JP2012056232A5

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Publication number: JP2012056232A5
Application number: JP2010202954A
Authority: JP
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2030-09-10

Description

本発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題を解決することができる、次の複合強化繊維束の製造方法を発明するに至った。すなわち、強化繊維束（Ａ）５０〜８７質量％に、下記構造式（１）であらわされ、条件（１）を満たし、１０℃／ｍｉｎ昇温（空気中）の３００℃における加熱減量が５％以下である化合物（Ｂ）１３〜５０質量％を含浸させてなる複合強化繊維束の製造方法であって、成分（Ａ）に成分（Ｂ）を供給し、成分（Ｂ）を１００〜３００℃の溶融状態で成分（Ａ）と接触させる工程（Ｉ）と、成分（Ｂ）と接触している成分（Ａ）を加熱して成分（Ｂ）の供給量の８０〜１００質量％を成分（Ａ）に含浸させる工程（II）を有する複合強化繊維束の製造方法である。

（式（１）中のＸはビスフェノール類の残基であり、複数のＸは同一でも異なっていてもよい。また、Ｙは水素原子またはグリシジル基であり、複数のＹは同一でも異なっていてもよい。平均重合度ｎは繰り返し単位数で、ｎ≧０である。
条件（１）：２００℃における溶融粘度は０．０１〜１０Ｐａ・ｓであり、かつ２００℃にて２時間加熱後の溶融粘度変化率が２以下である。

炭素繊維の表面酸素濃度比は、Ｘ線光電子分光法により、次の手順にしたがって求めるものである。まず、溶剤で炭素繊維表面に付着しているサイジング剤などを除去した炭素繊維束を２０ｍｍにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、Ｘ線源としてＡ１Ｋα１、２を用い、試料チャンバー中を１×１０^−８Ｔｏｒｒに保つ。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてＣ_１ｓの主ピークの運動エネルギー値（Ｋ．Ｅ．）を１２０２ｅＶに合わせる。Ｃ_１ｓピーク面積をＫ．Ｅ．として１１９１〜１２０５ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。Ｏ_１ｓピーク面積をＫ．Ｅ．として９４７〜９５９ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。

ここで、式（１）中のＸはビスフェノール類の残基であり、複数のＸは同一でも異なっていてもよい。ビスフェノール類としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型、もしくはこれらビスフェノールのアルキル置換体、水添品等が用いられる。中でも、粘度と耐熱性のバランスが良いことから、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型が好ましい。また、Ｙは水素原子またはグリシジル基である。水素原子またはグリシジル基であることで、強化繊維と馴染みやすく、含浸し易いだけでなく、成形時の強化繊維の分散性を向上し易いため、好ましい。また、複数のＹは同一でも異なっていてもよいが、同一であると樹脂の粘度安定性が保ちやすいことから好ましい。なお、平均重合度ｎは繰り返し単位数で、ｎ≧０である。

ここで、表面酸素濃度比は、表面酸化処理を行ったあとの炭素繊維を用いて、Ｘ線光電子分光法により、次の手順にしたがって求めた。まず、炭素繊維束を２０ｍｍにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、Ｘ線源としてＡ１Ｋα１、２を用い、試料チャンバー中を１×１０^−８Ｔｏｒｒに保った。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてＣ_１ｓの主ピークの運動エネルギー値（Ｋ．Ｅ．）を１２０２ｅＶに合わせた。Ｃ_１ｓピーク面積をＫ．Ｅ．として１１９１〜１２０５ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。Ｏ_１ｓピーク面積をＫ．Ｅ．として９４７〜９５９ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。Ｏ_１ｓピーク面積とＣ_１ｓピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出した。Ｘ線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルＥＳ−２００を用い、感度補正値を１．７４とした。

参考例１４
被含浸化合物として、成分（Ｂ）である（Ｂ）−７（三菱化学（株）製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の混合物、ｊＥＲ８２８／ｊＥＲ１００６ＦＳ＝９０／１０）を用いた以外は実施例１と同様にして、複合体、成形材料、成形品を得た。特性評価結果はまとめて表１に記載した。

以上のように、実施例１〜１３においては、本発明における複合強化繊維束の製造方法により、含浸性が良好であり、かつボイドの少ない複合強化繊維束が得られる。また、得られた複合強化繊維束を用いた成形材料は、成形時に揮発分が少なく、強化繊維の成形品中への分散が良好である成形材料を得ることができた。

一方比較例１〜６においては、含浸不足な強化繊維束、または、含浸が十分であっても成形時の揮発分が多く、良好な成形材料は得られなかった。

Claims

強化繊維束（Ａ）５０〜８７質量％に、下記構造式（１）であらわされ、条件（１）を満たし、１０℃／ｍｉｎ昇温（空気中）の３００℃における加熱減量が５％以下である化合物（Ｂ）１３〜５０質量％を含浸させてなる複合強化繊維束の製造方法であって、成分（Ａ）に成分（Ｂ）を供給し、成分（Ｂ）を１００〜３００℃の溶融状態で成分（Ａ）と接触させる工程（Ｉ）と、成分（Ｂ）と接触している成分（Ａ）を加熱して成分（Ｂ）の供給量の８０〜１００質量％を成分（Ａ）に含浸させる工程（II）を有する複合強化繊維束の製造方法。

式（１）中のＸはビスフェノール類の残基であり、複数のＸは同一でも異なっていてもよい。また、Ｙは水素原子またはグリシジル基であり、複数のＹは同一でも異なっていてもよい。平均重合度ｎは繰り返し単位数で、ｎ≧０である。
条件（１）：２００℃における溶融粘度は０．０１〜１０Ｐａ・ｓであり、かつ２００℃にて２時間加熱後の溶融粘度変化率が２以下である。
成分（Ａ）は、サイジング剤が付与されてなり、サイジング剤と成分（Ｂ）の質量比が０．００１〜０．５／１である請求項１に記載の複合強化繊維束の製造方法。
サイジング剤のエポキシ当量、または水酸基当量が、成分（Ｂ）のエポキシ当量または水酸基当量よりも小さい請求項２に記載の複合強化繊維束の製造方法。
前記サイジング剤が３官能以上の多官能脂肪族エポキシである請求項２または３に記載の複合強化繊維束の製造方法。
成分（Ｂ）は、水酸基当量が２００〜２０００ｇ／ｅｑである請求項１〜４いずれかに記載の複合強化繊維束の製造方法。
成分（Ｂ）は、エポキシ当量が３００〜３０００ｇ／ｅｑである請求項１〜４いずれかに記載の複合強化繊維束の製造方法。
強化繊維束が炭素繊維束である請求項１〜６いずれかに記載の複合強化繊維束の製造方法。
炭素繊維束のフィラメント数が２０，０００〜１００，０００本である請求項７に記載の複合強化繊維束の製造方法。
工程（II）において、成分（Ｂ）の最高温度が１５０〜４００℃である請求項１〜８いずれかに記載の複合強化繊維束の製造方法。
請求項１〜９いずれかに記載の方法で製造される複合強化繊維束に、熱可塑性樹脂（Ｃ）が接着されている成形材料。
複合強化繊維束が芯構造であり、その周囲を成分（Ｃ）が被覆した芯鞘構造である請求項１０に記載の成形材料。
長さ１〜５０ｍｍに切断されてなる請求項１０または１１に記載の成形材料。