炭素数20以下のアルキル基
、R^2はHまたはCH_3、nは1〜40の整数を表
わす。)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13238190A JP2861261B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | 炭素繊維及びそれを用いた炭素繊維強化樹脂組成物 |
| US07/702,399 US5229202A (en) | 1990-05-22 | 1991-05-20 | Carbon fiber and carbon fiber-reinforced resin composition using it |
| EP19910108258 EP0459287B1 (en) | 1990-05-22 | 1991-05-22 | Carbon fiber and carbon fiber-reinforced resin composition using it |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434087A true JPH0434087A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2861261B2 JP2861261B2 (ja) | 1999-02-24 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861261B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008293011A (ja) * | 1996-01-22 | 2008-12-04 | 3Ality Inc | 3次元観察および投影用システム |
| JP2011214209A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-27 | Toray Ind Inc | サイジング剤塗布炭素繊維束およびその製造方法 |
| CN105255077A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-01-20 | 上海交通大学 | 氟硅烷修饰碳纤维增强聚偏氟乙烯材料及制备方法 |
| CN117580994A (zh) * | 2021-07-14 | 2024-02-20 | 竹本油脂株式会社 | 无机纤维用上浆剂、无机纤维、其制造方法以及复合材料 |
-
1990
- 1990-05-22 JP JP13238190A patent/JP2861261B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2861261B2 (ja) | 1999-02-24 |
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