CN112292488A - 上浆剂、增强纤维束、纤维增强树脂成型材料及纤维增强复合材料 - Google Patents
上浆剂、增强纤维束、纤维增强树脂成型材料及纤维增强复合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112292488A CN112292488A CN201980042170.7A CN201980042170A CN112292488A CN 112292488 A CN112292488 A CN 112292488A CN 201980042170 A CN201980042170 A CN 201980042170A CN 112292488 A CN112292488 A CN 112292488A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- component
- sizing agent
- reinforcing fiber
- fiber bundle
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004513 sizing Methods 0.000 title claims abstract description 107
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 title claims description 113
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims description 41
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims description 41
- 239000012778 molding material Substances 0.000 title claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 14
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 title claims description 12
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 60
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 60
- -1 aliphatic ester compound Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 73
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 46
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 69
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 69
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- FVCSARBUZVPSQF-UHFFFAOYSA-N 5-(2,4-dioxooxolan-3-yl)-7-methyl-3a,4,5,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1C(C(OC2=O)=O)C2C(C)=CC1C1C(=O)COC1=O FVCSARBUZVPSQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 10
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 10
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OPJWPPVYCOPDCM-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexyl octadecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(CC)CCCC OPJWPPVYCOPDCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HPEUJPJOZXNMSJ-UHFFFAOYSA-N Methyl stearate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC HPEUJPJOZXNMSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 2
- QMMJWQMCMRUYTG-UHFFFAOYSA-N 1,2,4,5-tetrachloro-3-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=C(Cl)C(Cl)=CC(Cl)=C1Cl QMMJWQMCMRUYTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MBGYSHXGENGTBP-UHFFFAOYSA-N 6-(2-ethylhexoxy)-6-oxohexanoic acid Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CCCCC(O)=O MBGYSHXGENGTBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RDOFJDLLWVCMRU-UHFFFAOYSA-N Diisobutyl adipate Chemical compound CC(C)COC(=O)CCCCC(=O)OCC(C)C RDOFJDLLWVCMRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 description 1
- 229920000690 Tyvek Polymers 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004842 bisphenol F epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004643 cyanate ester Substances 0.000 description 1
- FTHDNRBKSLBLDA-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,3,5-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1CC(C(O)=O)CC(C(O)=O)C1 FTHDNRBKSLBLDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- CAMHHLOGFDZBBG-UHFFFAOYSA-N epoxidized methyl oleate Natural products CCCCCCCCC1OC1CCCCCCCC(=O)OC CAMHHLOGFDZBBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XUGNVMKQXJXZCD-UHFFFAOYSA-N isopropyl palmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(C)C XUGNVMKQXJXZCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- KQTIIICEAUMSDG-UHFFFAOYSA-N tricarballylic acid Chemical compound OC(=O)CC(C(O)=O)CC(O)=O KQTIIICEAUMSDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
- B29C70/18—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length in the form of a mat, e.g. sheet moulding compound [SMC]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
- C08J5/248—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using pre-treated fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
- D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
- D01F11/14—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with organic compounds, e.g. macromolecular compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
- D06M13/224—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic acid
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/55—Epoxy resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2793/00—Shaping techniques involving a cutting or machining operation
- B29C2793/0081—Shaping techniques involving a cutting or machining operation before shaping
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/40—Fibres of carbon
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
- D06M2200/50—Modified hand or grip properties; Softening compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
一种上浆剂,其为包含下述成分(A)和成分(B)的上浆剂,上述成分(A)相对于上述成分(B)的质量比A/B为0.5~20,上述成分(A)和上述成分(B)的合计量相对于上述上浆剂的总量的比例为80质量%以上。成分(A):30℃时的粘度为1~180,000Pa·s的环氧树脂。成分(B):凝固点为50℃以下的脂肪族酯化合物。
Description
技术领域
本发明涉及上浆剂、增强纤维束、纤维增强树脂成型材料以及纤维增强复合材料。
本申请基于2018年6月29日在日本申请的特愿2018-123885号来主张优先权,将其内容援用至本申请中。
背景技术
将包含碳纤维作为增强纤维的成型材料成型而成的碳纤维增强复合材料分量轻并且高强度,因此在各种领域中被广泛地使用。作为成型材料,已知使用短纤维的片状模塑材料(SMC)、使用连续纤维的预浸料等。SMC的流动性优异,因此适合于形成由预浸料难以成型的复杂形状。
在使用了短纤维的情况下,已知复合材料的机械特性强烈地受到复合材料中的短纤维的分散状态、形态的影响。碳纤维的制造成本比较高,因此有时将多根碳纤维捆扎而形成碳纤维束,但是在复合材料中,细小的纤维束分散的情况下,复合材料的机械特性变得良好。因此,已知将包含多个分丝束,并在切断(裁切)时各分丝束被分割而分散的碳纤维束用于制造SMC。例如,专利文献1中提出了不将多个纤维束(分丝束)并齐地卷绕成单一的线轴,将卷绕的碳纤维束切断来用于制造SMC。然而,该碳纤维束的分丝束彼此没有被充分地一体化,因此有时在碳纤维束的制造时、加工时,一部分分丝束分离,发生在辊等上的卷缠等。
因此,提出了通过使上浆剂附着于碳纤维束等增强纤维束,从而改善耐摩擦性、切断性这样的高级加工性的方法。例如,专利文献2中提出了通过将具有特定的成分的上浆剂涂布于碳纤维束,从而提高高级加工性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-163536号公报
专利文献2:日本特开2008-274520号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在将包含多个分丝束的增强纤维束利用上浆剂进行集束的情况下,为了获得优异的切断性,需要使用集束性高的上浆剂。然而,如果利用集束性高的上浆剂使分丝束彼此粘结,则存在将增强纤维束切断时的分割性(以下,有时称为分纤性。)恶化,各分丝束没有被充分地分割的倾向。另一方面,如果为了要确保分纤性而减少上浆剂的附着量,或者使用集束性低的上浆剂,则除了切断性降低,还特别是在使用碳纤维作为增强纤维的情况下,有时分丝束内的碳纤维的单丝散开而与其它分丝束缠绕,分纤性也降低。
本发明的课题在于提供能够兼具增强纤维束的切断时的优异的切断性和分纤性的上浆剂,能够兼具切断时的优异的切断性和分纤性的增强纤维束,纤维增强树脂成型材料和纤维增强复合材料。
用于解决课题的方法
上述课题通过以下发明来解决。
[1]一种上浆剂,其为包含下述的成分(A)和成分(B)的上浆剂,
上述成分(A)相对于上述成分(B)的质量比A/B为0.5~20,
上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于上述上浆剂的总质量的比例为80质量%以上。
成分(A):30℃时的粘度为1~180000Pa·s的环氧树脂。
成分(B):凝固点为50℃以下的脂肪族酯化合物。
[2]根据[1]所述的上浆剂,上述成分(A)包含软化点为50℃以上的环氧树脂。
[3]根据[1]或[2]所述的上浆剂,上述成分(B)包含分子内具有1个或2个酯键的脂肪族酯化合物。
[4]一种增强纤维束,其包含利用[1]~[3]中任一项所述的上浆剂彼此粘结的多个分丝束。
[5]根据[4]所述的增强纤维束,上述上浆剂的附着量相对于上述增强纤维束的总质量为0.6~1.6质量%。
[6]一种增强纤维束,其为包含利用上浆剂彼此粘结的多个分丝束的、连续的增强纤维束,以下所定义的分纤性的比例Q为20%以上。
(比例Q)
将连续的增强纤维束切断(裁切)成长度1英寸,用镊子小心地随机挑选100个不含分丝束彼此未分割部分的短切增强纤维束,分别测定质量。根据这100个短切增强纤维束的质量测定值,计数与分丝束的质量相当的短切增强纤维束的个数,计算该个数的比例Q。
[7]根据[6]所述的增强纤维束,上述比例Q为40%以上。
[8]根据[4]~[7]中任一项所述的增强纤维束,上述增强纤维束为碳纤维束。
[9]根据[4]~[8]中任一项所述的增强纤维束,成为上述多个分丝束的相邻的分丝束彼此被间断地分割的状态。
[10]一种纤维增强树脂成型材料,将[4]~[9]中任一项所述的增强纤维束在长度方向上隔着间隔进行裁切,将经裁切的纤维束含浸于树脂中。
[11]根据[10]所述的纤维增强树脂成型材料,其为片状模塑材料。
[12]一种纤维增强复合材料,其为[10]或[11]所述的纤维增强树脂成型材料成型而成。
发明的效果
根据本发明,能够提供能够兼具增强纤维束的切断时的优异的切断性和分纤性的上浆剂,能够兼具切断时的优异的切断性和分纤性的增强纤维束,纤维增强树脂成型材料及纤维增强复合材料。
具体实施方式
[上浆剂]
本发明的上浆剂包含后述的成分(A)和成分(B)。
<成分(A)>
成分(A)是30℃时的粘度为1~180000Pa·s的环氧树脂。
这里,环氧树脂的粘度为按照JIS Z 8803:2011“利用圆锥-板形旋转粘度计进行的粘度测定方法”测定得到的粘度。
作为成分(A)的环氧树脂的30℃时的粘度只要在1~180000Pa·s的范围内,就没有特别限定。
如果作为成分(A)的环氧树脂的粘度在该范围内,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性和分纤性优异。
对于作为成分(A)的环氧树脂的粘度的下限,从利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性更优异的方面考虑,优选为500Pa·s以上,更优选为4000Pa·s以上。
对于作为成分(A)的环氧树脂的粘度的上限,从利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的分纤性更优异的方面考虑,优选为150000Pa·s以下,更优选为120000Pa·s以下。
对于作为成分(A)的环氧树脂的粘度的数值范围,例如,优选为500~150000Pa·s,更优选为4000~120000Pa·s。如果粘度在该范围内,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性和分纤性更优异。
作为成分(A)的环氧树脂的粘度能够根据所使用的环氧树脂的种类、组合和配合比率进行调节。
成分(A)只要是30℃时的粘度为1~180000Pa·s的环氧树脂即可,可以单独使用1种环氧树脂,也可以组合使用2种以上的环氧树脂。
成分(A)优选包含软化点为50℃以上的环氧树脂。
作为成分(A),如果包含软化点为50℃以上的环氧树脂,则增强纤维(特别是,碳纤维)彼此的摩擦阻力得以降低。
在使用软化点为50℃以上的环氧树脂作为成分(A)的情况下,能够混合软化点小于50℃的环氧树脂,从而以使粘度成为上述范围内的方式进行调节。
成分(A)优选包含软化点为50℃以上的环氧树脂和30℃时为液态的环氧树脂,更优选包含软化点为50~100℃的环氧树脂。此外,更优选包含30℃时的粘度为1~100Pa·s的环氧树脂,进一步优选包含30℃时的粘度为10~100Pa·s的环氧树脂。
上述软化点为50℃以上的环氧树脂为例如,双酚A酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂和二环戊二烯型环氧树脂。上述软化点为50℃以上的环氧树脂优选为作为多官能型的环氧树脂的双酚A酚醛清漆型环氧树脂。
上述软化点小于50℃的环氧树脂为例如,双酚F型环氧树脂和双酚A型环氧树脂。上述软化点小于50℃的环氧树脂优选为在芳香族环氧树脂中也为低粘度的双酚F型环氧树脂。
对于上述软化点为50~100℃的环氧树脂,例如,作为双酚A酚醛清漆型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER157S70(软化点:70℃)、jER1032H60(软化点:62℃)、jER1031S(软化点:92℃),作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂,可举出DIC公司制的EPICLON N-770(软化点:65-75℃)、EPICLON N-775(软化点:70-80℃)、EPICLON N-865(软化点:64-72℃),作为二环戊二烯型环氧树脂,可举出DIC公司制的EPICLON HP-7200L(软化点:50-60℃)、EPICLON HP-7200(软化点:56-66℃)、EPICLON HP-7200H(软化点:78-88℃)、EPICLON HP-7200HH(软化点:88-98℃),作为双酚A型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER1001(软化点64℃)、jER1002(软化点78℃)、jER1003(软化点89℃)、jER1055(软化点93℃)、jER1004(软化点97℃)、jER1004AF(软化点97℃)、jER1003F(软化点96℃),作为双酚F型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER4005P(软化点87℃)。
对于上述30℃时为液态的环氧树脂,例如,作为双酚F酚醛清漆型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER806、jER806H、jER807,作为双酚A型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER825、jER827、jER828、jER828EL、jER828US、jER828XA、DIC公司制的EPICLON 840、EPICLON 840-S、EPICLON 850、EPICLON 850-S、EPICLON EXA-850CRP,作为双酚F型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER806、jER806H、jER807、DIC公司制的EPICLON 830、EPICLON830-S、EPICLON 835、EPICLON EXA-830CRP,作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER152。
对于上述30℃时的粘度为10~100Pa·s的环氧树脂,例如,作为双酚A型环氧树脂,可举出三菱化学公司制的jER828(30℃时的粘度:10~15Pa·s)、jER828EL(30℃时的粘度:10~15Pa·s)、jER828US(30℃时的粘度:10~15Pa·s)、jER828XA(30℃时的粘度:10~23Pa·s)、EPICLON 850(30℃时的粘度:10~15Pa·s)、EPICLON 850-S(30℃时的粘度:10~15Pa·s)。
<成分(B)>
成分(B)是凝固点为50℃以下的脂肪族酯化合物。
这里,脂肪族酯化合物的凝固点是按照JIS K 0065:1992“化学制品的凝固点测定方法”测定得到的凝固点。
作为成分(B)的脂肪族酯化合物的凝固点只要为50℃以下,就没有特别限定。
如果作为成分(B)的脂肪族酯化合物的凝固点为50℃以下,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的分纤性优异。
对于作为成分(B)的脂肪族酯化合物的凝固点的上限,从利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的分纤性更优异的方面考虑,优选为30℃以下,更优选为15℃以下。
对于作为成分(B)的脂肪族酯化合物的凝固点的下限,从利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性提高的方面考虑,优选为-30℃以上,更优选为-20℃以上,进一步优选为-10℃以上。
对于作为成分(B)的脂肪族酯化合物的凝固点的数值范围,优选为-30~50℃,更优选为-20~30℃,进一步优选为-10~15℃。如果凝固点在该范围内,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性和分纤性更优异。
成分(B)只要是凝固点为50℃以下的脂肪族酯化合物即可,可以单独使用1种脂肪族酯化合物,也可以组合使用2种以上的脂肪族酯化合物。
成分(B)优选包含分子内具有1个或2个酯键的脂肪族酯化合物,更优选包含分子内具有1个酯键的脂肪族酯化合物。
作为成分(B),如果包含分子内具有1个或2个酯键的脂肪族酯化合物,则增强纤维(特别是,碳纤维)彼此的摩擦阻力得以降低,如果包含分子内具有1个酯键的脂肪族酯化合物,则增强纤维(特别是,碳纤维)彼此的摩擦阻力得以进一步降低。
分子内具有1个酯键的脂肪族酯化合物为例如,硬脂酸2-乙基己酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸丁酯和棕榈酸异丙酯。
分子内具有2个酯键的脂肪族酯化合物为例如,己二酸异丁酯和己二酸2-乙基己酯。
成分(B)可以包含分子内具有3个以上酯键的脂肪族酯化合物。
分子内具有3个以上酯键的脂肪族酯化合物为例如,1,2,3-丙烷三甲酸酯和1,3,5-环己烷三甲酸酯。
<成分(C)>
本发明的上浆剂中,除了成分(A)和成分(B)以外,还可以包含成分(A)和成分(B)以外的其它成分〔成分(C)〕。
上述成分(C)为例如,表面活性剂、氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂或聚酰胺树脂。
成分(C)可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
<成分(A)和成分(B)的含量>
本发明的上浆剂中的上述成分(A)的质量A相对于上述成分(B)的质量B之比(质量比A/B)为0.5~20。
如果上述质量比A/B为0.5以上,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性优异。
如果上述质量比A/B为20以下,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的分纤性优异。
作为上述质量比A/B的数值范围,优选为1~10,更优选为1.5~8,进一步优选为3~5。
如果上述质量比A/B在该范围内,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性和分纤性更优异。
对于本发明的上浆剂中的上述成分(A)和上述成分(B)的合计含量,以上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于本发明的上浆剂的总质量的比例计为80质量%以上。
上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于本发明的上浆剂的总质量的比例的下限只要为80质量%以上,就没有特别限定,优选为85质量%以上。
如果上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于本发明的上浆剂的总质量的比例为80质量%以上,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性和分纤性优异,如果为85质量%以下,则切断性和分纤性进一步优异。
上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于本发明的上浆剂的总质量的比例的上限没有特别限定,通常为100质量%以下,从本发明的上浆剂的稳定性进一步提高的方面考虑,优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下。
作为上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于本发明的上浆剂的总质量的比例的数值范围,优选为80~100质量%,更优选为80~95质量%,进一步优选为85~90质量%。
如果上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于本发明的上浆剂的总质量的比例在该范围内,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性和分纤性优异,并且本发明的上浆剂的稳定性提高。
<上浆剂的制造方法>
本发明的上浆剂的制造方法没有特别限定,可举出例如,将上述成分(A)和上述成分(B)、进一步根据需要的上述成分(C)利用公知的方法进行混合的方法。
[增强纤维束]
本发明的增强纤维束包含利用上述上浆剂彼此粘结的多个分丝束。
<增强纤维>
作为构成本发明的增强纤维束的增强纤维,没有特别限定,能够使用例如,无机纤维、有机纤维、金属纤维、或将它们进行了组合的混合物构成的增强纤维。
作为无机纤维,可举出碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化钨纤维、硼纤维、玻璃纤维等。作为有机纤维,可举出芳族聚酰胺纤维、高密度聚乙烯纤维、其它通常的尼龙纤维、聚酯纤维等。作为金属纤维,可举出不锈钢、铁等的纤维,此外,也可以为被覆有金属的碳纤维。这些纤维可以单独使用1种,也可以并用2种以上,这些之中,如果考虑复合材料成型品的强度等机械物性,则特别优选为碳纤维。作为该碳纤维,可举出例如聚丙烯腈(PAN)系碳纤维、人造丝系碳纤维、沥青系碳纤维等。
此外,本发明的增强纤维束的长度没有特别限定,能够根据用途进行适当设定。
<分丝束>
本发明的增强纤维束通过包含利用上述上浆剂彼此粘结的多个分丝束,从而增强纤维束的制造时和加工时的工序通过性优异,并且增强纤维束的切断时的分纤性优异。
包含多个分丝束的增强纤维束可以为将分别制造的多个分丝束捆扎并合丝而成的增强纤维束。
此外,也可以为将大丝束分割成多个分丝束并捆扎而成的增强纤维束。
特别是,在本发明的增强纤维束为碳纤维束的情况下,也能够使之成为相邻的分丝束彼此被间断地分割的状态。这样,通过在相邻的分丝束间局部地具有未分割部分,从而能够进一步提高本增强纤维束的生产率、加工时的形态稳定性。
本增强纤维束所包含的分丝束的数目没有特别限定,例如,能够设为2~50束。
此外,本增强纤维束的总长丝数通常为1,000~120,000根左右。分丝束的长丝数通常为500~60,000根左右。
<上浆剂的附着量>
上述上浆剂的附着量相对于上述增强纤维束的总质量为0.6~1.6质量%。
如果上述上浆剂的附着量为0.6质量%以上,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性优异。上述上浆剂的附着量的下限优选为0.8质量%以上,更优选为1.0质量%以上。
如果上述上浆剂的附着量为1.6质量%以下,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的分纤性优异。上述上浆剂的附着量的上限优选为1.4质量%以下,更优选为1.2质量%以下。
作为上述上浆剂的附着量的数值范围,优选为0.8~1.4质量%,更优选为1.0~1.2质量%。如果上述上浆剂的附着量在该范围内,则利用本发明的上浆剂粘结多个分丝束而成的增强纤维束(特别是,碳纤维束)的切断时的切断性和分纤性更优异。
<比例Q>
此外,本发明的增强纤维束为包含利用上浆剂彼此粘结的多个分丝束的、连续的增强纤维束,以下所定义的分纤性的比例Q为20%以上。
比例Q:
将连续的增强纤维束切断(裁切)成长度1英寸,用镊子小心地随机挑选100个不含分丝束彼此未分割部分的短切增强纤维束,分别测定质量。根据这100个短切增强纤维束的质量测定值,计数与分丝束的质量相当的短切增强纤维束的个数,计算该个数的比例Q。
这里,将短切增强纤维束设为不含分丝束彼此未分割部分的短切增强纤维束意味着,例如,在将由大丝束间断地分割成多个分丝束而得的增强纤维束切断,获得了短切增强纤维束的情况下,来源于未分割部分而分丝束彼此连接的短切增强纤维束设为比例Q的评价对象之外。
此外,所谓与分丝束的质量相当的短切增强纤维束为与分丝束的平均纤度相当的质量的120%以下的质量的短切增强碳纤维束。
比例Q越高,则增强纤维束的切断时的分纤性越优异,但是如果比例Q为20%以上,则通过追加对于切断了的增强纤维束的气体吹送、使切断了的增强纤维束与表面设有多个突起部的旋转体碰撞等工序,从而能够获得充分地分纤了的短切增强纤维束作为纤维增强树脂成型材料的原料。
比例Q优选为20%以上,更优选为40%以上,进一步优选为50%以上,更加优选为60%以上。
上述比例Q为20%以上的本发明的增强纤维束在切断时具有优异的切断性和分纤性。
例如,通过利用本发明的上浆剂以使上述多个分丝束彼此粘结,从而能够使增强纤维束的比例Q为20%以上。
如上述那样,在本发明的增强纤维束中,能够成为相邻的分丝束彼此被间断地分割的状态,但是在该情况下,相邻的分丝束彼此未分割部分的长度优选为1~35mm。
如果相邻的分丝束彼此未分割部分的长度的下限为1mm以上,则能够进一步提高本增强纤维束的生产率、加工时的形态稳定性,易于抑制纤维束断裂而卷缠于旋转刀、辊等的工序问题。更优选为3mm以上,进一步优选为5mm以上。
如果相邻的分丝束彼此未分割部分的长度的上限为50mm以下,则能够减小裁切后的短切增强纤维束所包含的未分纤部分的比例,因此存在将所得的成型材料成型而成的成型品的物性提高的倾向。更优选为35m以下,进一步优选为25mm以下。
该相邻的分丝束彼此未分割部分的长度的数值范围优选为1~50mm,更优选为3~35mm,进一步优选为5~25mm。
作为成为相邻的上述分丝束彼此被间断地分割的状态的方法,可举出将在大丝束的宽度方向上以预定的间隔并列连接的多个刀具间歇性地扎入连续的大丝束的方法;对连续的大丝束的宽度方向的多个位置间歇性地吹送空气等流体的方法等。
本发明的增强纤维束能够作为纤维增强树脂成型材料的原料来使用,切断时的切断性和分纤性优异,因此作为片状模塑材料(以下,也称为“SMC”。)用增强纤维束是特别有用的。
通过将本发明的增强纤维束用于SMC,从而可获得分散有均匀地分纤了的细小的增强纤维束的SMC,因此其品质的参差不齐得以降低,并且特别是将增强纤维为碳纤维的上述SMC成型而得的纤维增强复合材料的机械特性优异。
<增强纤维束的制造方法>
本发明的增强纤维束的制造方法没有特别限定。可举出例如,将本发明的上浆剂添加至水中,乳化而制成水分散液,将上述水分散液涂布于增强纤维束并使其干燥的方法。可以在涂布包含上浆剂的水分散液之后、干燥之前,将包含水分散液的增强纤维束通过轧辊等进行挤压,调节水分散液的含量。
作为涂布方法,没有特别限定,可举出浸渍法、喷射法、接触辊法等。
作为干燥方法,没有特别限定,可举出使其与加热辊接触的方法、使其通过加热了的炉内的方法等。
上浆剂的附着量能够根据水分散液中的上浆剂的浓度、浸渍后的挤压的程度等进行调节。
水分散液中的上浆剂的浓度优选为20~60质量%,更优选为30~50质量%。如果上浆剂的浓度为上述范围的下限值以上,则水分散液中的上浆剂的量多,搬运时经济。如果上浆剂的浓度为上述范围的上限值以下,则能够制成稳定的水分散液。
[纤维增强树脂成型材料]
本发明的纤维增强树脂成型材料是将上述增强纤维束在长度方向上隔着间隔进行裁切,将经裁切的纤维束(以下,也称为“短切纤维束”。)含浸于树脂(基体树脂)中而成的。
本发明的纤维增强树脂成型材料优选为片状模塑材料(SMC)。本发明的SMC除了包含本增强纤维束被切断的短切纤维束以外,能够采用公知的形态。
短切纤维束的平均纤维长度没有特别限定,例如,能够设为1~60mm。另外,所谓短切纤维束的平均纤维长度,是指100个短切纤维束的纤维长度的平均值。
作为基体树脂,能够使用热固性树脂、热塑性树脂。作为基体树脂,可以仅使用热固性树脂,也可以仅使用热塑性树脂,也可以使用热固性树脂和热塑性树脂这两者。
作为热固性树脂,没有特别限定,可举出环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、苯氧树脂、醇酸树脂、氨基甲酸酯树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。
作为热塑性树脂,可举出例如,聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂、芳香族聚酰胺树脂等。
基体树脂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
在基体树脂中,可以配合内部脱模剂、脱泡剂、阻燃剂、耐候性改良剂、抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、增容剂、增稠剂等添加剂。
本发明的纤维增强树脂成型材料的制造方法没有特别限定。可举出例如,将长条的本增强纤维束切断而制成短切纤维束,形成包含上述短切纤维束的纤维基材,在上述纤维基材中含浸基体树脂而获得纤维增强树脂成型材料的方法。
[纤维增强复合材料]
本发明的纤维增强复合材料为上述纤维增强树脂成型材料成型而成的。
如以上说明的那样,在本发明中,通过使上浆剂以特定的比率包含成分(A)和成分(B),从而兼具增强纤维束的切断时的优异的切断性和分纤性。特别是,在包含多束分丝束的增强纤维束中,使这些分丝束彼此利用本发明的上浆剂进行粘结,从而能够确保优异的切断性的同时,获得特别优异的分纤性。
此外,通过在以SMC为代表的纤维增强树脂成型材料中,包含将该增强纤维束切断而得的产物作为增强纤维,从而其品质的参差不齐得以降低,将该纤维增强树脂成型材料成型而得的纤维增强复合材料的机械特性优异。
实施例
以下,通过实施例来更具体地说明本发明。然而,本发明并不限定于后述实施例,只要不变更本发明的主旨,就能够进行各种变形。
[原料]
以下示出本实施例所使用的原料。
<成分(A)>
成分(A-1):双酚A酚醛清漆型环氧树脂(商品名“E157S70”,三菱化学株式会社,软化点:70℃)。
成分(A-2):双酚F型环氧树脂(商品名“jER807”,三菱化学株式会社,30℃时的粘度:2Pa·s)。
<成分(B)>
成分(B-1):硬脂酸2-乙基己酯(商品名“EXCEPARL EH-S”,花王株式会社,凝固点:10℃)。
<成分(C)>
表面活性剂(C-1):多环苯酚氧化乙烯加成物硫酸酯铵盐(商品名“Hitenol NF-17”,第一工业制药株式会社)。
[上浆剂的附着量]
由各例获得的带有上浆剂的碳纤维束的上浆剂的附着量通过利用甲基乙基酮进行的索格利特提取法进行了测定。提取时间设为1小时。
[切断性和分纤性的评价]
使用旋转刀具,将带有上浆剂的碳纤维束切断(裁切)成长度1英寸,按照以下方法评价切断性和分纤性。
<切断性>
目视确认短切碳纤维束对于旋转刀具的橡胶辊的粘贴状态,按照以下基准来评价切断性。
A:短切碳纤维束对于橡胶辊的粘贴几乎观察不到,能够连续地切断。
B:稍微观察到短切碳纤维束对于橡胶辊的粘贴,但是能够连续地切断。
C:短切碳纤维束对于橡胶辊的粘贴多,难以连续的切断。
<分纤性>
用镊子小心地挑选不含分丝束彼此未分割部分的短切碳纤维束并测定其质量。对于100个短切碳纤维束进行质量测定,计数与总长丝数3,000根的碳纤维束的质量相当的短切碳纤维束的个数,计算该个数的比例Q,按照以下基准来评价分纤性。
A:比例Q为60%以上。
B:比例Q为50%以上且小于60%。
C:比例Q为40%以上且小于50%。
D:比例Q为20%以上且小于40%
E:比例Q小于20%。
[实施例1]
<上浆剂的水分散液的调制>
将混合有作为成分(A)的成分(A-1)62质量份和成分(A-2)13质量份的环氧树脂、成分(B-1)10质量份以及表面活性剂(C-1)15质量份进行混合,获得了上浆剂。在上述上浆剂中添加离子交换水,通过使用了均质混合机的转相乳化,从而调制出上浆剂的浓度为30质量%的水分散液。
<带有上浆剂的碳纤维束的制造>
将丙烯腈系共聚物进行湿式纺丝,获得长丝数3,000根、总纤度3,600特克斯的碳纤维束前体,将5束该碳纤维束前体捆扎并卷绕于线轴。将捆扎的碳纤维束前体进行烧成,获得了包含5束分丝束的、总长丝数15,000根、总纤度1,000特克斯的碳纤维束。接着,以碳酸氢铵作为电解液对上述碳纤维束进行电解氧化处理,水洗,通过被加热至150℃的辊进行干燥。接着,将实施了表面处理的碳纤维束借助辊而在填满了浸渍槽的上浆剂的水分散液中浸渍并通过,使用轧辊挤压水分散液之后,使其与被加热至150℃的辊接触20秒进行干燥,将带有上浆剂的碳纤维束卷绕于线轴。所得的带有上浆剂的碳纤维束中的上浆剂的附着量为1.0质量%。
[实施例2~12]
将上浆剂的组成和上浆剂的附着量如表1所示那样进行了变更,除此以外,与实施例1同样地操作,制造带有上浆剂的碳纤维束。上浆剂的附着量通过调节水分散液的上浆剂的浓度来调节。
[实施例13]
使用碳纤维束(商品名“TR50S 15L”,三菱化学公司制)作为连续的纤维束。以使相邻的分丝束彼此未分割部分的长度成为16mm的方式间断地分割碳纤维束,获得了包含5束分丝束的、总长丝数15,000根、总纤度1,000特克斯的碳纤维束。接着,与实施例2同样地操作,制造带有上浆剂的碳纤维束。
[比较例1]
将上浆剂的组成和上浆剂的附着量如表1所示那样进行了变更,除此以外,与实施例1同样地操作,制造带有上浆剂的碳纤维束。上浆剂的附着量通过调节水分散液的上浆剂的浓度来调节。
将实施例和比较例中的评价结果示于表1中。
[表1-1]
[表1-2]
表1中,“成分(A)/成分(B)”表示上述成分(A)相对于成分(B)的质量比,“成分(A)+成分(B)”表示上述成分(A)和上述成分(B)的合计质量相对于上浆剂的总质量的比例。
如表1所示那样,以适当的量附着有本发明的上浆剂的实施例1~13的带有上浆剂的碳纤维束在切断时的切断性和分纤性在实用上都充分。
此外,如表1所示那样,质量比A/B较小的实施例9、环氧树脂的粘度较低的实施例10和11、以及环氧树脂的粘度较高的实施例12中,分纤性为通常~能够实用的水平。
另一方面,在上浆剂不含成分(B)的比较例1中,切断时的分纤性不充分。
Claims (12)
1.一种上浆剂,其为包含下述成分(A)和成分(B)的上浆剂,
所述成分(A)相对于所述成分(B)的质量比A/B为0.5~20,
所述成分(A)和所述成分(B)的合计质量相对于所述上浆剂的总质量的比例为80质量%以上,
成分(A):30℃时的粘度为1~180000Pa·s的环氧树脂,
成分(B):凝固点为50℃以下的脂肪族酯化合物。
2.根据权利要求1所述的上浆剂,所述成分(A)包含软化点为50℃以上的环氧树脂。
3.根据权利要求1或2所述的上浆剂,所述成分(B)包含分子内具有1个或2个酯键的脂肪族酯化合物。
4.一种增强纤维束,其包含利用权利要求1~3中任一项所述的上浆剂彼此粘结的多个分丝束。
5.根据权利要求4所述的增强纤维束,所述上浆剂的附着量相对于所述增强纤维束的总质量为0.6~1.6质量%。
6.一种增强纤维束,其为包含利用上浆剂彼此粘结的多个分丝束的、连续的增强纤维束,以下所定义的分纤性的比例Q为20%以上,
(比例Q)
将连续的增强纤维束切断即裁切成长度1英寸,用镊子小心地随机挑选100个不含分丝束彼此未分割部分的短切增强纤维束,分别测定质量,根据这100个短切增强纤维束的质量测定值,计数与分丝束的质量相当的短切增强纤维束的个数,计算该个数的比例Q。
7.根据权利要求6所述的增强纤维束,所述比例Q为40%以上。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的增强纤维束,所述增强纤维束为碳纤维束。
9.根据权利要求4~8中任一项所述的增强纤维束,成为所述多个分丝束的相邻的分丝束彼此被间断地分割的状态。
10.一种纤维增强树脂成型材料,其为将权利要求4~9中任一项所述的增强纤维束在长度方向上隔着间隔进行裁切,将经裁切的纤维束含浸于树脂中。
11.根据权利要求10所述的纤维增强树脂成型材料,其为片状模塑材料。
12.一种纤维增强复合材料,其为权利要求10或11所述的纤维增强树脂成型材料成型而成。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018123885 | 2018-06-29 | ||
JP2018-123885 | 2018-06-29 | ||
PCT/JP2019/025530 WO2020004523A1 (ja) | 2018-06-29 | 2019-06-27 | サイジング剤、強化繊維束、繊維強化樹脂成形材料及び繊維強化複合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112292488A true CN112292488A (zh) | 2021-01-29 |
CN112292488B CN112292488B (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=68986631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980042170.7A Active CN112292488B (zh) | 2018-06-29 | 2019-06-27 | 上浆剂、增强纤维束、纤维增强树脂成型材料及纤维增强复合材料 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210108363A1 (zh) |
EP (1) | EP3816339A4 (zh) |
JP (1) | JP6819792B2 (zh) |
CN (1) | CN112292488B (zh) |
MX (1) | MX2020014254A (zh) |
WO (1) | WO2020004523A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114197208A (zh) * | 2021-06-28 | 2022-03-18 | 台湾塑胶工业股份有限公司 | 上浆剂组成物、碳纤维材料与复合材料 |
CN114232240A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 辽宁诺科碳材料有限公司 | 一种石墨纤维上浆方法及上浆装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116031184A (zh) | 2021-10-25 | 2023-04-28 | 大立钰科技有限公司 | 晶圆存取总成及其晶圆存取装置与晶圆载具 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60104578A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-08 | 竹本油脂株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤 |
EP0436377A2 (en) * | 1989-12-29 | 1991-07-10 | Tonen Corporation | Carbon fibers sized with a sizing agent |
JPH07197381A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-01 | Toho Rayon Co Ltd | 炭素繊維ストランド用サイジング剤、サイズ処理された炭素繊維ストランド、及びその炭素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグ |
JPH09250087A (ja) * | 1996-03-11 | 1997-09-22 | Toho Rayon Co Ltd | 炭素繊維ストランド用サイジング剤、サイズ処理された炭素繊維ストランド、及びその炭素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグ |
JP2002255448A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複数炭素繊維束巻取体、この複数炭素繊維束巻取体から各炭素繊維束を分割する装置及び方法 |
JP2002317383A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-10-31 | Toho Tenax Co Ltd | フィラメントワインディング用炭素繊維束 |
JP2007126637A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-05-24 | Toray Ind Inc | 樹脂組成物、樹脂硬化物、プリプレグおよび繊維強化複合材料 |
JP2011241494A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Toyota Motor Corp | 開繊シートの製造装置及びその製造方法 |
CN104389177A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-04 | 江苏航科复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维上浆剂及其上浆方法 |
WO2015045618A1 (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | 松本油脂製薬株式会社 | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 |
JP2016160549A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維束、シート状基材及び炭素繊維強化複合材 |
EP3195994A1 (en) * | 2014-09-17 | 2017-07-26 | Toray Industries, Inc. | Fiber-reinforced resin molding material |
CA3023480A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Toray Industries, Inc. | Partially separated fiber bundle, production method for partially separated fiber bundle, fiber-reinforced resin molding material using partially separated fiber bundle, and production method for fiber-reinforced resin molding material using partially separated fiber bundle |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI220147B (en) * | 2001-07-24 | 2004-08-11 | Mitsubishi Rayon Co | Sizing agent for carbon fibers and water dispersion thereof, sized carbon fibers, sheet-like articles using said carbon fibers, and carbon fiber enhanced composite material |
JP2008274520A (ja) | 2007-04-04 | 2008-11-13 | Toray Ind Inc | 炭素繊維用サイジング剤および炭素繊維束 |
JP5569708B2 (ja) | 2009-01-15 | 2014-08-13 | 三菱レイヨン株式会社 | シートモールディングコンパウンドの製造方法 |
WO2014017340A1 (ja) * | 2012-07-25 | 2014-01-30 | 東レ株式会社 | プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
JP5717698B2 (ja) * | 2012-07-31 | 2015-05-13 | 株式会社有沢製作所 | エポキシ樹脂組成物 |
JP6861410B2 (ja) | 2017-01-31 | 2021-04-21 | 株式会社コスメック | シリンダ装置 |
-
2019
- 2019-06-27 WO PCT/JP2019/025530 patent/WO2020004523A1/ja active Application Filing
- 2019-06-27 EP EP19825283.5A patent/EP3816339A4/en active Pending
- 2019-06-27 JP JP2019538689A patent/JP6819792B2/ja active Active
- 2019-06-27 CN CN201980042170.7A patent/CN112292488B/zh active Active
- 2019-06-27 MX MX2020014254A patent/MX2020014254A/es unknown
-
2020
- 2020-12-22 US US17/130,546 patent/US20210108363A1/en active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60104578A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-08 | 竹本油脂株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤 |
EP0436377A2 (en) * | 1989-12-29 | 1991-07-10 | Tonen Corporation | Carbon fibers sized with a sizing agent |
JPH07197381A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-01 | Toho Rayon Co Ltd | 炭素繊維ストランド用サイジング剤、サイズ処理された炭素繊維ストランド、及びその炭素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグ |
JPH09250087A (ja) * | 1996-03-11 | 1997-09-22 | Toho Rayon Co Ltd | 炭素繊維ストランド用サイジング剤、サイズ処理された炭素繊維ストランド、及びその炭素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグ |
JP2002255448A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複数炭素繊維束巻取体、この複数炭素繊維束巻取体から各炭素繊維束を分割する装置及び方法 |
JP2002317383A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-10-31 | Toho Tenax Co Ltd | フィラメントワインディング用炭素繊維束 |
JP2007126637A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-05-24 | Toray Ind Inc | 樹脂組成物、樹脂硬化物、プリプレグおよび繊維強化複合材料 |
JP2011241494A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Toyota Motor Corp | 開繊シートの製造装置及びその製造方法 |
WO2015045618A1 (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | 松本油脂製薬株式会社 | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 |
EP3195994A1 (en) * | 2014-09-17 | 2017-07-26 | Toray Industries, Inc. | Fiber-reinforced resin molding material |
CN104389177A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-04 | 江苏航科复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维上浆剂及其上浆方法 |
JP2016160549A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維束、シート状基材及び炭素繊維強化複合材 |
CA3023480A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Toray Industries, Inc. | Partially separated fiber bundle, production method for partially separated fiber bundle, fiber-reinforced resin molding material using partially separated fiber bundle, and production method for fiber-reinforced resin molding material using partially separated fiber bundle |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114197208A (zh) * | 2021-06-28 | 2022-03-18 | 台湾塑胶工业股份有限公司 | 上浆剂组成物、碳纤维材料与复合材料 |
TWI797655B (zh) * | 2021-06-28 | 2023-04-01 | 臺灣塑膠工業股份有限公司 | 上漿劑組成物、碳纖維材料與複合材料 |
US11898306B2 (en) | 2021-06-28 | 2024-02-13 | Formosa Plastics Corporation | Sizing agent composition, carbon fiber material and composite material |
CN114197208B (zh) * | 2021-06-28 | 2024-03-12 | 台湾塑胶工业股份有限公司 | 上浆剂组成物、碳纤维材料与复合材料 |
CN114232240A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 辽宁诺科碳材料有限公司 | 一种石墨纤维上浆方法及上浆装置 |
CN114232240B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-06-06 | 辽宁诺科碳材料有限公司 | 一种石墨纤维上浆方法及上浆装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2020004523A1 (ja) | 2020-07-02 |
WO2020004523A1 (ja) | 2020-01-02 |
EP3816339A1 (en) | 2021-05-05 |
JP6819792B2 (ja) | 2021-01-27 |
US20210108363A1 (en) | 2021-04-15 |
MX2020014254A (es) | 2021-03-25 |
CN112292488B (zh) | 2023-12-29 |
EP3816339A4 (en) | 2021-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112292488A (zh) | 上浆剂、增强纤维束、纤维增强树脂成型材料及纤维增强复合材料 | |
US20090162653A1 (en) | Carbon fiber bundle, prepreg, and carbon fiber reinforced composite | |
JPS60122756A (ja) | ポリマ−性材料補強用ガラス繊維 | |
KR19980087324A (ko) | 촙드 탄소섬유 및 그 제조방법 | |
EP3485075B1 (en) | Carbon fiber random mat and carbon fiber composite material | |
JP4443148B2 (ja) | 炭素繊維束及びチョップド炭素繊維束及びその製造方法、並びに炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物及びその成形品 | |
TW201834837A (zh) | 纖維強化樹脂成形材料 | |
CN112189031A (zh) | 丝束浸料及其制造方法、以及压力容器的制造方法 | |
EP3533915A1 (en) | Woven article for carbon fiber reinforced plastic and molded product formed therefrom | |
US20180229393A1 (en) | Method of reusing remnant prepreg framework | |
US10309045B2 (en) | Fiber-reinforced resin forming material and method of producing same | |
US20050271874A1 (en) | Carbon fiber strand | |
JPWO2020080238A1 (ja) | 炭素繊維束、炭素繊維束の製造方法、及びシートモールディングコンパウンドの製造方法 | |
JP5059579B2 (ja) | サイジング剤およびサイジング処理炭素繊維束 | |
WO2014032060A1 (en) | High impact long fiber reinforced polyamide compositions | |
JP6144103B2 (ja) | 合成繊維用サイジング剤、強化繊維束及び繊維強化複合材 | |
JP6775875B2 (ja) | 繊維強化材及び繊維強化成形品 | |
EP3205767B1 (en) | Sizing agent for synthetic fibers, reinforcing fiber bundle, and fiber-reinforced composite | |
JPS60104578A (ja) | 炭素繊維用サイジング剤 | |
JP2016188291A (ja) | 一方向性繊維強化樹脂テープ | |
JP2016160540A (ja) | 合成繊維用サイジング剤、強化繊維束及び繊維強化複合材 | |
EP3950251A1 (en) | Open carbon fiber bundle, fiber-reinforced composite material, and method for manufacturing open carbon fiber bundle | |
JP2014162999A (ja) | 炭素繊維束、およびそれを用いた炭素繊維強化複合材料 | |
JP2024139869A (ja) | 繊維強化熱可塑性樹脂組成物、繊維強化熱可塑性樹脂成形材料及び繊維強化熱可塑性樹脂成形品 | |
CZ118692A3 (en) | Hardenable epoxy resins for porous reinforced materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |