JP2023056224A - Fiber-reinforced resin substrate - Google Patents

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JP2023056224A JP2021165440A JP2021165440A JP2023056224A JP 2023056224 A JP2023056224 A JP 2023056224A JP 2021165440 A JP2021165440 A JP 2021165440A JP 2021165440 A JP2021165440 A JP 2021165440A JP 2023056224 A JP2023056224 A JP 2023056224A
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賢次 石竹
Kenji Ishitake
政之 越
Masayuki Koshi
公貴 吉野
Kimitaka Yoshino
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Abstract

To provide a fiber-reinforced resin substrate that has excellent mechanical property.SOLUTION: Provided is a fiber-reinforced thermoplastic resin substrate, which is a fiber-reinforced thermoplastic resin substrate obtained by impregnating a plurality of continuous reinforcing fibers with a polyphenylene sulfide resin composition, and in which the polyphenylene sulfide resin composition has a radical generation amount of 3.0×1016/g or more and 3.5×1016/g or less as measured by the electron spin resonance method with a predetermined condition.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、繊維強化樹脂基材に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fiber-reinforced resin base material.

連続した複数の強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂基材は、軽量効果に優れるだけでなく、熱硬化性樹脂を用いた繊維強化樹脂基材よりも靭性、溶着加工性およびリサイクル性に優れるため、航空機や自動車などの輸送機器や、スポーツ・電気・電子部品などの各種用途へ幅広く展開されている。近年、従来CFRTP(炭素繊維強化熱可塑性樹脂)中間基材の付加価値であった機械強度、軽量化以外に高耐熱、低吸水、高靭性および成形加工性などの高付加価値も要求されるようになり、航空機、自動車用途を中心に高機能CFRTP中間基材の技術開発が強く求められている。 A fiber-reinforced resin base material in which a plurality of continuous reinforcing fibers are impregnated with a thermoplastic resin is not only superior in its lightweight effect, but also has better toughness, welding workability and recycling than a fiber-reinforced resin base material using a thermosetting resin. Due to its excellent durability, it is widely used in transportation equipment such as aircraft and automobiles, as well as various applications such as sports, electrical and electronic parts. In recent years, in addition to mechanical strength and weight reduction, which were the added values of conventional CFRTP (carbon fiber reinforced thermoplastic resin) intermediate substrates, high added values such as high heat resistance, low water absorption, high toughness and moldability are also required. As a result, there is a strong demand for technical development of high-performance CFRTP intermediate substrates, mainly for aircraft and automobile applications.

ポリフェニレンルフィド(以下ではPPSと略すことがある)樹脂は、優れた耐熱性、耐薬品性を有する結晶性の熱可塑性樹脂であり、複合材料のマトリックス樹脂としても注目されている。しかしながら、従来のPPS樹脂は本質的には靭性が低く脆い材料であり、炭素繊維のように加熱によってほとんど膨脹しない繊維の場合には、成形時の残留応力が大きく僅かな繊維の配列の乱れによって成形品が湾曲したり、クラックが発生し、曲げ強度や層間剪断強度などのコンポジット物性が不十分になることが多い。 Polyphenylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as PPS) resin is a crystalline thermoplastic resin having excellent heat resistance and chemical resistance, and is also attracting attention as a matrix resin for composite materials. However, conventional PPS resins are inherently brittle materials with low toughness. In the case of fibers such as carbon fibers, which hardly expand when heated, residual stress during molding is large and slight disturbance in the arrangement of fibers can cause The molded product often bends or cracks occur, resulting in insufficient composite physical properties such as bending strength and interlaminar shear strength.

特許文献1には、未架橋のPPS樹脂を含浸し、300~360℃で特定の時間加熱し、熱架橋化処理することで、機械特性の優れた炭素繊維強化PPS基材の製造法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for producing a carbon fiber reinforced PPS base material with excellent mechanical properties by impregnating uncrosslinked PPS resin, heating at 300 to 360° C. for a specific period of time, and subjecting it to thermal cross-linking treatment. It is

また、特許文献2には、大気下で酸化架橋されたPPS樹脂を用いることで、機械特性の優れた炭素繊維強化PPS基材の製造法が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a method for producing a carbon fiber-reinforced PPS base material having excellent mechanical properties by using a PPS resin oxidatively crosslinked in the atmosphere.

さらに、特許文献3には、大気下で酸化架橋されたPPS樹脂と高分子量のPPS樹脂の樹脂組成物を用いることで、機械特性の優れた炭素繊維強化PPS基材の製造法が開示されている。 Furthermore, Patent Document 3 discloses a method for producing a carbon fiber reinforced PPS base material with excellent mechanical properties by using a resin composition of a PPS resin oxidatively crosslinked in the air and a high-molecular-weight PPS resin. there is

またさらに、特許文献4には、高分子量のPPS樹脂の樹脂組成物を用いることで、機械特性の優れた短炭素繊維強化PPS基材の製造法が開示されている。 Furthermore, Patent Document 4 discloses a method for producing a short carbon fiber-reinforced PPS base material having excellent mechanical properties by using a resin composition of a high-molecular-weight PPS resin.

特許第1477262号公報Japanese Patent No. 1477262 特開平2-180934号公報JP-A-2-180934 特開平3-292335号公報JP-A-3-292335 特開平9-25346号公報JP-A-9-25346

特許文献1において提案されている方法では、機械特性の優れた炭素繊維強化PPS基材が得られるが、PPS樹脂のラジカル発生量やカルボン酸の含有量については、具体的な開示はなされていなかった。 In the method proposed in Patent Document 1, a carbon fiber reinforced PPS base material having excellent mechanical properties can be obtained, but there is no specific disclosure of the amount of radicals generated in the PPS resin and the content of carboxylic acid. rice field.

特許文献2には、大気下で酸化架橋されたPPS樹脂を用いることで、機械特性の優れた炭素繊維強化PPS基材が得られるが、PPS樹脂中にゲル化物が発生しやすく、製造時のプロセスの安定性や成形品の機械特性が低下するとういう課題があった。また、PPS樹脂のラジカル発生量やカルボン酸の含有量については、具体的な開示はなされていなかった。 In Patent Document 2, a carbon fiber reinforced PPS base material having excellent mechanical properties can be obtained by using a PPS resin that has been oxidatively crosslinked in the atmosphere. There was a problem that the stability of the process and the mechanical properties of the molded product deteriorated. Further, no specific disclosure was made regarding the amount of radicals generated by the PPS resin and the content of the carboxylic acid.

特許文献3には、大気下で酸化架橋されたPPS樹脂と高分子量のPPS樹脂の樹脂組成物を用いることで、機械特性の優れた炭素繊維強化PPS基材が得られるが、製造工程が煩雑になるとともに、PPS樹脂中にゲル化物が発生しやすく、製造時のプロセスの安定性や成形品の機械特性が低下するとういう課題があった。 In Patent Document 3, a carbon fiber reinforced PPS base material with excellent mechanical properties is obtained by using a resin composition of a PPS resin oxidatively crosslinked in the atmosphere and a high-molecular-weight PPS resin, but the manufacturing process is complicated. In addition, there is a problem that a gelled product tends to be generated in the PPS resin, and the stability of the manufacturing process and the mechanical properties of the molded product are deteriorated.

特許文献4には、高分子量のPPS樹脂の樹脂組成物を用いることで、機械特性の優れた短炭素繊維強化PPS基材が得られることが開示されているが、さらに機械特性の優れた炭素繊維強化PPS基材が望まれていた。また、PPS樹脂のラジカル発生量やカルボン酸の含有量、具体的な開示はなされていなかった。 Patent Document 4 discloses that a short carbon fiber reinforced PPS base material having excellent mechanical properties can be obtained by using a resin composition of a high molecular weight PPS resin. A fiber reinforced PPS substrate has been desired. In addition, there was no specific disclosure of the amount of radicals generated by the PPS resin or the content of carboxylic acid.

このように、従来の技術では繊維強化PPS基材の機械特性は十分ではなかった。本発明は、機械特性の優れた繊維強化PPS樹脂組成物基材およびその製造方法を提供するものである。 Thus, the mechanical properties of fiber-reinforced PPS substrates have not been sufficient with conventional techniques. The present invention provides a fiber-reinforced PPS resin composition base material with excellent mechanical properties and a method for producing the same.

〔1〕連続した複数の強化繊維に、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を含浸させてなる繊維強化熱可塑性樹脂基材であって、前記ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が下記電子スピン共鳴法により測定されるラジカル発生量が3.0×1016個/g以上3.5×1016個/g以下である、繊維強化熱可塑性樹脂基材。
(測定条件)
昇温速度20℃/minで、室温から350℃まで昇温し、350℃に到達後30分保持したきのラジカル発生量
〔2〕前記ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が、(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(B)ビスフェノール誘導体からなる、〔1〕に記載の繊維強化樹脂基材。
〔3〕(A)と(B)の合計を100重量%として(A)が99.6~99.9重量%、(B)が0.4~0.1重量%である、〔1〕または〔2〕に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。
〔4〕前記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基量が5~250μmol/gである、〔1〕から〔3〕のいずれかに繊維強化熱可塑性樹脂基材。
〔5〕繊維強化樹脂基材の繊維体積含有率が20~65体積%である、〔1〕から〔4〕のいずれかに繊維強化熱可塑性樹脂基材。
[1] A fiber-reinforced thermoplastic resin substrate obtained by impregnating a plurality of continuous reinforcing fibers with a polyphenylene sulfide resin composition, wherein the polyphenylene sulfide resin composition generates radicals measured by the following electron spin resonance method A fiber-reinforced thermoplastic resin base material having an amount of 3.0×10 16 pieces/g or more and 3.5×10 16 pieces/g or less.
(Measurement condition)
The amount of radicals generated when the temperature is raised from room temperature to 350° C. at a temperature elevation rate of 20° C./min and held for 30 minutes after reaching 350° C. [2] The polyphenylene sulfide resin composition is (A) a polyphenylene sulfide resin and (B) The fiber-reinforced resin base material according to [1], which comprises a bisphenol derivative.
[3] (A) is 99.6 to 99.9% by weight and (B) is 0.4 to 0.1% by weight, where the total of (A) and (B) is 100% by weight; [1] Or the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate according to [2].
[4] The fiber-reinforced thermoplastic resin substrate according to any one of [1] to [3], wherein the polyphenylene sulfide resin (A) has a carboxyl group content of 5 to 250 μmol/g.
[5] The fiber-reinforced thermoplastic resin base material according to any one of [1] to [4], wherein the fiber volume content of the fiber-reinforced resin base material is 20 to 65% by volume.

本発明によれば、PPS樹脂組成物および強化繊維との密着性が優れるため、機械特性の優れた繊維強化基材を得ることができる。 According to the present invention, the adhesion between the PPS resin composition and the reinforcing fibers is excellent, so that a fiber-reinforced base material having excellent mechanical properties can be obtained.

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<強化繊維>
強化繊維の種類としては特に限定されず、炭素繊維、金属繊維、有機繊維、無機繊維が例示される。これらを2種以上用いてもよい。強化繊維に炭素繊維を用いることで、軽量でありながら、高い機械特性を有する繊維強化ポリフェニレンスルフィド基材が得られる。
<Reinforcing fiber>
The type of reinforcing fiber is not particularly limited, and examples thereof include carbon fiber, metal fiber, organic fiber, and inorganic fiber. You may use 2 or more types of these. By using carbon fiber as the reinforcing fiber, it is possible to obtain a fiber-reinforced polyphenylene sulfide base material that is lightweight and has high mechanical properties.

炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)繊維を原料とするPAN系炭素繊維、石油タールや石油ピッチを原料とするピッチ系炭素繊維、ビスコースレーヨンや酢酸セルロースなどを原料とするセルロース系炭素繊維、炭化水素などを原料とする気相成長系炭素繊維、これらの黒鉛化繊維などが挙げられる。これら炭素繊維のうち、強度と弾性率のバランスに優れる点で、PAN系炭素繊維が好ましく用いられる。 Examples of carbon fibers include PAN-based carbon fibers made from polyacrylonitrile (PAN) fibers, pitch-based carbon fibers made from petroleum tar or petroleum pitch, and cellulose-based carbon made from viscose rayon, cellulose acetate, or the like. fibers, vapor-grown carbon fibers made from hydrocarbons, and graphitized fibers thereof; Among these carbon fibers, PAN-based carbon fibers are preferably used because they have an excellent balance between strength and elastic modulus.

金属繊維としては、例えば、鉄、金、銀、銅、アルミニウム、黄銅、ステンレスなどの金属からなる繊維が挙げられる。 Examples of metal fibers include fibers made of metals such as iron, gold, silver, copper, aluminum, brass, and stainless steel.

有機繊維としては、例えば、アラミド、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンなどの有機材料からなる繊維が挙げられる。アラミド繊維としては、例えば、強度や弾性率に優れるパラ系アラミド繊維と、難燃性、長期耐熱性に優れるメタ系アラミド繊維が挙げられる。パラ系アラミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、コポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維などが挙げられ、メタ系アラミド繊維としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維などが挙げられる。アラミド繊維としては、メタ系アラミド繊維に比べて弾性率の高いパラ系アラミド繊維が好ましく用いられる。 Examples of organic fibers include fibers made of organic materials such as aramid, polybenzoxazole (PBO), polyphenylene sulfide, polyester, polyamide, and polyethylene. Examples of aramid fibers include para-aramid fibers that are excellent in strength and elastic modulus, and meta-aramid fibers that are excellent in flame retardancy and long-term heat resistance. Examples of para-aramid fibers include polyparaphenylene terephthalamide fibers and copolyparaphenylene-3,4′-oxydiphenylene terephthalamide fibers. Examples of meta-aramid fibers include polymetaphenylene isophthalamide fibers. is mentioned. As the aramid fibers, para-aramid fibers having a higher elastic modulus than meta-aramid fibers are preferably used.

無機繊維としては、例えば、ガラス、バサルト、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機材料からなる繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、例えば、Eガラス繊維(電気用)、Cガラス繊維(耐食用)、Sガラス繊維、Tガラス繊維(高強度、高弾性率)などが挙げられる。バサルト繊維は、鉱物である玄武岩を繊維化した物で、耐熱性の非常に高い繊維である。玄武岩は、一般的に、鉄の化合物であるFeOまたはFeOを9~25重量%、チタンの化合物であるTiOまたはTiOを1~6重量%含有するが、溶融状態でこれらの成分を増量して繊維化することも可能である。 Examples of inorganic fibers include fibers made of inorganic materials such as glass, basalt, silicon carbide, and silicon nitride. Glass fibers include, for example, E glass fiber (for electrical use), C glass fiber (for corrosion resistance), S glass fiber, and T glass fiber (high strength and high modulus of elasticity). Basalt fiber is a fibrous material made from mineral basalt, and is a fiber with extremely high heat resistance. Basalt generally contains 9-25% by weight of iron compounds FeO or FeO 2 and 1-6% by weight of titanium compounds TiO or TiO 2 ; It is also possible to make fibers by

本発明における繊維強化樹脂基材は、補強材としての役目を期待されることが多いため、高い機械特性を発現することが望ましく、高い機械特性を発現するためには、強化繊維が炭素繊維を含むことが好ましい。 Since the fiber-reinforced resin base material in the present invention is often expected to serve as a reinforcing material, it is desirable to exhibit high mechanical properties. preferably included.

本発明における繊維強化樹脂基材において、強化繊維は、通常、多数本の単繊維を束ねた強化繊維束を1本または複数本並べて構成される。1本または複数本の強化繊維束を並べたときの強化繊維の総フィラメント数(単繊維の本数)は、1,000~2,000,000本が好ましい。生産性の観点からは、強化繊維の総フィラメント数は、1,000~1,000,000本がより好ましく、1,000~600,000本がさらに好ましく、1,000~300,000本が特に好ましい。強化繊維の総フィラメント数の上限は、分散性や取り扱い性とのバランスも考慮して、生産性と分散性、取り扱い性を良好に保てるようであれば良い。 In the fiber-reinforced resin base material of the present invention, the reinforcing fibers are usually configured by arranging one or more reinforcing fiber bundles in which a large number of single fibers are bundled. The total number of reinforcing fiber filaments (number of single fibers) when one or more reinforcing fiber bundles are arranged is preferably 1,000 to 2,000,000. From the viewpoint of productivity, the total number of filaments of the reinforcing fibers is more preferably 1,000 to 1,000,000, still more preferably 1,000 to 600,000, and 1,000 to 300,000. Especially preferred. The upper limit of the total number of filaments of the reinforcing fibers should be such that good productivity, dispersibility, and handleability can be maintained in consideration of the balance between dispersibility and handleability.

本発明の1本の強化繊維束は、好ましくは平均直径5~10μmである強化繊維の単繊維を1,000~50,000本束ねて構成される。 A single reinforcing fiber bundle of the present invention is preferably configured by bundling 1,000 to 50,000 reinforcing fiber monofilaments having an average diameter of 5 to 10 μm.

本発明における繊維強化樹脂基材は、連続した複数の強化繊維に含浸させた熱可塑性樹脂が後述するポリフェニレンスルフィド樹脂組成物であることを特徴とする。 The fiber-reinforced resin substrate in the present invention is characterized in that the thermoplastic resin impregnated into the plurality of continuous reinforcing fibers is a polyphenylene sulfide resin composition described later.

本発明における連続した強化繊維とは、繊維強化樹脂基材で当該強化繊維が途切れのないものをいう。本発明の実施形態における強化繊維の形態および配列としては、例えば、一方向に引き揃えられたもの、織物(クロス)、編み物、組み紐、トウ等が挙げられる。中でも特定方向の機械特性を効率よく高められることから、強化繊維が一方向に配列してなることが好ましい。 The continuous reinforcing fiber in the present invention refers to a fiber-reinforced resin substrate in which the reinforcing fiber is continuous. Examples of the form and arrangement of the reinforcing fibers in the embodiment of the present invention include unidirectionally aligned, woven fabric (cloth), knitted fabric, braided cord, tow, and the like. Among them, it is preferable that the reinforcing fibers are arranged in one direction because the mechanical properties in a specific direction can be efficiently improved.

<ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物>
本発明におけるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物は、後述する測定条件においてラジカル発生量が3.0×1016個/g以上3.5×1016個/g以下であるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物であることを指す。また、好ましくは、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(B)ビスフェノール誘導体からなるものであり、その合計を100重量%として(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂が99.6~99.9重量%、(B)ビスフェノール誘導体が0.4~0.1重量%とするものである。
<Polyphenylene sulfide resin composition>
The polyphenylene sulfide resin composition in the present invention is a polyphenylene sulfide resin composition having a radical generation amount of 3.0×10 16 or more/g and 3.5×10 16 or less/g under the measurement conditions described later. Point. Further, preferably, the polyphenylene sulfide resin composition comprises (A) a polyphenylene sulfide resin and (B) a bisphenol derivative, and the total content of (A) the polyphenylene sulfide resin is 99.6 to 99.9% when the total is 100% by weight. % by weight, and (B) the bisphenol derivative is 0.4 to 0.1% by weight.

本発明で用いられるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量は3.0×1016個/g以上3.5×1016個/g以下である。好ましくはラジカル発生量が3.2×1016個/g以上3.4×1016個/g以下である。ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量の下限としては、3.0×1016個/g以上であり、好ましくは3.1×1016個/g以上、より好ましくは3.2×1016個/g以上である。ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量の上限としては、3.5×1016個/g以下であり、好ましくは3.4×1016個/g以下である。ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量が上記好ましい範囲にあるとき、より優れた機械物性を有した繊維強化基材が得られる傾向にある。この理由として現時点定かではないが、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量が適正である場合、強化繊維とポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の間で、ラジカル反応により結合が生じ、強化繊維との界面強度が向上し、機械物性を有した繊維強化基材が得られたものと推定される。ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量が3.0×1016個/g未満である場合は、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物と強化繊維との密着性低下する傾向がある。一方、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量が3.5×1016個/gより大きい場合には、繊維強化基材作成時にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の架橋反応により、溶融粘度が著しく大きくなるため、強化繊維との含浸性が低下し、良好にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が含浸した繊維強化基材が得られない傾向がある。または、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が分解して、機械特性が低下する傾向がある。 The amount of radicals generated in the polyphenylene sulfide resin composition used in the present invention is 3.0×10 16 /g or more and 3.5×10 16 /g or less. Preferably, the radical generation amount is 3.2×10 16 /g or more and 3.4×10 16 /g or less. The lower limit of the radical generation amount of the polyphenylene sulfide resin composition is 3.0×10 16 /g or more, preferably 3.1×10 16 /g or more, more preferably 3.2×10 16 . /g or more. The upper limit of the radical generation amount of the polyphenylene sulfide resin composition is 3.5×10 16 /g or less, preferably 3.4×10 16 /g or less. When the radical generation amount of the polyphenylene sulfide resin composition is within the above preferred range, a fiber-reinforced base material having better mechanical properties tends to be obtained. The reason for this is not clear at this time, but when the amount of radicals generated in the polyphenylene sulfide resin composition is appropriate, a radical reaction causes bonding between the reinforcing fibers and the polyphenylene sulfide resin composition, and the interfacial strength between the reinforcing fibers increases. It is presumed that a fiber-reinforced base material having improved mechanical properties was obtained. If the amount of radicals generated from the polyphenylene sulfide resin composition is less than 3.0×10 16 /g, the adhesion between the polyphenylene sulfide resin composition and the reinforcing fibers tends to decrease. On the other hand, when the amount of radicals generated from the polyphenylene sulfide resin composition is greater than 3.5×10 16 /g, the melt viscosity is remarkably increased due to the cross-linking reaction of the polyphenylene sulfide resin composition during the preparation of the fiber-reinforced base material. , the impregnability with the reinforcing fibers is lowered, and there is a tendency that a fiber-reinforced base material impregnated with the polyphenylene sulfide resin composition is not obtained satisfactorily. Alternatively, the polyphenylene sulfide resin composition tends to decompose and the mechanical properties tend to deteriorate.

ここでラジカル発生量は、EMXplus(BRUKER 社製)を用いた、電子スピン共鳴法により算出するものである。具体的には、昇温速度20℃/minで、室温から350℃まで昇温し、350℃に到達後30分保持したきのラジカル発生量を、Mn マーカー(MgO中のMn2+)を同時測定して算出するものである。 Here, the radical generation amount is calculated by an electron spin resonance method using EMXplus (manufactured by BRUKER). Specifically, the temperature was raised from room temperature to 350°C at a temperature elevation rate of 20°C/min, and the amount of radicals generated when the temperature was maintained for 30 minutes after reaching 350°C was measured using a Mn marker (Mn 2+ in MgO) at the same time. It is calculated by measurement.

また、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(B)ビスフェノール誘導体からなることが好ましい。(B)ビスフェノール誘導体が有効である理由は現時点では明らかではないが、(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(B)ビスフェノール誘導体からなるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量に(B)ビスフェノール誘導体が影響を及ぼしており、強化繊維とポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の間で、ラジカル反応により結合が生じ、強化繊維との界面強度が向上し、機械物性を有した繊維強化基材が得られたものと推定される。 Moreover, it is preferable that the polyphenylene sulfide resin composition comprises (A) a polyphenylene sulfide resin and (B) a bisphenol derivative. Although the reason why the (B) bisphenol derivative is effective is not clear at the present time, the (B) bisphenol derivative does not affect the radical generation amount of the polyphenylene sulfide resin composition comprising (A) the polyphenylene sulfide resin and (B) the bisphenol derivative. It is presumed that a radical reaction between the reinforcing fiber and the polyphenylene sulfide resin composition caused bonding, improving the interfacial strength with the reinforcing fiber, and obtaining a fiber-reinforced base material with mechanical properties. be.

本発明における(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(B)ビスフェノール誘導体の配合割合は、(A)/(B)=99.9~99.6重量%/0.1~0.4重量%の範囲であることが好ましく、(A)/(B)=99.9~99.8重量%/0.1~0.2重量%の範囲がより好ましい。 The mixing ratio of (A) polyphenylene sulfide resin and (B) bisphenol derivative in the present invention is in the range of (A)/(B) = 99.9 to 99.6% by weight/0.1 to 0.4% by weight. more preferably (A)/(B)=99.9 to 99.8% by weight/0.1 to 0.2% by weight.

(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(B)ビスフェノール誘導体の配合割合が上記好ましい範囲にあるとき、より優れた機械物性を有した繊維強化基材が得られる傾向にある。この理由として現時点定かではないが、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量が適正となり、強化繊維とポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の間で、ラジカル反応により結合が生じ、強化繊維との界面強度が向上し、機械物性を有した繊維強化基材が得られたものと推定される。ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の(B)ビスフェノール誘導体の添加量が0.1重量%未満である場合は、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物と強化繊維との密着性低下する傾向がある。一方、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の(B)ビスフェノール誘導体の添加量が0.4重量%より大きい場合には、繊維強化基材作成時にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の架橋反応により、溶融粘度が著しく大きくなるため、強化繊維との含浸性が低下し、良好にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が含浸した繊維強化基材が得られない傾向がある。または、繊維強化基材作成時にビスフェノール誘導体分解して、ボイドが発生し機械特性が低下する傾向がある。 When the blending ratio of (A) the polyphenylene sulfide resin and (B) the bisphenol derivative is within the above preferred range, there is a tendency to obtain a fiber-reinforced base material with better mechanical properties. Although the reason for this is not clear at this time, the amount of radicals generated in the polyphenylene sulfide resin composition becomes appropriate, and bonding occurs between the reinforcing fibers and the polyphenylene sulfide resin composition due to a radical reaction, thereby improving the interfacial strength between the reinforcing fibers. , it is presumed that a fiber-reinforced base material having mechanical properties was obtained. If the amount of the bisphenol derivative (B) added to the polyphenylene sulfide resin composition is less than 0.1% by weight, the adhesion between the polyphenylene sulfide resin composition and the reinforcing fibers tends to decrease. On the other hand, when the amount of the bisphenol derivative (B) added to the polyphenylene sulfide resin composition is more than 0.4% by weight, the melt viscosity is remarkably increased due to the cross-linking reaction of the polyphenylene sulfide resin composition during the preparation of the fiber-reinforced base material. Therefore, there is a tendency that the impregnability with the reinforcing fibers is lowered, and a fiber-reinforced base material impregnated with the polyphenylene sulfide resin composition is not obtained. Alternatively, the bisphenol derivative tends to decompose during the preparation of the fiber-reinforced base material, forming voids and degrading the mechanical properties.

本発明で強化繊維束に含浸するポリフェニレンスルフィド樹脂組成物は、溶融混練によって得られる。溶融混練機は、単軸、2軸の押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、及びミキシングロールなど公知の溶融混練機に供給して樹脂組成物の融解ピーク温度+5~100℃の加工温度の温度で混練する方法などを代表例として挙げることができる。この際、原料の混合順序には特に制限はなく、全ての原材料を配合後上記の方法により溶融混練する方法、一部の原材料を配合後上記の方法により溶融混練し更に残りの原材料を配合し溶融混練する方法、あるいは一部の原材料を配合後単軸あるいは2軸の押出機により溶融混練中にサイドフィーダーを用いて残りの原材料を混合する方法など、いずれの方法を用いてもよい。また、少量添加剤成分については、他の成分を上記の方法などで混練しペレット化した後、成形前に添加して成形に供することも勿論可能である。 The polyphenylene sulfide resin composition with which the reinforcing fiber bundles are impregnated in the present invention is obtained by melt-kneading. The melt-kneader is supplied to a known melt-kneader such as a single-screw or twin-screw extruder, a Banbury mixer, a kneader, and a mixing roll, and kneaded at a processing temperature of the melting peak temperature of the resin composition + 5 to 100 ° C. A typical example is a method of In this case, there are no particular restrictions on the order in which the raw materials are mixed, and all the raw materials are mixed and then melt-kneaded by the above method. Either a method of melt-kneading, or a method of blending a part of the raw materials and then mixing the rest of the raw materials using a side feeder during melt-kneading with a single-screw or twin-screw extruder may be used. As for the small amount of the additive component, it is of course possible to knead the other components by the above-described method, pelletize the pelletized product, and then add the pelletized product before molding.

<ポリフェニレンスルフィド樹脂>
本発明で用いられるポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS樹脂)は、下記構造式で示される繰り返し単位を有する
重合体であり、
<Polyphenylene sulfide resin>
Polyphenylene sulfide resin (PPS resin) used in the present invention is a polymer having a repeating unit represented by the following structural formula,

Figure 2023056224000001
Figure 2023056224000001

耐熱性の観点からは上記構造式で示される繰り返し単位を含む重合体を70モル%以上、更には90モル%以上含む重合体が好ましい。またポリフェニレンスルフィド樹脂はその繰り返し単位の30モル%未満程度が、下記の構造を有する繰り返し単位等で構成されていてもよい。 From the viewpoint of heat resistance, a polymer containing 70 mol % or more, more preferably 90 mol % or more of a polymer containing a repeating unit represented by the above structural formula is preferred. In addition, about less than 30 mol % of the repeating units of the polyphenylene sulfide resin may be composed of repeating units having the following structure.

Figure 2023056224000002
Figure 2023056224000002

かかる構造を一部有するポリフェニレンスルフィド共重合体は、融点が低くなるため、このような樹脂組成物は成形性の点で有利となる。
粘度の記載に変更
本発明で用いられる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂の溶融粘度に特に制限はないが、より優れた靭性を得る意味からその溶融粘度は高い方が好ましい。例えば100Pa・sを越える範囲が好ましく、150Pa・s以上がさらに好ましく、200Pa・s以上がさらに好ましい。上限については溶融流動性保持の点から600Pa・s以下であることが好ましい。
Since a polyphenylene sulfide copolymer partially having such a structure has a low melting point, such a resin composition is advantageous in moldability.
Description of Viscosity Changed Although the melt viscosity of the polyphenylene sulfide resin (A) used in the present invention is not particularly limited, a higher melt viscosity is preferable in order to obtain better toughness. For example, the range exceeding 100 Pa·s is preferable, 150 Pa·s or more is more preferable, and 200 Pa·s or more is even more preferable. The upper limit is preferably 600 Pa·s or less from the viewpoint of maintaining melt fluidity.

ここで溶融粘度は、東洋精機社製キャピログラフ1Cを用い、孔長10.00mm、孔直径0.50mmのダイスを用いた。300℃に設定したシリンダーにサンプル約20gを投入し、5分保持した後、剪断速度1216sec-1で溶融粘度の測定を行った値である。 Here, the melt viscosity was measured using Capilograph 1C manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., using a die with a hole length of 10.00 mm and a hole diameter of 0.50 mm. About 20 g of a sample was placed in a cylinder set at 300° C., held for 5 minutes, and then the melt viscosity was measured at a shear rate of 1216 sec −1 .

本発明に用いられる(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂は、強化繊維との密着性向上の観点から、カルボキシル基含有量が5~250μmol/gであることが好ましい。カルボキシル基含有量の下限値は、好ましくは5μmol/g以上、より好ましくは8μmol/g以上、よりいっそう好ましくは10μmol/gである。カルボキシル基含有量の上限値は、250μmol/g以下が好ましく、200μmol/g以下がさらに好ましい。ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基量が5μmol/g未満である場合は、強化繊維との相互作用や接着性が低下する傾向にあるため好ましくない。一方、ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基含有量が250μmol/gを超える場合は、加工工程における揮発性分量が増加するため好ましくない。なお、ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基含有量は、フーリエ変換赤外分光装置(FT-IR)を用いて算出した値である。 The (A) polyphenylene sulfide resin used in the present invention preferably has a carboxyl group content of 5 to 250 μmol/g from the viewpoint of improving adhesion to reinforcing fibers. The lower limit of the carboxyl group content is preferably 5 µmol/g or more, more preferably 8 µmol/g or more, and even more preferably 10 µmol/g. The upper limit of the carboxyl group content is preferably 250 µmol/g or less, more preferably 200 µmol/g or less. If the carboxyl group content of the polyphenylene sulfide resin is less than 5 μmol/g, the interaction with the reinforcing fibers and adhesion tend to decrease, which is not preferable. On the other hand, when the carboxyl group content of the polyphenylene sulfide resin exceeds 250 μmol/g, the volatile content in the processing step increases, which is not preferable. The carboxyl group content of the polyphenylene sulfide resin is a value calculated using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR).

ポリフェニレンスルフィド樹脂中に、カルボキシル基を導入する方法としては、カルボキシル基を含むポリハロゲン化芳香族化合物を共重合する方法や、カルボキシル基を含む化合物、例えば無水マレイン酸、ソルビン酸などを添加して、ポリフェニレンスルフィド樹脂と溶融混練しながら反応せしめることにより導入する方法などを例示できる。 Methods for introducing carboxyl groups into polyphenylene sulfide resin include a method of copolymerizing a polyhalogenated aromatic compound containing a carboxyl group, and a method of adding a compound containing a carboxyl group, such as maleic anhydride or sorbic acid. , a method of introducing by reacting with a polyphenylene sulfide resin while being melt-kneaded, and the like.

以下に、本発明に用いるポリフェニレンスルフィド樹脂の製造方法について説明するが、上記構造のポリフェニレンスルフィド樹脂が得られれば、下記方法に限定されるものではない。 The method for producing the polyphenylene sulfide resin used in the present invention will be described below, but the method is not limited to the following method as long as the polyphenylene sulfide resin having the above structure can be obtained.

まず、製造方法において使用するポリハロゲン芳香族化合物、スルフィド化剤、重合溶媒、分子量調節剤、重合助剤および重合安定剤の内容について説明する。 First, the contents of the polyhalogen aromatic compound, the sulfidating agent, the polymerization solvent, the molecular weight modifier, the polymerization aid and the polymerization stabilizer used in the production method will be described.

[ポリハロゲン化芳香族化合物]
ポリハロゲン化芳香族化合物とは、1分子中にハロゲン原子を2個以上有する化合物をいう。具体例としては、p-ジクロロベンゼン、m-ジクロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、1,3,5-トリクロロベンゼン、1,2,4-トリクロロベンゼン、1,2,4,5-テトラクロロベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、2,5-ジクロロトルエン、2,5-ジクロロ-p-キシレン、1,4-ジブロモベンゼン、1,4-ジヨードベンゼン、1-メトキシ-2,5-ジクロロベンゼンなどのポリハロゲン化芳香族化合物が挙げられ、好ましくはp-ジクロロベンゼンが用いられる。また、カルボキシル基の導入を目的に、2,4-ジクロロ安息香酸、2,5-ジクロロ安息香酸、2,6-ジクロロ安息香酸、3,5-ジクロロ安息香酸などのカルボキシル基含有ジハロゲン化芳香族化合物、およびそれらの混合物を共重合モノマーとして用いることも好ましい態様の1つである、また、異なる2種以上のポリハロゲン化芳香族化合物を組み合わせて共重合体とすることも可能であるが、p-ジハロゲン化芳香族化合物を主要成分とすることが好ましい。
[Polyhalogenated Aromatic Compound]
A polyhalogenated aromatic compound is a compound having two or more halogen atoms in one molecule. Specific examples include p-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, o-dichlorobenzene, 1,3,5-trichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, 1,2,4,5-tetrachlorobenzene, hexa Polyhalogenated aromatics such as chlorobenzene, 2,5-dichlorotoluene, 2,5-dichloro-p-xylene, 1,4-dibromobenzene, 1,4-diiodobenzene, 1-methoxy-2,5-dichlorobenzene group compounds, preferably p-dichlorobenzene is used. In addition, for the purpose of introducing a carboxyl group, carboxyl group-containing dihalogenated aromatics such as 2,4-dichlorobenzoic acid, 2,5-dichlorobenzoic acid, 2,6-dichlorobenzoic acid, and 3,5-dichlorobenzoic acid It is also one of preferred embodiments to use compounds and mixtures thereof as copolymerizable monomers. It is also possible to combine two or more different polyhalogenated aromatic compounds to form a copolymer, It is preferable to use p-dihalogenated aromatic compound as a main component.

ポリハロゲン化芳香族化合物の使用量は、加工に適した粘度のポリフェニレンスルフィド樹脂を得る点から、スルフィド化剤1モル当たり0.9から2.0モル、好ましくは0.95から1.5モル、更に好ましくは1.005から1.2モルの範囲が例示できる。 The amount of the polyhalogenated aromatic compound used is 0.9 to 2.0 mol, preferably 0.95 to 1.5 mol, per 1 mol of the sulfidating agent, from the viewpoint of obtaining a polyphenylene sulfide resin having a viscosity suitable for processing. and more preferably 1.005 to 1.2 mol.

[スルフィド化剤]
スルフィド化剤としては、アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、および硫化水素が挙げられる。
[Sulfidation agent]
Sulfidating agents include alkali metal sulfides, alkali metal hydrosulfides, and hydrogen sulfide.

アルカリ金属硫化物の具体例としては、例えば硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも硫化ナトリウムが好ましく用いられる。これらのアルカリ金属硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。 Specific examples of alkali metal sulfides include lithium sulfide, sodium sulfide, potassium sulfide, rubidium sulfide, cesium sulfide, and mixtures of two or more of these, with sodium sulfide being preferred. These alkali metal sulfides can be used as hydrates or aqueous mixtures, or in anhydrous form.

アルカリ金属水硫化物の具体例としては、例えば水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化リチウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を挙げることができ、なかでも水硫化ナトリウムが好ましく用いられる。これらのアルカリ金属水硫化物は、水和物または水性混合物として、あるいは無水物の形で用いることができる。 Specific examples of alkali metal hydrosulfides include sodium hydrosulfide, potassium hydrosulfide, lithium hydrosulfide, rubidium hydrosulfide, cesium hydrosulfide, and mixtures of two or more of these. It is preferably used. These alkali metal hydrosulfides can be used as hydrates or aqueous mixtures, or in anhydrous form.

また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物からアルカリ金属硫化物を調整し、これを重合槽に移して用いることができる。 Alkali metal sulfides prepared in situ in the reaction system from alkali metal hydrosulfides and alkali metal hydroxides can also be used. Alternatively, an alkali metal sulfide can be prepared from an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide, and transferred to a polymerization vessel for use.

あるいは、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素から反応系においてin situで調製されるアルカリ金属硫化物も用いることができる。また、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物と硫化水素からアルカリ金属硫化物を調整し、これを重合槽に移して用いることができる。 Alternatively, an alkali metal sulfide prepared in situ in a reaction system from an alkali metal hydroxide such as lithium hydroxide or sodium hydroxide and hydrogen sulfide can also be used. Alternatively, an alkali metal sulfide can be prepared from an alkali metal hydroxide such as lithium hydroxide or sodium hydroxide and hydrogen sulfide, and transferred to a polymerization vessel for use.

仕込みスルフィド化剤の量は、脱水操作などにより重合反応開始前にスルフィド化剤の一部損失が生じる場合には、実際の仕込み量から当該損失分を差し引いた残存量を意味するものとする。 The amount of the charged sulfidating agent means the remaining amount obtained by subtracting the loss from the actual charged amount when a part of the sulfiding agent is lost before the start of the polymerization reaction due to dehydration or the like.

なお、スルフィド化剤と共に、アルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物を併用することも可能である。アルカリ金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウムおよびこれら2種以上の混合物を好ましいものとして挙げることができ、アルカリ土類金属水酸化物の具体例としては、例えば水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどが挙げられ、なかでも水酸化ナトリウムが好ましく用いられる。 An alkali metal hydroxide and/or an alkaline earth metal hydroxide can be used together with the sulfidating agent. Specific examples of alkali metal hydroxides include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, and mixtures of two or more thereof. Specific examples of metal hydroxides include calcium hydroxide, strontium hydroxide, barium hydroxide, etc. Among them, sodium hydroxide is preferably used.

スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいが、この使用量はアルカリ金属水硫化物1モルに対し0.95から1.20モル、好ましくは1.00から1.15モル、更に好ましくは1.005から1.100モルの範囲が例示できる。 When an alkali metal hydrosulfide is used as the sulfidating agent, it is particularly preferable to use an alkali metal hydroxide at the same time. A range of 20 mol, preferably 1.00 to 1.15 mol, more preferably 1.005 to 1.100 mol can be exemplified.

[重合溶媒]
重合溶媒としては有機極性溶媒を用いるのが好ましい。具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドンなどのN-アルキルピロリドン類、N-メチル-ε-カプロラクタムなどのカプロラクタム類、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホキシドなどに代表されるアプロチック有機溶媒、およびこれらの混合物などが挙げられ、これらはいずれも反応の安定性が高いために好ましく使用される。これらのなかでも、特にN-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPと略記することもある)が好ましく用いられる。
[Polymerization solvent]
It is preferable to use an organic polar solvent as the polymerization solvent. Specific examples include N-alkylpyrrolidones such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-ethyl-2-pyrrolidone, caprolactams such as N-methyl-ε-caprolactam, 1,3-dimethyl-2-imidazolidine non-, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric acid triamide, dimethylsulfone, aprotic organic solvents represented by tetramethylene sulfoxide, and mixtures thereof; It is preferably used because of its high reaction stability. Among these, N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes abbreviated as NMP) is particularly preferably used.

有機極性溶媒の使用量は、スルフィド化剤1モル当たり2.0モルから10モル、好ましくは2.25から6.0モル、より好ましくは2.5から5.5モルの範囲が選ばれる。 The organic polar solvent is used in an amount of 2.0 to 10 mol, preferably 2.25 to 6.0 mol, more preferably 2.5 to 5.5 mol per 1 mol of the sulfidating agent.

[分子量調節剤]
生成するポリフェニレンスルフィド樹脂の末端を形成させるか、あるいは重合反応や分子量を調節するなどのために、モノハロゲン化合物(必ずしも芳香族化合物でなくともよい)を、上記ポリハロゲン化芳香族化合物と併用することができる。
[Molecular weight modifier]
A monohalogen compound (which may not necessarily be an aromatic compound) is used in combination with the polyhalogenated aromatic compound to form a terminal of the polyphenylene sulfide resin to be produced or to adjust the polymerization reaction or molecular weight. be able to.

[重合助剤]
比較的高重合度のポリフェニレンスルフィド樹脂をより短時間で得るために重合助剤を用いることも好ましい態様の一つである。ここで重合助剤とは得られるポリフェニレンスルフィド樹脂の粘度を増大させる作用を有する物質を意味する。このような重合助剤の具体例としては、例えば有機カルボン酸塩、水、アルカリ金属塩化物、有機スルホン酸塩、硫酸アルカリ金属塩、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属リン酸塩およびアルカリ土類金属リン酸塩などが挙げられる。これらは単独であっても、また2種以上を同時に用いることもできる。なかでも、有機カルボン酸塩、水、およびアルカリ金属塩化物が好ましく、さらに有機カルボン酸塩としてはアルカリ金属カルボン酸塩が、アルカリ金属塩化物としては塩化リチウムが好ましい。
[Polymerization aid]
In order to obtain a polyphenylene sulfide resin with a relatively high degree of polymerization in a shorter time, it is also one of preferred embodiments to use a polymerization aid. The term "polymerization aid" as used herein means a substance that acts to increase the viscosity of the resulting polyphenylene sulfide resin. Specific examples of such polymerization aids include organic carboxylates, water, alkali metal chlorides, organic sulfonates, alkali metal sulfates, alkaline earth metal oxides, alkali metal phosphates and alkaline earth metal salts. metal phosphates and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, organic carboxylates, water, and alkali metal chlorides are preferable, and more preferable organic carboxylates are alkali metal carboxylates, and alkali metal chlorides are lithium chloride.

上記アルカリ金属カルボン酸塩とは、一般式R(COOM)n(式中、Rは、炭素数1~20を有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基またはアリールアルキル基である。Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムから選ばれるアルカリ金属である。nは1~3の整数である。)で表される化合物である。アルカリ金属カルボン酸塩は、水和物、無水物または水溶液としても用いることができる。アルカリ金属カルボン酸塩の具体例としては、例えば、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム、吉草酸リチウム、安息香酸ナトリウム、フェニル酢酸ナトリウム、p-トルイル酸カリウム、およびそれらの混合物などを挙げることができる。 The alkali metal carboxylate has the general formula R(COOM)n (wherein R is an alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkylaryl group or arylalkyl group having 1 to 20 carbon atoms). M is an alkali metal selected from lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, n is an integer of 1 to 3). Alkali metal carboxylates can also be used as hydrates, anhydrous or aqueous solutions. Specific examples of alkali metal carboxylates include lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, sodium propionate, lithium valerate, sodium benzoate, sodium phenylacetate, potassium p-toluate, and mixtures thereof. can be mentioned.

アルカリ金属カルボン酸塩は、有機酸と、水酸化アルカリ金属、炭酸アルカリ金属塩および重炭酸アルカリ金属塩よりなる群から選ばれる一種以上の化合物とを、ほぼ等化学当量ずつ添加して反応させることにより形成させてもよい。上記アルカリ金属カルボン酸塩の中で、リチウム塩は反応系への溶解性が高く助剤効果が大きいが高価であり、カリウム、ルビジウムおよびセシウム塩は反応系への溶解性が不十分であると思われるため、安価で、重合系への適度な溶解性を有する酢酸ナトリウムが最も好ましく用いられる。 The alkali metal carboxylate is prepared by adding an organic acid and one or more compounds selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates and alkali metal bicarbonates in approximately equal chemical equivalents to react them. may be formed by Among the above alkali metal carboxylates, lithium salts are highly soluble in the reaction system and have a large auxiliary effect, but are expensive, and potassium, rubidium and cesium salts are insufficiently soluble in the reaction system. Therefore, sodium acetate, which is inexpensive and has moderate solubility in the polymerization system, is most preferably used.

これらアルカリ金属カルボン酸塩を重合助剤として用いる場合の使用量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対し、通常0.01モル~2モルの範囲であり、より高い重合度を得る意味においては0.1~0.6モルの範囲が好ましく、0.2~0.5モルの範囲がより好ましい。 When these alkali metal carboxylates are used as polymerization aids, the amount used is usually in the range of 0.01 mol to 2 mol per 1 mol of the charged alkali metal sulfide. A range of 0.1 to 0.6 mol is preferred, and a range of 0.2 to 0.5 mol is more preferred.

また水を重合助剤として用いる場合の添加量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対し、通常0.3モル~15モルの範囲であり、より高い重合度を得る意味においては0.6~10モルの範囲が好ましく、1~5モルの範囲がより好ましい。 When water is used as a polymerization aid, the amount added is usually in the range of 0.3 mol to 15 mol per 1 mol of the charged alkali metal sulfide. A range of 10 moles is preferred, and a range of 1 to 5 moles is more preferred.

これら重合助剤は2種以上を併用することももちろん可能であり、例えばアルカリ金属カルボン酸塩と水を併用すると、それぞれより少量で高分子量化が可能となる。 Of course, it is possible to use two or more kinds of these polymerization aids in combination. For example, if an alkali metal carboxylate and water are used in combination, it is possible to increase the molecular weight with a smaller amount of each.

これら重合助剤の添加時期には特に指定はなく、後述する前工程時、重合開始時、重合途中のいずれの時点で添加してもよく、また複数回に分けて添加してもよいが、重合助剤としてアルカリ金属カルボン酸塩を用いる場合は前工程開始時或いは重合開始時に同時に添加することが、添加が容易である点からより好ましい。また水を重合助剤として用いる場合は、ポリハロゲン化芳香族化合物を仕込んだ後、重合反応途中で添加することが効果的である。 The timing of addition of these polymerization auxiliaries is not particularly specified, and they may be added at any time during the pre-process described later, at the start of polymerization, or during polymerization, or may be added in multiple portions. When an alkali metal carboxylate is used as a polymerization aid, it is more preferable to add it at the start of the preceding step or at the same time as the start of polymerization from the viewpoint of ease of addition. Further, when water is used as a polymerization aid, it is effective to add it during the polymerization reaction after charging the polyhalogenated aromatic compound.

[重合安定剤]
重合反応系を安定化し、副反応を防止するために、重合安定剤を用いることもできる。重合安定剤は、重合反応系の安定化に寄与し、望ましくない副反応を抑制する。副反応の一つの目安としては、チオフェノールの生成が挙げられ、重合安定剤の添加によりチオフェノールの生成を抑えることができる。重合安定剤の具体例としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物、およびアルカリ土類金属炭酸塩などの化合物が挙げられる。そのなかでも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物が好ましい。上述のアルカリ金属カルボン酸塩も重合安定剤として作用するので、重合安定剤の一つに入る。また、スルフィド化剤としてアルカリ金属水硫化物を用いる場合には、アルカリ金属水酸化物を同時に使用することが特に好ましいことを前述したが、ここでスルフィド化剤に対して過剰となるアルカリ金属水酸化物も重合安定剤となり得る。
[Polymerization stabilizer]
A polymerization stabilizer can also be used to stabilize the polymerization reaction system and prevent side reactions. The polymerization stabilizer contributes to stabilization of the polymerization reaction system and suppresses undesirable side reactions. One indication of side reactions is the formation of thiophenol, and the addition of a polymerization stabilizer can suppress the formation of thiophenol. Specific examples of polymerization stabilizers include compounds such as alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkaline earth metal hydroxides, and alkaline earth metal carbonates. Among them, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide are preferred. The above-mentioned alkali metal carboxylate also acts as a polymerization stabilizer, and is included in one of the polymerization stabilizers. In addition, when an alkali metal hydrosulfide is used as the sulfidation agent, it is particularly preferable to use an alkali metal hydroxide at the same time. Oxides can also serve as polymerization stabilizers.

これら重合安定剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合安定剤は、仕込みアルカリ金属硫化物1モルに対して、通常0.02~0.2モル、好ましくは0.03~0.1モル、より好ましくは0.04~0.09モルの割合で使用することが好ましい。この割合が少ないと安定化効果が不十分であり、逆に多すぎても経済的に不利益であったり、ポリマー収率が低下する傾向となる。 These polymerization stabilizers may be used alone or in combination of two or more. The amount of the polymerization stabilizer is usually 0.02 to 0.2 mol, preferably 0.03 to 0.1 mol, more preferably 0.04 to 0.09 mol, per 1 mol of the charged alkali metal sulfide. It is preferred to use in If this ratio is too small, the stabilizing effect will be insufficient.

重合安定剤の添加時期には特に指定はなく、後述する前工程時、重合開始時、重合途中のいずれの時点で添加してもよく、また複数回に分けて添加してもよいが、前工程開始時或いは重合開始時に同時に添加することが容易である点からより好ましい。 The timing of addition of the polymerization stabilizer is not particularly specified. It is more preferable from the point that it is easy to add at the time of starting the process or at the time of starting the polymerization.

次に、本発明に用いるポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい製造方法について、前工程、重合反応工程、回収工程、および後処理工程と、順を追って具体的に説明するが、勿論この方法に限定されるものではない。 Next, a preferred method for producing the polyphenylene sulfide resin used in the present invention will be specifically described in order of the pre-process, the polymerization reaction process, the recovery process, and the post-treatment process, but of course the method is limited to this method. isn't it.

[前工程]
ポリフェニレンスルフィド樹脂の製造方法において、スルフィド化剤は通常水和物の形で使用されるが、ポリハロゲン化芳香族化合物を添加する前に、有機極性溶媒とスルフィド化剤を含む混合物を昇温し、過剰量の水を系外に除去することが好ましい。
[pre-process]
In the method for producing a polyphenylene sulfide resin, the sulfidation agent is usually used in the form of a hydrate. Before adding the polyhalogenated aromatic compound, the mixture containing the organic polar solvent and the sulfidation agent is heated. , it is preferable to remove excess water out of the system.

また、上述したように、スルフィド化剤として、アルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物から、反応系においてin situで、あるいは重合槽とは別の槽で調製されるスルフィド化剤も用いることができる。この方法には特に制限はないが、望ましくは不活性ガス雰囲気下、常温~150℃、好ましくは常温から100℃の温度範囲で、有機極性溶媒にアルカリ金属水硫化物とアルカリ金属水酸化物を加え、常圧または減圧下、少なくとも150℃以上、好ましくは180~260℃まで昇温し、水分を留去させる方法が挙げられる。この段階で重合助剤を加えてもよい。また、水分の留去を促進するために、トルエンなどを加えて反応を行ってもよい。 Further, as described above, a sulfidating agent prepared from an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide either in situ in the reaction system or in a tank separate from the polymerization tank can also be used. can be done. Although this method is not particularly limited, it is desirable to add an alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide to an organic polar solvent in an inert gas atmosphere at a temperature range of room temperature to 150°C, preferably room temperature to 100°C. In addition, there is a method in which the temperature is raised to at least 150° C. or higher, preferably 180 to 260° C., under normal pressure or reduced pressure to distill off water. A polymerization aid may be added at this stage. In addition, toluene or the like may be added to carry out the reaction in order to accelerate the distillation of water.

重合反応における、重合系内の水分量は、仕込みスルフィド化剤1モル当たり0.3~10.0モルであることが好ましい。ここで重合系内の水分量とは重合系に仕込まれた水分量から重合系外に除去された水分量を差し引いた量である。また、仕込まれる水は、水、水溶液、結晶水などのいずれの形態であってもよい。 In the polymerization reaction, the amount of water in the polymerization system is preferably 0.3 to 10.0 mol per 1 mol of the charged sulfidating agent. Here, the amount of water in the polymerization system is the amount obtained by subtracting the amount of water removed from the polymerization system from the amount of water fed into the polymerization system. Moreover, the water to be charged may be in any form such as water, an aqueous solution, or water of crystallization.

[重合反応工程]
有機極性溶媒中でスルフィド化剤とポリハロゲン化芳香族化合物とを200℃以上290℃未満の温度範囲内で反応させることによりポリフェニレンスルフィド樹脂を製造する。
[Polymerization reaction step]
A polyphenylene sulfide resin is produced by reacting a sulfidating agent and a polyhalogenated aromatic compound in an organic polar solvent within a temperature range of 200°C or higher and lower than 290°C.

重合反応工程を開始するに際しては、望ましくは不活性ガス雰囲気下、常温~240℃、好ましくは100~230℃の温度範囲で、有機極性溶媒とスルフィド化剤とポリハロゲン化芳香族化合物を混合する。この段階で重合助剤を加えてもよい。これらの原料の仕込み順序は、順不同であってもよく、同時であってもさしつかえない。 When starting the polymerization reaction step, the organic polar solvent, the sulfidating agent and the polyhalogenated aromatic compound are preferably mixed in an inert gas atmosphere at a temperature range of room temperature to 240° C., preferably 100 to 230° C. . A polymerization aid may be added at this stage. These raw materials may be added in any order, or may be added at the same time.

かかる混合物を通常200℃~290℃の範囲に昇温する。昇温速度に特に制限はないが、通常0.01~5℃/分の速度が選択され、0.1~3℃/分の範囲がより好ましい。 Such a mixture is usually heated to a temperature in the range of 200°C to 290°C. There is no particular limitation on the heating rate, but a rate of 0.01 to 5°C/min is usually selected, and a range of 0.1 to 3°C/min is more preferable.

一般に、最終的には250~290℃の温度まで昇温し、その温度で通常0.25~50時間、好ましくは0.5~20時間反応させる。 Generally, the temperature is finally raised to 250-290° C., and the reaction is carried out at that temperature for usually 0.25-50 hours, preferably 0.5-20 hours.

最終温度に到達させる前の段階で、例えば200℃~260℃で一定時間反応させた後、270~290℃に昇温する方法は、より高い重合度を得る上で有効である。この際、200℃~260℃での反応時間としては、通常0.25時間から20時間の範囲が選択され、好ましくは0.25~10時間の範囲が選ばれる。 A method of raising the temperature to 270 to 290° C. after reacting at 200 to 260° C. for a certain period of time before reaching the final temperature is effective in obtaining a higher degree of polymerization. In this case, the reaction time at 200° C. to 260° C. is usually selected in the range of 0.25 hours to 20 hours, preferably in the range of 0.25 hours to 10 hours.

なお、より高重合度のポリマーを得るためには、複数段階で重合を行うことが有効である場合がある。複数段階で重合を行う際は、245℃における系内のポリハロゲン化芳香族化合物の転化率が、40モル%以上、好ましくは60モル%に達した時点であることが有効である。 In order to obtain a polymer with a higher degree of polymerization, it may be effective to carry out polymerization in multiple stages. When the polymerization is carried out in multiple stages, it is effective that the conversion rate of the polyhalogenated aromatic compound in the system at 245° C. reaches 40 mol % or more, preferably 60 mol %.

なお、ポリハロゲン化芳香族化合物(ここではPHAと略記)の転化率は、以下の(a)、(b)式で算出した値である。PHA残存量は、通常、ガスクロマトグラフ法によって求めることができる。 The conversion rate of the polyhalogenated aromatic compound (hereinafter abbreviated as PHA) is a value calculated by the following formulas (a) and (b). The residual amount of PHA can usually be determined by gas chromatography.

ポリハロゲン化芳香族化合物をアルカリ金属硫化物に対しモル比で過剰に添加した場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)-PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)-PHA過剰量(モル)〕・・・(a)
(B)上記(A)以外の場合
転化率=〔PHA仕込み量(モル)-PHA残存量(モル)〕/〔PHA仕込み量(モル)〕・・・(b)
When the polyhalogenated aromatic compound is added in excess molar ratio to the alkali metal sulfide Conversion rate = [PHA charge amount (mol) - PHA residual amount (mol)] / [PHA charge amount (mol) - PHA excess Amount (mole)] (a)
(B) Cases other than the above (A) Conversion rate = [PHA charging amount (mol) - PHA residual amount (mol)] / [PHA charging amount (mol)] (b)

[回収工程]
ポリフェニレンスルフィド樹脂の製造方法においては、重合終了後に、重合体、溶媒などを含む重合反応物から固形物を回収する。回収方法については、公知の如何なる方法を採用してもよい。
[Recovery process]
In the method for producing a polyphenylene sulfide resin, after completion of polymerization, solids are recovered from the polymerization reaction product containing the polymer, solvent, and the like. As for the recovery method, any known method may be adopted.

例えば、重合反応終了後、徐冷して粒子状のポリマーを回収する方法を用いてもよい。この際の徐冷速度には特に制限は無いが、通常0.1℃/分~3℃/分程度である。徐冷工程の全行程において同一速度で徐冷する必要はなく、ポリマー粒子が結晶化析出するまでは0.1~1℃/分、その後1℃/分以上の速度で徐冷する方法などを採用しても良い。 For example, after completion of the polymerization reaction, a method of recovering the particulate polymer by slow cooling may be used. The slow cooling rate at this time is not particularly limited, but it is usually about 0.1° C./min to 3° C./min. It is not necessary to anneal at the same rate throughout the slow cooling process, and a method of slow cooling at a rate of 0.1 to 1° C./min until the polymer particles crystallize and precipitate, and then at a rate of 1° C./min or more may be used. May be adopted.

また上記の回収を急冷条件下に行うことも好ましい方法の一つであり、この回収方法の好ましい一つの方法としてはフラッシュ法が挙げられる。フラッシュ法とは、重合反応物を高温高圧(通常250℃以上、8kg/cm2以上)の状態から常圧もしくは減圧の雰囲気中へフラッシュさせ、溶媒回収と同時に重合体を粉末状にして回収する方法であり、ここでいうフラッシュとは、重合反応物をノズルから噴出させることを意味する。フラッシュさせる雰囲気は、具体的には例えば常圧中の窒素または水蒸気が挙げられ、その温度は通常150℃~250℃の範囲が選ばれる。 It is also one of the preferred methods to perform the above-mentioned recovery under rapid cooling conditions, and one preferred method of this recovery method is the flash method. The flash method is a method in which the polymerization reaction product is flashed from a high temperature and high pressure state (usually 250° C. or higher, 8 kg/cm 2 or higher) into a normal pressure or reduced pressure atmosphere, and the solvent is recovered and the polymer is powdered and recovered at the same time. , and the term "flash" as used herein means jetting the polymerization reactant from a nozzle. The flashing atmosphere is, for example, nitrogen or water vapor under normal pressure, and the temperature is usually selected in the range of 150°C to 250°C.

[後処理工程]
ポリフェニレンスルフィド樹脂は、上記重合、回収工程を経て生成した後、酸処理、熱水処理、有機溶媒による洗浄、アルカリ金属やアルカリ土類金属処理を施されたものであってもよい。
[Post-treatment process]
The polyphenylene sulfide resin may be subjected to acid treatment, hot water treatment, washing with an organic solvent, alkali metal or alkaline earth metal treatment after being produced through the above polymerization and recovery steps.

酸処理を行う場合は次のとおりである。ポリフェニレンスルフィド樹脂の酸処理に用いる酸は、ポリフェニレンスルフィド樹脂を分解する作用を有しないものであれば特に制限はなく、酢酸、塩酸、硫酸、リン酸、珪酸、炭酸およびプロピル酸などが挙げられ、なかでも酢酸および塩酸がより好ましく用いられるが、硝酸のようなポリフェニレンスルフィド樹脂を分解、劣化させるものは好ましくない。 When acid treatment is performed, it is as follows. The acid used for the acid treatment of the polyphenylene sulfide resin is not particularly limited as long as it does not decompose the polyphenylene sulfide resin. Among them, acetic acid and hydrochloric acid are more preferably used, but those such as nitric acid that decompose and deteriorate the polyphenylene sulfide resin are not preferable.

酸処理の方法は、酸または酸の水溶液にポリフェニレンスルフィド樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。例えば、酢酸を用いる場合、pH4の水溶液を80~200℃に加熱した中にポリフェニレンスルフィド樹脂粉末を浸漬し、30分間撹拌することにより十分な効果が得られる。処理後のpHは4以上例えばpH4~8程度となってもよい。酸処理を施されたポリフェニレンスルフィド樹脂は残留している酸または塩などを除去するため、水または温水で数回洗浄することが好ましい。洗浄に用いる水は、酸処理によるポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい化学的変性の効果を損なわない意味で、蒸留水、脱イオン水であることが好ましい。 The method of acid treatment includes a method such as immersing the polyphenylene sulfide resin in an acid or an aqueous solution of an acid. For example, when using acetic acid, a sufficient effect can be obtained by immersing the polyphenylene sulfide resin powder in an aqueous solution of pH 4 heated to 80 to 200° C. and stirring for 30 minutes. The pH after the treatment may be 4 or higher, eg, about pH 4-8. The acid-treated polyphenylene sulfide resin is preferably washed several times with water or warm water to remove residual acid or salt. The water used for washing is preferably distilled water or deionized water in the sense that the preferable chemical modification effect of the polyphenylene sulfide resin by acid treatment is not impaired.

熱水処理を行う場合は次のとおりである。ポリフェニレンスルフィド樹脂を熱水処理するにあたり、熱水の温度を100℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは150℃以上、特に好ましくは170℃以上とすることが好ましい。100℃未満ではポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい化学的変性の効果が小さいため好ましくない。 The case of performing hot water treatment is as follows. When the polyphenylene sulfide resin is treated with hot water, the temperature of the hot water is preferably 100° C. or higher, more preferably 120° C. or higher, still more preferably 150° C. or higher, and particularly preferably 170° C. or higher. If the temperature is less than 100°C, the preferred chemical modification effect of the polyphenylene sulfide resin is small, which is not preferable.

熱水洗浄によるポリフェニレンスルフィド樹脂の好ましい化学的変性の効果を発現するため、使用する水は蒸留水あるいは脱イオン水であることが好ましい。熱水処理の操作に特に制限は無く、所定量の水に所定量のポリフェニレンスルフィド樹脂を投入し、圧力容器内で加熱、撹拌する方法、連続的に熱水処理を施す方法などにより行われる。ポリフェニレンスルフィド樹脂と水との割合は、水の多い方が好ましいが、通常、水1リットルに対し、ポリフェニレンスルフィド樹脂200g以下の浴比が選ばれる。 The water used is preferably distilled water or deionized water in order to exhibit the desired chemical modification effect of the polyphenylene sulfide resin by washing with hot water. There are no particular restrictions on the operation of the hot water treatment, and it is carried out by adding a predetermined amount of polyphenylene sulfide resin to a predetermined amount of water, heating and stirring the mixture in a pressure vessel, or performing continuous hot water treatment. As for the ratio of the polyphenylene sulfide resin and water, it is preferable that the amount of water is large, but usually a bath ratio of 200 g or less of the polyphenylene sulfide resin per 1 liter of water is selected.

また、処理の雰囲気は、末端基の分解が好ましくないので、これを回避するため不活性雰囲気下とすることが望ましい。さらに、この熱水処理操作を終えたポリフェニレンスルフィド樹脂は、残留している成分を除去するため温水で数回洗浄するのが好ましい。 In addition, since decomposition of terminal groups is undesirable, the atmosphere for the treatment is desirably an inert atmosphere in order to avoid this. Further, the polyphenylene sulfide resin that has undergone this hot water treatment operation is preferably washed several times with hot water to remove residual components.

有機溶媒で洗浄する場合は次のとおりである。ポリフェニレンスルフィド樹脂の洗浄に用いる有機溶媒は、ポリフェニレンスルフィド樹脂を分解する作用などを有しないものであれば特に制限はなく、例えばN-メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチルイミダゾリジノン、ヘキサメチルホスホラスアミド、ピペラジノン類などの含窒素極性溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホランなどのスルホキシド・スルホン系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトフェノンなどのケトン系溶媒、ジメチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、クロロホルム、塩化メチレン、トリクロロエチレン、2塩化エチレン、パークロルエチレン、モノクロルエタン、ジクロルエタン、テトラクロルエタン、パークロルエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、フェノール、クレゾール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのアルコール・フェノール系溶媒およびベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。これらの有機溶媒のうちでも、N-メチル-2-ピロリドン、アセトン、ジメチルホルムアミドおよびクロロホルムなどの使用が特に好ましい。また、これらの有機溶媒は、1種類または2種類以上の混合で使用される。 When washing with an organic solvent, it is as follows. The organic solvent used for washing the polyphenylene sulfide resin is not particularly limited as long as it does not decompose the polyphenylene sulfide resin. Nitrogen-containing polar solvents such as dimethylimidazolidinone, hexamethylphosphorasamide, and piperazinones; sulfoxide/sulfone solvents such as dimethylsulfoxide, dimethylsulfone, and sulfolane; ketone solvents such as acetone, methylethylketone, diethylketone, and acetophenone; , ether solvents such as dipropyl ether, dioxane, and tetrahydrofuran; halogen solvents such as chloroform, methylene chloride, trichlorethylene, ethylene dichloride, perchlorethylene, monochloroethane, dichloroethane, tetrachloroethane, perchloroethane, and chlorobenzene; alcohol-phenolic solvents such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene glycol, phenol, cresol, polyethylene glycol, polypropylene glycol; and aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, and xylene. be done. Among these organic solvents, the use of N-methyl-2-pyrrolidone, acetone, dimethylformamide, chloroform and the like is particularly preferred. These organic solvents are used singly or in combination of two or more.

有機溶媒による洗浄の方法としては、有機溶媒中にポリフェニレンスルフィド樹脂を浸漬させるなどの方法があり、必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。有機溶媒でポリフェニレンスルフィド樹脂を洗浄する際の洗浄温度については特に制限はなく、常温~300℃程度の任意の温度が選択できる。洗浄温度が高くなる程洗浄効率が高くなる傾向があるが、通常は常温~150℃の洗浄温度で十分効果が得られる。圧力容器中で、有機溶媒の沸点以上の温度で加圧下に洗浄することも可能である。また、洗浄時間についても特に制限はない。洗浄条件にもよるが、バッチ式洗浄の場合、通常5分間以上洗浄することにより十分な効果が得られる。また連続式で洗浄することも可能である。 As a method for washing with an organic solvent, there is a method such as immersing the polyphenylene sulfide resin in an organic solvent. There is no particular limitation on the washing temperature when washing the polyphenylene sulfide resin with an organic solvent, and any temperature from room temperature to about 300° C. can be selected. There is a tendency that the higher the washing temperature, the higher the washing efficiency. It is also possible to wash under pressure in a pressure vessel at a temperature above the boiling point of the organic solvent. Also, the cleaning time is not particularly limited. Although it depends on the cleaning conditions, in the case of batch cleaning, a sufficient effect can be obtained by cleaning for 5 minutes or more. It is also possible to wash continuously.

アルカリ金属、アルカリ土類金属処理する方法としては、上記前工程の前、前工程中、前工程後にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法、重合工程前、重合工程中、重合工程後に重合釜内にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法、あるいは上記洗浄工程の最初、中間、最後の段階でアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法などが挙げられる。中でももっとも容易な方法としては、有機溶剤洗浄や、温水または熱水洗浄で残留オリゴマーや残留塩を除いた後にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加する方法が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属は、酢酸塩、水酸化物、炭酸塩などのアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンの形でポリフェニレンスルフィド樹脂中に導入するのが好ましい。また過剰のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩は温水洗浄などにより取り除く方が好ましい。上記アルカリ金属、アルカリ土類金属導入の際のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン濃度としてはPPS1gに対して0.001mmol以上が好ましく、0.01mmol以上がより好ましい。温度としては、50℃以上が好ましく、75℃以上がより好ましく、90℃以上が特に好ましい。上限温度は特にないが、操作性の観点から通常280℃以下が好ましい。浴比(乾燥PPS重量に対する洗浄液重量)としては0.5以上が好ましく、3以上がより好ましく、5以上が更に好ましい。 Examples of the method of treating with an alkali metal or alkaline earth metal include a method of adding an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt before, during, or after the pre-process, a method of adding an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt before, during, or after the pre-process, before, during, or during the polymerization process. Examples include a method of adding an alkali metal salt or alkaline earth metal salt to the polymerization reactor afterward, or a method of adding an alkali metal salt or alkaline earth metal salt at the beginning, middle or end of the washing process. Among them, the easiest method includes a method of adding an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt after removing residual oligomers and residual salts by washing with an organic solvent or washing with warm or hot water. Alkali metals and alkaline earth metals are preferably introduced into the polyphenylene sulfide resin in the form of alkali metal ions such as acetates, hydroxides and carbonates, and alkaline earth metal ions. Further, it is preferable to remove excess alkali metal salt and alkaline earth metal salt by washing with warm water or the like. When the alkali metal or alkaline earth metal is introduced, the concentration of the alkali metal ion or alkaline earth metal ion is preferably 0.001 mmol or more, more preferably 0.01 mmol or more, relative to 1 g of PPS. The temperature is preferably 50°C or higher, more preferably 75°C or higher, and particularly preferably 90°C or higher. Although there is no particular upper limit temperature, 280° C. or less is usually preferable from the viewpoint of operability. The bath ratio (the weight of the washing liquid to the weight of the dry PPS) is preferably 0.5 or more, more preferably 3 or more, and even more preferably 5 or more.

その他、ポリフェニレンスルフィド樹脂は、重合終了後に酸素雰囲気下においての加熱および過酸化物などの架橋剤を添加しての加熱による熱酸化架橋処理により高分子量化して用いることも可能である。 In addition, the polyphenylene sulfide resin can also be used after being polymerized by thermal oxidation cross-linking treatment by heating in an oxygen atmosphere and heating with addition of a cross-linking agent such as a peroxide after completion of polymerization.

熱酸化架橋による高分子量化を目的として乾式熱処理する場合には、その温度は160~260℃が好ましく、170~250℃の範囲がより好ましい。また、酸素濃度は5体積%以上、更には8体積%以上とすることが望ましい。酸素濃度の上限には特に制限はないが、50体積%程度が限界である。処理時間は、0.5~100時間が好ましく、1~50時間がより好ましく、2~25時間がさらに好ましい。加熱処理の装置は通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よく、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。 When dry heat treatment is performed for the purpose of increasing the molecular weight by thermal oxidation crosslinking, the temperature is preferably 160 to 260°C, more preferably 170 to 250°C. Also, the oxygen concentration is desirably 5% by volume or more, more preferably 8% by volume or more. Although there is no particular upper limit for the oxygen concentration, the upper limit is about 50% by volume. The treatment time is preferably 0.5 to 100 hours, more preferably 1 to 50 hours, even more preferably 2 to 25 hours. The heat treatment device may be a normal hot air dryer or a heating device with a rotating or stirring blade. For efficient and more uniform processing, a rotary or heating device with a stirring blade may be used. It is more preferable to use

また、熱酸化架橋を抑制し、揮発分除去を目的として乾式熱処理を行うことも可能である。その温度は130~250℃が好ましく、160~250℃の範囲がより好ましい。また、この場合の酸素濃度は5体積%未満、更には2体積%未満とすることが望ましい。処理時間は、0.5~50時間が好ましく、1~20時間がより好ましく、1~10時間がさらに好ましい。加熱処理の装置は通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よく、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。 It is also possible to perform dry heat treatment for the purpose of suppressing thermal oxidation cross-linking and removing volatile matter. The temperature is preferably 130-250°C, more preferably 160-250°C. In this case, the oxygen concentration is desirably less than 5% by volume, more preferably less than 2% by volume. The treatment time is preferably 0.5 to 50 hours, more preferably 1 to 20 hours, even more preferably 1 to 10 hours. The heat treatment device may be a normal hot air dryer or a heating device with a rotating or stirring blade. For efficient and more uniform processing, a rotary or heating device with a stirring blade may be used. It is more preferable to use

但し、本発明のポリフェニレンスルフィド樹脂は、優れた靱性を発現する観点から、熱酸化架橋処理による高分子量化を行わない実質的に直鎖状のポリフェニレンスルフィド樹脂であるか、軽度に酸化架橋処理した半架橋状のポリフェニレンスルフィド樹脂であることが好ましい。また、本発明では、溶融粘度の異なる複数のポリフェニレンスルフィド樹脂を混合して使用してもよい。 However, from the viewpoint of exhibiting excellent toughness, the polyphenylene sulfide resin of the present invention is a substantially linear polyphenylene sulfide resin that is not subjected to high molecular weight by thermal oxidation crosslinking treatment, or is lightly oxidatively crosslinked. A semi-crosslinked polyphenylene sulfide resin is preferred. Moreover, in the present invention, a plurality of polyphenylene sulfide resins having different melt viscosities may be mixed and used.

<(B)ビスフェノール誘導体>
本発明の(B)ビスフェノール誘導体としては、特に制限はないが、(i)、(ii)、(iii)からなる群より選ばれる少なくとも1種類の(B)ビスフェノール誘導体として用いることができる。
(i)一般式(1)で示される(B)ビスフェノール誘導体
<(B) Bisphenol derivative>
The (B) bisphenol derivative of the present invention is not particularly limited, but at least one (B) bisphenol derivative selected from the group consisting of (i), (ii) and (iii) can be used.
(i) (B) a bisphenol derivative represented by the general formula (1)

Figure 2023056224000003
Figure 2023056224000003

(ここで、R1およびR2は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基であって、R1
およびR2は同一であってもよく、異なっていてもよい)
(ii)一般式(2)で示される(B)ビスフェノール誘導体
(Here, R1 and R2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group, and R1
and R2 may be the same or different)
(ii) (B) a bisphenol derivative represented by the general formula (2)

Figure 2023056224000004
Figure 2023056224000004

(ここで、Xは-(C=Cl2)-、-CH2-、-SO2-、-S-、-C6H5-、-O-、-(C=O)-のいずれかである)
(iii)一般式(3)で示される(B)ビスフェノール誘導体
(Here, X is any of -(C=Cl2)-, -CH2-, -SO2-, -S-, -C6H5-, -O-, -(C=O)-)
(iii) (B) a bisphenol derivative represented by the general formula (3)

Figure 2023056224000005
Figure 2023056224000005

(ここで、R3およびR4は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~2のアルキル基であり、R3およびR4は同一であってもよく、異なっていてもよく;jおよびkは、それぞれ独立して1以上の整数であり、nとmの合計は14~40である。)
(i)一般式(1)で示される(B)ビスフェノール誘導体としては、より具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールEなどが例示できる。
(Here, R3 and R4 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, R3 and R4 may be the same or different; j and k are each It is independently an integer of 1 or more, and the sum of n and m is 14 to 40.)
(i) More specifically, bisphenol A, bisphenol B, bisphenol E and the like can be exemplified as the (B) bisphenol derivative represented by the general formula (1).

(ii)一般式(1)で示される(B)ビスフェノール誘導体としては、より具体的には、ビスフェノールC、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールT、ビスフェノールZ、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノンなどが例示できる。 (ii) More specifically, the (B) bisphenol derivative represented by the general formula (1) includes bisphenol C, bisphenol F, bisphenol S, bisphenol T, bisphenol Z, bis(4-hydroxyphenyl) ether, 4 , 4′-dihydroxybenzophenone and the like.

(iii)一般式(1)で示される(B)ビスフェノール誘導体は、いずれもビスフェノール型骨格からなる中心部の両端にエチレンオキサイドが付加した構造(即ち、ビスフェノール型骨格における2つのベンゼン環のそれぞれにエチレンオキサイドが付加した構造)の化合物であり、R3、R4はそれぞれ独立して、水素原子または炭素 数1~2のアルキル基が好ましい。また、(iii)一般式(1)で示される(B)ビスフェノール誘導体は、それぞれが混合物であってもよい。 (iii) The (B) bisphenol derivative represented by the general formula (1) has a structure in which ethylene oxide is added to both ends of the central part composed of a bisphenol-type skeleton (that is, each of the two benzene rings in the bisphenol-type skeleton structure to which ethylene oxide is added), and R3 and R4 are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. Further, (iii) (B) the bisphenol derivative represented by the general formula (1) may be a mixture.

(iii)一般式(1)で示される(B)ビスフェノール誘導体は、ビスフェノール型骨格からなる中心部の両端に付加しているエチレンオキサイドの付加量(即ち、ビスフェノール型骨格の2つのベンゼン環それぞれに付加しているエチレンオキサイドの付加量)においては、ビスフェノール型骨格の2つのベンゼン環それぞれにおいて一致している必要はないが、上記の(iii)一般式(1)で示される(B)ビスフェノール誘導体が、一般的にビスフェノール化合物にエチレンオキサイドを付加して得られる化合物であるために、ビスフェノール型骨格の2つのベンゼン環それぞれに付加しているエチレンオキサイドの付加量は、ビスフェノール型骨格の2つのベンゼン環それぞれにおいてあまり相違するものではない場合が多い。なお、ビスフェノール型骨格の2つのベンゼン環それぞれに結合するエチレンオキサイドの結合位置は、ベンゼン環の2、3、4、5、6位のいずれであってもよく、4位が好ましい。また、ビスフェノール型骨格の2つのベンゼン環に結合するエチレンオキサイドの位置は、それぞれ同じであってもよく、異なっていてもよく、同じであることが好ましい。 (iii) The (B) bisphenol derivative represented by the general formula (1) has an added amount of ethylene oxide attached to both ends of the central part composed of the bisphenol-type skeleton (that is, to each of the two benzene rings of the bisphenol-type skeleton (Addition amount of ethylene oxide added) does not need to be the same for each of the two benzene rings of the bisphenol-type skeleton, but the (B) bisphenol derivative represented by the above (iii) general formula (1) However, since it is generally a compound obtained by adding ethylene oxide to a bisphenol compound, the amount of ethylene oxide added to each of the two benzene rings of the bisphenol skeleton is the same as that of the two benzene rings of the bisphenol skeleton In many cases, the rings are not so different from each other. In addition, the bonding position of the ethylene oxide bonded to each of the two benzene rings of the bisphenol-type skeleton may be any of the 2, 3, 4, 5 and 6 positions of the benzene ring, preferably the 4 position. Moreover, the positions of the ethylene oxide bonded to the two benzene rings of the bisphenol-type skeleton may be the same or different, and are preferably the same.

<繊維強化樹脂基材の製造方法>
本発明の実施形態の繊維強化熱可塑性樹脂基材は、連続した強化繊維にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を含浸させることにより得ることができる。
<Method for producing fiber-reinforced resin substrate>
The fiber-reinforced thermoplastic resin substrate of the embodiment of the present invention can be obtained by impregnating continuous reinforcing fibers with a polyphenylene sulfide resin composition.

連続した強化繊維にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を含浸させる方法としては、例えば、フィルム状のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を溶融し、加圧することで強化繊維束にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を含浸させるフィルム法、繊維状のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物と強化繊維束とを混紡した後、繊維状のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を溶融し、加圧することで強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させるコミングル法、粉末状のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を強化繊維束における繊維の隙間に分散させた後、粉末状のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を溶融し、加圧することで強化繊維束にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を含浸させる粉末法、溶融したポリフェニレンスルフィド樹脂組成物中に強化繊維束を浸し、加圧することで強化繊維束にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を含浸させる引き抜き法が挙げられる。様々な厚み、繊維体積含有率など多品種の繊維強化熱可塑性樹脂基材を作製できることから、引き抜き法が好ましい。 The method for impregnating continuous reinforcing fibers with the polyphenylene sulfide resin composition includes, for example, a film method in which the reinforcing fiber bundles are impregnated with the polyphenylene sulfide resin composition by melting and pressurizing a film-like polyphenylene sulfide resin composition, After blending the fibrous polyphenylene sulfide resin composition and the reinforcing fiber bundle, the fibrous polyphenylene sulfide resin composition is melted and pressurized to impregnate the reinforcing fiber bundle with the thermoplastic resin. A powder method of impregnating the reinforcing fiber bundle with the polyphenylene sulfide resin composition by dispersing the polyphenylene sulfide resin composition in the interstices of the fibers in the reinforcing fiber bundle, then melting the powdered polyphenylene sulfide resin composition and applying pressure, A drawing method can be used, in which a reinforcing fiber bundle is immersed in a molten polyphenylene sulfide resin composition and pressurized to impregnate the reinforcing fiber bundle with the polyphenylene sulfide resin composition. The drawing method is preferred because it enables the preparation of a wide variety of fiber-reinforced thermoplastic resin base materials such as various thicknesses and fiber volume contents.

本発明における繊維強化熱可塑性樹脂基材の厚さは、0.1~10mmが好ましい。厚さが0.1mm以上であれば、繊維強化ポリフェニレンスルフィド樹脂基材を用いて得られる成形品の強度を向上させることができる。0.2mm以上がより好ましい。一方、厚さが1.5mm以下であれば、強化繊維にポリフェニレンスルフィド樹脂組成物をより含浸させやすい。1mm以下がより好ましく、0.7mm以下がさらに好ましく、0.6mm以下がさらに好ましい。 The thickness of the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate in the present invention is preferably 0.1 to 10 mm. If the thickness is 0.1 mm or more, the strength of the molded article obtained using the fiber-reinforced polyphenylene sulfide resin substrate can be improved. 0.2 mm or more is more preferable. On the other hand, if the thickness is 1.5 mm or less, it is easier to impregnate the reinforcing fibers with the polyphenylene sulfide resin composition. It is more preferably 1 mm or less, still more preferably 0.7 mm or less, and even more preferably 0.6 mm or less.

また、本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂基材では、繊維強化熱可塑性樹脂基材全体100体積%中、強化繊維を20体積%以上65体積%以下含有することが好ましい。強化繊維を20体積%以上含有することにより、繊維強化熱可塑性樹脂基材を用いて得られる成形品の強度をより向上させることができる。30体積%以上がより好ましく、40体積%以上がさらに好ましい。一方、強化繊維を65体積%以下含有することにより、強化繊維に熱可塑性をより含浸させやすい。60体積%以下がより好ましく、55体積%以下がさらに好ましい。体積含有率は強化繊維とポリフェニレンスルフィド樹脂の投入量を調整することにより、所望の範囲に調整することが可能である。 Moreover, in the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate according to the present invention, it is preferable to contain reinforcing fibers in an amount of 20% by volume or more and 65% by volume or less in 100% by volume of the entire fiber-reinforced thermoplastic resin substrate. By containing 20% by volume or more of the reinforcing fiber, the strength of the molded article obtained using the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate can be further improved. 30% by volume or more is more preferable, and 40% by volume or more is even more preferable. On the other hand, by containing 65% by volume or less of the reinforcing fibers, it is easier to impregnate the reinforcing fibers with the thermoplastic. 60% by volume or less is more preferable, and 55% by volume or less is even more preferable. The volume content can be adjusted within a desired range by adjusting the input amounts of the reinforcing fiber and the polyphenylene sulfide resin.

本発明の繊維強化熱可塑性樹脂基材における強化繊維の体積含有率(Vf)は、繊維強化熱可塑性樹脂基材の質量W0を測定したのち、該繊維強化熱可塑性樹脂基材を空気中500℃で30分間加熱して熱可塑樹脂成分を焼き飛ばし、残った強化繊維の質量W1を測定し、下記式(c)により算出することができる。
Vf(体積%)=(W1/ρf)/{W1/ρf+(W0-W1)/ρr}×100
・・・(c)
ρf:強化繊維の密度(g/cm
ρr:ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の密度(g/cm
The volume content (Vf) of the reinforcing fibers in the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate of the present invention is determined by measuring the mass W0 of the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate, and then exposing the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate in the air at 500°C. is heated for 30 minutes to burn off the thermoplastic resin component, the mass W1 of the remaining reinforcing fibers is measured, and can be calculated by the following formula (c).
Vf (% by volume) = (W1/ρf)/{W1/ρf+(W0−W1)/ρr}×100
... (c)
ρf: Density of reinforcing fiber (g/cm 3 )
ρr: Density of polyphenylene sulfide resin composition (g/cm 3 )

また、本発明の実施形態の繊維強化熱可塑性樹脂基材は、その用法や目的に応じて、所望の含浸性を選択することができる。例えば、より含浸性を高めたプリプレグや、半含浸のセミプレグ、含浸性の低いファブリックなどが挙げられる。一般的に、含浸性の高い成形材料ほど、短時間の成形で力学特性に優れる成形品が得られるため好ましい。 Moreover, the fiber-reinforced thermoplastic resin substrate of the embodiment of the present invention can be selected to have a desired impregnability according to its usage and purpose. For example, prepreg with higher impregnability, semi-impregnated semi-preg, fabric with low impregnation, and the like can be used. In general, molding materials with higher impregnating properties are preferable because molded articles with excellent mechanical properties can be obtained in a short period of time.

熱および/または圧力を付与する方法としては、例えば、任意の構成で積層した繊維強化熱可塑性樹脂を型内もしくはプレス板上に設置した後、型もしくはプレス板を閉じて加圧するプレス成形法、任意の構成で積層した成形材料をオートクレーブ内に投入して加圧・加熱するオートクレーブ成形法、任意の構成で積層した成形材料をフィルムなどで包み込み、内部を減圧にして大気圧で加圧しながらオーブン中で加熱するバッギング成形法、任意の構成で積層した繊維強化熱可塑性樹脂に張力をかけながらテープを巻き付け、オーブン内で加熱するラッピングテープ法、任意の構成で積層した繊維強化ポリフェニレンスルフィド樹脂を型内に設置し、同じく型内に設置した中子内に気体や液体などを注入して加圧する内圧成形法等が挙げられる。とりわけ、得られる成形品内のボイドが少なく、外観品位にも優れる成形品が得られることから、金型を用いてプレスする成形方法が好ましく用いられる。 The method of applying heat and/or pressure includes, for example, a press molding method in which a fiber-reinforced thermoplastic resin laminated in an arbitrary configuration is placed in a mold or on a press plate, and then the mold or press plate is closed and pressurized. An autoclave molding method in which molding materials laminated in an arbitrary configuration are put into an autoclave and pressurized and heated. Wrapping the molding materials laminated in an arbitrary configuration with a film, etc., the inside is decompressed and the oven is pressurized at atmospheric pressure. A bagging molding method in which the resin is heated inside, a wrapping tape method in which a fiber-reinforced thermoplastic resin laminated with an arbitrary configuration is wrapped with a tape while applying tension and heated in an oven, and a fiber-reinforced polyphenylene sulfide resin laminated with an arbitrary configuration is molded. and an internal pressure molding method in which gas or liquid is injected into a core placed in a mold and pressurized. In particular, a molding method in which a mold is used to press is preferably used, since the voids in the obtained molded article are few and a molded article having excellent appearance quality can be obtained.

プレス成形法としては、繊維強化樹脂基材を型内に予め配置しておき、型締めとともに加圧、加熱を行い、次いで型締めを行ったまま、金型の冷却により繊維強化樹脂基材を冷却し成形品を得るホットプレス法や、予め繊維強化樹脂基材を熱可塑性樹脂の溶融温度以上に、遠赤外線ヒーター、加熱板、高温オーブン、誘電加熱などの加熱装置で加熱し、熱可塑性樹脂を溶融・軟化させた状態で、前記成形型の下面となる型の上に配置し、次いで型を閉じて型締めを行い、その後加圧冷却する方法であるスタンピング成形を採用することができる。プレス成形方法については特に制限はないが、成形サイクルを早めて生産性を高める観点からは、スタンピング成形であることが望ましい。 As a press molding method, a fiber-reinforced resin base material is placed in advance in a mold, pressure and heat are applied while clamping the mold, and then the fiber-reinforced resin base material is formed by cooling the mold while the mold is clamped. A hot press method that cools and obtains a molded product, or a fiber-reinforced resin base material that is heated in advance to a temperature above the melting temperature of the thermoplastic resin with a heating device such as a far-infrared heater, a heating plate, a high-temperature oven, or a dielectric heater. in a melted/softened state, placed on the mold that will be the lower surface of the mold, then the mold is closed and clamped, and then pressurized and cooled. Stamping molding can be adopted. The press molding method is not particularly limited, but stamping molding is desirable from the viewpoint of speeding up the molding cycle and improving productivity.

本発明における繊維強化樹脂基材および成形品は、インサート成形、アウトサート成形などの一体化成形や、加熱による矯正処置、熱溶着、振動溶着、超音波溶着などの生産性に優れた接着工法や接着剤を用いた一体化を行うことができ、複合体を得ることができる。 The fiber-reinforced resin base material and the molded product in the present invention can be formed by integral molding such as insert molding and outsert molding, bonding methods with excellent productivity such as correction treatment by heating, heat welding, vibration welding, and ultrasonic welding. Integration using an adhesive can be performed to obtain a composite.

本発明における繊維強化樹脂基材と、熱可塑性樹脂を含む成形品とが少なくとも一部で接合された複合成形品が好ましい。 A composite molded article in which a fiber-reinforced resin base material in the present invention and a molded article containing a thermoplastic resin are joined at least partially is preferred.

本発明における繊維強化樹脂基材と一体化される熱可塑性樹脂を含む成形品(成形用基材および成形品)には特に制限はなく、例えば、樹脂材料および成形品、金属材料および成形品、無機材料および成形品などが挙げられる。なかでも、樹脂材料および成形品が、本発明における繊維強化熱可塑性樹脂との接着強度の点で好ましい。 The molded article (molding substrate and molded article) containing a thermoplastic resin integrated with a fiber-reinforced resin base material in the present invention is not particularly limited, and examples include resin materials and molded articles, metal materials and molded articles, Examples include inorganic materials and molded articles. Of these, resin materials and molded articles are preferred in terms of adhesive strength with the fiber-reinforced thermoplastic resin of the present invention.

本発明における繊維強化樹脂基材と一体化される成形材料および成形品のマトリックス樹脂は、繊維強化樹脂基材およびその成形品と同種の樹脂であってもよいし、異種の樹脂であってもよい。接着強度をより高めるためには、同種の樹脂であることが好ましい。異種の樹脂である場合は、界面に樹脂層を設けるとより好適である。 The molding material integrated with the fiber-reinforced resin base material and the matrix resin of the molded product in the present invention may be the same resin as the fiber-reinforced resin base material and the molded product, or may be a different resin. good. In order to further increase the adhesive strength, it is preferable that the resins are of the same type. If the resins are of different types, it is more preferable to provide a resin layer at the interface.

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれのみに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited thereto.

実施例および比較例において、ポリフェニレンスルフィド樹脂、添加物、強化繊維として以下のものを用いた。 In Examples and Comparative Examples, the following polyphenylene sulfide resins, additives, and reinforcing fibers were used.

[ポリフェニレンスルフィド樹脂]
以下の参考例1~6にてPPS-1~PPS-6を合成した。
[Polyphenylene sulfide resin]
PPS-1 to PPS-6 were synthesized in Reference Examples 1 to 6 below.

[参考例1(PPS-1の合成)]
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8.27kg、96%水酸化ナトリウム2.96kg、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)11.43kg、酢酸ナトリウム2.58kg、及びイオン交換水10.5kgを仕込み、常圧で窒素を通じながら245℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14.8kgおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。
[Reference Example 1 (Synthesis of PPS-1)]
In a 70 liter autoclave equipped with a stirrer, 8.27 kg 47.5% sodium hydrosulfide, 2.96 kg 96% sodium hydroxide, 11.43 kg N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 2.58 kg sodium acetate, and 10.5 kg of ion-exchanged water was charged and gradually heated to 245°C over about 3 hours while passing nitrogen under normal pressure. After distilling 14.8 kg of water and 280 g of NMP, the reactor was cooled to 160°C.

次にp-ジクロロベンゼン10.2kg、1,2,4‐トリクロロベンゼン22.5g、NMP9.00kgを加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で238℃まで昇温した。238℃で95分反応を行った後、0.8℃/分の速度で270℃まで昇温した。270℃で150分反応を行った後、1.26kgの水を15分かけて圧入しながら250℃まで1.3℃/分の速度で冷却した。その後200℃まで1.0℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷した。 Then 10.2 kg of p-dichlorobenzene, 22.5 g of 1,2,4-trichlorobenzene and 9.00 kg of NMP are added, the reaction vessel is sealed under nitrogen gas and stirred at 240 rpm while stirring at 0.6° C./min. The temperature was raised to 238°C at a rate of . After reacting at 238°C for 95 minutes, the temperature was raised to 270°C at a rate of 0.8°C/min. After reacting at 270° C. for 150 minutes, the mixture was cooled to 250° C. at a rate of 1.3° C./min while injecting 1.26 kg of water over 15 minutes. After that, it was cooled to 200° C. at a rate of 1.0° C./min, and then rapidly cooled to near room temperature.

内容物を取り出し、40.0kgのNMPで2回洗浄、濾別した。これを、56.0kgのイオン交換水で数回洗浄、濾別した後、0.05重量%酢酸水溶液70.0kgで洗浄、濾別した。70.0kgのイオン交換水で洗浄、濾別した後、得られた含水PPS粒子を80℃で熱風乾燥し、120℃で減圧乾燥した。得られたPPS-1は、溶融粘度:320Pa・s、カルボキシル基含有量が10μmol/gであった。 The content was taken out, washed twice with 40.0 kg of NMP, and filtered. This was washed several times with 56.0 kg of deionized water and separated by filtration, and then washed with 70.0 kg of 0.05% by weight aqueous acetic acid solution and separated by filtration. After washing with 70.0 kg of ion-exchanged water and filtering, the resulting water-containing PPS particles were dried with hot air at 80°C and then dried at 120°C under reduced pressure. The resulting PPS-1 had a melt viscosity of 320 Pa·s and a carboxyl group content of 10 μmol/g.

[参考例2(PPS-2の合成)]
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8.27kg、96%水酸化ナトリウム2.96kg、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)11.43kg、酢酸ナトリウム2.58kg、及びイオン交換水10.5kgを仕込み、常圧で窒素を通じながら245℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14.8kgおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。
[Reference Example 2 (Synthesis of PPS-2)]
In a 70 liter autoclave equipped with a stirrer, 8.27 kg 47.5% sodium hydrosulfide, 2.96 kg 96% sodium hydroxide, 11.43 kg N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 2.58 kg sodium acetate, and 10.5 kg of ion-exchanged water was charged and gradually heated to 245°C over about 3 hours while passing nitrogen under normal pressure. After distilling 14.8 kg of water and 280 g of NMP, the reactor was cooled to 160°C.

次にp-ジクロロベンゼン10.2kg、NMP9.00kgを加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で238℃まで昇温した。238℃で95分反応を行った後、0.8℃/分の速度で270℃まで昇温した。270℃で150分反応を行った後、1.26kgの水を15分かけて圧入しながら250℃まで1.3℃/分の速度で冷却した。その後200℃まで1.0℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷した。 Next, 10.2 kg of p-dichlorobenzene and 9.00 kg of NMP were added, the reaction vessel was sealed under nitrogen gas, and the temperature was raised to 238° C. at a rate of 0.6° C./min while stirring at 240 rpm. After reacting at 238°C for 95 minutes, the temperature was raised to 270°C at a rate of 0.8°C/min. After reacting at 270° C. for 150 minutes, the mixture was cooled to 250° C. at a rate of 1.3° C./min while injecting 1.26 kg of water over 15 minutes. After that, it was cooled to 200° C. at a rate of 1.0° C./min, and then rapidly cooled to near room temperature.

内容物を取り出し、40.0kgのNMPで2回洗浄、濾別した。これを、56.0kgのイオン交換水で数回洗浄、濾別した後、0.05重量%酢酸水溶液70.0kgで洗浄、濾別した。70.0kgのイオン交換水で洗浄、濾別した後、得られた含水PPS粒子を80℃で熱風乾燥し、120℃で減圧乾燥した。得られたPPS-2は溶融粘度が225Pa・sで、カルボキシル基含有量が18μmol/gであった。
[参考例5(PPS-3の合成)]
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8.27kg、96%水酸化ナトリウム2.96kg、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)11.43kg、酢酸ナトリウム2.58kg、及びイオン交換水10.5kgを仕込み、常圧で窒素を通じながら245℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14.8kgおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。
The content was taken out, washed twice with 40.0 kg of NMP, and filtered. This was washed several times with 56.0 kg of deionized water and separated by filtration, and then washed with 70.0 kg of 0.05% by weight aqueous acetic acid solution and separated by filtration. After washing with 70.0 kg of ion-exchanged water and filtering, the resulting water-containing PPS particles were dried with hot air at 80°C and then dried at 120°C under reduced pressure. The resulting PPS-2 had a melt viscosity of 225 Pa·s and a carboxyl group content of 18 μmol/g.
[Reference Example 5 (Synthesis of PPS-3)]
In a 70 liter autoclave equipped with a stirrer, 8.27 kg 47.5% sodium hydrosulfide, 2.96 kg 96% sodium hydroxide, 11.43 kg N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 2.58 kg sodium acetate, and 10.5 kg of ion-exchanged water was charged and gradually heated to 245°C over about 3 hours while passing nitrogen under normal pressure. After distilling 14.8 kg of water and 280 g of NMP, the reactor was cooled to 160°C.

次にp-ジクロロベンゼン10.2kg、NMP90.0kgを加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で238℃まで昇温した。238℃で95分反応を行った後、0.8℃/分の速度で270℃まで昇温した。270℃で200分反応を行った後、1.26kgの水を15分かけて圧入しながら250℃まで1.3℃/分の速度で冷却した。その後200℃まで1.0℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷した。 Next, 10.2 kg of p-dichlorobenzene and 90.0 kg of NMP were added, the reaction vessel was sealed under nitrogen gas, and the temperature was raised to 238° C. at a rate of 0.6° C./min while stirring at 240 rpm. After reacting at 238°C for 95 minutes, the temperature was raised to 270°C at a rate of 0.8°C/min. After reacting at 270° C. for 200 minutes, the mixture was cooled to 250° C. at a rate of 1.3° C./min while injecting 1.26 kg of water over 15 minutes. After that, it was cooled to 200° C. at a rate of 1.0° C./min, and then rapidly cooled to near room temperature.

内容物を取り出し、30.0kgのNMPで2回洗浄、濾別した。これを、56.0kgのイオン交換水で数回洗浄、濾別し得られた未乾燥PPS粒子を得た。得られた未乾燥PPS樹脂20kgおよび酢酸カルシウム一水和物110gを200kgのイオン交換水に加え、70℃で30分撹拌後、濾過することで固液分離した。得られた固形分に20kgのイオン交換水を加え、70℃で30分撹拌後、濾過して固形分を回収した。こうして得られた固形分を窒素気流下、120℃で乾燥した。
得られたPPS-3は、溶融粘度:235Pa・s、カルボキシル基含有量が0μmol/gであった。
The content was taken out, washed twice with 30.0 kg of NMP, and filtered. This was washed several times with 56.0 kg of deionized water and filtered to obtain undried PPS particles. 20 kg of the obtained undried PPS resin and 110 g of calcium acetate monohydrate were added to 200 kg of ion-exchanged water, stirred at 70° C. for 30 minutes, and filtered to separate solid and liquid. 20 kg of ion-exchanged water was added to the obtained solid content, and after stirring at 70° C. for 30 minutes, the solid content was collected by filtration. The solid content thus obtained was dried at 120° C. under a stream of nitrogen.
The resulting PPS-3 had a melt viscosity of 235 Pa·s and a carboxyl group content of 0 μmol/g.

[添加物]
ビスフェノール誘導体-1:ビスフェノールA(東京化成工業株式会社製)
ビスフェノール誘導体-2:ビスフェノールAエチレンオキサイド30モル付加物(松本油脂製薬株式会社製 )
ポリエチレングリコール化合物:ポリエチレングリコール 2000 (東京化成工業株式会社製)
アミン化合物:ポリエチレンイミン(枝状) (シグマアルドリッチ社製)
[Additive]
Bisphenol derivative-1: Bisphenol A (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Bisphenol derivative-2: Bisphenol A ethylene oxide 30 mol adduct (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.)
Polyethylene glycol compound: polyethylene glycol 2000 (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Amine compound: polyethyleneimine (branched) (manufactured by Sigma-Aldrich)

[強化繊維]
(CF-1):炭素繊維束(東レ株式会社製、品名T700S-12K)
[PPS樹脂の重量平均分子量]
PPS樹脂の重量平均分子量(Mw)、多分散度は、ゲルパーミエションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリスチレン換算で算出した。GPCの測定条件を以下に示す。
装置:SSC-7110(センシュー科学)
カラム名:Shodex UT806M×2 溶離液:1-クロロナフタレン 検出器:示唆屈折率検出器
カラム温度:210℃ プレ恒温槽温度:250℃
ポンプ恒温槽温度:50℃
検出器温度:210℃
流量:1.0mL/min
試料注入量:300μL(スラリー状:約0.2重量%)。
[Reinforcing fiber]
(CF-1): Carbon fiber bundle (manufactured by Toray Industries, Inc., product name T700S-12K)
[Weight average molecular weight of PPS resin]
The weight average molecular weight (Mw) and polydispersity of the PPS resin were calculated in terms of polystyrene using gel permeation chromatography (GPC). GPC measurement conditions are shown below.
Equipment: SSC-7110 (Senshu Science)
Column name: Shodex UT806M×2 Eluent: 1-chloronaphthalene Detector: Refractive index detector Column temperature: 210°C Pre-temperature bath temperature: 250°C
Pump thermostat temperature: 50°C
Detector temperature: 210°C
Flow rate: 1.0 mL/min
Sample injection volume: 300 μL (slurry: about 0.2% by weight).

[ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基量]
ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基含有量は、フーリエ変換赤外分光装置(以下、FT-IRと略す)を用いて算出した。
[Carboxyl Group Amount of Polyphenylene Sulfide Resin]
The carboxyl group content of the polyphenylene sulfide resin was calculated using a Fourier transform infrared spectrometer (hereinafter abbreviated as FT-IR).

まず、標準物質として安息香酸をFT-IRにて測定し、ベンゼン環のC-H結合の吸収である3066cm-1のピークの吸収強度(b1)とカルボキシル基の吸収である1704cm-1のピークの吸収強度(c1)を読み取り、ベンゼン環1単位に対するカルボキシル基量(U1)、(U1)=(c1)/[(b1)/5]を求めた。次に、ポリフェニレンスルフィド樹脂を320℃にて1分間溶融プレスした後、急冷して得られた非晶フィルムのFT-IR測定を行った。3066cm-1の吸収強度(b2)と1704cm-1の吸収強度(c2)を読み取り、ベンゼン環1単位に対するカルボキシル基量(U2)、(U2)=(c2)/[(b2)/4]を求めた。ポリフェニレンスルフィド樹脂1gに対するカルボキシル基含有量を以下の式(d)から算出した。
ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基量(μmol/g)=(U2)/(U1)/108.161×1000000・・・(d)
First, benzoic acid was measured by FT-IR as a standard substance, and the absorption intensity (b1) of the peak at 3066 cm -1 which is the absorption of the CH bond of the benzene ring and the peak at 1704 cm -1 which is the absorption of the carboxyl group. The absorption intensity (c1) was read, and the amount of carboxyl groups (U1) per unit of benzene ring (U1) = (c1)/[(b1)/5] was determined. Next, the polyphenylene sulfide resin was melt-pressed at 320° C. for 1 minute and then quenched to obtain an amorphous film, which was then subjected to FT-IR measurement. Reading the absorption intensity (b2) at 3066 cm -1 and the absorption intensity (c2) at 1704 cm -1 , the amount of carboxyl groups (U2) per 1 unit of benzene ring, (U2) = (c2) / [(b2) / 4] asked. The carboxyl group content per gram of polyphenylene sulfide resin was calculated from the following formula (d).
Carboxyl group amount (μmol/g) of polyphenylene sulfide resin=(U2)/(U1)/108.161×1000000 (d)

[ラジカル発生量の測定]
ラジカル発生量は、EMXplus(BRUKER社製)を用いた、電子スピン共鳴法により算出した。試料20mgをはかり取り、ESR試料管(内径約3.5mmφの石英管)に入れて装置にセットし、空気を流通させた後、室温(25℃)で加熱前の測定を実施した。昇温速度20℃/minで、室温から350℃まで昇温し、350℃に到達後30分保持したきのラジカル発生量を、Mnマーカー(MgO中のMn2+)を同時測定して算出した。
[Measurement of Radical Generation Amount]
The amount of radicals generated was calculated by an electron spin resonance method using EMXplus (manufactured by BRUKER). 20 mg of sample was weighed out, placed in an ESR sample tube (quartz tube with an inner diameter of about 3.5 mmφ), set in the apparatus, air was circulated, and then measured at room temperature (25°C) before heating. The temperature was raised from room temperature to 350°C at a heating rate of 20°C/min, and the amount of radicals generated when the temperature was maintained for 30 minutes after reaching 350°C was calculated by simultaneously measuring the Mn marker (Mn 2+ in MgO). .

[繊維体積含有率(Vf)の測定]
繊維強化PPS樹脂基材の繊維体積含有率は、繊維強化ポリフェニレンスルフィド樹脂基材の質量W0(g)を測定したのち、該繊維強化樹脂基材を1-クロロナフタレンによりポリフェニレンスルフィド樹脂を溶出し、乾燥後の残った強化繊維の質量W1(g)を測定し、下記式(c)により繊維強化樹脂基材の体積含有率(Vf:体積%)を算出した。
Vf(体積%)=(W1/ρf)/{W1/ρf+(W0-W1)/ρr}×100
・・・(c)
ρf:強化繊維の密度(g/cm
ρr:樹脂組成物の密度(g/cm
[Measurement of fiber volume content (Vf)]
The fiber volume content of the fiber-reinforced PPS resin base material is obtained by measuring the mass W0 (g) of the fiber-reinforced polyphenylene sulfide resin base material, then eluting the polyphenylene sulfide resin from the fiber-reinforced resin base material with 1-chloronaphthalene, The mass W1 (g) of the remaining reinforcing fibers after drying was measured, and the volume content (Vf: volume %) of the fiber-reinforced resin substrate was calculated by the following formula (c).
Vf (% by volume) = (W1/ρf)/{W1/ρf+(W0−W1)/ρr}×100
... (c)
ρf: Density of reinforcing fiber (g/cm 3 )
ρr: Density of resin composition (g/cm 3 )

[コンポジット品力学特性(曲げ試験)]
各実施例および比較例より得られた繊維強化樹脂基材(幅50mm×厚み0.08mm、一方向基材)を厚み2.0mm×幅100mm×長さ250mmになるよう0°方向に積層・プレス成形して繊維強化樹脂成形品を得た。この成形品から曲げ試験測定用に幅15mm×長さ125mm×厚み2.0mmの長方形状に切削加工し、ASTM D790に準拠して曲げ試験(各n=5)を実施した。尚、この曲げ強度、曲げ弾性率の数値が大きいほど力学特性に優れたコンポジット材料といえる。
[Composite mechanical properties (bending test)]
The fiber reinforced resin substrate (width 50 mm × thickness 0.08 mm, unidirectional substrate) obtained from each example and comparative example is laminated in the 0 ° direction so that the thickness is 2.0 mm × width 100 mm × length 250 mm. A fiber-reinforced resin molded product was obtained by press molding. For bending test measurement, this molded product was cut into a rectangular shape of width 15 mm×length 125 mm×thickness 2.0 mm, and a bending test (each n=5) was performed in accordance with ASTM D790. In addition, it can be said that the composite material having higher flexural strength and flexural modulus has better mechanical properties.

[コンポジット品力学特性(界面強度)]
特開2018-135624号公報に記載と同様の方法、すなわち、炭素繊維束から単糸を抜き出し、厚み0.4mm以上になるように積層した樹脂フィルムで上下方向から挟み、熱プレス装置にて、加熱加圧した後、加圧状態を維持しながら、常温まで冷却し、炭素繊維単糸を埋め込んだ成形板を得た。この成形板からSD型レバー裁断機を用いて、ダンベル形状の界面せん断強度測定用試験片を打ち抜いた。
[Composite mechanical properties (interface strength)]
A method similar to that described in Japanese Patent Laid-Open No. 2018-135624, that is, a single yarn is extracted from a carbon fiber bundle, sandwiched from above and below with a resin film laminated so as to have a thickness of 0.4 mm or more, and with a heat press device, After being heated and pressurized, it was cooled to room temperature while maintaining the pressurized state to obtain a molded plate in which the carbon fiber single yarn was embedded. A dumbbell-shaped test piece for interfacial shear strength measurement was punched out from this molded plate using an SD type lever cutting machine.

ダンベル形状の試料の両端部を挟み、繊維軸方向(長手方向)に引張力を与え、2.0mm/分の速度で歪みを12%生じさせた。その後、試験片中央部20mmを切り取り、ホットプレート上にガラス板間に挟んだ状態で熱可塑性樹脂の融点以上まで加熱した。加熱により透明化させた試料内部の断片化された繊維長を顕微鏡で観察した。さらに平均破断繊維長laから臨界繊維長lcを、lc(μm)=(4/3)×la(μm)の式により計算した。ストランド引張強度σと炭素繊維単糸の直径dを測定し、炭素繊維と樹脂界面の接着強度の指標である界面せん断強度を、下記式(e)で算出した。実施例では、測定数n=5の平均を試験結果とした。
界面せん断強度(MPa)=σ(MPa)×d(μm)/(2×lc)(μm)・・・(e)
A dumbbell-shaped sample was clamped at both ends and a tensile force was applied in the direction of the fiber axis (longitudinal direction) to produce a strain of 12% at a speed of 2.0 mm/min. After that, a 20 mm central portion of the test piece was cut off, sandwiched between glass plates on a hot plate, and heated to the melting point of the thermoplastic resin or higher. Fragmented fiber lengths inside the sample that had been made transparent by heating were observed under a microscope. Further, the critical fiber length lc was calculated from the average broken fiber length la by the formula lc (μm)=(4/3)×la (μm). The strand tensile strength σ and the diameter d of the carbon fiber single yarn were measured, and the interfacial shear strength, which is an index of the adhesive strength between the carbon fiber and the resin interface, was calculated by the following formula (e). In the examples, the average of the number of measurements n=5 was used as the test result.
Interfacial shear strength (MPa) = σ (MPa) × d (μm) / (2 × lc) (μm) (e)

〔実施例1~3、比較例1~8(樹脂組成物ペレット製造方法)〕
表1に示す炭素繊維束以外の各原料を、表1に示す割合でドライブレンドした後、真空ベントを具備した日本製鋼所社製TEX30α型二軸押出機(スクリュー径30mm、L/D=45、ニーディング部5箇所、同方向回転完全噛み合い型スクリュー)を用い、スクリュー回転数300rpm、吐出量20Kg/hrにて、ダイス出樹脂温度が300℃となるようにシリンダー温度を設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化し、前記評価に供した。
[Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 8 (resin composition pellet manufacturing method)]
After dry blending each raw material other than the carbon fiber bundles shown in Table 1 at the ratio shown in Table 1, a TEX30α type twin screw extruder manufactured by Japan Steel Works, Ltd. (screw diameter 30 mm, L / D = 45) equipped with a vacuum vent , 5 kneading parts, co-rotating fully meshing type screws), screw rotation speed 300 rpm, discharge rate 20 kg / hr, cylinder temperature is set so that the die resin temperature is 300 ° C. Melt kneading. It was pelletized by a strand cutter and subjected to the above evaluation.

〔実施例1~3、比較例1~8(繊維強化樹脂基材製造方法)〕
炭素繊維束が巻かれたボビンを16本準備し、それぞれボビンから連続的に糸道ガイドを通じて炭素繊維束を送り出した。連続的に送り出された炭素繊維束に、含浸ダイ内において、充填したフィーダーから定量供給された、前述の方法により得られた樹脂組成物を含浸させた。含浸ダイ内で樹脂組成物を含浸した炭素繊維を、引取ロールを用いて含浸ダイのノズルから1m/minの引き抜き速度で連続的に引き抜いた。炭素繊維を引き抜く際の温度を加工温度という。引き抜かれた炭素繊維束は、冷却ロールを通過して樹脂組成物が冷却固化され、連続した繊維強化樹脂基材として巻取機に巻き取られた。得られた繊維強化樹脂基材の厚さは0.08mm、幅は50mmであり、強化繊維方向は一方向に配列し、体積含有率が60%の繊維強化樹脂基材を得た。得られた繊維強化樹脂基材を前記評価に供した。評価結果を表1に示す。
[Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 8 (fiber-reinforced resin substrate manufacturing method)]
Sixteen bobbins wound with carbon fiber bundles were prepared, and the carbon fiber bundles were fed out continuously from each bobbin through a yarn guide. The continuously delivered carbon fiber bundles were impregnated in the impregnation die with the resin composition obtained by the method described above, metered from the filled feeder. The carbon fiber impregnated with the resin composition in the impregnation die was continuously drawn out from the nozzle of the impregnation die using a take-off roll at a drawing speed of 1 m/min. The temperature at which the carbon fiber is pulled out is called the processing temperature. The drawn carbon fiber bundle was passed through a cooling roll to cool and solidify the resin composition, and was wound up by a winding machine as a continuous fiber-reinforced resin base material. The resulting fiber-reinforced resin base material had a thickness of 0.08 mm and a width of 50 mm, and the reinforcing fibers were arranged in one direction to obtain a fiber-reinforced resin base material having a volume content of 60%. The obtained fiber-reinforced resin base material was subjected to the above evaluation. Table 1 shows the evaluation results.

Figure 2023056224000006
Figure 2023056224000006

実施例1~3と比較例1~8の結果を比較して説明する。 The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 8 will be compared and explained.

表1に示すように、本発明の実施例1~3の繊維強化樹脂基材は、界面せん断強度や90°曲げ強度が非常に優れていた。 As shown in Table 1, the fiber-reinforced resin substrates of Examples 1 to 3 of the present invention were extremely excellent in interfacial shear strength and 90° bending strength.

一方、表1に示すように、ビスフェノール誘導体の配合割合、ラジカル発生量が本発明の範囲外のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を用いた比較例1~3の繊維強化樹脂基材の場合、90°曲げ強度は130MPa未満であった。また、本発明のビスフェノール誘導体以外の添加物を用いたポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、ラジカル発生量が本発明の範囲外のポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を用いた比較例4~5の繊維強化樹脂基材の場合、界面強度が低く、30MPa程度であった。ラジカル発生量、カルボキシル基量が本発明の範囲外のポリフェニレンスルフィド樹脂(PPS-3)を用いた比較例6~8の繊維強化樹脂基材の場合、90°曲げ強度が低く、130MPa未満であった。 On the other hand, as shown in Table 1, in the case of the fiber-reinforced resin substrates of Comparative Examples 1 to 3 using the polyphenylene sulfide resin compositions in which the blending ratio of the bisphenol derivative and the amount of radical generation are outside the range of the present invention, the 90° bending The strength was less than 130 MPa. In addition, polyphenylene sulfide resin compositions using additives other than the bisphenol derivative of the present invention, and fiber-reinforced resin base materials of Comparative Examples 4 and 5 using polyphenylene sulfide resin compositions in which the amount of radical generation is outside the range of the present invention. In this case, the interface strength was low, about 30 MPa. In the case of the fiber-reinforced resin substrates of Comparative Examples 6 to 8 using the polyphenylene sulfide resin (PPS-3) whose radical generation amount and carboxyl group amount are outside the range of the present invention, the 90° bending strength is low, less than 130 MPa. rice field.

本発明における繊維強化樹脂基材およびその成形品は、その優れた特性を活かし、航空機部品、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。本発明の実施形態の繊維強化樹脂基材およびその成形品は、とりわけ、含浸性、耐熱老化性、表面外観が要求される航空機エンジン周辺部品、航空機用部品外装部品、自動車ボディー部品車両骨格、自動車エンジン周辺部品、自動車アンダーフード部品、自動車ギア部品、自動車内装部品、自動車外装部品、吸排気系部品、エンジン冷却水系部品や、自動車電装部品、電気・電子部品用途に特に好ましく用いられる。具体的には、本発明の実施形態の繊維強化樹脂およびその成形品は、ファンブレードなどの航空機エンジン周辺部品、ランディングギアポッド、ウィングレット、スポイラー、エッジ、ラダー、エレベーター、フェイリング、リブなどの航空機関連部品、各種シート、フロントボディー、アンダーボディー、各種ピラー、各種メンバ、各種フレーム、各種ビーム、各種サポート、各種レール、各種ヒンジなどの自動車ボディー部品、エンジンカバー、エアインテークパイプ、タイミングベルトカバー、インテークマニホールド、フィラーキャップ、スロットルボディ、クーリングファンなどの自動車エンジン周辺部品、クーリングファン、ラジエータータンクのトップおよびベース、シリンダーヘッドカバー、オイルパン、ブレーキ配管、燃料配管用チューブ、廃ガス系統部品などの自動車アンダーフード部品、ギア、アクチュエーター、ベアリングリテーナー、ベアリングケージ、チェーンガイド、チェーンテンショナなどの自動車ギア部品、シフトレバーブラケット、ステアリングロックブラケット、キーシリンダー、ドアインナーハンドル、ドアハンドルカウル、室内ミラーブラケット、エアコンスイッチ、インストルメンタルパネル、コンソールボックス、グローブボックス、ステアリングホイール、トリムなどの自動車内装部品、フロントフェンダー、リアフェンダー、フューエルリッド、ドアパネル、シリンダーヘッドカバー、ドアミラーステイ、テールゲートパネル、ライセンスガーニッシュ、ルーフレール、エンジンマウントブラケット、リアガーニッシュ、リアスポイラー、トランクリッド、ロッカーモール、モール、ランプハウジング、フロントグリル、マッドガード、サイドバンパーなどの自動車外装部品、エアインテークマニホールド、インタークーラーインレット、ターボチャージャ、エキゾーストパイプカバー、インナーブッシュ、ベアリングリテーナー、エンジンマウント、エンジンヘッドカバー、リゾネーター、及びスロットルボディなどの吸排気系部品、チェーンカバー、サーモスタットハウジング、アウトレットパイプ、ラジエータータンク、オイルネーター、及びデリバリーパイプなどのエンジン冷却水系部品、コネクタやワイヤーハーネスコネクタ、モーター部品、ランプソケット、センサー車載スイッチ、コンビネーションスイッチなどの自動車電装部品、電気・電子部品としては、例えば、発電機、電動機、変圧器、変流器、電圧調整器、整流器、抵抗器、インバーター、継電器、電力用接点、開閉器、遮断機、スイッチ、ナイフスイッチ、他極ロッド、モーターケース、テレビハウジング、ノートパソコンハウジングおよび内部部品、CRTディスプレーハウジングおよび内部部品、プリンターハウジングおよび内部部品、携帯電話、モバイルパソコン、ハンドヘルド型モバイルなどの携帯端末ハウジングおよび内部部品、ICやLED対応ハウジング、コンデンサー座板、ヒューズホルダー、各種ギヤー、各種ケース、キャビネットなどの電気部品、コネクタ、SMT対応のコネクタ、カードコネクタ、ジャック、コイル、コイルボビン、センサー、LEDランプ、ソケット、抵抗器、リレー、リレーケース、リフレクタ、小型スイッチ、電源部品、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップシャーシ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント基板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、SiパワーモジュールやSiCパワーモジュール、半導体、液晶、FDDキャリッジ、FDDシャーシ、モーターブラッシュホルダー、トランス部材、パラボラアンテナ、コンピューター関連部品などの電子部品などに好ましく用いられる。 The fiber-reinforced resin base material and the molded article thereof in the present invention are used for various purposes such as aircraft parts, automobile parts, electric/electronic parts, building materials, various containers, daily necessities, household goods and sanitary goods, taking advantage of their excellent properties. can do. The fiber-reinforced resin base material and the molded article thereof according to the embodiment of the present invention are particularly suitable for aircraft engine peripheral parts, aircraft exterior parts, automobile body parts, vehicle frames, and automobiles, which require impregnation, heat aging resistance, and surface appearance. It is particularly preferably used for engine peripheral parts, automobile underhood parts, automobile gear parts, automobile interior parts, automobile exterior parts, intake and exhaust system parts, engine cooling water system parts, automobile electrical parts, and electric/electronic parts. Specifically, the fiber-reinforced resin and the molded article thereof according to the embodiments of the present invention are used for aircraft engine peripheral parts such as fan blades, landing gear pods, winglets, spoilers, edges, rudders, elevators, failings, ribs, etc. Aircraft-related parts, various seats, front bodies, under bodies, various pillars, various members, various frames, various beams, various supports, various rails, automobile body parts such as various hinges, engine covers, air intake pipes, timing belt covers, Automotive engine peripheral parts such as intake manifolds, filler caps, throttle bodies, cooling fans, automotive undercarriages such as cooling fans, radiator tank tops and bases, cylinder head covers, oil pans, brake piping, fuel piping tubes, waste gas system parts, etc. Automotive gear parts such as hood parts, gears, actuators, bearing retainers, bearing cages, chain guides, chain tensioners, shift lever brackets, steering lock brackets, key cylinders, door inner handles, door handle cowls, interior mirror brackets, air conditioner switches, Automotive interior parts such as instrument panels, console boxes, glove boxes, steering wheels, trims, front fenders, rear fenders, fuel lids, door panels, cylinder head covers, door mirror stays, tailgate panels, license garnishes, roof rails, engine mount brackets, rear Automotive exterior parts such as garnishes, rear spoilers, trunk lids, rocker moldings, moldings, lamp housings, front grilles, mudguards, side bumpers, air intake manifolds, intercooler inlets, turbochargers, exhaust pipe covers, inner bushes, bearing retainers, engines Intake and exhaust system parts such as mounts, engine head covers, resonators and throttle bodies, engine cooling water system parts such as chain covers, thermostat housings, outlet pipes, radiator tanks, oil pumps and delivery pipes, connectors and wire harness connectors, motor parts , lamp sockets, sensor in-vehicle switches, combination switches and other automotive electrical parts, electrical and electronic parts such as generators, motors, transformers, current transformers, voltage regulators, rectifiers, resistors, inverters, relays, Power contacts, switches, circuit breakers, switches, knife switches, multipolar rods, motor cases, TV housings, laptop computer housings and internal parts, CRT display housings and internal parts, printer housings and internal parts, mobile phones, mobile computers , mobile terminal housings and internal parts such as handheld mobiles, IC and LED compatible housings, capacitor base plates, fuse holders, various gears, various cases, electric parts such as cabinets, connectors, SMT compatible connectors, card connectors, jacks, Coils, coil bobbins, sensors, LED lamps, sockets, resistors, relays, relay cases, reflectors, small switches, power supply parts, coil bobbins, capacitors, variable condenser cases, optical pickup chassis, oscillators, various terminal boards, transformers, plugs, Printed circuit boards, tuners, speakers, microphones, headphones, small motors, magnetic head bases, power modules, Si power modules and SiC power modules, semiconductors, liquid crystals, FDD carriages, FDD chassis, motor brush holders, transformer parts, parabolic antennas, computers It is preferably used for electronic parts such as related parts.

Claims (5)

連続した複数の強化繊維に、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を含浸させてなる繊維強化熱可塑性樹脂基材であって、下記電子スピン共鳴法により測定される前記ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物のラジカル発生量が3.0×1016個/g以上3.5×1016個/g以下である、繊維強化熱可塑性樹脂基材。
(測定条件)
昇温速度20℃/minで、室温から350℃まで昇温し、350℃に到達後30分保持したきのラジカル発生量
A fiber-reinforced thermoplastic resin substrate obtained by impregnating a plurality of continuous reinforcing fibers with a polyphenylene sulfide resin composition, wherein the amount of radicals generated from the polyphenylene sulfide resin composition measured by the following electron spin resonance method is 3. 0×10 16 pieces/g or more and 3.5×10 16 pieces/g or less, a fiber-reinforced thermoplastic resin base material.
(Measurement condition)
The amount of radicals generated when the temperature is raised from room temperature to 350°C at a temperature elevation rate of 20°C/min and held for 30 minutes after reaching 350°C.
前記ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が、(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂と(B)ビスフェノール誘導体からなる、請求項1に記載の繊維強化樹脂基材。 The fiber-reinforced resin substrate according to claim 1, wherein the polyphenylene sulfide resin composition comprises (A) a polyphenylene sulfide resin and (B) a bisphenol derivative. (A)と(B)の合計を100重量%として(A)が99.6~99.9重量%、(B)が0.4~0.1重量%である、請求項1または2に記載の繊維強化熱可塑性樹脂基材。 Claim 1 or 2, wherein (A) is 99.6 to 99.9% by weight and (B) is 0.4 to 0.1% by weight, with the total of (A) and (B) being 100% by weight. A fiber reinforced thermoplastic resin substrate as described. 前記(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂のカルボキシル基量が5~250μmol/gである、請求項1から3のいずれかに繊維強化熱可塑性樹脂基材。 The fiber-reinforced thermoplastic resin substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyphenylene sulfide resin (A) has a carboxyl group content of 5 to 250 µmol/g. 繊維強化樹脂基材の繊維体積含有率が20~65体積%である、請求項1から4のいずれかに繊維強化熱可塑性樹脂基材。 The fiber-reinforced thermoplastic resin substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the fiber volume content of the fiber-reinforced resin substrate is 20 to 65% by volume.
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