CN101511919A

CN101511919A - 复合材料及其制造方法

Info

Publication number: CN101511919A
Application number: CNA2007800326786A
Authority: CN
Inventors: 大野信博
Original assignee: Teijin Chemicals Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-08-19
Also published as: EP2080781A1; WO2008056755A1; US20100059719A1; US8043669B2; JP5371437B2; JPWO2008056755A1; EP2080781A4

Abstract

本发明的目的在于，提供一种以热塑性树脂作为基体并由导电性纤维来提高强度的复合材料的制造方法。本发明的另一目的是，提供一种制造空隙率小、弯曲强度、弯曲弹性模量等机械性能良好的复合材料的方法。本发明是将热塑性树脂浸渍在导电性纤维中的复合材料的制造方法，其包括：(1)使热塑性树脂粘附在导电性纤维上的工序(A)以及(2)用微波照射该纤维使其发热而使该树脂浸渍在该纤维中的工序(B)。

Description

复合材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制造方法。本发明涉及一种通过微波加热使树脂浸渍在纤维中制造强度优异的复合材料的方法。

背景技术

以热塑性树脂作为基体的纤维强化复合材料(下面，有时称之为“FRTP”)已广为人们所知。通常情况下，FRTP是一种将树脂浸渍在分散团(pellet)、单向团(pellet)、单一纤维束(strand)、单向片(sheet)(UD片)、织物或无纺布形态下的强化纤维中而成的预成型体。预成型体通过注塑成型、挤压成型、模内成型或纤维缠绕成型等加工成构造部件、各种零部件等。

然而，在制造FRTP时需要注意以下几个方面。即，由于一般情况下热塑性树脂粘度高，所以在纤维上的附着量较多而且极易变得不均匀，从而难以将热塑性树脂浸渍在各根纤维中。此外，在对热塑性树脂的加热过程中所产生的气体难以逸散到外部，痕容易使纤维和树脂之间的密接性变得不充分。

图5中示出了一例采用外部加热熔融法的连续对纤维浸渍的装置(括号内的数值表示图5中的附图标记)。该装置以如下方式构成：其具有槽(11)，该槽(11)的内部盛装有熔融后的热塑性树脂(12)，将纤维束(1)在槽(11)中连续浸渍，使熔融树脂(12)浸渍在纤维束(1)中。此时，采用夹送辊(14)并通过加热(外部加热)来降低热塑性树脂的粘度，从而使热塑性树脂易于浸渍在纤维束中。

该方法中，为了降低纤维附近的树脂的粘度，提高纤维与树脂的密接性，必需提高纤维附近树脂的温度。但该方法中，热是按照树脂→树脂和纤维之间的界面→纤维这样的顺序进行传递，所以，为了使界面的温度升高，需要提高整个树脂的温度。其结果，整个树脂都暴露在高温下从而整个树脂受热而劣化。

此外，还提出了许多种为提高树脂和纤维之间的密接性而改进FRTP的机械特性的方法。例如，可举出下面所述的方案。

专利文献1中，提出了一种预成形片的连续制造方法。该方法包括如下工序：一边在溶剂中使纤维束沿着曲面产生张力一边将其连续收取而使该纤维束扩展的工序；对该扩展后的纤维束进行干燥的工序；使熔融树脂浸渍在干燥后的纤维束列中的工序。该方法既解决了溶剂残留的问题，又解决了通过干式法进行时纤维束扩展不充分的问题。但是，该方法难以对树脂和纤维的量比进行控制，并难以获得充分的密接性。

专利文献2中，公开了一种预成型体的制造方法，即，让不同于基体树脂但与基体树脂具有相溶性的树脂溶液浸渍在沿一个方向平行扩展的片状连续碳纤维中，并在不对该溶液进行干燥的情况下粘附作为基体树脂的片状树脂。就该方法而言，作为糊剂，使用了与基体树脂具有相溶性的树脂溶液，所以具有残留溶剂会使复合材料性能劣化的缺陷。

专利文献3中，公开了一种预成型体的制造方法，即，对沿一个方向平行扩展的片状连续碳纤维加压，使其浸渍在熔融状态的热塑性树脂膜上。但该方法也还未获得充分的密接性。

专利文献4中，公开了一种可连续制造纤维强化塑料的方法，即，使流动性塑料以多条分流的形式朝纤维材料垂直喷射并与之相撞，由此来连续制造纤维强化塑料。将该方法适用于热塑性树脂时，由于熔融树脂粘度过高，所以需要溶液或分散液。该方法也未彻底解决残留溶剂的问题。

专利文献5中，公开了一种预成型体的制造方法，特征是，在以织物作为强化材料、以热塑性树脂作为基体的预成型体中，用溶剂洗净除去织物上的浆剂，接下来干燥，然后层压热塑性树脂膜，并在加热状态下押压。即使采用该方法，仍不能说树脂和织物具有充分的密接性。

专利文献6中，公开了一种层压成形方法，即，对以聚丙烯为基体树脂的纤维强化预成型体进行加热熔融，并进行压力成型，此时，在基体树脂中混入可提高介电损失系数的添加物，并用微波对预成型体进行加热熔融。但就该方法而言，基体树脂中的添加剂被微波加热，并不能有选择性地加热纤维和其附近的树脂。因此，为了使纤维附近的树脂降到希望的熔融粘度，需要高温加热整个基体树脂，从而会造成整个基体树脂受热而劣化。

专利文献1：特开昭57-56220号公报

专利文献2：特开昭58-162317号公报

专利文献3：特开昭59-14924号公报

专利文献4：特开昭61-286107号公报

专利文献5：特开昭63-54441号公报

专利文献6：特开昭64-34733号公报

发明内容

本发明的目的是，提供一种以热塑性树脂作为基体并用导电性纤维来提高强度的复合材料的制造方法。本发明的另一目的是，提供一种制造空隙率小且弯曲强度、弯曲弹性模量等机械性能良好的复合材料的方法。本发明的另一目的是，提供一种制造热塑性树脂和导电性纤维的密接性优异的复合材料的方法。本发明的另一目的是，提供一种基体树脂的分子量较低且色相恶化少的复合材料的制造方法。本发明的另一目的是，提供一种导电性纤维损伤较少的复合材料的制造方法。

本发明是基于下述发现而作出的，即，将热塑性树脂浸渍在导电性纤维中时，用微波照射加热导电性纤维来降低热塑性树脂的粘度，可使热塑性树脂很好地浸渍在该纤维中，而且也提高了二者的密接性。

此外，本发明还基于下述发现而作出，即，微波加热的位置仅局限于导电性纤维与热塑性树脂的界面附近，因此，与对热塑性树脂整体进行加热的外部加热方式相比，可抑制树脂的劣化。

此外，本发明还基于下述发现而作出，即，与使导电性纤维与加热器接触的方法相比，利用微波的非接触加热法对纤维的损伤较小。

此外，本发明还基于下述发现而作出，即，在将热塑性树脂浸渍在导电性纤维中之前，当用微波照射导电性纤维而对其加热时，可有效地除去该纤维上所附着的水分和杂质，从而能使热塑性树脂很好地浸渍在该纤维中。

本发明是一种将热塑性树脂浸渍在导电性纤维中的复合材料的制造方法，包括：(1)使热塑性树脂粘附在导电性纤维上的工序(A)；及(2)用微波照射该纤维使其发热，并使该树脂浸渍在该纤维中的工序(B)。

优选在工序(A)中粘附熔融状或粉末状的热塑性树脂。优选在工序(B)中，并用外部加热装置来浸渍该树脂。优选在工序(A)之前具有对导电性纤维进行开纤的工序(F-1)。优选在在工序(A)之前具有用微波照射导电性纤维而加热该纤维的工序(F-2)。优选在工序(B)之后具有对该树脂进行加压的工序(D)。优选在工序(B)之后具有使熔融后的树脂冷却、固化的工序(工序C)。导电性纤维优选是碳纤维。导电性纤维具有从纤维束、单向(UD)片、织物和无纺布中选出的形态。热塑性树脂优选是芳香族聚碳酸酯树脂。芳香族聚碳酸酯树脂的熔融体积率值(MVR值)优选为70cm^3/10分钟以下。

本发明还包括复合材料，其含有导电性纤维和热塑性树脂，空隙率为2.6％以下。导电性纤维优选实质上没有裂缝的导电性纤维。

附图说明

图1是表示微波炉的概要图。

图2是表示微波照射时间与测试体表面温度之间关系的曲线图，其是在采用图1中所示的微波炉并固定纤维束诱导30～70W的微波时的曲线图。表中的FWD表示微波装置的信号发送输出，REW表示未吸收而返回的输出。另外，CF(碳纤维)采用了日本东邦耐克丝株式会社生产的HTA-12K(商品名称)。PC(聚碳酸酯树脂)采用了日本帝人化成(株)生产的CM1000(商品名称)。

图3是表示微波照射时间与测试体表面温度之间的关系的曲线图，其是在采用图1中所示的装置一边以1～4m/min的速度收取纤维束一边诱导微波时的曲线图。表中的FWD表示微波装置的信号发送输出，REW表示未吸收而返回的输出。

图4是表示实施例中采用的工序的概要图。

图5是表示比较例中采用的工序的概要图。

附图表记说明

1 导电性纤维的连续纤维束

2 导向辊

3 开纤装置

4 微波发信机(磁控管)

5 微波单向管(isolator)

6 功率监视器

7 EH调谐器

8 导波管

9 微波诱导加热用烘箱

10 反射调整板(柱塞)

11 槽

12 热塑性树脂

13 微波诱导炉

14 夹送辊

15 绞合收取机辊(ねじり引き取り機ロ—ラ—)

16 切割机

17 冷却部

具体实施方式

<复合材料的制造方法>

本发明是将热塑性树脂浸渍在导电性纤维中制造复合材料的方法。

(导电性纤维)

本发明中，导电性纤维(下面，有时也称之为纤维)优选是电阻率约为0.5Ω/cm～1.0×10^-6Ω/cm的纤维。例如，可举出碳纤维、金属涂覆纤维、金属氧化物纤维、金属氧化物涂覆纤维、金属纤维等。其中，由于强度较高且分量轻，所以优选碳纤维。

导电性纤维的直径优选为6～8μm。导电性纤维优选是连续纤维。

导电性纤维优选是具有从纤维束、单向(UD)片、织物和无纺布中选出的形态。

纤维束优选是由11000～25000根直径为6～8μm的纤维构成的束。

(热塑性树脂)

在本发明中，热塑性树脂(下面，有时称之为树脂)，可举出芳香族聚碳酸酯树脂、芳香族聚酯树脂、脂肪族聚酯树脂、乙烯类热塑性树脂、甲基丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚芳酯树脂、聚烯烃类树脂、以及热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体等的热塑性弹性体等。该热塑性树脂，根据目的，可单独使用，也可混合两种以上使用。在这些树脂中，从耐热性良好、具有充分的韧性或强度并且在溶剂中很好地溶解方面考虑，优选芳香族聚碳酸酯树脂。

芳香族聚碳酸酯树脂，除通常使用的双酚A型聚碳酸酯以外，还可使用其他的二价酚聚合的高耐热性或低吸水率的各种芳香族聚碳酸酯树脂。

芳香族聚碳酸酯树脂，可以通过各种制造方法制造，在采用界面缩聚法制造时，通常使用一价酚类的封端剂。芳香族聚碳酸酯树脂，也可以是进一步聚合三官能苯酚类的支链聚碳酸酯树脂，进一步地，还可以是使脂肪族二羧酸或芳香族二羧酸、以及二价的脂肪族或脂环族醇共聚的共聚聚碳酸酯。

芳香族聚碳酸酯树脂的粘度平均分子量(M)，优选为1.5×10⁴～4.0×10⁴，更优选为1.5×10⁴～3.8×10⁴。芳香族聚碳酸酯树脂的粘度平均分子量(M)，可根据下述方法算出，即，从在20℃下将0.7g聚碳酸酯树脂溶解在100ml二氯甲烷而得到的溶液求出比粘度(η_sp)，然后将该比粘度(η_sp)代入下式，通过下式算出该粘度平均分子量(M)：

η_sp/c＝[η]+0.45×[η]²c([η]是极限粘度)

[η]＝1.23×10^-4M^0.83

c＝0.7

另外，芳香族聚碳酸酯树脂的熔融体积率值(MVR值)，优选为70cm³/10分钟以下，更优选为20cm³/10分钟以下，最优选为10cm³/10分钟以下。另外，上述熔融体积率值(MVR值)，是根据ISO1133标准，在300℃、1.2kg负载下实施测定的值。

本发明是包括工序(A)和工序(B)的复合材料制造方法。下面详细地说明各工序的具体情况。

(粘附：工序(A))

工序(A)是使热塑性树脂粘附在导电性纤维上的工序。优选将树脂加热成熔融状态或使其为易于混合的纤维状、粉末状或者膜状而粘附在纤维表面上。具体而言，工序(A)，可将导电性纤维浸渍到具有熔融树脂的槽中来进行。工序(A)中，优选粘附熔融状或粉末状的热塑性树脂。

(微波照射：工序(B))

工序(B)是用微波照射其上粘附有树脂的纤维从而使纤维发热而将树脂浸渍在纤维中的工序。通过加热纤维，降低树脂的粘度，从而树脂容易浸渍在纤维中。导电性纤维，虽然表面上具有各种凹凸不平之处，但纤维通过与低粘度的树脂相接触，可将该凹凸不平之处产生的锚接效果(固着效果)应用于树脂的密接性上。通过微波照射，可使纤维更均匀、坚固地被树脂覆盖、浸渍。

微波，是含有波长为10cm以下电波的毫米波的微波。该微波，可通过加热以碳纤维为代表的导电性纤维，来使高温状态下的热塑性树脂熔融。本发明中，将微波作为良好的内部加热装置来使用。

纤维的表面温度优选为250℃～480℃，更优选为250℃～400℃，进一步优选为300℃～350℃。当纤维温度为上述该温度范围时，则可将树脂浸渍在纤维中。通过微波照射使纤维发热的时间优选为0.1～100秒，更优选为0.2～60秒。若照射时间过长，则会使树脂和纤维的界面树脂受热而劣化，若照射时间过短，则难以使树脂和纤维之间获得应有的密接性。

工序(B)中，除了采用微波照射加热之外，还优选采用发热器或热媒介等加热装置来加热纤维和树脂。

工序(B)，优选在对粘附有树脂的纤维进行加压的同时进行。加压，可在拧或挤压的同时进行。通过加压可将树脂从纤维周围供给到纤维之间。

(开纤：工序(F-1))

本发明中，优选在工序(A)之前进行工序(F-1)。工序(F-1)是对导电性纤维进行开纤的工序。导电性纤维的纤维束是12000～24000根直径约为7μm的导电性纤维形成的纤维束。如果没有大范围地开纤，则树脂难以均匀地浸渍。开纤，优选通过辊或空气压力使导电性纤维的纤维束均衡地分为5～10层。

(微波照射：工序(F-2))

本发明中，优选在工序(A)之前进行工序(F-2)。工序(F-2)优选在工序(F-1)之后进行。工序(F-2)，是将微波照射在导电性纤维上而加热该纤维的工序。工序(F-2)，是通过加热纤维而将产生空隙的主要原因即水分除去的工序。在将表面温度较低、水分较多的导电性纤维与树脂混合的情况下，通过水分的膨胀而易卷入空隙，且易引起树脂的热水分解劣化。此外，通过微波照射来加热，还可将对制品的机械特性带来坏影响的导电性纤维的收束剂烧掉。

现有技术中通过使导电性纤维与热板接触而对其加热的方法，存在使纤维受到损伤的缺陷，与其相反，采用工序(F-2)的微波照射来进行加热，因不接触纤维，所以不会对纤维造成损伤。

微波加热，优选加热至比树脂温度高的温度。具体而言，当树脂是熔融的芳香族聚碳酸酯树脂时，优选将导电性纤维的表面温度取为330℃～380℃。

(加压：工序(D))

可在工序(B)之后进行工序(D)。工序(D)是加压树脂的工序。工序(D)是利用工序(B)的微波加热的余热，将压力施加到低粘度树脂上，进一步使树脂浸渍在纤维中的工序。可用辊来挤压纤维，也可用辊来拧纤维。通过在拧的同时进行连续地收取，将压力施加在纤维和树脂上，从而将树脂供给到空隙或因树脂的收缩而产生的气泡中。

(冷却：工序(C))

优选在工序(D)之后进行工序(C)。工序(C)是使熔融后的树脂冷却固化的工序。在经过了工序(B)之后，可获得树脂被冷却固化的复合材料。冷却，既可在室温下进行冷却，也可采用介质来强制性冷却。

(其他)

工序(F-1)～工序(C)，既可以是采用连续纤维而进行的连续式工序，也可以是间歇式工序。更优选是连续式工序。此外，如果能够不需要使用多个微波炉来进行炉内的温度控制，则也可在一个微波炉内实施工序(F-2)～工序(D)。此外，工序(F-1)～工序(C)，也可通过反复执行该工序来增加热塑性树脂的比率。也可在同一个工作室内在减压的状态下进行工序(F-1)～工序(C)。

<复合材料>

本发明的复合材料，含有导电性纤维和热塑性树脂，空隙率为2.6％以下。优选复合材料中的导电性纤维是实质上没有裂缝的导电性纤维。

导电性纤维和热塑性树脂，如前所述。复合材料中的导电性纤维的量，在复合材料为100重量％时，优选为3～90重量％，更优选为5～70重量％，进一步优选为10～60重量％。

空隙率是指：通过对根据导电性纤维的比重(a)、树脂的比重(b)以及导电性纤维的占有比率(c)计算出的复合材料的理论比重(A＝ac+b(1-c))和测定出的复合材料的比重(B)进行比较，用重量％来表示的其比重变低的比率((A-B)/A)。空隙率更优选为2.5％以下，进一步优选为2％以下。

实施例

下面通过实施例来详细说明本发明。但本发明并不限于此。此外，针对以下项目进行了评价。

(1)空隙率

根据由导电性纤维的比重(a)、树脂的比重(b)以及导电性纤维的占有比率(c)计算出的复合材料的比重(A＝ac+b(1-c))和测定出的复合材料的比重(B)，算出其比重变低的比率((A-B)/A)(重量％)。

(2)弯曲强度

根据ISO178测定弯曲强度(MPa)。

(3)弯曲弹性模量

根据ISO178测定弯曲弹性模量(MPa)。

(4)分子量降低量(ΔMv)的测定

通过下述方法从各实施例中所制造的复合材料中提取聚碳酸酯树脂。即，首先用二氯甲烷溶解复合材料，再进行过滤，分离导电性纤维和聚碳酸酯树脂，然后干燥聚碳酸酯树脂的二氯甲烷溶液使其薄膜化，提取出聚碳酸酯树脂。接下来，通过本文中所记载的方法来测定其粘度平均分子量。用原料的聚碳酸酯树脂粉末的分子量减去上述分子量，将二者的差值作为ΔMv来进行评价。

(5)变色评价

通过与分子量降低量的测定相同的方法，从各实施例中所制造的复合材料中提取聚碳酸酯树脂。接下来，用90g二氯甲烷溶解10g提取出的聚碳酸酯树脂制备成溶液，并将该溶液装入内部尺寸为厚10mm、宽36mm、深42mm的玻璃制容器内，然后用日本东京电色公司生产的色差雾度计TC-1800MK II通过光透过式来测定b值。用该数值减去用相同方法测定的原料聚碳酸酯树脂的b值，将其差值作为Δb来进行评价。

实验例1

(对用微波照射导电性纤维进行加热的研究)

设计一种用于将2.45GHz微波照射诱导在带收束剂的12000根导电性纤维形成的粗度为7μm的束(纤维束)上的微波炉。使用该微波炉，进行了可通过热像仪(thermo tracer)来观察温度分布的改进情况，并对炉内微波和纤维束扫描方向之间的角度进行研究，而且为防止纤维束的入口和出口的微波泄漏，还对出入口的导管内部段差环的数量和尺寸进行了研究，制作出了图1中所示的微波照射装置。

此外，由于所述方法是对微波波形在90度进行交叉的靶方法(target)，纤维束只能受到一次微波波形，从而需要再次利用炉内反射波。即，为了调节炉内反射波，移动反射调整板(10)，确定能够将炉内反射波再次照射在靶(target)上的稳定加热调谐位置。此外，改变微波的信号发送输出(FWD)，测定返回的发射波的功率(REV)，记录测试体所吸收的能量和测试体的温度。其结果如图2、图3所示，可判断出导电性纤维通过微波照射可得到效率较好的温度上升。此外，采用预加热至20℃～320℃的芳香族聚碳酸酯树脂，在相同条件下实施微波加热，温度会在不放热的情况下逐渐下降。

实施例1

作为热塑性树脂，采用聚碳酸酯树脂粉末(パンライトL-1225WP；粘均分子量：约22500；MVR值：11cm³/10分钟，日本帝人化成(株)制造)。

作为导电性纤维，采用碳纤维细丝(HTA-12K(商品名称)；细丝数量：12000根；细丝直：7μm；纤度：800g/1000m；抗拉强度：3.92GPa，日本东邦耐克丝株式会社制造)。

采用图4所示的装置，通过以下工序制造复合材料。括号内的数值表示附图中的表记。

(开纤：工序(F-1))

通过导向辊(2)对碳纤维细丝进行开纤。导向辊之间的距离为600mm，碳纤维的行进速度为约20mm/sec。

(微波照射：工序(F-2))

使开纤后的碳纤维通过微波诱导炉(13)而进行微波照射。照射约0.3秒的微波。采用该微波照射，通过在柱塞(plunger)上下调整微波的功率和炉内反射，使炉内的碳纤维的表面温度(通过红外线热像仪(thermo tracer)测定)为330℃。

(粘附：工序(A))

接下来，趁着碳纤维的温度还未下降的时候，将碳纤维浸渍在槽(11)中积存的温度为300℃的聚碳酸酯熔融树脂(12)中。浸渍后，通过夹送辊(14)对碳纤维进行挤压，然后，进一步在模具(die)出口进行绞合。

(微波照射：工序(B))

然后，让碳纤维通过在槽(11)至细丝绞合收取机辊(15)的空间上设置的微波诱导炉(13)，通过微波对其进行照射。调整输出和柱塞进行加热，使红外线热像仪测定的表面温度为300℃。表面温度是用热像仪(测定范围约10mm)在入口至出口的距离上离炉入口约2/3的位置上测定的。

(加压：工序(D))

接下来，在拧动的同时进行连续收取，冷却，并用切割机(16)进行切断。获得的复合材料，是在100重量％中含有约15重量％的碳纤维的复合材料。

(测试片的成型)

将获得的复合材料切成7cm长，并在120℃下干燥6小时，然后，在300℃、5kg/cm²的条件下对并排相互平行设置的10根复合材料施加5分钟压力，对其进行热压，从而成型为长70mm×宽10mm×厚4mm的测试片。通过该测试片来进行机械强度的测定。其结果示于表1。

实施例2

除了聚碳酸酯树脂是采用日本帝人化成(株)制造的CM-1000(商品名称)(粉末；粘均分子量：约16000；MVR值：50cm³/10分钟)之外，其余均是与实施例1相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与实施例1相同的评价。其结果示于表1。

实施例3

除了不让碳纤维通过在导向辊(2)至夹送辊(14)的空间上设置的微波诱导炉(13)之外，其余均是与实施例1相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与实施例1相同的评价。其结果示于表1。

实施例4

除了不让碳纤维通过在导向辊(2)至夹送辊(14)的空间上设置的微波诱导炉(13)之外，其余均是与实施例2相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与实施例2相同的评价。其结果示于表1。

比较例1

除了采用夹送辊(14)实施加热(外部加热)(图5)来替代微波加热之外，其余均是与实施例1相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与实施例3相同的评价。其结果示于表1。

比较例2

除了采用夹送辊(14)实施加热(外部加热)(图5)来替代微波加热之外，其余均是与实施例2相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与实施例4相同的评价。其结果示于表1。

比较例3

除了树脂温度以及通过夹送辊(14)加热(外部加热)后用红外线热像仪测定的复合材料的表面温度均为380℃之外，其余均是与比较例1相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与比较例1相同的评价。其结果示于表1。

表1

	单位	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	比较例1	比较例2	比较例3
	单位	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	比较例1	比较例2	比较例3	空隙率	重量％	1.8	1.2	2.4	1.9	4.3	2.9	1.9
弯曲强度	MPa	312	355	316	310	280	290	320	空隙率	重量％	1.8	1.2	2.4	1.9	4.3	2.9	1.9
弯曲强度	MPa	312	355	316	310	280	290	320	弯曲弹性模量	MPa	20.0	20.0	14.5	17.0	13.8	14.0	20.0
分子量降低量	ΔMv	800	500	600	400	700	500	2000	弯曲弹性模量	MPa	20.0	20.0	14.5	17.0	13.8	14.0	20.0
分子量降低量	ΔMv	800	500	600	400	700	500	2000	黄变度	Δb值	1	2	1	2	1	1	11

根据表1可以判断出，实施微波加热的复合材料与实施外部加热的复合材料相比，其空隙率较低、强度较高。

实施例5～8

采用作为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的IV值为0.86的ポリプラスチツク(株)制造的500FP中粘度制品替代聚碳酸酯树脂，切断的纤维束的干燥温度之外的温度设定分别下降50℃，除此之外，其余均是与实施例1～4相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与实施例1～4相同的评价。其结果示于表2。

比较例4和5

采用作为聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的IV值为0.86的ポリプラスチツク(株)制造的500FP中粘度制品替代聚碳酸酯树脂，切断的纤维束的干燥温度之外的温度设定分别下降50℃，除此之外，其余均是与比较例1、2相同的方法，由此来生产复合材料，并进行与比较例1、2相同的评价。其结果示于表2。

表2

	单位	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8	比较例4	比较例5
	单位	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8	比较例4	比较例5	空隙率	％	1.3	1.1	2.0	1.5	3.0	2.6
弯曲强度	MPa	310	340	310	305	300	310	空隙率	％	1.3	1.1	2.0	1.5	3.0	2.6
弯曲强度	MPa	310	340	310	305	300	310	弯曲弹性模量	MPa	21.0	21.5	16.0	18.0	15.0	16.0

发明效果

采用本发明的制造方法，可制造出残余变形小、空隙率小、弯曲强度和弯曲弹性模量等机械特性良好的复合材料。采用本发明的制造方法，可制造出基体树脂和导电性纤维的密接性优异的复合材料。采用本发明的制造方法，可抑制基体树脂的分子量的降低和色相的恶化。本发明的制造方法，由于通过微波照射在不直接接触的情况下来加热导电性纤维，所以可避免导电性纤维受到损伤。此外，由于不会对基体树脂进行多余的加热，所以树脂难以劣化。

采用本发明的制造方法，可以较低的能量使导电性纤维长时间处于高温状态。此外，根据树脂的不同也存在如下情况，即，当导电性纤维周围的树脂温度上升时，则变得容易吸收微波，使树脂的粘度更低，从而更易浸渍在导电性纤维中。

由于本发明的复合材料是以热塑性树脂作为基体，所以可通过微波照射来进行加热，由此，既可以进行热弯曲加工等，又可利用熔融加工。因此，制造板状的本发明复合材料，根据目的不同，可进行各种弯曲加工、切削加工等，可将加工后的成形体在模具内进行嵌入成型。此外，通过切割具有连续纤维的复合材料而获得的长纤维集合体，可用于注塑成型、注塑压缩成型、挤出压缩成型、热成型。

工业实用性

本发明的复合材料作为成型材料非常有用，可应用在宇宙航空领域、汽车等一般产业领域。

Claims

1.一种复合材料的制造方法，其将热塑性树脂浸渍在导电性纤维中，其中，包括：(1)使热塑性树脂粘附在导电性纤维上的工序(A)，和(2)用微波照射该纤维使其发热而使该树脂浸渍在该纤维中的工序(B)。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在工序(A)中，使熔融状或粉末状的热塑性树脂粘附在导电性纤维上。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在工序(B)中，兼用外部加热装置使该树脂浸渍在该纤维中。

4.如权利要求1所述的方法，其中，在工序(A)之前，包括对导电性纤维进行开纤的工序(F-1)。

5.如权利要求1所述的方法，其中，在工序(A)之前，包括用微波照射导电性纤维而加热该纤维的工序(F-2)。

6.如权利要求1所述的方法，其中，在工序(B)之后，包括对该树脂进行加压的工序(D)。

7.如权利要求1所述的方法，其中，在工序(B)之后，包括使熔融后的树脂冷却、固化的工序(C)。

8.如权利要求1所述的方法，其中，导电性纤维是碳纤维。

9.如权利要求1所述的方法，其中，导电性纤维具有从纤维束、单向片、织物和无纺布中选出的形态。

10.如权利要求1所述的方法，其中，热塑性树脂是芳香族聚碳酸酯树脂。

11.如权利要求9所述的方法，其中，芳香族聚碳酸酯树脂的熔融体积率MVR值为70cm³/10分钟以下。

12.一种复合材料，其中，含有导电性纤维和热塑性树脂，空隙率为2.6％以下。

13.如权利要求12所述的复合材料，其中，导电性纤维实质上没有裂缝。