JP2861260B2 - 炭素繊維及びそれを用いた炭素繊維強化樹脂組成物 - Google Patents
炭素繊維及びそれを用いた炭素繊維強化樹脂組成物Info
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Description
炭素繊維強化樹脂組成物に関するものである。
させてなる繊維強化樹脂組成物は、高強度、高剛性、低
比重、高摩耗性などの機械的特性が評価され工業的に重
要な材料として注目されている。
気伝導性、熱伝導性、X線透過性等の性質を活用した用
途の開発も進められている。特にエレクトロニクス関連
分野に於ては炭素繊維そのものの高導電性を生かした導
電性複合材として使用されることが多い。
は、炭素繊維を大量に添加しないと十分な導電性が得ら
れない。このことは一般に樹脂よりも高価な炭素繊維の
大量使用による樹脂コンパウンドのコスト上昇や、耐衝
撃性等の物性低下、比重の増加、加工性低下等をもたら
す場合があり炭素繊維の使用を制約してきた。こうした
問題点を解決するため、これまでにも導電性を改良する
ことが試みられてきた。例えば特開昭57−56586号公報
ではポリビニルピロリドンで炭素繊維を被覆し複合材の
導電性の向上を図っている。
を持つとは言えず、従来の複合材よりも更にいっそう導
電性の優れた炭素繊維強化樹脂複合材の開発が求められ
ていた。
討した結果、特定の組成からなる重合物で被覆した炭素
繊維を使用すると、従来よりも少量の配合量で同等の導
電性を発現する炭素繊維強化樹脂が得られ、かつ配合量
を従来と同量とすれば従来の樹脂組成物よりも高い導電
性が得られることを見いだし、本発明に到達した。
物を与える樹脂強化用炭素繊維及びそれを用いた炭素繊
維強化樹脂組成物を提供することにある。
合物と下記一般式(I)で示されるグリシジル化ポリア
ルキレンオキシド誘導体からなる共重合体であって、該
ポリアルキレンオキシド誘導体をモノマー組成として10
〜30重量%含んでなる共重合物で炭素繊維の表面が被覆
されていることを特徴とする樹脂強化用炭素繊維、 (式中、R1はH、または炭素数20以下のアルキル基、R2
はHまたはCH3、nは1〜40の整数をを表わす。) および ジアミン化合物、ジカルボン酸化合物、環状アミド化
合物と下記一般式(I)で示されるグリシジル化ポリア
ルキレンオキシド誘導体からなる共重合体であって、該
ポリアルキレンオキシド誘導体をモノマー組成として10
〜30重量%含んでなる共重合物で炭素繊維の表面が被覆
された炭素繊維1〜50重量部を熱可塑性樹脂100重量部
に対して配合したことを特徴とする炭素繊維強化樹脂組
成物により容易に達成される。
HまたはCH3、nは1〜40の整数をを表わす。) 以下本発明を詳細に説明する。
維が使用でき、具体的にはポリアクリロニトリル系、ピ
ッチ系、レーヨン系等の炭素繊維が挙げられる。
ルボン酸化合物、環状アミド化合物とグリシジル化ポリ
アルキレンオキシドの共重合体である。ジアミン化合物
としては特に限定されないが一般式(II)で示される化
合物でR3が炭素数15以下のアルキル基、およびその誘導
体からなるものが好ましい。具体的にはエチレンジアミ
ン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミンや
そのメチル化、エチル化、ハロゲン化物等の誘導体が挙
げられる。
る化合物であり、好ましくはR4が炭素数15以下のアルキ
ル基、単核または2核芳香族環及びこれらの誘導体から
なるものである。具体的にはコハク酸、グルタル酸、ア
ジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸およびそのメチル化、エチル化、ハロゲン化物
等の誘導体や、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナ
フタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げら
れる。
合物であり、好ましくはR5は炭素数20以下のアルキル基
及びその誘導体からなるものである。具体的には、カプ
ロラクタム、ラウリルラクタム等が挙げられる。
オキシド誘導体は、片末端にグリシジル基を有するエチ
レンオキシド、プロピレンオキシドの付加反応生成物の
アルエルキーテルでありnは1〜40、好ましくは5〜2
0、R1は炭素数20以下のアルキル基、R2はHまたはCH3が
挙げられる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリル
グリシジルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルグリ
シジルエーテル等が挙げられる。
子量のポリマーが得られる範囲において決定されるが、
導電性向上の効果を得るにはグリシジル化ポリアルキレ
ンオキシド誘導体の含有率としては、10〜30重量%。好
ましくは15〜25重量%の範囲とするのがよい。含有率が
高すぎても、また低すぎても良好な導電性を得ることが
困難となる。
ランドを樹脂により被覆集束することにより取り扱い性
を向上させたり、樹脂に配合し複合材としたときの特性
向上を図っている。
いが水溶液とし炭素繊維束を含浸する方法が実用的であ
る。水溶液の濃度は炭素繊維に付着する重合物の量が所
望するレベルとなるよう設定すれば良い。炭素繊維に付
着する重合物量としては、0.5〜20重量%、好ましくは
2〜10重量%である。被覆量が少ないと、集束剤による
複合材特性向上の効果がみられなかったり、炭素繊維の
集束性不が十分だったりする。また、被覆量が多すぎる
と、かえって複合材物性が低下したり、集束後の炭素繊
維ストランドの取扱い性が低下したりする。該重合物水
溶液に含浸した炭素繊維ストランドは赤外線、熱風等に
よって乾燥されるが、乾燥温度は集束剤の分解が起こら
ないよう300℃以下とする事が好ましい。乾燥し集束さ
れた炭素繊維束は、樹脂との配合を容易にするため長さ
1〜20mm好ましくは3〜10mmに切断し使用する。(切断
された炭素繊維ストランドをチョップトストランドと呼
ぶ。)。
合した優れた導電性を有する炭素繊維強化樹脂組成物に
ついて説明する。マトリックス樹脂としては、ポリカー
ボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィ
ン、アクリル樹脂、ポリオキシメチレン、ポリフェニレ
ンエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリブチレンテ
レフタート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニ
レンスルホン、フッ素樹脂などのポリマー類またはこれ
らのコポリマー類などの公知の熱可塑性樹脂が挙げら
れ、好ましくは、アクリロニトリル−ブタジエン−スチ
レン樹脂(ABS樹脂)、ポリブチレンテレフタレート、
ポリフェニレンオキシドを用いるのがよい。
合割合は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、炭素繊維
を1〜50重量部、好ましくは、5〜40重量部の範囲であ
る。炭素繊維の配合量が1重量部未満では炭素繊維の導
電効果が低く、また50重量部を越えるとマトリックス樹
脂への混合、分散の工程に於て種々の問題が発生しやす
い。
との配合方法としては特に限定されるものではないが、
通常一軸押し出し機、二軸押し出し機、プレス機、高速
ミキサー、射出成形機、引き抜き成形機等の方法により
行われる。更に、上記成分以外に本発明の効果を損なわ
ない程度に例えば、他種炭素繊維、ガラス繊維、アラミ
ド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維等の短繊維及び長
繊維、ホイスカー類、これらにニッケル、アルミニウ
ム、銅などの金属をコーティングした繊維あるいは金属
繊維などの繊維状強化材類、あるいはカーボンブラッ
ク、二硫化モリブデン、マイカ、タルク、炭酸カルシウ
ムなどのフィラー類からなる強化材、安定剤、滑剤、そ
の他添加剤などを加えることが出来る。
は従来の炭素繊維で強化された場合に比べ高い導電性を
示す。
導電性の評価は日本ゴム協会標準規格(SRIS)2301に記
された体積固有抵抗の測定により実施した。
部、カプロラクタム24重量部、ポリオキシエチレンラウ
リルグリシジルエーテル(分子量約700)20重量部を加
え窒素置換後220℃に加熱、脱水しながらこれらのモノ
マーを重合せしめ重合物を得た。この重合物の水溶液を
調製し炭素繊維束の含浸用サイジング剤液として使用し
た。
(株)製)連続糸6000本フィラメントを、前記重合物ポ
リマー4%水溶液中に含浸させた後、約120℃で20分間
加熱乾燥し、更に切断機で6mm長のチョップトストラン
ドを製造した。得られたチョップトストランドの重合物
付着量を比較例1〜5の結果とともに表1に示す。
ポリブチレンテレフタレート樹脂“ノバドゥール"5008
(三菱化成(株)製)のペレット100重量部をドライブ
レンドした後、スクリュー押し出し機に投入、溶融混合
し、押し出し物を水冷後ペレット状に切断した。この様
にして得られた炭素繊維配合樹脂材料を120℃5時間乾
燥した後、射出成形機にて成形し試験片を得て体積固有
抵抗を測定した。比較例1〜5とともに測定結果を表1
に示す。
部、ポリオキシエチレンラウリルグリシジルエーテル
(分子量700)35重量部からなるモノマー組成で実施例
1と同様に重合、チョップトストランドの製造、炭素繊
維強化樹脂成形体の製造を行ない体積固有抵抗を測定し
た。
−ジメチルアミノ)−ε−カプロラクタム重合体の水溶
液を用い実施例1と同様にチョップトストランドの製
造、炭素繊維強化樹脂成形体の製造を行い体積固有抵抗
を測定した。
脂“エピコート"834(シェル化学(株)製)60重量部と
“エピコート"1004(シェル化学(株)製)40重量部と
の水乳化系サイジング剤を使用した他は実施例1と同様
の方法で試作を行い試験片を製造した。
ピロリドン(分子量40,000)の水溶液サイジング剤を使
用した他は実施例1と同様の方法で試験片を製造した。
ングリコール(分子量50000)の水溶液サイジング剤を
使用した他は実施例1と同様の方法で試験片を製造し
た。
ートの代わりにポリカーボネート樹脂を用い樹脂被覆炭
素繊維の配合量を20重量部とした他は、実施例1と同様
の方法で試験片を製造した。体積固有抵抗の測定結果を
比較例6〜10とともに表3に示す。
リックス樹脂をポリブチレンテレフタレートからポリカ
ーボネート樹脂に変え樹脂被覆炭素繊維配合量を20重量
部とした他は、比較例1〜5と同様の方法で試験片を製
造し体積固有抵抗を測定した。
成の樹脂で被覆した炭素繊維を用いると他の樹脂で被覆
した炭素繊維より良好な導電性を有する樹脂組成物が得
られる。
素繊維強化熱可塑性樹脂の導電性を大幅に向上させる効
果を有し、該繊維を配合した繊維強化樹脂ともども工業
上極めて有用である。
Claims (2)
- 【請求項1】ジアミン化合物、ジカルボン酸化合物、環
状アミド化合物と下記一般式(I)で示されるグリシジ
ル化ポリアルキレンオキシド誘導体からなる共重合物で
あって、該ポリアルキレンオキシド誘導体をモノマー組
成として10〜30重量%含んでなる共重合体で炭素繊維の
表面が被覆されていることを特徴とする炭素繊維。 (式中、R1は水素または炭素数20以下のアルキル基、R2
は水素またはメチル基、nは1〜40の整数をを表わ
す。) - 【請求項2】ジアミン化合物、ジカルボン酸化合物、環
状アミド化合物と下記一般式(I)で示されるグリシジ
ル化ポリアルキレンオキシド誘導体からなる共重合体で
あって、該ポリアルキレンオキシド誘導体をモノマー組
成として10〜30重量%含んでなる共重合物で炭素繊維の
表面が被覆された炭素繊維1〜50重量部を熱可塑性樹脂
100重量部に対して配合したことを特徴とする炭素繊維
強化樹脂組成物。 (式中、R1は水素または炭素数20以下のアルキル基、R2
は水素またはメチル基、nは1〜40の整数をを表わ
す。)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13237990A JP2861260B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | 炭素繊維及びそれを用いた炭素繊維強化樹脂組成物 |
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EP19910108258 EP0459287B1 (en) | 1990-05-22 | 1991-05-22 | Carbon fiber and carbon fiber-reinforced resin composition using it |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0434086A JPH0434086A (ja) | 1992-02-05 |
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CN103643503B (zh) * | 2013-11-25 | 2016-01-20 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种硅烷偶联剂改性碳纤维表面的处理方法 |
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1990
- 1990-05-22 JP JP13237990A patent/JP2861260B2/ja not_active Expired - Fee Related
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