JPH054464B2 - - Google Patents

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JPH054464B2
JPH054464B2 JP9343785A JP9343785A JPH054464B2 JP H054464 B2 JPH054464 B2 JP H054464B2 JP 9343785 A JP9343785 A JP 9343785A JP 9343785 A JP9343785 A JP 9343785A JP H054464 B2 JPH054464 B2 JP H054464B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fibers
sizing agent
abiethylamine
general formula
formula
Prior art date
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JP9343785A
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Japanese (ja)
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JPS61252365A (en
Inventor
Hiroshi Minami
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Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Original Assignee
Takemoto Oil and Fat Co Ltd
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Publication date
Application filed by Takemoto Oil and Fat Co Ltd filed Critical Takemoto Oil and Fat Co Ltd
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Publication of JPH054464B2 publication Critical patent/JPH054464B2/ja
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  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〈産業上の利用分野〉 本発明は炭素繊維用サイジング剤に関する。 炭素繊維は軽量で、高強力且つ高モジユラスと
いう特性を有するため、コンポジツト用補強材と
して注目されている。ところが、該炭素繊維はも
ともと、伸度が小さく、脆い繊維であるため、機
械的摩擦によつて容易に毛羽や糸切れが発生す
る。そして、これらの毛羽や糸切れが炭素繊維の
取扱い性を著るしく低下させ、そのコンポジツト
物性も低下させる。そこで、炭素繊維にサイジン
グ剤を付与して、このサイジング剤により、該炭
素繊維を集束し、該炭素繊維にフレキシビリテイ
ーを与え、該炭素繊維の耐摩耗性を向上させると
ともに、炭素繊維とマトリツクスレジンとの間の
本質的には不充分な接着性を改善して、得られる
コンポジツトの層間剪断強度を向上させることが
行なわれている。 本発明はかかるサイジング剤に関するものであ
る。 〈従来の技術とその問題点〉 従来、炭素繊維用サイジング剤として、次のよ
うな芳香族グリシジルエーテルや芳香族グリシジ
ルアミンを使用するものが提案されている。 先ず、ビスフエノールAジグリシジルエーテル
を使用するサイジング剤がある(特公昭57−
15229)。これは、炭素繊維とマトリツクスレジン
との接着性をよくするために、マトリツクスレジ
ンと同様の化合物を使用するものである。この種
のサイジング剤によると確かに、前記接着性はよ
くなる。しかし、炭素繊維の製織時に該炭素繊維
に抱合力と特にフレキシビリテイーが要求される
場合にはかかる性能が極めて不充分であり、該製
織時における毛羽や糸切れの発生抑制効果が低
く、併せてこの種のサイジング剤はメチレンクロ
ライドやジクロルエタン等の有機溶剤の使用を必
須とするものであるため、その毒性や引火性の危
険も大きいという問題点がある。 また、ビスフエノールA型エポキシ樹脂(エピ
コート828とエピコート1001を特定割合で混合し
たもの、いずれもシエル社製)を、ポリオキシエ
チレン系非イオン界面活性剤を乳化剤とし、水性
エマルジヨンとして使用するサイジング剤がある
(特開昭57−171767)。この場合、有機溶剤を使用
しないため、それによる毒性や引火性の危険はな
い。しかし、乳化剤の種類や使用量を特定して
も、炭素繊維の製織時における毛羽や糸切れの発
生抑制と得られるコンポジツトの層間剪断強度と
の双方を充足することが困難という問題点があ
る。 そして、N,N,N′,N′−テトラグリシジル
フエニレンジアミンを使用するサイジング剤があ
る(特公昭59−9664)。これは、炭素繊維とマト
リツクスレジンとの接着性をよくするものであ
る。この種のサイジング剤によると、前記したビ
スフエノールAジグリシジルエーテルを使用する
従来のサイジング剤よりも、エポキシ基の含量が
高いために炭素繊維とマトリツクスレジンとの接
着性はよくなり、得られるコンポジツトの層間剪
断強度は向上する。しかし、エポキシ基が経時変
化し易く、このサイジング剤で処理した炭素繊維
は経時的にそのフレキシビリテイーを失なつて固
くなり、該炭素繊維の製織時における毛羽や糸切
れが増加するという問題点がある。 一方、アビエチル基からなるグリシジルエーテ
ル又はグリシジルエステルを炭素繊維とマトリツ
クスレジンとの間にカツプリング剤として用いる
例がある(特開昭51−144468)。これは、炭素繊
維と不飽和マトリツクスレジンとの接着性をよく
するものである。このカツプリング剤を用いる
と、前記したビスフエノールAジグリシジルエー
テルを使用する従来のサイジング剤に比べれば、
炭素繊維と不飽和マトリツクスレジンとの接着性
はよくなり、得られるコンポジツトの層間剪断強
度はよくなる。しかし、このカツプリング剤は分
子中にオキシラン環を1個しか含有していないた
め、エポキシ樹脂をマトリツクスレジンとするコ
ンポジツトに使用した場合、炭素繊維とマトリツ
クスレジンとの界面に形成される中間層としては
オキシラン環濃度が低く、したがつてこのカツプ
リング剤で被覆した炭素繊維にマトリツクスレジ
ンを含浸させたとき、マトリツクスレジンから硬
化剤がカツプリング剤の層へ拡散し、オキシラン
環と反応して強固な結合を形成するには不充分で
あり、結局、依然として得られるコンポジツトの
層間剪断強度が充分な程度に到らないという問題
点がある。 以上要するに、従来提案されている炭素繊維用
サイジング剤には、炭素繊維にフレキシビリテイ
ーを与え、炭素繊維の耐摩耗性を向上させ、炭素
繊維の製織時における毛羽や糸切れの発生を抑制
する効果を充分に発揮し、炭素繊維とマトリツク
スレジンとの接着性をよくして得られるコンポジ
ツトの層間剪断強度を向上する効果を併せて発揮
するというものはないのであつて、使用する有機
溶剤により毒性や引火性の危険さえもあるという
のが実情なのである。 〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、叙上の如き従来の問題点を解決する
もので、炭素繊維に充分な抱合力並びに耐摩耗性
を与え、毛羽や糸切れの発生を抑制して該炭素繊
維の取扱い性を大いに向上し、更に炭素繊維とマ
トリツクスレジンとの接着性をよくして得られる
コンポジツトに優れた層間剪断強度を付与し、併
せて有機溶剤を使用する必須性をなくしてその毒
性や引火性の危険を排除し得る炭素繊維用サイジ
ング剤を提供するものである。 〈問題点を解決するための手段〉 しかして本発明者は、以上の観点で鋭意研究し
た結果、オキシラン環濃度の高い特定のアビエチ
ルアミン誘導体エポキシ化合物が正しく好適であ
ることを見出し、本発明を完成するに到つた。 すなわち本発明は、次の一般式()で示され
るアビエチルアミン誘導体エポキシ化合物を含有
することを特徴とする炭素繊維用サイジング剤に
係る。 一般式(): 〔但し、X,Yは、
<Industrial Application Field> The present invention relates to a sizing agent for carbon fibers. Carbon fiber is attracting attention as a reinforcing material for composites because it is lightweight, has high strength, and has high modulus. However, since carbon fibers originally have low elongation and are brittle fibers, fluff and thread breakage easily occur due to mechanical friction. These fluffs and yarn breakage significantly reduce the handling properties of the carbon fibers and also reduce the physical properties of the composite. Therefore, a sizing agent is added to the carbon fibers, and the sizing agent bundles the carbon fibers, gives flexibility to the carbon fibers, improves the abrasion resistance of the carbon fibers, and also improves the abrasion resistance of the carbon fibers. Efforts have been made to improve the essentially insufficient adhesion between the composite and the resin to increase the interlaminar shear strength of the resulting composite. The present invention relates to such a sizing agent. <Prior art and its problems> Conventionally, as a sizing agent for carbon fibers, the following ones using aromatic glycidyl ethers and aromatic glycidyl amines have been proposed. First, there is a sizing agent that uses bisphenol A diglycidyl ether (Japanese Patent Publication No. 57-
15229). This uses a compound similar to that of the matrix resin in order to improve the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin. Sizing agents of this type certainly improve the adhesion. However, when carbon fibers are required to have cohesive strength and especially flexibility when weaving carbon fibers, this performance is extremely insufficient, and the effect of suppressing the occurrence of fuzz and thread breakage during weaving is low. Since this type of sizing agent requires the use of an organic solvent such as methylene chloride or dichloroethane, there is a problem in that it is highly toxic and flammable. In addition, a sizing agent that uses bisphenol A type epoxy resin (a mixture of Epicote 828 and Epicote 1001 in a specific ratio, both manufactured by Ciel) as an aqueous emulsion using a polyoxyethylene nonionic surfactant as an emulsifier. There is (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-171767). In this case, since no organic solvent is used, there is no danger of toxicity or flammability. However, even if the type and amount of emulsifier used is specified, there is a problem that it is difficult to satisfy both the suppression of fuzz and thread breakage during weaving of carbon fibers and the interlayer shear strength of the resulting composite. There is also a sizing agent using N,N,N',N'-tetraglycidylphenylenediamine (Japanese Patent Publication No. 59-9664). This improves the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin. This type of sizing agent has a higher content of epoxy groups than the conventional sizing agent using bisphenol A diglycidyl ether as described above, so the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin is better. The interlaminar shear strength of the composite is improved. However, the problem is that the epoxy group tends to change over time, and carbon fibers treated with this sizing agent lose their flexibility and become hard over time, leading to increased fuzz and thread breakage during weaving of the carbon fibers. There is. On the other hand, there is an example in which glycidyl ether or glycidyl ester consisting of an abiethyl group is used as a coupling agent between carbon fibers and matrix resin (Japanese Patent Application Laid-Open No. 144468/1983). This improves the adhesion between the carbon fiber and the unsaturated matrix resin. When this coupling agent is used, compared to the conventional sizing agent using bisphenol A diglycidyl ether mentioned above,
The adhesion between the carbon fibers and the unsaturated matrix resin is improved, and the interlaminar shear strength of the resulting composite is improved. However, since this coupling agent contains only one oxirane ring in its molecule, when it is used in a composite using an epoxy resin as a matrix resin, an intermediate layer formed at the interface between the carbon fiber and the matrix resin The oxirane ring concentration is low, so when carbon fibers coated with this coupling agent are impregnated with matrix resin, the curing agent diffuses from the matrix resin into the coupling agent layer and reacts with the oxirane rings. This is insufficient to form a strong bond, and as a result, the resulting composite still has a problem in that the interlaminar shear strength does not reach a sufficient level. In summary, conventionally proposed sizing agents for carbon fibers provide flexibility to carbon fibers, improve the abrasion resistance of carbon fibers, and suppress the occurrence of fuzz and thread breakage during weaving of carbon fibers. There is no such thing that can fully demonstrate the effect and also exhibit the effect of improving the interlaminar shear strength of the composite obtained by improving the adhesion between carbon fiber and matrix resin, and it depends on the organic solvent used. The reality is that they are toxic and even flammable. <Problems to be Solved by the Invention> The present invention solves the conventional problems as described above, and provides carbon fibers with sufficient cohesion and abrasion resistance, thereby suppressing the occurrence of fuzz and thread breakage. It is essential to greatly improve the handling properties of the carbon fibers, to improve the adhesion between the carbon fibers and the matrix resin, and to impart excellent interlaminar shear strength to the resulting composite, and to use an organic solvent. The object of the present invention is to provide a sizing agent for carbon fibers that can eliminate the danger of toxicity and flammability. <Means for Solving the Problems> As a result of intensive research from the above viewpoint, the present inventors discovered that a specific abiethylamine derivative epoxy compound with a high oxirane ring concentration is correct and suitable, and has developed the present invention. It has come to completion. That is, the present invention relates to a sizing agent for carbon fibers characterized by containing an abiethylamine derivative epoxy compound represented by the following general formula (). General formula (): [However, X, Y are

【式】【formula】

【式】から選ばれる1種又は2 種以上で、同時に同一でも又は異なつていてもよ
く、異なつている場合はランダム結合でも又はブ
ロツク結合でもよい。ここに、nは0又は1〜6
の整数、Rは水素又はメチル基、R′は水素又は
One or more selected from [Formula] may be the same or different at the same time, and if they are different, they may be combined randomly or in a block manner. Here, n is 0 or 1 to 6
an integer, R is hydrogen or a methyl group, R' is hydrogen or

【式】である。〕 本発明に係るサイジング剤は、有機溶剤を使用
しなくてもよいという点において、一般式()
で示されるアビエチルアミン誘導体エポキシ化合
物を水系で含有するものが好ましい。該アビエチ
ルアミン誘導体エポキシ化合物を水系で含有する
ということは、そのサイジング剤が水を連続相と
する系において使用されることを意味する。一般
式()で示されるアビエチルアミン誘導体の水
に対する親和性は、一般式()中のX,Yに関
し、R,R′,nの内容によつて異なり、それは
アビエチルアミン誘導体エポキシ化合物が自己乳
化性を示したり或いは適切な乳化剤の共存下に乳
化性を示したりするが如くであつて、例えば、
R,R′がメチル基又は
[Formula]. ] The sizing agent according to the present invention has the general formula () in that it does not require the use of an organic solvent.
It is preferable to use an aqueous system containing an abiethylamine derivative epoxy compound represented by the following formula. Containing the abiethylamine derivative epoxy compound in an aqueous system means that the sizing agent is used in a system in which water is the continuous phase. The affinity for water of the abiethylamine derivative represented by the general formula () differs depending on the contents of R, R', and n with respect to X and Y in the general formula (). or exhibit emulsifying properties in the presence of an appropriate emulsifier, for example,
R and R' are methyl groups or

【式】である 場合やR,R′がともに水素で且つnが3よりも
小さい場合に適切な乳化剤が必要になる。勿論、
アビエチルアミン誘導体エポキシ化合物が自己乳
化性を示す場合においても、適切な乳化剤を使用
することに支障はない。いずれにしても、本発明
に使用する乳化剤としては、ポリオキシエチレン
アビエチルエーテル、ポリオキシエチレンヒドロ
アビエチルエーテル、ポリオキシエチレンスチレ
ン化フエニルエーテル、ポリオキシエチレンベン
ジル化フエニルエーテル、ポリオキシエチレンノ
ニルフエニルエーテル等の界面活性剤が好適であ
る。一般式()中のX,Yに関し、R,R′が
ともに水素で且つnが6よりも大きい場合、該ア
ビエチルアミン誘導体エポキシ化合物の水に対す
る親和性は一層よくなるが、マトリツクスレジン
との接着性が低下し、得られるコンポジツトの層
間剪断強度が低下するため好ましくない。総じ
て、得られるコンポジツトの層間剪断強度は、一
般式()中のX,Yに関し、nが3に近い場合
に良好となる。 本発明に係るサイジング剤は、一般式()で
示されるアビエチルアミン誘導体エポキシ化合物
の他に、必要に応じて、従来のサイジング剤、平
滑剤、界面活性剤等を適宜、本発明の効果を損な
わない範囲で含有することができる。これらを例
示すると、サイジング剤としては、ビスフエノー
ルAジグリシジルエーテル系、ノボラツク型グリ
シジルエーテル系又はN,N,N′,N′−テトラ
グリシジルジアミノフエニルメタン等のエポキシ
化合物があり、また平滑剤としては、ステアリル
ラウレート、ラウリルステアレート又はオレイル
オレート等の脂肪酸エステルがあり、更に界面活
性剤としては、ポリオキシエチレン(6モル)ノ
ニルフエニルエーテル又はポリオキシエチレン
(30モル)トリスチレン化フエニルエーテル等の
非イオン型界面活性剤がある。いずれの場合も、
本発明に係るサイジング剤は、一般式()で示
されるアビエチルアミン誘導体エポキシ化合物
を、通常は10重量%以上、好ましくは50重量%以
上含有するものである。 一般式()で示されるアビエチルアミン誘導
体エポキシ化合物は、原料のアビエチルアミン
に、無触媒で、グリシドール、酸化エチレン及
び/又は酸化プロピレンを反応させる第1工程、
次いでその反応生成物に、三弗化ホウ素エーテル
錯体等の酸性触媒の存在下で、エピハロヒドリン
を反応させてハロヒドリンエーテルを得る第2工
程、更にはそのハロヒドリンエーテルを苛性アル
カリ水溶液で分子内閉環反応によりグリシジルエ
ーテルとする第3工程、以上の工程で合成するこ
とができる。この際、第2工程で使用するエピハ
ロヒドリンのグリシドールに対するモル比を大き
くすることによつて、第1工程による反応生成物
の水酸基にオキシラン環を多く導入することがで
き、エピハロヒドリンとしては、エピブロムヒド
リンよりもエピクロルヒドリンの方が工業上有利
である。 〈作用等〉 本発明に係るサイジング剤は、PAN系、ピツ
チ系又はレーヨン系等の各種炭素繊維(黒鉛繊維
を含む)に適用され、所期効果を発揮する。適用
の具体的手段は、デイツプ法、スプレー法又はロ
ーラー法等、従来手段のいずれでもよく、サイジ
ング剤溶液を炭素繊維に含浸後、赤外線ランプや
熱風等で乾燥する。適用に際してサイジング剤
を、水系溶液或いはエマルジヨンとするか又は有
機溶剤溶液とし、有効成分換算で、通常は10重量
%以下、好ましくは0.5〜3重量%に調整する。
該サイジング剤の炭素繊維への付着量は、有効成
分換算で、通常は0.2〜5重量%、好ましくは0.3
〜2重量%である。 〈発明の効果〉 以上説明した通りであるから、本発明には、要
約すると次のような効果がある。 (1) 炭素繊維に優れた抱合力及び耐摩耗性を付与
することができるため、該炭素繊維の製織時に
おける毛羽や糸切れの発生を抑制し、その取扱
い性を大幅に向上する。 (2) 前記(1)の効果と相まつて、炭素繊維とマトリ
ツクスレジンとの接着性もよいため、得られる
コンポジツトの層間剪断強度も向上する。 (3) 有機溶剤の使用を必須とせず、均一安定な水
系で使用することもでき、毒性や引火性の危険
がない。 以下、実施例等を挙げて本発明の構成及び効果
をより明瞭にするが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。 〈実施例〉 先ず、前記一般式()で示されるアビエチル
アミン誘導体エポキシ化合物につき、第1表記載
の合成原料とモル比で、A−1〜A−7を合成し
た。
An appropriate emulsifier is required when the formula is [Formula] or when R and R' are both hydrogen and n is smaller than 3. Of course,
Even when the abiethylamine derivative epoxy compound exhibits self-emulsifying properties, there is no problem in using an appropriate emulsifier. In any case, the emulsifiers used in the present invention include polyoxyethylene abiethyl ether, polyoxyethylene hydroabiethyl ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene benzylated phenyl ether, polyoxyethylene Surfactants such as nonyl phenyl ether are preferred. Regarding X and Y in the general formula (), when both R and R' are hydrogen and n is larger than 6, the abiethylamine derivative epoxy compound has better affinity for water, but adhesion to the matrix resin This is undesirable because it lowers the properties and the interlaminar shear strength of the resulting composite. In general, the interlaminar shear strength of the resulting composite is good when n is close to 3 with respect to X and Y in the general formula (). In addition to the abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula (), the sizing agent according to the present invention may contain conventional sizing agents, smoothing agents, surfactants, etc., as necessary, to impair the effects of the present invention. It can be contained within a certain range. Examples of sizing agents include epoxy compounds such as bisphenol A diglycidyl ether type, novolak type glycidyl ether type, or N,N,N',N'-tetraglycidyldiaminophenylmethane, and smoothing agents. Examples include fatty acid esters such as stearyl laurate, lauryl stearate, and oleyl oleate, and surfactants include polyoxyethylene (6 mol) nonyl phenyl ether or polyoxyethylene (30 mol) tristyrenated fluoride. There are nonionic surfactants such as enyl ether. In either case,
The sizing agent according to the present invention usually contains 10% by weight or more, preferably 50% by weight or more of the abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula (). The abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula () consists of a first step of reacting the raw material abiethylamine with glycidol, ethylene oxide and/or propylene oxide without a catalyst;
Next, the reaction product is reacted with epihalohydrin in the presence of an acidic catalyst such as a boron trifluoride ether complex to obtain a halohydrin ether. The third step of producing glycidyl ether by internal ring-closing reaction can be synthesized through the above steps. At this time, by increasing the molar ratio of epihalohydrin to glycidol used in the second step, it is possible to introduce more oxirane rings into the hydroxyl groups of the reaction product in the first step. Epichlorohydrin is industrially more advantageous than phosphorus. <Effects, etc.> The sizing agent according to the present invention is applied to various carbon fibers (including graphite fibers) such as PAN-based, pitch-based, or rayon-based, and exhibits the desired effects. The specific application method may be any conventional method such as dip method, spray method or roller method, and after impregnating the carbon fiber with the sizing agent solution, it is dried using an infrared lamp or hot air. When applied, the sizing agent is made into an aqueous solution or emulsion, or an organic solvent solution, and is usually adjusted to 10% by weight or less, preferably 0.5 to 3% by weight, in terms of the active ingredient.
The amount of the sizing agent attached to the carbon fiber is usually 0.2 to 5% by weight, preferably 0.3% by weight in terms of the active ingredient.
~2% by weight. <Effects of the Invention> As explained above, the present invention has the following effects in summary. (1) Since carbon fibers can be endowed with excellent cohesive strength and abrasion resistance, the occurrence of fuzz and thread breakage during weaving of the carbon fibers is suppressed, and its handling properties are greatly improved. (2) Coupled with the effect of (1) above, the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin is also good, so the interlaminar shear strength of the resulting composite is also improved. (3) It does not require the use of organic solvents, can be used in a homogeneous and stable aqueous system, and has no danger of toxicity or flammability. EXAMPLES Hereinafter, the structure and effects of the present invention will be made clearer with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. <Example> First, A-1 to A-7 were synthesized using the abiethylamine derivative epoxy compounds represented by the general formula () at molar ratios with the synthesis raw materials listed in Table 1.

【表】 A−1及びA−2の合成方法を以下に挙げる。
A−3〜A−7の合成はA−1やA−2の場合に
準じて行なつた。 ●A−1の合成方法:撹拌機、還流冷却器、滴下
ロート及び温度計を備える1容の四ツ口フラ
スコを使用した。窒素気流下、この中へアビエ
チルアミン(ハーキユリス社製のアミンD)
142.5g(0.5モル)を加え、110〜130℃に保ち
つつ、グリシドール296g(4モル)を2時間
要して滴下した。滴下終了後、60分間反応を続
けて完結させた。次いで、触媒として三弗化ホ
ウ素エーテラート2.2g(0.5重量%)を加え、
60〜80℃で、エピクロルヒドリン111g(1.2モ
ル)を滴下した。この後、90〜100℃で2時時
間撹拌し、80〜100℃で、水酸化カリウム64g
(1.2モル)を含有する40%水溶液を加えて3時
間撹拌を続けた。減圧処理後、副生した塩を除
去し、生成物A−1を得た。 ●A−2の合成方法:1.5のオートクレーブに
アビエチルアミン(前掲のもの)285g(1モ
ル)を仕込み、3〜5Kg/cm2、120〜140℃で、
グリシドール148g(2モル)と酸化エチレン
352g(8モル)の混合物を、3時間を要して
反応させた後、同温で1時間熟成した。この反
応生成物に三弗化ホウ素エーテラート3.9g
(0.5重量%)を加え、更に60〜80℃でエピクロ
ルヒドリン832g(9モル)を2時間要して滴
下した。滴下終了後、90〜100℃で2時間撹拌
し、80〜100°で、水酸化カリウム225g(4モ
ル)を含有する40%水溶液を加えて3時間撹拌
を続けた。減圧処理後、副生した塩を除去し、
生成物A−2を得た。 次に、かくして合成したA−1〜A−7等を
用い、第2表記載のサイジング剤(実施例1〜
7、比較例1〜4)を調整した。 そして、いずれも次のように、炭素繊維を処
理し、コンポジツトを成形して、試験乃至評価
した。結果を第3表に示した。 ●炭素繊維のサイジング処理:市販のPAN系炭
素繊維(7μ/3000フイラメント)を有機溶剤
にて脱サイズし、これに各サイジング剤を有効
成分付着量が1.0重量%となるようにデイツプ
法で含浸させ、オーブン中で120℃×5分間乾
燥した。 ●コンポジツトの成形:前記のようにサイジング
処理した炭素繊維に、エピコート828(シエル社
製、ビスフエノールAジグリシジルエーテルモ
ノマー)を100g+ボロントリフルオライドモ
ノメチルアミンを5g+メチルエチルケトンを
25gからなる樹脂液を含浸させ、120℃で半硬
化させて一方向プリプレグを作成した。このプ
リプレグを金型中に積層して、170℃×1時間
加圧し、Vf(コンポジツト中の炭素繊維の体積
%)=60%のコンポジツトを成形した。 ●毛羽、糸切れ試験:前記のようにサイジング処
理した炭素繊維について、TM式抱合力テスタ
ー(大栄化学精機社製)を用い、荷重50g/
3000フイラメント、θ=150度、擦過長30mm、
クロムメツキ金属櫛を150回/分の速さで500回
往復運動させて、繊維−金属間の擦過試験を行
つた。また別に、ラビングテスター(東洋精機
社製)を用い、内角35度、1回燃り、擦過長20
mm、100回/分の速さで500回往復運動させて、
繊維−繊維間の擦過試験を行つた。そして、と
もに以下の5段階基準で評価した。 A=毛羽が殆んど発生しない。 B=単数的な毛羽しか発生しない。 C=毛羽が集団的に発生する。 D=毛羽が多発し、一部が切断する。 E=3000フイラメントが切断する。 ●層間剪断強度試験:前記のように成形したコン
ポジツトについて、ASTMのD−2344に準じ
測定した(ILSS)。 ●乳化安定性試験:水性エマルジヨン型サイジン
グ剤の有効成分10重量%エマルジヨンを調整
し、20℃×7日間放置した。そして、以下の3
段階基準で評価した。 〇=分離なし △=クリーム状分離物が浮いた ×=沈澱が生じた
[Table] The synthesis methods of A-1 and A-2 are listed below.
The synthesis of A-3 to A-7 was carried out in the same manner as A-1 and A-2. ●Synthesis method of A-1: A 1-volume four-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer was used. Add abiethylamine (Amine D manufactured by Hercules) into this under a nitrogen stream.
142.5 g (0.5 mol) was added thereto, and 296 g (4 mol) of glycidol was added dropwise over 2 hours while maintaining the temperature at 110 to 130°C. After the dropwise addition was completed, the reaction was continued for 60 minutes to complete. Next, 2.2 g (0.5% by weight) of boron trifluoride etherate was added as a catalyst,
At 60-80°C, 111 g (1.2 mol) of epichlorohydrin was added dropwise. After this, it was stirred for 2 hours at 90-100℃, and at 80-100℃, 64g of potassium hydroxide was added.
A 40% aqueous solution containing (1.2 mol) was added and stirring was continued for 3 hours. After the vacuum treatment, the by-produced salt was removed to obtain product A-1. ●Synthesis method of A-2: Charge 285 g (1 mol) of abiethylamine (previously mentioned) into a 1.5 autoclave, and at 3 to 5 Kg/cm 2 at 120 to 140°C.
Glycidol 148g (2 moles) and ethylene oxide
352 g (8 mol) of the mixture was reacted for 3 hours and then aged for 1 hour at the same temperature. This reaction product contains 3.9 g of boron trifluoride etherate.
(0.5% by weight) was added thereto, and then 832 g (9 mol) of epichlorohydrin was added dropwise over 2 hours at 60 to 80°C. After the addition was completed, the mixture was stirred at 90 to 100°C for 2 hours, and at 80 to 100°, a 40% aqueous solution containing 225 g (4 moles) of potassium hydroxide was added, and stirring was continued for 3 hours. After depressurization treatment, remove the by-product salt,
Product A-2 was obtained. Next, using the thus synthesized A-1 to A-7, etc., the sizing agents listed in Table 2 (Examples 1 to 1) were used.
7. Comparative Examples 1 to 4) were prepared. In each case, carbon fibers were treated and composites were molded and tested and evaluated as follows. The results are shown in Table 3. ●Sizing treatment of carbon fiber: Commercially available PAN-based carbon fiber (7μ/3000 filament) is desized with an organic solvent, and impregnated with each sizing agent using the dip method so that the amount of active ingredient attached is 1.0% by weight. and dried in an oven at 120°C for 5 minutes. ●Composite molding: Add 100 g of Epicote 828 (manufactured by Ciel, bisphenol A diglycidyl ether monomer) + 5 g of boron trifluoride monomethylamine + methyl ethyl ketone to the carbon fiber sized as described above.
It was impregnated with 25g of resin liquid and semi-cured at 120°C to create a unidirectional prepreg. This prepreg was laminated in a mold and pressurized at 170°C for 1 hour to form a composite with Vf (volume % of carbon fiber in the composite) = 60%. - Fluff and yarn breakage test: Carbon fibers sized as described above were tested using a TM type conjugation force tester (manufactured by Daiei Kagaku Seiki Co., Ltd.) at a load of 50 g/
3000 filament, θ=150 degrees, rubbing length 30 mm,
A chrome-plated metal comb was reciprocated 500 times at a rate of 150 times per minute to perform a fiber-to-metal abrasion test. Separately, using a rubbing tester (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.), an internal angle of 35 degrees, one burn, and a rubbing length of 20
mm, reciprocate 500 times at a speed of 100 times/min,
A fiber-to-fiber abrasion test was conducted. Both were evaluated using the following 5-level criteria. A = Almost no fluff is generated. B=Only singular fuzz is generated. C=Fuzz occurs in clusters. D=Fuzzing occurs frequently and some parts are cut off. E=3000 filament breaks. ●Interlaminar shear strength test: The composite molded as described above was measured according to ASTM D-2344 (ILSS). ●Emulsion stability test: A 10% by weight emulsion of the active ingredient of an aqueous emulsion type sizing agent was prepared and left at 20°C for 7 days. And the following 3
Evaluation was made on a graded basis. 〇 = No separation △ = Creamy separated material floated × = Precipitate formed

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 もの。第3表の結果からも、前述の如き本
発明の効果が明白である。
[Table] Things. From the results in Table 3, it is clear that books such as those mentioned above
The effects of the invention are obvious.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 次の一般式()で示されるアビエチルアミ
ン誘導体エポキシ化合物を含有することを特徴と
する炭素繊維用サイジング剤。 一般式(): 〔但し、X,Yは、【式】 【式】から選ばれる1種又は2 種以上で、同時に同一でも又は異なつていてもよ
く、異なつている場合はランダム結合でも又はブ
ロツク結合でもよい。ここに、nは0又は1〜6
の整数、Rは水素又はメチル基、R′は水素又は 【式】である。〕 2 一般式()で示されるアビエチルアミン誘
導体エポキシ化合物を水系で含有する特許請求の
範囲第1項記載の炭素繊維用サイジング剤。
[Scope of Claims] 1. A sizing agent for carbon fibers, characterized by containing an abiethylamine derivative epoxy compound represented by the following general formula (). General formula (): [However, X and Y are one or more selected from [Formula] [Formula], and may be the same or different at the same time, and if they are different, a random combination or a block combination may be used. Here, n is 0 or 1 to 6
R is hydrogen or a methyl group, R' is hydrogen or [Formula]. 2. The sizing agent for carbon fibers according to claim 1, which contains an aqueous abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula ().
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