JP2018535133A - 連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料及びその製造方法並びに使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料及びその製造方法並びに使用を提供する。前記複合材料は炭素長繊維と、熱可塑性樹脂と、充填材と、助剤とを含み、等静圧溶融樹脂浸漬複合法を用いて、多相構造特徴を有する多成分ブレンド複合材料を製造する。炭素長繊維(LCF)の重量含有量が40〜70wt%であり、熱可塑性樹脂の重量含有量が25〜40wt%であり、充填材の重量含有量が3〜15wt%であり、助剤の重量含有量が2〜5wt%である。加工成形部材製品において保留される炭素長繊維(LCF)の長さが0.5〜15mmであり、かつ正規分布≧80%を満たす。本発明の複合材料は、比重が小さく、強度が高く、靭性及び導電性熱伝導性が良好であり、耐摩耗性、耐食性、耐疲労性に優れ、生産プロセスが簡単で、ワーク加工コストが低いなどのメリットと特徴を有する。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明は、連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料(Long Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites,LCFRT)及びその製造方法並びに使用に関し、高性能化及び軽量化し、環境に優しく、リサイクル可能な炭素長繊維熱可塑性樹脂系複合材料に関する。
複合材料と金属材料は、機械的特性が顕著に異なり、その相違点は主に、1)複合材料の機械的特性は顕著な異方性を有しかつ高い設計可能性を示すのに対して、金属材料は等方性であり、材料成分組成が決まったらその性能が決まる点と、2)複合材料と金属材料は衝撃破壊モードが異なり、複合材料の衝撃破壊モードが複雑で多様性を示し、マルチスケールで漸進的な靭性段階的破壊であるのに対して、金属材料の衝撃破壊モードが塑性変形を主導とする降伏破断破壊である点とにある。現在、繊維複合材料はすでに最も重要で数が最も多く、しかも最も汎用される軽質高強度複合材料になっており、主に、熱硬化性樹脂系複合材料(thermosetting composites)と熱可塑性樹脂系複合材料(thermoplastic composites)に分けられる。熱硬化性樹脂系複合材料は剛性及び耐疲労性に優れ、一体化成形が可能であり、比較的に軽量であるというメリットを有するが、製造コストが高く、制御プロセスが複雑であり、大規模かつ標準化された工業生産が困難である。熱可塑性樹脂系複合材料は軽量で剛性及び低温耐衝撃靭性に優れ、加工成形プロセスが簡単で、一体化及びモジュール化成形が可能であり、生産サイクルが短く、コストが低く、標準化且つ量産化生産を実現できるメリットを有するとともに、環境に優しく、リサイクルが可能であるといった顕著な特徴をも有し、今の時代の産業化発展における高性能化、軽量化、低コスト化といった新型複合材料の高度な技術動向及び政府による各業界の法的規制に沿ったものである。
炭素繊維(CF)は、樹脂マトリックス(熱硬化性樹脂マトリックス及び熱可塑性樹脂マトリックス)において保留される炭素繊維(CF)の長さによって、炭素短繊維(SCF)、炭素長繊維(LCF)、連続炭素繊維(CCF。2次元織布と3次元織物を含む)との3種類の形態構造に分けられる。炭素短繊維強化熱硬化性樹脂系複合材料(ペレット、SCFRT)における炭素短繊維(SCF)の長さが3〜5mmであり、かつ製品において保留される炭素繊維(SCF)の長さが0.1〜0.3mmであり、繊維アスペクト比が小さく、強化効果が限られ、炭素繊維(SCF)の重量含有量が10〜35wt%である。連続炭素長繊維強化熱硬化性樹脂系複合材料(ペレット、LCFRT)における炭素繊維(LCF)の長さが5〜25mmであり、かつ製品において保留される炭素繊維(LCF)の長さが5〜8mmであり、繊維アスペクト比が大きく、強化効果が著しく向上し、炭素繊維(LCF)の重量含有量が40〜70wt%である。
現在、通常使用される連続炭素繊維強化熱硬化性エポキシ樹脂複合材料(CFRP)により製造された複合材料製自動車のハブは、一般的に、比重が大きく、吸湿及び変形しやすく、低温耐衝撃性が悪く、製造加工のコストが高く、歩留まりが低いなどの欠点があり、特殊な応用における量産化、低コスト化の使用要求を満足できない。
本発明の解決しようとする課題は、軽量で、強度が高く、耐衝撃靭性、放熱性がよく、耐摩耗性、耐食性、耐疲労性、成形加工性に優れ、製造生産プロセスが簡単で、製造コストが低く、それとともに設計可能性を有し、リサイクルが可能で、環境に優しい連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料(LCFRT)及びその製造方法並びに使用を提供することである。
本発明は、炭素長繊維と、熱可塑性樹脂と、充填材と、助剤とを含む連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料を提供する。
炭素長繊維の重量含有量が40〜70wt%であり、熱可塑性樹脂の重量含有量が25〜40wt%であり、充填材の重量含有量が3〜15wt%であり、助剤の重量含有量が2〜5wt%である。
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記複合材料のペレットの長さが5〜25mm、好ましくは10〜15mmであり、直径が4〜7mmである。
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記ナノ複合材料の加工成形部材製品において保留される炭素長繊維(LCF)の長さが0.5〜15mm、好ましくは5〜8mmであり、かつ正規分布≧80%を満たす。
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば,前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリホルムアルデヒド(POM)、ポリケトン(POK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニルサルフォン(PPSF)、ポリチオエーテルスルホン(PTES)、ポリアリーレンスルフィド(PAS)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、熱可塑性ポリエステル(TPEE)、熱可塑性ポリウレタン(TPU)のうちのいずれか1種、又は、2種以上が物理機械的ブレンド又は化学修飾により形成された多相多成分ポリマーブレンド物を含む。
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記充填材が、導電性充填材5〜35wt%、耐摩耗性充填材10〜55wt%、及び熱伝導性充填材35〜70wt%を含み、導電性充填材が、導電性カーボンブラック、導電性グラファイト、カーボンナノチューブのうちのいずれか1種、又は、2種以上からなるブレンド複合物であり、耐摩耗性充填材が、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデンのうちのいずれか1種、又は、2種以上からなるブレンド複合物であり、熱伝導性充填材が、ミクロンアルミニウム繊維、ナノ炭化ケイ素繊維、ナノグラフェン、ナノ窒化アルミニウム、ナノ窒化モリブデン、ナノアルミナ、ナノマグネシアのうちのいずれか1種、又は、2種以上からなるブレンド複合物である。
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記助剤が、強靭化剤、難燃剤、酸化防止剤、抗UV剤、滑剤、核剤、カップリング剤、耐衝撃性改良剤のうちのいずれか1種、又は、2種以上からなるブレンド複合物を含有する。
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記複合材料は、射出成形したプレートの表面抵抗が10〜10000/Ω・cmであり、熱伝導率が2〜100W/m・Kであり、静摩擦係数が0.09〜0.18/μsである。
本発明は、さらに、等静圧溶融樹脂浸漬複合法を用いて、多相構造特徴を有する多成分ブレンド複合材料を製造する連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の製造方法であって、連続炭素繊維長糸ロール(CCF)を、予熱装置に通過させ、糸放出搬送テンショナーと糸(束)気流動的分散装置を制御することで平行な単分散配列に形成させ、ガイドローラーで搬送され且つ二軸押出機から押し出された熱可塑性樹脂マトリックス、充填材及び助剤と溶融、ブレンドして複合することにより、多相多成分ブレンド複合材料に作製し、含浸スロットダイのダイ内で加熱、加圧され、一定の等静圧において糸の放出張力を制御しながら、含浸スロットダイの内部に取り付けられた間隔の異なった11〜15個の変径ローラーを通過するように迅速に牽引し、溶融樹脂の浸漬及び複合成形を行うことで、溶融した多相多成分ブレンド高分子複合粘性流動体系を形成し、さらに延伸、冷却、圧密成形、ブロー乾燥、切断を経て、最終的に複合材料ペレット(LCFRT)を得る、前記製造方法を提供する。
本発明はさらに、連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の車輪ハブへの使用を提供し、低負荷純電気自動車に用いられる複合材料製車輪ハブの動的曲げ疲労強度が350Kg以上であり、荷重偏差が4%以下であり、径方向動的疲労強度が450kg以上であり、荷重偏差が2%以下である。
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料(LCFRT)は、加工成形した部品製品において保留される炭素長繊維(LCF)の長さが0.5〜15mm、好ましくは5〜8mmであり、かつ正規分布≧80%を満たし、それとともに比重が小さく、強度が高く、低温耐衝撃性に優れ、反り変形が小さく、寸法が安定しており、吸水吸湿性が低く、導電放熱性が良好で、耐傷つき性、耐UV老化性、耐薬品腐食性に優れ、使用寿命が長く、リサイクルが可能であり、自動車部品製造分野でアルミニウム合金材料の代替品として使用でき、幅広い応用の将来性を持ち、国家による低炭素経済に関する規制や、省エネ及び排出削減に関する環境保護要件を満たしている。
以下、図面を参酌しながら本発明の各例示性実施例、特徴及び態様を説明する。図面では、同一の符号は機能が同一の又は類似する構成を示す。図面には、実施例の様々な態様が示されているが、特に明記しない限り、縮尺通りに描く必要はない。
また、本発明をより明瞭に説明するために、下記の具体的な実施形態では数多くの詳細項目が説明されているが、当業者であれば、一部の詳細項目がなくても、本発明は実施できるということを理解すべきである。
本発明は、下記工程を含む連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料(LCFRT)の製造方法を提供する。(粘度、温度及び圧力)精密センサーを用いて連続炭素繊維束(CCF)と低粘度の溶融熱可塑性樹脂とのブレンド物の加熱温度、加圧の圧力、引張力を制御し、押出含浸スロットダイの内部に設置する面取りの異なる11〜15個の転動ローラーにより、分散分布された炭素繊維(束)を配列させ、連続モノフィラメント炭素長繊維(CCF)に形成し、溶融温度と低粘度流動体を維持しながら含浸スロット内部の有効等静圧を85〜250MPaに制御して連続モノフィラメント炭素繊維(CCF)を完全に熱溶融浸漬、湿潤、加圧圧密成形複合(プロセス)させ、それによって、2つの相の界面強度が顕著に向上できる。1ステップ法で溶融浸漬と成形複合(プロセス)を完了させて複合材料ストリップを共押出し、50〜180MPaの加圧条件下で1〜3min圧縮、冷却固化させ、高性能の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料(LCFRT)を製造する。最後に、使用性能の要求に応じて異なる長さの複合材料(ペレット)に切断する。
上記方法によれば、連続モノフィラメント炭素繊維(CCF)が、溶融される熱可塑性樹脂(マトリックス)との浸漬、湿潤、及び圧密といった成形複合プロセスにわたって、単分散配列することを、1ステップ法で解決したため、浸漬効率が高まり、良好な界面(相)ミクロ構造が形成でき、炭素繊維(CCF)分布がより均一になり、保留される炭素繊維(LCF)の長さが著しく増大し、補強及び靭性強化作用(効果)が顕著に高まり、加工レオロジー特性が向上し、ワークの機械的特性及び寸法安定性、耐疲労性、高低温での耐衝撃性などが著しく向上した。
本発明の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料(LCFRT)は、射出成形したプレートの表面抵抗が10〜10000/Ω・cmであり、熱伝導率が2〜100W/m・Kであり、静摩擦係数が0.09〜0.18/μsである。
本発明の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料(LCFRT)を用いて、精密射出加工成形して得られた低負荷用純電気自動車向け複合材料製ハブにおいて保留される炭素繊維(LCF)の長さが5〜8mmであり、かつ正規分布≧80%を満たす。複合材料製自動車ハブの動的曲げ疲労強度が350Kg以上であり、荷重偏差が4%以下であり、径方向動的疲労強度が450kg以上であり、荷重偏差が2%以下である。
純電気自動車向け複合材料製ハブは精密射出成形技術により製造され、加工プロセスが簡単で、生産コストが低く、使用寿命が長く、軽量で、反り変形が小さく、寸法が安定し、吸水吸湿性が低く、強度が高く、放熱性及び高低温での耐衝撃性が良好で、耐傷つき性、耐UV老化性、耐薬品腐食性、安全信頼性に優れ、環境に優しく、リサイクルが可能であるといった顕著な特徴及び優れた性能を有するが、実際の使用では、複合材料製ハブは荷重を受ける能力に制限があり、疲労強度及び使用寿命にも上限値があるため、図3に示されているように、本製品は現段階では、低速度、低負荷のミニカーや純電気自動車又は電動自転車への使用に適する。
実施例1
炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(ペレット、LFT−PA66−LCF40)の作製
合計量に占める各組成成分の配合割合が、PA66 40wt%、無水マレイン酸グラフトPOE(相溶化剤)3wt%、導電性カーボンブラック2wt%、導電性グラファイト2wt%、カーボンナノチューブ0.3wt%、ポリテトラフルオロエチレン0.2wt%、二硫化モリブデン1.5wt%、ミクロンアルミニウム繊維1wt%、ナノ炭化ケイ素繊維0.5wt%、ナノグラフェン0.5wt%、ナノ窒化アルミニウム3wt%、ナノ窒化モリブデン2wt%、ナノアルミナ1wt%、ナノマグネシア0.5wt%、アルキルビス脂肪酸アミド0.5wt%、抗UV剤745 1wt%、酸化防止剤1wt%(0.5wt%の1010と0.5wt%の164)のブレンド物を用意し、そしてハイスピードミキサーにて、低速度(35rpm)、及び高速度(85rpm)の順で均一に混合撹拌して、多相多成分ブレンド複合物を得た。
炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(ペレット、LFT−PA66−LCF40)の作製
合計量に占める各組成成分の配合割合が、PA66 40wt%、無水マレイン酸グラフトPOE(相溶化剤)3wt%、導電性カーボンブラック2wt%、導電性グラファイト2wt%、カーボンナノチューブ0.3wt%、ポリテトラフルオロエチレン0.2wt%、二硫化モリブデン1.5wt%、ミクロンアルミニウム繊維1wt%、ナノ炭化ケイ素繊維0.5wt%、ナノグラフェン0.5wt%、ナノ窒化アルミニウム3wt%、ナノ窒化モリブデン2wt%、ナノアルミナ1wt%、ナノマグネシア0.5wt%、アルキルビス脂肪酸アミド0.5wt%、抗UV剤745 1wt%、酸化防止剤1wt%(0.5wt%の1010と0.5wt%の164)のブレンド物を用意し、そしてハイスピードミキサーにて、低速度(35rpm)、及び高速度(85rpm)の順で均一に混合撹拌して、多相多成分ブレンド複合物を得た。
精密に制御された連続炭素繊維フィラメント(CF、日本東レ株式会社製T700、12K)を用いて、25m/sの引張速度で上記多成分のブレンド複合物とともに、45型二軸押出機の特別な含浸スロットダイのダイ内で加熱、加圧しながら、溶融浸漬共押出により複合材料(ペレット)ストリップを製造した。炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(LCFRT)の合計重量に対して、炭素繊維(LCF)の重量含有量が40wt%であり、多相(ナノ−ミクロン)特徴的構造が形成された多成分ブレンド複合物が60wt%であった。
45型二軸押出機のヘッドに、(粘度、温度及び圧力)センサーにより自動制御される特別な炭素繊維(LCF)含浸スロットが取り付けられており、押出機シリンダー内の溶融温度をそれぞれ、235℃(一段目)、245℃(二段目)、250℃(三段目)、267℃(四段目)に設定し、含浸スロットダイのダイ内の静圧を165MPaに制御し、炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(ペレット、LFT−PA66−LCF40)を得た。冷却後に定圧125MPaをかけて2min圧縮、冷却固化させ、性能の要求に応じて複合材料(プリプレグ粒子)ストリップを長さ10.83mm、直径5.71mmのペレット(粒子)に切断した。当該ペレットの物理及び機械的特性パラメータは表1に示す。
炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(ペレット、LFT−PA66−LCF40)を射出成形して得られた純電気自動車向け複合材料製ハブの物理及び機械的特性は表2に示す。
実施例2
炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(ペレット、LFT−PA66−LCF50)の作製
合計量に占める各組成成分の配合割合が、PA66 28.5wt%、無水マレイン酸グラフトPOE(相溶化剤)3wt%、導電性カーボンブラック2wt%、導電性グラファイト3wt%、カーボンナノチューブ0.3wt%、ポリテトラフルオロエチレン0.3wt%、二硫化モリブデン2wt%、ミクロンアルミニウム繊維1wt%、ナノ炭化ケイ素繊維0.2wt%、ナノグラフェン0.5wt%、ナノ窒化アルミニウム3wt%、ナノ窒化モリブデン2wt%、ナノアルミナ1wt%、ナノマグネシア0.2wt%、アルキルビス脂肪酸アミド1wt%、抗UV剤745 1wt%、酸化防止剤1wt%(0.5wt%の1010と0.5wt%の164)のブレンド物を用意し、ハイスピードミキサーにて、低速度(35rpm)、及び高速度(125rpm)の順で均一に混合撹拌して、多相多成分ブレンド複合物を得た。
炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(ペレット、LFT−PA66−LCF50)の作製
合計量に占める各組成成分の配合割合が、PA66 28.5wt%、無水マレイン酸グラフトPOE(相溶化剤)3wt%、導電性カーボンブラック2wt%、導電性グラファイト3wt%、カーボンナノチューブ0.3wt%、ポリテトラフルオロエチレン0.3wt%、二硫化モリブデン2wt%、ミクロンアルミニウム繊維1wt%、ナノ炭化ケイ素繊維0.2wt%、ナノグラフェン0.5wt%、ナノ窒化アルミニウム3wt%、ナノ窒化モリブデン2wt%、ナノアルミナ1wt%、ナノマグネシア0.2wt%、アルキルビス脂肪酸アミド1wt%、抗UV剤745 1wt%、酸化防止剤1wt%(0.5wt%の1010と0.5wt%の164)のブレンド物を用意し、ハイスピードミキサーにて、低速度(35rpm)、及び高速度(125rpm)の順で均一に混合撹拌して、多相多成分ブレンド複合物を得た。
精密に制御された連続炭素繊維(CF、日本東レ株式会社製T700、12K)を用いて、21m/sの引張速度で上記熱可塑性樹脂ブレンド物とともに、45型二軸押出機の加熱加圧可能である特別な含浸スロットダイで複合材料(ペレット)ストリップに共押出した。炭素長繊維強化PA66ナノ複合材料(ペレット、LFT−PA66−LCF50)の合計量に対して、炭素繊維(LCF)の重量含有量が50wt%であり、多相(ナノ−ミクロン)特徴的構造が形成された多成分ブレンド複合物の重量含有量が50wt%であった。
45型二軸押出機のヘッドに、(粘度、温度及び圧力)センサーにより自動制御される特別な溶融含浸スロットが取り付けられており、押出機シリンダー内の溶融温度をそれぞれ、245℃(一段目)、255℃(二段目)、275℃(三段目),285℃(四段目)に設定し、含浸スロットダイのダイ内の静圧を125MPaに制御し、炭素長繊維強化PA66熱可塑性ナノ複合材料プリプレグ(ペレット、LFT−PA66−LCF50)を得た。冷却後に定圧150MPaをかけて3min圧縮、冷却固化させ、性能の要求に応じて複合材料プリプレグ(粒子)ストリップを長さ11.52mm、直径4.39mmのペレット(粒子)に切断した。当該ペレットの物理及び機械的特性パラメータは表3に示す。射出成形して得られた純電気自動車用ハブの物理及び機械的特性、寸法安定性、耐疲労性、高低温での耐衝撃性のパラメータは表4に示す。
以上、好適な実施形態をいくつか例示しているにすぎず、本発明を限定するものではない。本発明の思想又は主要特徴及び原理に違反しない他の具体的な形態も本発明に使用できる。よって、本発明の特許請求の範囲と均等な含有量および範囲、概念、技術手段のいかなる変更、均等な置換、改良などはすべて本発明の技術的範囲内とすべきである。
Claims (9)
- 炭素長繊維と、熱可塑性樹脂と、充填材と、助剤とを含み、
炭素長繊維の重量含有量が40〜70wt%であり、熱可塑性樹脂の重量含有量が25〜40wt%であり、充填材の重量含有量が3〜15wt%であり、助剤の重量含有量が2〜5wt%であることを特徴とする、連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。 - 前記複合材料のペレットの長さが5〜25mm、好ましくは10〜15mmであり、直径が4〜7mmであることを特徴とする、請求項1に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
- 前記ナノ複合材料の加工成形部材製品において保留される炭素長繊維(LCF)の長さが0.5〜15mm、好ましくは5〜8mmであり、かつ正規分布≧80%を満たすことを特徴とする、請求項1又は2に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリホルムアルデヒド(POM)、ポリケトン(POK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニルサルフォン(PPSF)、ポリチオエーテルスルホン(PTES)、ポリアリーレンスルフィド(PAS)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、熱可塑性ポリエステル(TPEE)、熱可塑性ポリウレタン(TPU)のうちのいずれか1種、又は、その2種以上を物理機械的ブレンド又は化学修飾して形成される多相多成分ポリマーブレンド物を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
- 前記充填材は、導電性充填材5〜35wt%と、耐摩耗性充填材10〜55wt%と、熱伝導性充填材35〜70wt%とを含み、前記導電性充填材は、導電性カーボンブラック、導電性グラファイト、カーボンナノチューブのうちのいずれか1種、又は2種以上からなるブレンド複合物であり、前記耐摩耗性充填材は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデンのうちのいずれか1種、又は2種以上からなるブレンド複合物であり、前記熱伝導性充填材は、ミクロンアルミニウム繊維、ナノ炭化ケイ素繊維、ナノグラフェン、ナノ窒化アルミニウム、ナノ窒化モリブデン、ナノアルミナ、ナノマグネシアのうちのいずれか1種、又は2種以上からなるブレンド複合物であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
- 前記助剤は、強靭化剤、難燃剤、酸化防止剤、抗UV剤、滑剤、核剤、カップリング剤、耐衝撃性改良剤のうちのいずれか1種、又は2種以上からなるブレンド複合物を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
- 射出成形したプレートの表面抵抗が10〜10000/Ω・cmであり、熱伝導率が2〜100W/m・Kであり、静摩擦係数が0.09〜0.18/μsであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
- 等静圧溶融樹脂浸漬複合法を用いて、多相構造特徴を有する多成分ブレンド複合材料を製造する連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の製造方法であって、
連続炭素繊維長糸ロール(CCF)を、予熱装置に通過させ、糸放出搬送テンショナーと糸(束)気流動的分散装置を制御することで平行な単分散配列に形成させ、ガイドローラーで搬送され且つ二軸押出機から押し出された熱可塑性樹脂マトリックス、充填材及び助剤と溶融、ブレンドして複合することにより、多相多成分ブレンド複合材料に作製し、含浸スロットダイのダイ内で加熱、加圧され、一定の等静圧において糸の放出張力を制御しながら、含浸スロットダイの内部に取り付けられた間隔の異なった11〜15個の変径ローラーを通過するように迅速に牽引し、溶融樹脂の浸漬及び複合成形を行うことで、溶融した多相多成分ブレンド高分子複合粘性流動体系を形成し、さらに延伸、冷却、圧密成形、ブロー乾燥、切断を経て、最終的に複合材料ペレット(LCFRT)を得ることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の車輪ハブへの使用であって、低負荷純電気自動車に用いられる複合材料製車輪ハブの動的曲げ疲労強度が350Kg以上であり、荷重偏差が4%以下であり、径方向動的疲労強度が450kg以上であり、荷重偏差が2%以下であることを特徴とする、使用。
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