JPH0457974A - Polycyanoaryl ether-coated carbon fiber and its production - Google Patents
Polycyanoaryl ether-coated carbon fiber and its productionInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はローブ、建築材、産業用構造材料、ネット、自
動車材料、OA機器材料、摺動材料などとして好適なポ
リシアノアリールエーテル被覆炭素繊維とその効率的な
製造方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides polycyanoaryl ether-coated carbon fiber suitable for use in robes, building materials, industrial structural materials, nets, automobile materials, OA equipment materials, sliding materials, etc. and its efficient manufacturing method.
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕炭素繊
維と、超耐熱性熱可塑性樹脂からなる複金材料を用いて
、深絞り成型物等の複雑形状物を作製する場合、従来か
らコミングルヤーンやプリフォームヤーンを製造し、こ
れをクロス化して、積層、型入れ、加熱、プレスするこ
とにより行われている。[Prior art and problems to be solved by the invention] When producing complex-shaped products such as deep-drawn products using a composite material made of carbon fiber and super heat-resistant thermoplastic resin, commingle has traditionally been used. This is done by producing yarn or preform yarn, making it into cloth, laminating it, molding it, heating it, and pressing it.
しかしながら、これらの方法では炭素繊維束間に樹脂が
充分に含浸せず、その結果、得られる製品の物性は、理
論値にはほど遠く、信頼性の低いものにとどまっていた
。このことは、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK
)に代表される超耐熱性熱可塑性樹脂が汎用の有機溶媒
には全く溶解しない為、溶液含浸法が使用できないこと
が大きな原因であった。However, in these methods, the resin does not satisfactorily impregnate the carbon fiber bundles, and as a result, the physical properties of the resulting product remain far from theoretical values and remain unreliable. This means that polyetheretherketone (PEEK)
The main reason for this was that the solution impregnation method could not be used because ultra-heat-resistant thermoplastic resins, such as those represented by (), do not dissolve at all in general-purpose organic solvents.
前記のコミングルヤーンの製造法は例えば、特開昭60
−209033号公報に開示されている。The method for manufacturing the above-mentioned commingle yarn is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 1983
It is disclosed in the publication No.-209033.
この方法は、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維とをブレンド
したヤーンを作り、これをクロス化等することにより、
複雑形状物を作製するものであるが、炭素繊維と熱可塑
性樹脂繊維という2種類の伸度や強度の異なる糸を混ぜ
て一緒に巻いたちのであるため、ボビンからの解舒が困
難な上に、ケバが出やすく、取り扱い性が著しく悪い。This method creates a yarn that is a blend of carbon fiber and thermoplastic resin fiber, and then crosses it.
This method is used to create objects with complex shapes, but because it involves winding a mixture of two types of yarn, carbon fiber and thermoplastic resin fiber, with different elongations and strengths, it is difficult to unwind from the bobbin. , tends to lint and is extremely difficult to handle.
また、炭素繊維束がかたまっているところや樹脂繊維が
かたまっているところがある為、炭素繊維と樹脂繊維が
良好に分散せず、その結果、成型物の強度等も信頼性に
欠けるものしか得られず、また外観も悪いものであった
。In addition, because there are places where the carbon fiber bundles and resin fibers are clumped together, the carbon fibers and resin fibers are not dispersed well, and as a result, the strength of the molded product is only unreliable. Moreover, the appearance was also bad.
また、プリフォームヤーンの製造法は、例えば特開昭6
0−36156号公報に開示されている。In addition, the manufacturing method of preform yarn is, for example,
It is disclosed in Japanese Patent No. 0-36156.
この方法は、炭素繊維束間に熱可塑性樹脂パウダーを入
れ、次にその回りを樹脂で被覆することにより、パウダ
ー入り炭素繊維コートヤーンを作り、これをクロス化等
することにより、複雑形状物を作製するものであるか1
、パウダーが炭素繊維間に均一には入っておらず、炭素
繊維と樹脂とが良好に分散できないという欠点がある。In this method, thermoplastic resin powder is placed between the carbon fiber bundles, and then the surrounding area is coated with resin to create a powder-filled carbon fiber coated yarn, which is then cross-shaped to create objects with complex shapes. Is it something to be manufactured?1
However, the powder is not uniformly distributed among the carbon fibers, and the carbon fibers and resin cannot be well dispersed.
さらに、上記の如きコミングルヤーンもプリフォームヤ
ーンも、工程が多く、コストが高くなるという欠点もあ
る。Furthermore, both the commingling yarn and the preform yarn described above have the disadvantage that they require many steps and are expensive.
本発明者らは、このような従来の問題を解決すべく鋭意
研究を進めた結果、超耐熱性熱可塑性樹脂の一種である
ポリシアノアリールエーテルの中でも特定のものが、特
定の有機溶媒に良く溶解し、炭素繊維束間に均一に含浸
させることができることを見出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。As a result of intensive research aimed at solving these conventional problems, the present inventors found that certain polycyanoaryl ethers, which are a type of ultra-heat-resistant thermoplastic resin, work well in certain organic solvents. It has been discovered that it can be dissolved and uniformly impregnated between carbon fiber bundles, and based on this knowledge, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は炭素繊維表面に、
一般式
で表わされる繰り返し単位を有し、かつ極限粘度が0.
2dl/ g以上、好ましくは0.3〜2.0dl/g
のポリシアノアリールエーテルが被覆されていることを
特徴とするポリシアノアリールエーテル被覆炭素繊維を
提供するものである。That is, the present invention has a repeating unit represented by the general formula on the surface of the carbon fiber, and has an intrinsic viscosity of 0.
2 dl/g or more, preferably 0.3 to 2.0 dl/g
The present invention provides a polycyanoaryl ether-coated carbon fiber characterized by being coated with polycyanoaryl ether.
このような本発明のポリシアノアリールエーテル被覆炭
素繊維は、例えば以下に示す本発明の方法により製造す
ることができる。Such a polycyanoaryl ether-coated carbon fiber of the present invention can be produced, for example, by the method of the present invention shown below.
すなわち、炭素繊維を、前記一般式CI)で表わされる
繰り返し単位を有し、かつ極限粘度か0、2dl/ g
以上のポリシアノアリールエーテルのN−メチルピロリ
ドン溶液と、接触処理する方法である。That is, the carbon fiber has a repeating unit represented by the general formula CI) and has an intrinsic viscosity of 0.2 dl/g.
This is a method of contact treatment with a solution of polycyanoaryl ether in N-methylpyrrolidone.
本発明の方法で用いる炭素繊維としては、ピッチ系又は
ポリアクリロニトリル(PAN)系のいずれの炭素繊維
も用いることができるが、特にピッチ系炭素繊維が好適
に用いられる。As the carbon fibers used in the method of the present invention, pitch-based or polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers can be used, and pitch-based carbon fibers are particularly preferably used.
このようなピッチ系炭素繊維は、例えば紡糸用ピッチと
して、光学的異方性相であるメソ相(メソフェース)を
含有するメソフェースピッチ、または光学的等方性ピッ
チを用いる。これらピッチを紡糸し、繊維状ピッチ(ピ
ジチ繊維)を空気中において、通常、150〜350℃
の範囲の温度で不融化処理した後、350〜1.000
°Cて一次炭化し、次いで1 、000〜1.800°
Cで二次炭化して得られるものが挙げられる。Such pitch-based carbon fibers use mesophase pitch containing a mesophase, which is an optically anisotropic phase, or optically isotropic pitch, for example, as pitch for spinning. These pitches are spun, and the fibrous pitch (pizziti fiber) is placed in the air at a temperature of usually 150 to 350°C.
After infusibility treatment at a temperature in the range of 350 to 1.000
Primary carbonization at 1,000-1.800°C
Examples include those obtained by secondary carbonization with C.
本発明の方法において用いる炭素繊維としては、その引
張強度が20C1〜500kg/am2.弾性率か10
〜50t/mm2の範囲にあるものが好ましい。ここで
引張強度が200kg/cm’未満のものであると、最
終的に得られるポリシアノアリールエーテル被覆繊維の
強度が不充分なものとなってしまう。The carbon fiber used in the method of the present invention has a tensile strength of 20C1 to 500kg/am2. elastic modulus or 10
It is preferable that the amount is in the range of ~50 t/mm2. If the tensile strength is less than 200 kg/cm', the final strength of the polycyanoaryl ether coated fiber will be insufficient.
さらに、炭素繊維としては、通常、繊維径が1〜13μ
m1好ましくは7〜10μmの範囲のものであり、また
フィラメント数か500〜100万本、特に2.000
〜24.000本の繊維束からなるものが好ましい。Furthermore, carbon fibers usually have a fiber diameter of 1 to 13 μm.
m1 is preferably in the range of 7 to 10 μm, and the number of filaments is 500 to 1 million, especially 2,000.
Preferably, the fiber bundle consists of ~24,000 fiber bundles.
本発明の方法では、上記の如き原料炭素繊維の表面を、
必要により、予め酸化処理しておくことが好ましい。In the method of the present invention, the surface of the raw carbon fiber as described above is
It is preferable to carry out oxidation treatment in advance if necessary.
ここで炭素繊維の表面酸化処理の仕方は特に制限はなく
、電解酸化法、気相酸化法、薬液酸化法等の通常行なわ
れている方法でよいか、中でも電解酸化法は処理速度が
速く、しかも給電量、電解液、濃度等を変えることで種
々の表面状態が得られるため工業的に有利である。Here, there are no particular restrictions on the method of surface oxidation treatment of carbon fibers, and commonly used methods such as electrolytic oxidation, gas phase oxidation, and chemical oxidation may be used. Moreover, it is industrially advantageous because various surface states can be obtained by changing the amount of power supplied, electrolyte, concentration, etc.
このようにして必要に応じて、炭素繊維の表面を酸化処
理するが、炭素繊維表面の酸素原子/炭素原子(0/C
)の値が0.1〜0.5、特に0.15〜0.25の範
囲になるように炭素繊維の表面を酸化処理することが好
ましい。ここで酸素原子/炭素原子(0/C)の値が0
.1未満であると樹脂との接着性が悪く、一方、0.5
を超えると炭素繊維の強度が低下するため、いずれも好
ましくない。In this way, the surface of the carbon fiber is oxidized as necessary, but the oxygen atom/carbon atom (0/C
) is preferably in the range of 0.1 to 0.5, particularly 0.15 to 0.25, on the surface of the carbon fiber. Here, the value of oxygen atom/carbon atom (0/C) is 0
.. If it is less than 1, the adhesion with the resin will be poor; on the other hand, if it is 0.5
Exceeding this is not preferable because the strength of the carbon fiber decreases.
また同様に、炭素繊維表面の窒素原子/炭素原子(N/
C)の値が0.01未満となるように、炭素繊維の表面
を酸化処理することが好ましい。これは電解液によって
はHNO,のように窒素原子を含むものがあり、充分に
洗浄しないと窒素原子が残ってしまい、樹脂に悪影響を
及ぼすからである。Similarly, nitrogen atoms/carbon atoms (N/
It is preferable to oxidize the surface of the carbon fiber so that the value of C) is less than 0.01. This is because some electrolytes, such as HNO, contain nitrogen atoms, and if they are not thoroughly cleaned, the nitrogen atoms will remain and have an adverse effect on the resin.
さらに、本発明の方法においては、比表面積が0.05
〜o、sOm/gの範囲にある炭素繊維を用いることが
好ましい。ここで炭素繊維の比表面積が0.05m/g
未満であると樹脂との接着性か悪く、一方、0.80m
/gを超えると炭素繊維の強度が低下する。Furthermore, in the method of the present invention, the specific surface area is 0.05
It is preferable to use carbon fibers in the range of ~o, sOm/g. Here, the specific surface area of carbon fiber is 0.05 m/g
If it is less than 0.80 m, the adhesion with the resin will be poor.
/g, the strength of the carbon fiber decreases.
本発明の方法においては、上記の如く、必要に応じて表
面を酸化処理された炭素繊維を、前記−般式CI)で表
わされる繰り返し単位を有し、かつ極限粘度が0.2d
l/g以上のポリシアノアリールエーテルのN−メチル
ピロリドン溶液と接触処理する。In the method of the present invention, as described above, carbon fibers whose surfaces have been oxidized as necessary have repeating units represented by the general formula CI) and have an intrinsic viscosity of 0.2 d.
A contact treatment is carried out with a solution of polycyanoaryl ether in N-methylpyrrolidone at a concentration of 1/g or more.
すなわち、前記一般式CI)で表わされる繰り返し単位
を有し、かつ極限粘度が0.2dl/ g以上のポリシ
アノアリールエーテルを、N−メチルピロリドン溶媒中
に溶解し、この溶液中に、上記の如く、必要に応じて表
面を酸化処理された炭素繊維を含浸すればよい。That is, a polycyanoaryl ether having a repeating unit represented by the general formula CI) and having an intrinsic viscosity of 0.2 dl/g or more is dissolved in an N-methylpyrrolidone solvent, and the above-mentioned polycyanoaryl ether is dissolved in an N-methylpyrrolidone solvent. If necessary, carbon fibers whose surfaces have been oxidized may be impregnated.
本発明の方法においては、上記の如く、一般式CI)で
表わされる繰り返し単位を有し、かつ極限粘度か0.2
di/g以上のポリシアノアリールエーテルを用い
る。In the method of the present invention, as described above, a repeating unit represented by the general formula CI) and an intrinsic viscosity of 0.2
A polycyanoaryl ether of di/g or more is used.
本発明の方法で用いるポリシアノアリールエーテルとし
ては、p−クロルフェノールを溶媒とする60°Cにお
ける極限粘度〔η〕が0.2dll g以上、好ましく
は0.3〜2.0 dl/ gのものである。The polycyanoaryl ether used in the method of the present invention has an intrinsic viscosity [η] of 0.2 dl/g or more at 60°C using p-chlorophenol as a solvent, preferably 0.3 to 2.0 dl/g. It is something.
ここで極限粘度〔η〕が0.2dl/ gのものである
と、炭素繊維表面への付着量が少なく、付着ムラを生じ
やすく、また強度や耐熱性にも劣ったものとなる。この
極限粘度〔η〕は、相対的に大きい方が、強度や耐熱性
が大きくなり、好都合であるが、2.0dl/gを超え
るものでは、成形性が低下するようになる。If the intrinsic viscosity [η] is 0.2 dl/g, the amount of adhesion to the carbon fiber surface is small, uneven adhesion tends to occur, and the strength and heat resistance are also poor. A relatively large intrinsic viscosity [η] is advantageous because it increases strength and heat resistance, but if it exceeds 2.0 dl/g, moldability deteriorates.
このようなポリシアノアリールエーテルは、好ましくは
、融点が340℃程度、ガラス転移点が145℃程度、
熱変形温度が165℃程度の超耐熱性の熱可塑性樹脂で
ある。Such polycyanoaryl ether preferably has a melting point of about 340°C, a glass transition point of about 145°C,
It is a super heat-resistant thermoplastic resin with a heat distortion temperature of about 165°C.
このようなポリシアノアリールエーテルとして具体的に
は例えば、式
ことができるが、例えば次のような方法で製造すること
かできる。Specific examples of such polycyanoaryl ethers include the following formulas, and they can be produced, for example, by the following method.
などの繰り返し単位を有するホモポリマーまたは任意の
組合せのコポリマーなどを挙げることができる。Examples include homopolymers having repeating units such as or copolymers in arbitrary combinations.
これらの重合体は、種々の方法により製造する本発明で
は、上記の如きポリシアノアリールエーテルのN−メチ
ルピロリドン溶液を用いる。この溶液は、例えば次のよ
うにして作製すればよいすなわち、ポリシアノアリール
エーテルとしては、パウダー状のものを用いる。ここで
ポリシアノアリールエーテルとしては、パウダー粒径が
通常、1〜100μm1好ましくは30〜50μmのも
のを用いる。These polymers can be produced by various methods. In the present invention, a solution of polycyanoaryl ether as described above in N-methylpyrrolidone is used. This solution may be prepared, for example, as follows: A powdery polycyanoaryl ether is used. Here, as the polycyanoaryl ether, one having a powder particle size of usually 1 to 100 μm, preferably 30 to 50 μm is used.
このようなポリシアノアリールエーテルのパウダーを、
N−メチルピロリドン(NMP)溶媒中に1〜25重量
%、好ましくは10〜25重量%の割合で入れ、180
〜205℃、好ましくは195〜205℃の温度に昇温
する。その際、ミキサーで溶液を攪拌すると溶液が効率
良く得られる。なお、溶液の濃度が20〜25重量%の
範囲では攪拌の為のミキサーだけでなくホモジナイザー
も使用した方がよい。また、昇温したときの温度が18
0°C未満ではポリシアノアリールエーテルが溶けにく
いため好ましくない。一方、205°Cを超えるとNM
Pの蒸発が著しいため、好ましくない。Powder of polycyanoaryl ether like this,
N-methylpyrrolidone (NMP) in a proportion of 1 to 25% by weight, preferably 10 to 25% by weight, and 180% by weight.
The temperature is raised to ~205°C, preferably 195-205°C. At that time, if the solution is stirred with a mixer, the solution can be obtained efficiently. Note that when the concentration of the solution is in the range of 20 to 25% by weight, it is better to use not only a mixer for stirring but also a homogenizer. Also, the temperature when raised is 18
If the temperature is below 0°C, the polycyanoaryl ether is difficult to dissolve, which is not preferable. On the other hand, if the temperature exceeds 205°C, NM
This is not preferred because evaporation of P is significant.
本発明の方法においては、このようにして得られたポリ
シアノアリールエーテルが均一に溶解しているN−メチ
ルピロリドン溶液中に、前記した如き炭素繊維を含浸し
、この炭素繊維に、ポリシアノアリールエーテル(以下
、単に樹脂と称することがある。)を被覆する。In the method of the present invention, carbon fibers as described above are impregnated in an N-methylpyrrolidone solution in which the polycyanoaryl ether obtained in this manner is uniformly dissolved, and the carbon fibers are coated with polycyanoaryl ether. Cover with ether (hereinafter sometimes simply referred to as resin).
なお、炭素繊維への樹脂の被覆量は、炭素繊維束の含浸
速度2時間、引取テンションと溶液の濃度、温度、含浸
回数等により変化するので、目的に応じて最適の条件を
選択すればよい。The amount of resin coated on the carbon fibers varies depending on the impregnation speed of the carbon fiber bundle (2 hours), take-up tension, concentration of the solution, temperature, number of impregnations, etc., so the optimum conditions should be selected depending on the purpose. .
一般に、樹脂の被覆量は通常、全体の0.1〜50重量
%、好ましくは35〜45重量%である。樹脂の被覆量
が0.1重量%未満であると、付着量か少なすぎ、炭素
繊維束間まで充分に樹脂が入らず、被覆ムラが生ずる。Generally, the amount of resin coated is usually 0.1 to 50% by weight, preferably 35 to 45% by weight of the total. If the coating amount of the resin is less than 0.1% by weight, the coating amount will be too small and the resin will not sufficiently penetrate between the carbon fiber bundles, resulting in uneven coating.
さらに、含浸回数を多くしたりするなどの必要があり、
作業効率が低下する。Furthermore, it is necessary to increase the number of times of impregnation.
Work efficiency decreases.
一方、樹脂の被覆量が50重量%を越えると、ヤーンの
柔軟性が悪く、成形加工性か低下する。また、炭素繊維
自体の含量が少なくなる為、被覆繊維の物性も低下する
。さらに、含浸速度を遅くする必要があり、作業効率も
低下する。On the other hand, if the amount of resin coating exceeds 50% by weight, the yarn will have poor flexibility and will have poor moldability. Furthermore, since the content of the carbon fiber itself is reduced, the physical properties of the coated fiber are also reduced. Furthermore, it is necessary to slow down the impregnation rate, which reduces work efficiency.
ポリシアノアリールエーテルのN−メチルピロリドン溶
液中に、前記した如き炭素繊維を含浸する場合、炭素繊
維は勿論1本でもよいが、通常は2、000〜12.0
00本の束にして用いる。また、含浸速度は0.1〜2
m/分が適当であり、さらに、含浸時間は30秒間〜1
0分間とすることか好ましい。When impregnating a carbon fiber as described above into an N-methylpyrrolidone solution of polycyanoaryl ether, the number of carbon fibers may be one, but usually 2,000 to 12.0 carbon fibers are used.
Used in bundles of 00 pieces. In addition, the impregnation rate is 0.1 to 2
m/min is appropriate, and the impregnation time is 30 seconds to 1
It is preferable to set it to 0 minutes.
なお、引取テンションは5〜100gが適当であり、含
浸槽中で開繊するよう液に流れを付与したり、超音波等
を付与してもよい。含浸回数は1〜5回位が適当であり
、樹脂被覆量に応じて適宜行なえばよい。Note that the take-up tension is suitably 5 to 100 g, and a flow may be applied to the liquid or ultrasonic waves may be applied so as to open the fibers in the impregnation tank. The number of times of impregnation is suitably 1 to 5 times, and may be carried out as appropriate depending on the amount of resin coating.
叙上のようにして、炭素繊維表面にポリシアノアリール
エーテルを被覆してなる、本発明のポリシアノアリール
エーテル被覆炭素繊維を製造することができる。In the manner described above, the polycyanoaryl ether-coated carbon fiber of the present invention, in which the surface of the carbon fiber is coated with polycyanoaryl ether, can be produced.
このようにして得られた本発明のポリシアノアリールエ
ーテル被覆炭素繊維は、さらに加工されてシート積層体
、深絞り成形物などの複合材料として用いることができ
る。The polycyanoaryl ether-coated carbon fiber of the present invention thus obtained can be further processed and used as composite materials such as sheet laminates and deep-drawn products.
加工に際しては、このポリシアノアリールエーテル被覆
炭素繊維のヤーンをもとにして実施するが、この場合、
加工方法によって樹脂被覆量を変えたものを用いる。ヤ
ーンのフレキシビリティ−が重要なものに加工する際に
は、樹脂被覆量の少ないものを用い、また、材料物性を
高めるためには、樹脂被覆量の多いものを用いる。Processing is carried out based on this polycyanoaryl ether coated carbon fiber yarn, but in this case,
The amount of resin coating is changed depending on the processing method. When processing yarns into yarns where flexibility is important, yarns with a small amount of resin coating are used, and yarns with a large amount of resin coating are used to improve material properties.
例えば、プリプレグシートを得るには、■炭素繊維の割
合が50〜70重量%の樹脂含浸ヤーンを作製し、これ
を一方向に引き揃え、加熱、プレスすることにより得る
方法と、■炭素繊維の割合が90〜99重量%の樹脂含
浸ヤーンを作製し、これを一方向に引き揃え、その両側
からポリシアノアリールエーテルフィルムではさみ込み
、加熱。For example, to obtain a prepreg sheet, there are two methods: (1) producing resin-impregnated yarn with a carbon fiber content of 50 to 70% by weight, aligning it in one direction, heating, and pressing it, and (2) producing a carbon fiber yarn. A resin-impregnated yarn having a proportion of 90 to 99% by weight is prepared, stretched in one direction, sandwiched between polycyanoaryl ether films from both sides, and heated.
プレスすることにより得る方法とがある。There is a method of obtaining it by pressing.
また、このようにして得られたプリプレグシートを複数
枚積層し、型入れ後、オートクレーブ或いはホットプレ
スにて加熱、加圧することにより積層体を得ることがで
きる。Moreover, a laminate can be obtained by laminating a plurality of prepreg sheets obtained in this way, molding them, and then heating and pressurizing them in an autoclave or hot press.
さらに、半球状物などの深絞り成形物は、炭素繊維の割
合が50〜90重量%の樹脂含浸ヤーンを作製し、これ
をクロス化し、マツチドダイ法で成型したり、或いは炭
素繊維の割合が50〜90重量%の樹脂含浸ヤーンをク
ロス化し、樹脂フィルムではさみ、ダイヤフラムフォー
ミングするなどの方法により得ることができる。Furthermore, for deep-drawn products such as hemispherical objects, resin-impregnated yarn with a carbon fiber ratio of 50 to 90% by weight is prepared, this is made into a cloth, and molded using a matte die method, or a carbon fiber ratio of 50 to 90% is produced. It can be obtained by a method such as making a yarn impregnated with a resin in an amount of up to 90% by weight, sandwiching it between resin films, and performing diaphragm forming.
次に本発明を実施例により詳しく説明する。 Next, the present invention will be explained in detail with reference to examples.
実施例1
繊維径10μm、引張強度が230 kg/mm”の炭
素繊維3.000本の束を陽極とし、白金板を陰極とし
、濃度0.01 mol/j’の硝酸水溶液を電解液と
して用い、両極に9vの電圧を印加することで連続的に
電解酸化し、比表面積か0.35ttf/ gで、表面
の酸素原子/炭素原子(0/C)の値が0.24であり
、さらに窒素原子/炭素原子(N/C)の値が0.01
未満の炭素繊維を得た。なお、酸素原子/炭素原子 (
0/C)の値及び窒素原子/炭素原子(N/C)の値は
、ともにX線光電子分光分析(XPS)装置を用いて測
定した。Example 1 A bundle of 3,000 carbon fibers with a fiber diameter of 10 μm and a tensile strength of 230 kg/mm was used as an anode, a platinum plate was used as a cathode, and a nitric acid aqueous solution with a concentration of 0.01 mol/j' was used as an electrolyte. , continuous electrolytic oxidation by applying a voltage of 9 V to both electrodes, the specific surface area was 0.35 ttf/g, the surface oxygen atom/carbon atom (0/C) value was 0.24, and Nitrogen atom/carbon atom (N/C) value is 0.01
less carbon fiber was obtained. In addition, oxygen atom/carbon atom (
0/C) value and the nitrogen atom/carbon atom (N/C) value were both measured using an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) device.
この炭素繊維を用いて、ポリシアノアリールエーテル/
N−メチルピロリドン溶液(濃度25重量%)中で連続
的に含浸処理を行なった。なお、処理速度は0.5m/
分で行なった。Using this carbon fiber, polycyanoaryl ether/
Impregnation treatment was carried out continuously in N-methylpyrrolidone solution (concentration 25% by weight). The processing speed is 0.5m/
I did it in minutes.
なお、この場合のポリシアノアリールエーテルはで表わ
される繰り返し単位を有するもので、その極限粘度〔η
〕は1.20 di/ g 、ガラス転移温度は145
°C1融点は340℃であった。また、ポリシアノアリ
ールエーテル/N−メチルピロリドン溶液(濃度25重
量%)は、上記ポリシアノアリールエーテル500gを
、21のN−メチルピロリドンに溶解させたものであり
、含浸は200°Cに保って行なった。In addition, the polycyanoaryl ether in this case has a repeating unit represented by, and its intrinsic viscosity [η
] is 1.20 di/g, and the glass transition temperature is 145
The °C1 melting point was 340°C. In addition, the polycyanoaryl ether/N-methylpyrrolidone solution (concentration 25% by weight) was obtained by dissolving 500 g of the above polycyanoaryl ether in N-methylpyrrolidone No. 21, and the impregnation was maintained at 200°C. I did it.
含浸処理後、250°Cて溶媒のN−メチルピロリドン
を除去し、炭素繊維/ポリシアノアリールエーテルヤー
ンを得た。After the impregnation treatment, the solvent N-methylpyrrolidone was removed at 250°C to obtain a carbon fiber/polycyanoarylether yarn.
上記操作を2回繰り返すことにより、炭素繊維/ポリシ
アノアリールエーテル=60重量%/40重量%の連続
ヤーンを得た。これを一方向へ引揃え、370℃に加熱
し、40kg/alでプレスして、0.125mm厚の
プリプレグシートを得た。By repeating the above operation twice, a continuous yarn of carbon fiber/polycyanoaryl ether=60% by weight/40% by weight was obtained. This was pulled in one direction, heated to 370° C., and pressed at 40 kg/al to obtain a prepreg sheet with a thickness of 0.125 mm.
このプリプレグシートを20枚積層し、再び370”C
,40kg/Ciでプレスして、テストピースを作成し
、層間剪断強度(ILSS)を測定した。このILSS
測定は、炭素繊維と樹脂(ポリシアノアリールエーテル
)との界面接着力を示したものであり、ASTM D
2344に準拠して行なった。20 of these prepreg sheets were laminated and then heated to 370"C again.
, 40 kg/Ci to prepare a test piece, and the interlaminar shear strength (ILSS) was measured. This ILSS
The measurement shows the interfacial adhesive strength between carbon fiber and resin (polycyanoaryl ether), and is based on ASTM D
The test was carried out in accordance with 2344.
ILSSは1189 kg/adと非常に優れたもので
あった。ILSS was 1189 kg/ad, which was very excellent.
実施例2
実施例1において、繊維径が9μm、引張強度か370
kg/at、比表面積が0.30rd/ g、表面の
酸素原子/炭素原子(0/C)の値が0.17、窒素原
子/炭素原子 (N/C)の値が0.01未満の炭素繊
維3.000本の束を用いたこと以外は、実施例1と同
様にして実験を行なった。Example 2 In Example 1, the fiber diameter was 9 μm and the tensile strength was 370
kg/at, specific surface area is 0.30rd/g, surface oxygen atom/carbon atom (0/C) value is 0.17, nitrogen atom/carbon atom (N/C) value is less than 0.01. An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that a bundle of 3,000 carbon fibers was used.
ILSS測定結果は1295kg/cdと非常に優れた
ものであった。The ILSS measurement result was 1295 kg/cd, which was very excellent.
参考例1
実施例1において、ポリシアノアリールエーテルの代わ
りに、ポリエーテルエーテルケトン(IC1社製、 V
ICTREX PEEK 380P 、 カーt ス転
移温度り45℃、融点345°C〕パウダーを、N−メ
チルピロリドン中に入れ、200℃で攪拌したが、ポリ
エーテルエーテルケトンパウダーは溶解しなかった。Reference Example 1 In Example 1, polyether ether ketone (manufactured by IC1, V
ICTREX PEEK 380P, Kurts transition temperature 45°C, melting point 345°C] powder was placed in N-methylpyrrolidone and stirred at 200°C, but the polyetheretherketone powder did not dissolve.
実施例3
実施例1において、ポリシアノアリールエーテルとして
次の式
で表わされる繰り返し単位を有するポリシアノアリール
エーテル(極限粘度 1.5dl/g)を用いたこと以
外は、実施例1と同様に実験を行なった。Example 3 Experiments were conducted in the same manner as in Example 1, except that polycyanoaryl ether having a repeating unit represented by the following formula (intrinsic viscosity: 1.5 dl/g) was used as the polycyanoaryl ether. I did this.
ILSSの測定結果は1052kg/carと非常に優
れたものであった。The ILSS measurement result was 1052 kg/car, which was very excellent.
実施例4
実施例1において、ポリシアノアリールエーテル100
gを、2I!のN−メチルピロリドン溶液に溶解し、2
m/分の処理速度で1回処理したこと以外は、実施例1
と同様にして行ない、炭素繊維/ポリシアノアリールエ
ーテルヤーンを得た。Example 4 In Example 1, polycyanoaryl ether 100
g, 2I! Dissolved in N-methylpyrrolidone solution of 2
Example 1 except that it was processed once at a processing speed of m/min.
A carbon fiber/polycyanoaryl ether yarn was obtained in the same manner as above.
このようにして得られたヤーンを用いて、平織りクロス
を作製したところ、炭素繊維のケバ立ち等も見られず、
良好なりロスが作製できた。When a plain weave cloth was made using the yarn obtained in this way, no fuzzing of the carbon fibers was observed.
A good loss was made.
実施例5
実施例1において、含浸回数を1回としたこと以外は、
実施例1と同様に行ない、炭素繊維/ポリシアノアリー
ルエーテルヤーンを得た。Example 5 In Example 1, except that the number of impregnations was one time,
A carbon fiber/polycyanoaryl ether yarn was obtained in the same manner as in Example 1.
このようにして得られたヤーンから、平織りクロスを作
製した。これを半径5cmの半球状真ちゅう裏金型に3
枚積層し、マツチドダイ方式で加熱(370℃)、プレ
ス(100kg/car) した。A plain weave cloth was made from the yarn thus obtained. Place this into a hemispherical brass mold with a radius of 5 cm.
The sheets were laminated, heated (370°C), and pressed (100 kg/car) using a matte die method.
その結果、成型性、外観に優れた半球状の深絞り成形物
が得られた。As a result, a hemispherical deep-drawn product with excellent moldability and appearance was obtained.
本発明の方法によれば、炭素繊維の束間に、均一に、か
つ完全に超耐熱性熱可塑性樹脂であるポリシアノアリー
ルエーテルを含浸することができる。According to the method of the present invention, the bundles of carbon fibers can be uniformly and completely impregnated with polycyanoaryl ether, which is a super heat-resistant thermoplastic resin.
したがって、本発明の方法により得られるポリシアノア
リールエーテル被覆炭素繊維を加工して得られるヤーン
は、柔軟性、ハンドリング性、成型加工性に優れ、工程
も簡単で経済的に優れたものである。Therefore, the yarn obtained by processing the polycyanoaryl ether-coated carbon fiber obtained by the method of the present invention has excellent flexibility, handleability, and molding processability, and has a simple process and is economically superior.
また、このヤーンをプリプレグ化した場合、層間剥離強
度(ILSS)に優れたものとなり、さらに、これをク
ロス化することにより、深絞り成型を行なうこともでき
る。Furthermore, when this yarn is made into a prepreg, it has excellent interlayer peel strength (ILSS), and furthermore, by forming it into a cloth, deep drawing can be performed.
Claims (2)
式、化学式、表等があります▼または ▲数式、化学式、表等があります▼を示す。〕 で表わされる繰り返し単位を有し、かつ極限粘度が0.
2dl/g以上のポリシアノアリールエーテルが被覆さ
れていることを特徴とするポリシアノアリールエーテル
被覆炭素繊維。(1) On the carbon fiber surface, there are general formulas▲mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼……[I] [In the formula, Ar is▲mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, ▲mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. Indicates ▼ or ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼. ] It has a repeating unit represented by and has an intrinsic viscosity of 0.
A polycyanoaryl ether-coated carbon fiber characterized by being coated with 2 dl/g or more of polycyanoaryl ether.
式、化学式、表等があります▼または ▲数式、化学式、表等があります▼を示す。〕 で表わされる繰り返し単位を有し、かつ極限粘度が0.
2dl/g以上のポリシアノアリールエーテルのN−メ
チルピロリドン溶液と、接触処理することを特徴とする
請求項(1)記載のポリシアノアリールエーテル被覆炭
素繊維の製造方法。(2) Carbon fiber, general formula▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼……[I] [Ar in the formula▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ Or ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼. ] It has a repeating unit represented by and has an intrinsic viscosity of 0.
2. The method for producing polycyanoaryl ether-coated carbon fibers according to claim 1, wherein the polycyanoaryl ether is contacted with a solution of 2 dl/g or more of polycyanoaryl ether in N-methylpyrrolidone.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164091A JP2546810B2 (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Carbon fiber coated with polycyanoaryl ether and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164091A JP2546810B2 (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Carbon fiber coated with polycyanoaryl ether and method for producing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0457974A true JPH0457974A (en) | 1992-02-25 |
| JP2546810B2 JP2546810B2 (en) | 1996-10-23 |
Family
ID=15786603
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2164091A Expired - Lifetime JP2546810B2 (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Carbon fiber coated with polycyanoaryl ether and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546810B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019058910A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | 帝人株式会社 | Fixed carbon fiber bundle and method for producing fixed carbon fiber bundle |
| CN116200878A (en) * | 2023-02-21 | 2023-06-02 | 浙江盛纺纳米材料科技有限公司 | Composite fluffy non-woven material and preparation method thereof |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61183354A (en) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Resin composition |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2164091A patent/JP2546810B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116200878A (en) * | 2023-02-21 | 2023-06-02 | 浙江盛纺纳米材料科技有限公司 | Composite fluffy non-woven material and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2546810B2 (en) | 1996-10-23 |
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