JP6056517B2 - Sizing agent-coated carbon fiber, method for producing sizing agent-coated carbon fiber, prepreg, and carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composition - Google Patents

Sizing agent-coated carbon fiber, method for producing sizing agent-coated carbon fiber, prepreg, and carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composition Download PDF

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本発明は、航空機部材、宇宙機部材、自動車部材および船舶部材をはじめとして、ゴルフシャフトや釣竿等のスポーツ用途、およびその他一般産業用途に好適に用いられるサイジング剤塗布炭素繊維、および該サイジング剤塗布炭素繊維の製造方法に関するものである。また、本発明は、該サイジング剤塗布炭素繊維を用いたプリプレグ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物、およびそれらのいずれかを成形してなる炭素繊維強化複合材料に関するものである。より詳しくは、本発明は、サイジング剤塗布炭素繊維は集束性および平滑性に優れ、マトリックス樹脂と炭素繊維との接着性に優れるサイジング剤塗布炭素繊維、サイジング剤塗布炭素繊維の製造方法、プリプレグならびに炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物、およびそれらのいずれかを成形してなる炭素繊維強化複合材料に関する。   The present invention relates to a sizing agent-coated carbon fiber that is suitably used for aircraft members, spacecraft members, automobile members, marine members, sports applications such as golf shafts and fishing rods, and other general industrial applications, and the sizing agent coating. The present invention relates to a method for producing carbon fiber. The present invention also relates to a prepreg using the carbon fiber coated with the sizing agent, a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition, and a carbon fiber reinforced composite material formed by molding any of them. More specifically, in the present invention, the sizing agent-coated carbon fiber is excellent in bundling and smoothness, and has excellent adhesion between the matrix resin and the carbon fiber. The sizing agent-coated carbon fiber manufacturing method, prepreg, and The present invention relates to a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition and a carbon fiber reinforced composite material formed by molding any of them.

炭素繊維は、軽量でありながら、強度および弾性率に優れるため、種々のマトリックス樹脂と組み合わせた複合材料は、航空機部材、宇宙機部材、自動車部材、船舶部材、土木建築材およびスポーツ用品等の多くの分野に用いられている。炭素繊維を用いた複合材料において、炭素繊維の優れた特性を活かすには、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性が優れることが重要である。   Since carbon fiber is lightweight and has excellent strength and elastic modulus, many composite materials combined with various matrix resins are used for aircraft members, spacecraft members, automobile members, ship members, civil engineering and building materials, and sporting goods. Used in the field. In a composite material using carbon fibers, in order to make use of the excellent characteristics of carbon fibers, it is important that the adhesion between the carbon fibers and the matrix resin is excellent.

炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性を向上させるため、通常、炭素繊維に気相酸化や液相酸化等の酸化処理を施し、炭素繊維表面に酸素含有官能基を導入する方法が行われている。例えば、炭素繊維に電解処理を施すことにより、接着性の指標である層間剪断強度を向上させる方法が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、近年、複合材料への要求特性のレベルが向上するにしたがって、このような酸化処理のみで達成できる接着性では不十分になりつつある。   In order to improve the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin, a method of introducing an oxygen-containing functional group on the surface of the carbon fiber is usually performed by subjecting the carbon fiber to oxidation treatment such as gas phase oxidation or liquid phase oxidation. . For example, a method of improving the interlaminar shear strength, which is an index of adhesiveness, by subjecting carbon fibers to electrolytic treatment has been proposed (see Patent Document 1). However, in recent years, as the level of required properties for composite materials has improved, the adhesion that can be achieved by such oxidation treatment alone is becoming insufficient.

一方、炭素繊維は脆く、集束性および耐摩擦性に乏しいため、高次加工工程において毛羽や糸切れが発生しやすい。このため、炭素繊維に塗布する方法が提案されている(特許文献2および3参照)。   On the other hand, since carbon fiber is brittle and has poor convergence and friction resistance, fluff and yarn breakage are likely to occur in the high-order processing step. For this reason, the method of apply | coating to carbon fiber is proposed (refer patent document 2 and 3).

例えば、サイジング剤として、脂肪族タイプの複数のエポキシ基を有する化合物が提案されている(特許文献4、5、6参照)。また、サイジング剤としてポリアルキレングリコールのエポキシ付加物を炭素繊維に塗布する方法が提案されている(特許文献7、8および9参照)。   For example, compounds having a plurality of aliphatic type epoxy groups have been proposed as sizing agents (see Patent Documents 4, 5, and 6). Further, a method of applying an epoxy adduct of polyalkylene glycol as a sizing agent to carbon fibers has been proposed (see Patent Documents 7, 8 and 9).

また、芳香族系のサイジング剤としてビスフェノールAのジグリシジルエーテルを炭素繊維に塗布する方法が提案されている(特許文献2および3参照)。また、サイジング剤としてビスフェノールAのポリアルキレンオキサイド付加物を炭素繊維に塗布する方法が提案されている(特許文献10および11参照)。また、サイジング剤としてビスフェノールAのポリアルキレンオキサイド付加物にエポキシ基を付加させたものを炭素繊維に塗布する方法が提案されている(特許文献12および13参照)。   In addition, a method of applying diglycidyl ether of bisphenol A to carbon fibers as an aromatic sizing agent has been proposed (see Patent Documents 2 and 3). In addition, a method of applying a polyalkylene oxide adduct of bisphenol A as a sizing agent to carbon fibers has been proposed (see Patent Documents 10 and 11). In addition, a method of applying a bisphenol A polyalkylene oxide adduct having an epoxy group added thereto to a carbon fiber as a sizing agent has been proposed (see Patent Documents 12 and 13).

上記したサイジング剤により、炭素繊維に接着性や集束性を付与することができるものの、1種類のエポキシ化合物からなるサイジング剤では十分とは言えず、求める機能により2種類以上のエポキシ化合物を併用する手法が近年提案されている。   Although the above-described sizing agent can impart adhesion and convergence to the carbon fiber, a sizing agent composed of one kind of epoxy compound is not sufficient, and two or more kinds of epoxy compounds are used in combination depending on the desired function. Techniques have been proposed in recent years.

例えば、表面自由エネルギーを規定した2種以上のエポキシ化合物を組み合わせたサイジング剤が提案されている(特許文献14〜17参照)。特許文献14では、脂肪族エポキシ化合物と芳香族エポキシ化合物の組み合わせが開示されている。該特許文献14では、外層に多くあるサイジング剤が、内層に多くあるサイジング剤成分に対し、大気との遮断効果をもたらし、エポキシ基が大気中の水分により開環するのを抑止するとされている。また、該特許文献14では、サイジング剤の好ましい範囲について、脂肪族エポキシ化合物と芳香族エポキシ化合物との比率は10/90〜40/60と規定され、芳香族エポキシ化合物の量が多いほうが好適とされている。   For example, a sizing agent that combines two or more epoxy compounds that define surface free energy has been proposed (see Patent Documents 14 to 17). Patent Document 14 discloses a combination of an aliphatic epoxy compound and an aromatic epoxy compound. According to Patent Document 14, the sizing agent that is abundant in the outer layer has a blocking effect against the atmosphere with respect to the sizing agent component that is abundant in the inner layer, and the epoxy group is prevented from opening due to moisture in the atmosphere. . Moreover, in this patent document 14, about the preferable range of a sizing agent, the ratio of an aliphatic epoxy compound and an aromatic epoxy compound is prescribed | regulated as 10 / 90-40 / 60, and the one where the amount of aromatic epoxy compounds is larger is suitable. Has been.

また、特許文献16および17では、表面自由エネルギーの異なる2種以上のエポキシ化合物を使用したサイジング剤が開示されている。該特許文献16および17は、表面自由エネルギーの異なる2種以上のエポキシ化合物を含むサイジング剤により、マトリックス樹脂の浸透性の向上を図ることを主目的とするものであり、2種以上のエポキシ化合物の組み合わせとして芳香族エポキシ化合物と脂肪族エポキシ化合物の併用は限定されてなく、接着性の観点から選択される脂肪族エポキシ化合物の一般的例示がないものである。   Patent Documents 16 and 17 disclose a sizing agent using two or more epoxy compounds having different surface free energies. The Patent Documents 16 and 17 mainly aim to improve the permeability of a matrix resin by using a sizing agent containing two or more epoxy compounds having different surface free energies, and two or more epoxy compounds. The combination of the aromatic epoxy compound and the aliphatic epoxy compound is not limited as a combination of the above, and there is no general illustration of the aliphatic epoxy compound selected from the viewpoint of adhesiveness.

さらに、ビスフェノールA型エポキシ化合物と脂肪族ポリエポキシ樹脂を質量比50/50〜90/10で配合するサイジング剤が開示されている(特許文献18参照)。しかしながら、この特許文献18も、芳香族エポキシ化合物であるビスフェノールA型エポキシ化合物の配合量が多いものである。   Furthermore, the sizing agent which mix | blends a bisphenol A type epoxy compound and aliphatic polyepoxy resin by mass ratio 50 / 50-90 / 10 is disclosed (refer patent document 18). However, Patent Document 18 also has a large amount of bisphenol A type epoxy compound, which is an aromatic epoxy compound.

また、芳香族エポキシ化合物および脂肪族エポキシ化合物の組み合わせを規定したサイジング剤として、炭素繊維束の表面に多官能の脂肪族化合物、上面にエポキシ樹脂、アルキレンオキシド付加物と不飽和二塩基酸との縮合物、フェノール類のアルキレンオキシド付加物を組み合わせたものが開示されている(特許文献19参照)。   In addition, as a sizing agent that defines a combination of an aromatic epoxy compound and an aliphatic epoxy compound, a polyfunctional aliphatic compound on the surface of the carbon fiber bundle, an epoxy resin on the upper surface, an alkylene oxide adduct and an unsaturated dibasic acid A combination of a condensate and an alkylene oxide adduct of phenols is disclosed (see Patent Document 19).

さらに、2種以上のエポキシ化合物の組み合わせとして、脂肪族エポキシ化合物と芳香族エポキシ化合物であるビスフェノールA型エポキシ化合物の組み合わせが開示されている。脂肪族エポキシ化合物は環状脂肪族エポキシ化合物および/または長鎖脂肪族エポキシ化合物である(特許文献20参照)。   Furthermore, as a combination of two or more epoxy compounds, a combination of an aliphatic epoxy compound and a bisphenol A type epoxy compound that is an aromatic epoxy compound is disclosed. The aliphatic epoxy compound is a cycloaliphatic epoxy compound and / or a long-chain aliphatic epoxy compound (see Patent Document 20).

また、性状の異なるエポキシ化合物の組み合わせが開示されている。25℃で液体と固体の2種のエポキシ化合物の組み合わせが開示されている(特許文献21参照)。さらに、分子量の異なるエポキシ樹脂の組み合わせ、単官能脂肪族エポキシ化合物とエポキシ樹脂の組み合わせが提案されている(特許文献22および23参照)。   Further, combinations of epoxy compounds having different properties are disclosed. A combination of two epoxy compounds that are liquid and solid at 25 ° C. is disclosed (see Patent Document 21). Furthermore, combinations of epoxy resins having different molecular weights, and combinations of monofunctional aliphatic epoxy compounds and epoxy resins have been proposed (see Patent Documents 22 and 23).

しかしながら、接着性とサイジング剤塗布炭素繊維の高い集束性および平滑性は、前述の2種類以上のエポキシ化合物を混合したサイジング剤(例えば、特許文献20〜23参照)、エポキシ化合物と特定の縮合物等の組み合わせ(特許文献19参照)においても同時に満たすものとは言えないのが実情だった。その理由は、高い接着性とサイジング剤塗布炭素繊維の高い集束性および平滑性を満たすためには、以下の3つの要件を満たすことが必要と考えられるが、従来の任意のエポキシ樹脂の組み合わせではそれらの要件を満たしていなかったからであるといえる。前記3つの要件の一つ目は、サイジング層内側(炭素繊維側)に接着性の高いエポキシ成分が存在し、炭素繊維とサイジング中のエポキシ化合物が強固に相互作用を行うこと、二つ目が、サイジング層表層(マトリックス樹脂側)には、内層にある炭素繊維との接着性より高い集束性、平滑性を与える特定の構造を有する化合物が存在すること、そして三つ目が、マトリックス樹脂との接着性を向上させるため、サイジング剤表層(マトリックス樹脂側)にはマトリックス樹脂と強い相互作用が可能な化学組成が必要であることである。そして、これらの3つの要件は、特定の化合物の組み合わせおよびサイジング剤表面の構造にしたときのみ達成されるものである。   However, the adhesive property and the high sizing property and smoothness of the sizing agent-coated carbon fiber are the sizing agent (for example, see Patent Documents 20 to 23) in which two or more types of epoxy compounds are mixed, the epoxy compound and a specific condensate. The actual situation is that it cannot be said that the above combination (see Patent Document 19) can be satisfied at the same time. The reason is that in order to satisfy the high adhesiveness and the high sizing property and smoothness of the carbon fiber coated with the sizing agent, it is considered necessary to satisfy the following three requirements. This is because they did not meet these requirements. The first of the three requirements is that an epoxy component with high adhesiveness is present inside the sizing layer (carbon fiber side), and the carbon fiber and the epoxy compound in the sizing interact strongly. In the surface layer of the sizing layer (matrix resin side), there is a compound having a specific structure that gives higher convergence and smoothness than the adhesion to the carbon fiber in the inner layer, and the third is that the matrix resin and In order to improve the adhesive property, the sizing agent surface layer (matrix resin side) must have a chemical composition capable of strong interaction with the matrix resin. And these three requirements are achieved only when a specific compound combination and a sizing agent surface structure are used.

例えば、特許文献14には、炭素繊維とサイジング剤との接着性を高めるため、サイジング剤に傾斜構造を持たせることは開示されているが、特許文献14およびその他いずれの文献(特許文献15〜18など)においても、サイジング層表面に集束性、平滑性を高める化合物を配置することで、接着性とサイジング剤塗布炭素繊維の集束性、平滑性を同時に満たす思想は皆無と言える。   For example, Patent Document 14 discloses that the sizing agent has an inclined structure in order to enhance the adhesion between the carbon fiber and the sizing agent, but Patent Document 14 and any other documents (Patent Documents 15 to 15). 18) and the like, it can be said that there is no idea of simultaneously satisfying the adhesiveness and the sizing agent-coated carbon fibers by arranging a compound that enhances the sizing property and smoothness on the surface of the sizing layer.

また、特許文献19には、サイジング剤内層に多官能脂肪族化合物が存在し、芳香族エポキシ樹脂および芳香族系反応物が存在するものが開示されており、収束性、平滑性の向上が期待できるが、サイジング剤表層に接着性の高い多官能脂肪族エポキシ化合物が存在しないため、マトリックス樹脂との高い接着性を実現することは困難である。   Patent Document 19 discloses that a polyfunctional aliphatic compound is present in the inner layer of the sizing agent, and an aromatic epoxy resin and an aromatic reactant are present, which is expected to improve convergence and smoothness. However, since there is no polyfunctional aliphatic epoxy compound having high adhesion on the surface layer of the sizing agent, it is difficult to achieve high adhesion with the matrix resin.

特開平04−361619号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-361619 米国特許第3,957,716号明細書US Pat. No. 3,957,716 特開昭57−171767号公報JP-A-57-171767 特公昭63−14114号公報Japanese Examined Patent Publication No. 63-14114 特開平7−279040号公報JP-A-7-279040 特開平8−113876号公報JP-A-8-113876 特開昭57−128266号公報JP-A-57-128266 米国特許第4,555,446号明細書U.S. Pat. No. 4,555,446 特開昭62−033872号公報JP 62-033872 A 特開平07−009444号公報JP 07-009444 A 特開2000−336577号公報JP 2000-336577 A 特開昭61−028074号公報JP 61-028074 A 特開平01−272867号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-272867 特開2005−179826号公報JP 2005-179826 A 特開2005−256226号公報JP 2005-256226 A 国際公開03/010383号公報International Publication No. 03/010383 特開2008−280624号公報JP 2008-280624 A 特開2005−213687号公報JP 2005-213687 A 特開2002−309487号公報JP 2002-309487 A 特開平02−307979号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-307979 特開2002−173873号公報JP 2002-173873 A 特開昭59−71479号公報JP 59-71479 A 特開昭58−41973号公報JP 58-41973 A

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接着性に優れるとともに、集束性および平滑性が高く、機械強度に優れる炭素繊維強化複合材料を得ることができるサイジング剤塗布炭素繊維、サイジング剤塗布炭素繊維の製造方法、プリプレグ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and is provided with a sizing agent-coated carbon fiber and a sizing that can obtain a carbon fiber-reinforced composite material having excellent adhesiveness, high convergence and smoothness, and excellent mechanical strength. It is an object to provide a method for producing an agent-coated carbon fiber, a prepreg, and a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition.

本発明者らは、複数の特定の化合物を組み合わせたサイジング剤を使用し、サイジング剤表面が特定の化学組成にある炭素繊維によって上述した目的を達成できることを見出した。すなわち、本発明において、個々のサイジング剤自体は、既知のサイジング剤を用いることができるが、特定の化合物の組み合わせにおいて、サイジング剤表面を特定の化学組成にすることがサイジング手法として重要なものであって、かつ新規なものといえる。   The inventors of the present invention have found that the above-described object can be achieved by using carbon fiber having a specific chemical composition on the surface of the sizing agent, using a sizing agent in which a plurality of specific compounds are combined. That is, in the present invention, a known sizing agent can be used as the individual sizing agent itself, but it is important as a sizing method that the surface of the sizing agent has a specific chemical composition in a combination of specific compounds. And it can be said to be new.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、少なくとも(A)〜(C)を含むサイジング剤を塗布した炭素繊維であって、サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.50〜0.90であることを特徴とする。
(A)脂肪族エポキシ化合物
(B)不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物
(C)芳香環を含む非イオン性界面活性剤。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is a carbon fiber coated with a sizing agent containing at least (A) to (C), and the surface of the sizing agent is photoelectron. Height of component (cps) of binding energy (284.6 eV) attributed to (a) CHx, C—C, C═C of C 1s core spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy at an escape angle of 15 ° ) And (b) the ratio (a) / (b) of the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O is 0.50 to 0.90, To do.
(A) Aliphatic epoxy compound (B) Condensate of unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenols (C) Nonionic surfactant containing an aromatic ring.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)のエポキシ価が2.0〜8.0meq/g、水酸基価が2.0〜5.0meq/gであり、かつ分子内に2つ以上のエポキシ基を有することを特徴とする。   In the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention, the aliphatic epoxy compound (A) has an epoxy value of 2.0 to 8.0 meq / g and a hydroxyl value of 2.0 to 5.0 meq / g in the above invention. And having two or more epoxy groups in the molecule.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、前記サイジング剤塗布炭素繊維の単繊維とエポキシ樹脂との界面剪断強度が40MPa以上であることを特徴とする。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is characterized in that, in the above invention, the interfacial shear strength between the single fiber of the sizing agent-coated carbon fiber and the epoxy resin is 40 MPa or more.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、前記サイジング剤に含まれる脂肪族エポキシ化合物(A)と不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物(B)の割合(A)/(B)が52/48〜80/20であることを特徴とする。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is the condensate (B) of the aliphatic epoxy compound (A), unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenols contained in the sizing agent in the above invention. The ratio (A) / (B) is 52/48 to 80/20.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、アセトニトリル/クロロホルム混合溶媒により前記サイジング剤塗布繊維を超音波処理して塗布されたサイジング剤を溶出した場合、溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)の割合は、前記サイジング剤塗布炭素繊維100質量部に対して0.3質量部以下であることを特徴とする。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is an aliphatic epoxy compound eluted when the sizing agent applied by sonicating the sizing agent-coated fiber with an acetonitrile / chloroform mixed solvent is eluted in the above invention. The proportion of (A) is 0.3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the sizing agent-coated carbon fiber.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)がグリセロール、ジグリセロール、ポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、およびアラビトールから選択される1種 と、エピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物であることを特徴とする。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is the above-described invention, wherein the aliphatic epoxy compound (A) is selected from glycerol, diglycerol, polyglycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, and arabitol. It is characterized by being a glycidyl ether type epoxy compound obtained by reaction with epichlorohydrin.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、400eVのX線を用いたX線光電子分光法によって光電子脱出角度55°で測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)より求められる(I)および(II)の値が、(III)の関係を満たすことを特徴とする。
(I)超音波処理前の前記サイジング剤塗布炭素繊維の表面の(a)/(b)の値
(II)前記サイジング剤塗布炭素繊維をアセトン溶媒中で超音波処理することで、サイジング剤付着量を0.09〜0.20質量%まで洗浄したサイジング剤塗布炭素繊維の表面の(a)/(b)の値
(III)0.50≦(I)≦0.90かつ0.6<(II)/(I)<1.0。
In addition, the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is the above-described invention, wherein the C1s inner-shell spectrum (a) CHx, C- The height (cps) of the component of the bond energy (284.6 eV) attributed to C, C = C, and the height (cps) of the component of the bond energy (286.1 eV) attributed to (B) C—O. ) And (I) and (II) determined from the ratio (a) / (b) satisfy the relationship (III).
(I) Value of (a) / (b) on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber before sonication (II) Sizing agent adhesion by sonicating the sizing agent-coated carbon fiber in an acetone solvent (A) / (b) value (III) 0.50 ≦ (I) ≦ 0.90 and 0.6 <on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber washed to 0.09 to 0.20 mass%. (II) / (I) <1.0.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、前記サイジング剤に芳香族エポキシ化合物(D)を含むことを特徴とする。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is characterized in that, in the above invention, the sizing agent contains an aromatic epoxy compound (D).

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、上記発明において、芳香族エポキシ化合物(D)がビスフェノールA型エポキシ化合物あるいはビスフェノールF型エポキシ化合物であることを特徴とする。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is characterized in that, in the above invention, the aromatic epoxy compound (D) is a bisphenol A type epoxy compound or a bisphenol F type epoxy compound.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法は、上記発明において、炭素繊維に、(A)〜(C)を少なくとも含むサイジング剤を塗布するサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法であって、該サイジング剤を炭素繊維に塗布した後、160〜260℃の温度範囲で30〜600秒熱処理することにより上記のいずれか一つに記載のサイジング剤塗布炭素繊維を製造することを特徴とする。
(A)脂肪族エポキシ化合物
(B)不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物
(C)芳香環を含む非イオン性界面活性在
また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法は、上記発明において、不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物(B)を少なくとも含む水エマルジョン液と、脂肪族エポキシ化合物(A)を少なくとも含む組成物を混合したサイジング剤含有液を、炭素繊維に塗布することを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the sizing agent application | coating carbon fiber of this invention is a manufacturing method of the sizing agent application | coating carbon fiber which apply | coats the sizing agent which contains at least (A)-(C) to carbon fiber in the said invention, After the sizing agent is applied to the carbon fiber, the sizing agent-coated carbon fiber according to any one of the above is manufactured by heat treatment for 30 to 600 seconds in a temperature range of 160 to 260 ° C.
(A) Aliphatic epoxy compound (B) Condensation product of unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenol (C) Nonionic surface active substance containing an aromatic ring In addition, the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention The production method of the present invention comprises a composition comprising at least an aqueous emulsion liquid containing at least a condensate (B) of an unsaturated dibasic acid and an alkylene oxide adduct of bisphenols and an aliphatic epoxy compound (A). The mixed sizing agent-containing liquid is applied to carbon fibers.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法は、上記発明において、前記炭素繊維をアルカリ性電解液中で液相電解酸化した後、前記サイジング剤含有液を塗布することを特徴とする。   Moreover, the manufacturing method of the sizing agent application | coating carbon fiber of this invention is the said invention, After apply | coating the said sizing agent containing liquid, after carrying out liquid phase electrolytic oxidation of the said carbon fiber in alkaline electrolyte.

また、本発明のプリプレグは、上記のいずれか一つに記載のサイジング剤塗布炭素繊維、または上記のいずれか一つに記載のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法により製造されたサイジング剤塗布炭素繊維と、熱硬化性樹脂とを含むことを特徴とする。   Further, the prepreg of the present invention is a sizing agent-coated carbon fiber according to any one of the above, or a sizing agent-coated carbon fiber produced by the method for producing a sizing agent-coated carbon fiber according to any one of the above. And a thermosetting resin.

また、本発明のプリプレグは、上記発明において、前記熱硬化性樹脂はエポキシ化合物(E)と潜在性硬化剤(F)とを含有することを特徴とする。   The prepreg of the present invention is characterized in that, in the above invention, the thermosetting resin contains an epoxy compound (E) and a latent curing agent (F).

また、本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、上記のいずれか一つに記載のサイジング剤塗布炭素繊維、または上記のいずれか一つに記載のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法により製造されたサイジング剤塗布炭素繊維および熱可塑性樹脂(G)を含むことを特徴とする。   Moreover, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention is produced by the method for producing a sizing agent-coated carbon fiber according to any one of the above, or a sizing agent-coated carbon fiber according to any one of the above. The sizing agent-coated carbon fiber and the thermoplastic resin (G) are contained.

また、本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、上記発明において、熱可塑性樹脂(G)がポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂およびポリオレフィン系樹脂、ポリアミドからなる群から選ばれる一種以上であることを特徴とする。   Moreover, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention is the above-described invention, wherein the thermoplastic resin (G) is a polyarylene sulfide resin, a polyether ether ketone resin, a polyphenylene ether resin, a polyoxymethylene resin, a polyester resin, It is at least one selected from the group consisting of polycarbonate resin, polystyrene resin, polyolefin resin, and polyamide.

また、本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、上記発明において、前記サイジング剤が、炭素繊維100質量部に対して0.1〜10.0質量部付着されてなるサイジング剤塗布炭素繊維1〜80質量%、および熱可塑性樹脂(G)20〜99質量%からなることを特徴とする。   Moreover, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention is the sizing agent-coated carbon fiber obtained by adhering 0.1 to 10.0 parts by mass of the sizing agent to 100 parts by mass of the carbon fiber in the above invention. It consists of 1 to 80% by mass and 20 to 99% by mass of the thermoplastic resin (G).

また、本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、上記発明において、炭素繊維100質量部に対して、前記サイジング剤を0.1〜10.0質量部付着して得られたサイジング剤塗布炭素繊維1〜80質量%と、熱可塑性樹脂(G)20〜99質量%を溶融混練して得られることを特徴とする。   Moreover, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention is a sizing agent coating obtained by attaching 0.1 to 10.0 parts by mass of the sizing agent to 100 parts by mass of the carbon fiber in the above invention. It is obtained by melt-kneading 1 to 80% by mass of carbon fiber and 20 to 99% by mass of thermoplastic resin (G).

また、本発明の炭素繊維強化複合材料は、上記いずれか一つに記載のプリプレグ、または炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものであることを特徴とする。   Moreover, the carbon fiber reinforced composite material of the present invention is formed by molding the prepreg according to any one of the above or a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition.

本発明によれば、マトリックス樹脂との接着性が優れるとともに、集束性と平滑性に優れたサイジング剤塗布炭素繊維を得ることができる。また、該サイジング剤塗布炭素繊維を適用することで、優れた物性を有する炭素繊維強化複合材料を得るためのプリプレグまたは炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a sizing agent-coated carbon fiber that has excellent adhesion to a matrix resin and is excellent in convergence and smoothness. Further, by applying the sizing agent-coated carbon fiber, a prepreg or a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition for obtaining a carbon fiber reinforced composite material having excellent physical properties can be obtained.

以下、更に詳しく、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維およびサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法を実施するための形態について説明をする。   Hereinafter, the form for enforcing the manufacturing method of the sizing agent application | coating carbon fiber of this invention and the sizing agent application | coating carbon fiber of this invention is demonstrated.

本発明は、少なくとも(A)〜(C)を含むサイジング剤を塗布した炭素繊維であって、サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.50〜0.90であることを特徴とする。
(A)脂肪族エポキシ化合物
(B)不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物
(C)芳香環を含む非イオン性界面活性剤。
The present invention, at least (A) ~ a carbon fiber coated with a sizing agent comprising (C), the C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy sizing agent surface photoelectron escape angle 15 ° (A) the height (cps) of the component of the bond energy (284.6 eV) attributed to CHx, C—C, C = C and (b) the bond energy (286.1 eV) attributed to C—O The component height (cps) ratio (a) / (b) is 0.50 to 0.90.
(A) Aliphatic epoxy compound (B) Condensate of unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenols (C) Nonionic surfactant containing an aromatic ring.

なお、以下の説明において、(B)不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物を「縮合物(B)」、(C)芳香環を含む非イオン性界面活性剤を「非イオン性界面活性剤(C)」と略記することがある。   In the following description, (B) a condensate of an unsaturated dibasic acid and an alkylene oxide adduct of bisphenols is referred to as “condensate (B)”, and (C) a nonionic surfactant containing an aromatic ring. It may be abbreviated as “nonionic surfactant (C)”.

本発明者らの知見によれば、かかる範囲のものは、炭素繊維とマトリックス樹脂との界面接着性に優れるとともに、高い集束性、平滑性を持つことから、そのサイジング剤塗布炭素繊維をプリプレグあるいは熱可塑性樹脂組成物に用いた場合にもプロセス性が高く、品位が良好な物性の炭素繊維強化複合材料を得ることができる。   According to the knowledge of the present inventors, those in such a range are excellent in interfacial adhesion between the carbon fiber and the matrix resin, and have high convergence and smoothness. Therefore, the sizing agent-coated carbon fiber is used as a prepreg or Even when used in a thermoplastic resin composition, a carbon fiber reinforced composite material having high processability and good physical properties can be obtained.

まず、本発明で使用するサイジング剤について説明する。本発明にかかるサイジング剤は、少なくとも(A)〜(C)を含む。   First, the sizing agent used in the present invention will be described. The sizing agent according to the present invention contains at least (A) to (C).

本発明にかかるサイジング剤は、炭素繊維に塗布した際、サイジング層内側(炭素繊維側)に脂肪族エポキシ化合物(A)が多く存在することで、炭素繊維と脂肪族エポキシ化合物(A)とが強固に相互作用を行い、接着性を高めるとともに、サイジング層表層(マトリックス樹脂側)には、縮合物(B)が多く存在することで、サイジング剤塗布炭素繊維は接着性と良好な集束性と平滑性を有する。   When the sizing agent according to the present invention is applied to carbon fibers, a large amount of the aliphatic epoxy compound (A) is present inside the sizing layer (carbon fiber side), so that the carbon fiber and the aliphatic epoxy compound (A) are present. While strongly interacting and improving adhesion, the sizing layer surface layer (matrix resin side) contains a large amount of condensate (B), so that the sizing agent-coated carbon fiber has good adhesion and good convergence. Has smoothness.

サイジング剤が、縮合物(B)と非イオン性界面活性剤(C)、あるいは縮合物(B)と非イオン性界面活性剤(C)および芳香族エポキシ化合物のみからなり、脂肪族エポキシ化合物(A)を含まない場合、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性が劣ることが確認されている。   The sizing agent comprises only the condensate (B) and the nonionic surfactant (C), or the condensate (B), the nonionic surfactant (C) and the aromatic epoxy compound, and the aliphatic epoxy compound ( When A) is not included, it is confirmed that the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin is inferior.

また、サイジング剤が、脂肪族エポキシ化合物(A)のみからなる場合、該サイジング剤を塗布した炭素繊維はマトリックス樹脂との接着性が高いことが確認されている。そのメカニズムは確かではないが、脂肪族エポキシ化合物(A)は柔軟な骨格および自由度が高い構造に由来して、炭素繊維表面のカルボキシル基および水酸基との官能基と脂肪族エポキシ化合物(A)が強い相互作用を形成することが可能であると考えられる。しかしながら、高い集束性および平滑性が要求される用途において十分ではないという課題が見られた。   Further, when the sizing agent is composed only of the aliphatic epoxy compound (A), it has been confirmed that the carbon fiber coated with the sizing agent has high adhesiveness with the matrix resin. Although the mechanism is not certain, the aliphatic epoxy compound (A) is derived from a flexible skeleton and a structure having a high degree of freedom, and the functional group of the carbon fiber surface with a carboxyl group and a hydroxyl group and the aliphatic epoxy compound (A) Are thought to be capable of forming strong interactions. However, there has been a problem that it is not sufficient in applications requiring high convergence and smoothness.

本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)、縮合物(B)、非イオン性界面活性剤(C)を混合した場合、より極性の高い脂肪族エポキシ化合物(A)が炭素繊維側に多く偏在し、炭素繊維と逆側のサイジング層の最外層に極性の低い縮合物(B)が偏在しやすいという現象が見られる。また、非イオン性界面活性剤(C)によりサイジング剤の傾斜構造が安定になる。このサイジング層の傾斜構造の結果として、脂肪族エポキシ化合物(A)は炭素繊維近傍で炭素繊維と強い相互作用を有し、炭素繊維とマトリックス樹脂の接着性を高めることができる。また、縮合物(B)が外層に多く存在するため、サイジング剤塗布炭素繊維の集束性、平滑性が高まり、該炭素繊維をプリプレグあるいは炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物に用いた場合には、プロセス性も良く、品位が高い炭素繊維強化複合材料が得られる。   In the present invention, when the aliphatic epoxy compound (A), the condensate (B), and the nonionic surfactant (C) are mixed, the aliphatic epoxy compound (A) having higher polarity is unevenly distributed on the carbon fiber side. And the phenomenon that the condensate (B) with low polarity tends to be unevenly distributed in the outermost layer of the sizing layer on the opposite side to the carbon fiber is observed. Further, the gradient structure of the sizing agent is stabilized by the nonionic surfactant (C). As a result of the inclined structure of the sizing layer, the aliphatic epoxy compound (A) has a strong interaction with the carbon fiber in the vicinity of the carbon fiber, and can improve the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin. In addition, since a large amount of the condensate (B) is present in the outer layer, the sizing agent-coated carbon fiber has improved bundling and smoothness, and when the carbon fiber is used in a prepreg or carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition, A carbon fiber reinforced composite material having good processability and high quality can be obtained.

なお、脂肪族エポキシ化合物(A)を縮合物(B)、非イオン性界面活性剤(C)でほぼ完全に覆う場合には、サイジング剤とマトリックス樹脂との相互作用が小さくなり接着性が低下し、得られる炭素繊維強化複合材料の物性が低くなってしまうため、サイジング剤表面の脂肪族エポキシ化合物(A)と縮合物(B)、非イオン性界面活性剤(C)の存在比率が重要である。   In addition, when the aliphatic epoxy compound (A) is almost completely covered with the condensate (B) and the nonionic surfactant (C), the interaction between the sizing agent and the matrix resin is reduced and the adhesiveness is lowered. In addition, since the physical properties of the obtained carbon fiber reinforced composite material are lowered, the abundance ratio of the aliphatic epoxy compound (A), condensate (B), and nonionic surfactant (C) on the surface of the sizing agent is important. It is.

本発明において、サイジング剤には少なくとも脂肪族エポキシ化合物(A)を含む。脂肪族エポキシ化合物(A)は、芳香環を含まないエポキシ化合物であり、エポキシ価が2.0〜8.0meq/g、水酸基価が2.0〜5.0meq/gであり、分子内に2個以上のエポキシ基を有することが好ましい。   In the present invention, the sizing agent contains at least the aliphatic epoxy compound (A). The aliphatic epoxy compound (A) is an epoxy compound that does not contain an aromatic ring, and has an epoxy value of 2.0 to 8.0 meq / g and a hydroxyl value of 2.0 to 5.0 meq / g. It is preferable to have two or more epoxy groups.

自由度の高い柔軟な骨格を有していることから、炭素繊維と強い相互作用を有することが可能である。その結果、サイジング剤を塗布した炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性が向上する。   Since it has a flexible skeleton with a high degree of freedom, it can have a strong interaction with carbon fibers. As a result, the adhesion between the carbon fiber coated with the sizing agent and the matrix resin is improved.

本発明における脂肪族エポキシ化合物(A)のエポキシ価は2.0〜8.0meq/gであることが好ましい。脂肪族エポキシ化合物(A)のエポキシ価が、2.0meq/g以上であると、高密度で炭素繊維との相互作用が形成され、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性がさらに向上する。エポキシ価が8.0meq/g以下であれば接着性の観点から十分である。脂肪族エポキシ化合物(A)のエポキシ価は3.0meq/g以上が好ましく、7.0meq/g以下であることが好ましい。   The epoxy value of the aliphatic epoxy compound (A) in the present invention is preferably 2.0 to 8.0 meq / g. When the epoxy value of the aliphatic epoxy compound (A) is 2.0 meq / g or more, an interaction with the carbon fiber is formed at a high density, and the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin is further improved. An epoxy value of 8.0 meq / g or less is sufficient from the viewpoint of adhesiveness. The epoxy value of the aliphatic epoxy compound (A) is preferably 3.0 meq / g or more, and preferably 7.0 meq / g or less.

本発明における脂肪族エポキシ化合物(A)のエポキシ価は、脂肪族エポキシ化合物(A)をN,N−ジメチルホルムアミドに代表される溶媒中に溶解し、塩酸でエポキシ基を開環させ、酸塩基滴定で求めることができる。   The epoxy value of the aliphatic epoxy compound (A) in the present invention is determined by dissolving the aliphatic epoxy compound (A) in a solvent represented by N, N-dimethylformamide, opening the epoxy group with hydrochloric acid, Can be determined by titration.

本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)は分子内に2個以上のエポキシ基を有することが好ましい。そのことにより、炭素繊維とサイジング剤中のエポキシ基の強固な結合を形成することができる。分子内のエポキシ基は、3個以上であることがより好ましい。水溶性エポキシ化合物(A)が、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物であると、1個のエポキシ基が炭素繊維表面の酸素含有官能基と共有結合を形成した場合でも、残りのエポキシ基がマトリックス樹脂と共有結合または水素結合を形成することができ、接着性が高くなる。エポキシ基の数の上限は特にないが、接着性の観点からは10個で十分である。   In the present invention, the aliphatic epoxy compound (A) preferably has two or more epoxy groups in the molecule. As a result, a strong bond between the carbon fiber and the epoxy group in the sizing agent can be formed. The number of epoxy groups in the molecule is more preferably 3 or more. When the water-soluble epoxy compound (A) is an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule, even if one epoxy group forms a covalent bond with an oxygen-containing functional group on the surface of the carbon fiber, it remains The epoxy group can form a covalent bond or a hydrogen bond with the matrix resin, and the adhesiveness becomes high. There is no particular upper limit on the number of epoxy groups, but 10 is sufficient from the viewpoint of adhesion.

本発明における脂肪族エポキシ化合物(A)の分子内のエポキシ基の数は、上記エポキシ価から算出したエポキシ当量を数平均分子量で除すことで求められる。また、数平均分子量は、単分散ポリスチレン標準として、ジメチルホルムアミド(0.01N−臭化リチウム添加)を溶媒としたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で求めることができる。   The number of epoxy groups in the molecule of the aliphatic epoxy compound (A) in the present invention can be determined by dividing the epoxy equivalent calculated from the epoxy value by the number average molecular weight. The number average molecular weight can be determined by gel permeation chromatography (GPC) using dimethylformamide (0.01 N-lithium bromide added) as a solvent as a monodisperse polystyrene standard.

本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)は、水酸基価2.0〜5.0meq/gの水酸基を有することが好ましい。水酸基が2.0meq/g以上で、炭素繊維表面の水酸基、カルボキシル基などの極性基との相互作用が大きくなり、サイジング層内側に脂肪族エポキシ化合物(A)が偏在しやすくなり、接着性が高まる。2.5meq/g以上がより好ましい。水酸基価が5.0meq/g以下であると、脂肪族エポキシ化合物(A)同士での水素結合を抑制し、粘性が低くなり取り扱い性が良好になる。また、エポキシ化合物は、水酸基に対してエピクロロヒドリンを縮合させることで製造されるため、水酸基価が5.0meq以下であると、エポキシ価が相対的に向上する事になり、炭素繊維とマトリックス樹脂の接着性が向上する。脂肪族エポキシ化合物(A)の水酸基価は4.0meq/g以下であることがより好ましい。   In the present invention, the aliphatic epoxy compound (A) preferably has a hydroxyl group having a hydroxyl value of 2.0 to 5.0 meq / g. When the hydroxyl group is 2.0 meq / g or more, the interaction with polar groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups on the surface of the carbon fiber is increased, and the aliphatic epoxy compound (A) is likely to be unevenly distributed inside the sizing layer. Rise. 2.5 meq / g or more is more preferable. When the hydroxyl value is 5.0 meq / g or less, hydrogen bonding between the aliphatic epoxy compounds (A) is suppressed, the viscosity is lowered, and the handleability is improved. Moreover, since an epoxy compound is manufactured by condensing epichlorohydrin with respect to a hydroxyl group, an epoxy value will improve relatively that a hydroxyl value is 5.0 meq or less, and carbon fiber and The adhesiveness of the matrix resin is improved. The hydroxyl value of the aliphatic epoxy compound (A) is more preferably 4.0 meq / g or less.

本発明における脂肪族エポキシ化合物(A)の水酸基価は、脂肪族エポキシ化合物(A)をN,N−ジメチルホルムアミドに溶解し、無水酢酸を用いて、水酸基をアセチル化し、生成した酢酸を水酸化カリウム溶液で滴定し、前記エポキシ価で補正することにより求めることができる。   The hydroxyl value of the aliphatic epoxy compound (A) in the present invention is determined by dissolving the aliphatic epoxy compound (A) in N, N-dimethylformamide, acetylating the hydroxyl group using acetic anhydride, and hydroxylating the resulting acetic acid. It can be determined by titrating with a potassium solution and correcting with the epoxy value.

本発明の脂肪族エポキシ化合物(A)の、水酸基価、エポキシ価、1分子内のエポキシ基の数は脂肪族エポキシ化合物の分子構造を選択、あるいは脂肪族エポキシ化合物を加水分解あるいは水の存在していない中で加熱することにより、制御することができる。   In the aliphatic epoxy compound (A) of the present invention, the hydroxyl value, the epoxy value, and the number of epoxy groups in one molecule select the molecular structure of the aliphatic epoxy compound, or the aliphatic epoxy compound is hydrolyzed or water is present. It can be controlled by heating in the absence.

本発明の脂肪族エポキシ化合物(A)は、上述したエポキシ基、水酸基以外の官能基を有することが好ましい。脂肪族エポキシ化合物(A)が有する官能基は、エポキシ基、水酸基以外に、アミド基、イミド基、ウレタン基、ウレア基、スルホニル基、またはスルホ基から選択されるものが好ましい。脂肪族エポキシ化合物(A)が、他の官能基を有するエポキシ化合物であると、エポキシ基が炭素繊維表面の酸素含有官能基と共有結合あるいは水素結合を形成した場合でも、他の官能基がマトリックス樹脂と共有結合または水素結合を形成することができ、接着性がさらに向上するため好ましい。エポキシ基を含む官能基の数は1分子内に3個以上であることが好ましく、上限は特にないが、接着性の観点から10個で十分である。   The aliphatic epoxy compound (A) of the present invention preferably has a functional group other than the above-described epoxy group and hydroxyl group. The functional group possessed by the aliphatic epoxy compound (A) is preferably selected from an amide group, an imide group, a urethane group, a urea group, a sulfonyl group, or a sulfo group in addition to the epoxy group and the hydroxyl group. When the aliphatic epoxy compound (A) is an epoxy compound having another functional group, even if the epoxy group forms a covalent bond or a hydrogen bond with the oxygen-containing functional group on the surface of the carbon fiber, the other functional group is a matrix. A covalent bond or a hydrogen bond can be formed with the resin, which is preferable because the adhesiveness is further improved. The number of functional groups including an epoxy group is preferably 3 or more in one molecule, and there is no particular upper limit, but 10 is sufficient from the viewpoint of adhesiveness.

本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)の具体例としては、例えば、ポリオールから誘導されるグリシジルエーテル型エポキシ化合物、複数活性水素を有するアミンから誘導されるグリシジルアミン型エポキシ化合物、ポリカルボン酸から誘導されるグリシジルエステル型エポキシ化合物、および分子内に複数の二重結合を有する化合物を酸化して得られるエポキシ化合物が挙げられる。   In the present invention, specific examples of the aliphatic epoxy compound (A) include, for example, a glycidyl ether type epoxy compound derived from a polyol, a glycidyl amine type epoxy compound derived from an amine having a plurality of active hydrogens, and a polycarboxylic acid. Examples thereof include an induced glycidyl ester type epoxy compound and an epoxy compound obtained by oxidizing a compound having a plurality of double bonds in the molecule.

グリシジルエーテル型エポキシ化合物としては、ポリオールとエピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物が挙げられる。たとえば、グリシジルエーテル型エポキシ化合物として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ポリブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、グリセロール、ジグリセロール、ポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、およびアラビトールから選択される1種と、エピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物である。また、このグリシジルエーテル型エポキシ化合物として、ジシクロペンタジエン骨格を有するグリシジルエーテル型エポキシ化合物も例示される。   Examples of the glycidyl ether type epoxy compound include a glycidyl ether type epoxy compound obtained by a reaction between a polyol and epichlorohydrin. For example, as a glycidyl ether type epoxy compound, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, polypropylene glycol, trimethylene glycol, 1, 2 -Butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, polybutylene glycol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,4 -Cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, hydrogenated bisphenol F, glycerol, diglycerol, polyglycerol, trimethylolpropane, Pentaerythritol, sorbitol, and one and selected from arabitol, glycidyl ether type epoxy compound obtained by reaction with epichlorohydrin. Examples of the glycidyl ether type epoxy compound include a glycidyl ether type epoxy compound having a dicyclopentadiene skeleton.

グリシジルアミン型エポキシ化合物としては、例えば、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンが挙げられる。   Examples of the glycidylamine type epoxy compound include 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane.

グリシジルエステル型エポキシ化合物としては、例えば、ダイマー酸を、エピクロロヒドリンと反応させて得られるグリシジルエステル型エポキシ化合物が挙げられる。   Examples of the glycidyl ester type epoxy compound include a glycidyl ester type epoxy compound obtained by reacting dimer acid with epichlorohydrin.

分子内に複数の2重結合を有する化合物を酸化させて得られるエポキシ化合物としては、例えば、分子内にエポキシシクロヘキサン環を有するエポキシ化合物が挙げられる。さらに、このエポキシ化合物としては、エポキシ化大豆油が挙げられる。   Examples of the epoxy compound obtained by oxidizing a compound having a plurality of double bonds in the molecule include an epoxy compound having an epoxycyclohexane ring in the molecule. Furthermore, the epoxy compound includes epoxidized soybean oil.

本発明に使用する脂肪族エポキシ化合物(A)として、これらのエポキシ化合物以外にも、トリグリシジルイソシアヌレートのようなエポキシ化合物が挙げられる。   Examples of the aliphatic epoxy compound (A) used in the present invention include epoxy compounds such as triglycidyl isocyanurate in addition to these epoxy compounds.

脂肪族エポキシ化合物(A)としては、例えば、ソルビトール型ポリグリシジルエーテルおよびグリセロール型ポリグリシジルエーテル等が挙げられ、具体的には“デナコール(登録商標)”EX−611、EX−612、EX−614、EX−614B、EX−622、EX−512、EX−521、EX−421、EX−313、EX−314およびEX−321(ナガセケムテックス(株)製)等が挙げられる。   Examples of the aliphatic epoxy compound (A) include sorbitol type polyglycidyl ether and glycerol type polyglycidyl ether. Specifically, “Denacol (registered trademark)” EX-611, EX-612, EX-614. , EX-614B, EX-622, EX-512, EX-521, EX-421, EX-313, EX-314 and EX-321 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).

エポキシ基に加えてアミド基を有する脂肪族エポキシ化合物(A)としては、例えば、アミド変性エポキシ化合物等が挙げられる。アミド変性エポキシは脂肪族ジカルボン酸アミドのカルボキシル基に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物のエポキシ基を反応させることによって得ることができる。   Examples of the aliphatic epoxy compound (A) having an amide group in addition to the epoxy group include an amide-modified epoxy compound. The amide-modified epoxy can be obtained by reacting an epoxy group of an epoxy compound having two or more epoxy groups with a carboxyl group of an aliphatic dicarboxylic acid amide.

エポキシ基に加えてウレタン基を有する脂肪族エポキシ化合物(A)としては、例えば、ウレタン変性エポキシ化合物が挙げられ、具体的には“アデカレジン(登録商標)”EPU−78−13S、EPU−6、EPU−11、EPU−15、EPU−16A、EPU−16N、EPU−17T−6、EPU−1348およびEPU−1395((株)ADEKA製)等が挙げられる。または、ポリエチレンオキサイドモノアルキルエーテルの末端水酸基に、その水酸基量に対する反応当量の多価イソシアネートを反応させ、次いで得られた反応生成物のイソシアネート残基に多価エポキシ化合物内の水酸基と反応させることによって得ることができる。ここで、用いられる多価イソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。   Examples of the aliphatic epoxy compound (A) having a urethane group in addition to the epoxy group include a urethane-modified epoxy compound. Specifically, “Adeka Resin (registered trademark)” EPU-78-13S, EPU-6, EPU-11, EPU-15, EPU-16A, EPU-16N, EPU-17T-6, EPU-1348, EPU-1395 (manufactured by ADEKA Corporation) and the like can be mentioned. Alternatively, by reacting the terminal hydroxyl group of the polyethylene oxide monoalkyl ether with a polyvalent isocyanate equivalent to the amount of the hydroxyl group, and then reacting the isocyanate residue of the obtained reaction product with the hydroxyl group in the polyvalent epoxy compound. Can be obtained. Here, examples of the polyvalent isocyanate used include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and norbornane diisocyanate.

エポキシ基に加えてウレア基を有する脂肪族エポキシ化合物(A)としては、例えば、ウレア変性エポキシ化合物等が挙げられる。ウレア変性エポキシ化合物は脂肪族ジカルボン酸ウレアのカルボキシル基に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物のエポキシ基を反応させることによって得ることができる。   Examples of the aliphatic epoxy compound (A) having a urea group in addition to the epoxy group include a urea-modified epoxy compound. The urea-modified epoxy compound can be obtained by reacting the epoxy group of an epoxy compound having two or more epoxy groups with the carboxyl group of the aliphatic dicarboxylic acid urea.

本発明で用いる脂肪族エポキシ化合物(A)は、上述した中でも高い接着性の観点からグリセロール、ジグリセロール、ポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、およびアラビトールから選択される1種と、エピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物がより好ましい。   The aliphatic epoxy compound (A) used in the present invention includes one selected from glycerol, diglycerol, polyglycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, and arabitol from the viewpoint of high adhesion among the above, A glycidyl ether type epoxy compound obtained by reaction with chlorohydrin is more preferred.

本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)は、ポリグリセロールポリグリシジルエーテルがさらに好ましい。   In the present invention, the aliphatic epoxy compound (A) is more preferably polyglycerol polyglycidyl ether.

本発明のサイジング剤は、不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物(B)を少なくとも含む。   The sizing agent of the present invention contains at least a condensate (B) of an unsaturated dibasic acid and an alkylene oxide adduct of bisphenols.

縮合物(B)により、脂肪族エポキシ化合物(A)と傾斜構造が形成されやすく、外側に存在する縮合物(B)によりサイジング剤塗布炭素繊維の集束性および平滑性が向上する。   The condensate (B) tends to form an inclined structure with the aliphatic epoxy compound (A), and the condensate (B) present on the outside improves the sizing agent-coated carbon fibers in terms of convergence and smoothness.

不飽和二塩基酸としては、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸などが挙げられる。また、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物としてはビスフェノール類のアルキレンオキシドが挙げられる。アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドが挙げられる。2種類以上のアルキレンオキシド付加物でもよく、ブロック共重合体またはランダム共重合体のどちらでも良い。   Examples of the unsaturated dibasic acid include fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid and the like. Examples of the alkylene oxide adduct of bisphenols include alkylene oxides of bisphenols. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide. Two or more types of alkylene oxide adducts may be used, and either a block copolymer or a random copolymer may be used.

最も好ましいものは、フマル酸またはマレイン酸とビスフェノールAのエチレンオキシドまたはプロピレンオキシド付加物との縮合物である。アルキレンオキシドの付加方法は常法でよく、また付加モル数は1〜100、好ましくは1〜20、特に好ましくは1〜5である。上記の不飽和二塩基酸には必要によりその一部に飽和二塩基酸や少量の一塩基酸を、またビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物には通常のグリコール、ポリエーテルグリコールおよび少量の多価アルコール、一価アルコールなどを、物性がそこなわれない範囲で加えることができる。不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合法は常法でよい。また不飽和二塩基酸(a)とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物(b)とのモル比は(a):(b)=0.8〜1.2:1.2〜0.8が好ましく、より好ましくは1:1である。また本縮合物の軟化点は40〜80℃が好ましい。   Most preferred is a condensate of fumaric acid or maleic acid with an ethylene oxide or propylene oxide adduct of bisphenol A. The addition method of alkylene oxide may be a conventional method, and the number of moles added is 1 to 100, preferably 1 to 20, particularly preferably 1 to 5. If necessary, the unsaturated dibasic acid is partially saturated dibasic acid or a small amount of monobasic acid, and the alkylene oxide adducts of bisphenols are ordinary glycol, polyether glycol and a small amount of polyhydric alcohol. Monohydric alcohol and the like can be added as long as the physical properties are not impaired. The condensation method of the unsaturated dibasic acid and the alkylene oxide adduct of bisphenols may be a conventional method. The molar ratio of the unsaturated dibasic acid (a) to the alkylene oxide adduct (b) of bisphenols is preferably (a) :( b) = 0.8 to 1.2: 1.2 to 0.8. , More preferably 1: 1. The softening point of the condensate is preferably 40 to 80 ° C.

本発明のサイジング剤は、芳香環を含む非イオン性界面活性剤(C)を少なくとも含む。芳香環とは、炭素のみからなる芳香環炭化水素でも良いし、窒素あるいは酸素などのヘテロ原子を含むフラン、チオフェン、ピロール、イミダゾールなどの複素芳香環でも構わない。また、芳香環はナフタレン、アントラセンなどの多環式芳香環でも構わない。   The sizing agent of the present invention contains at least a nonionic surfactant (C) containing an aromatic ring. The aromatic ring may be an aromatic ring hydrocarbon consisting only of carbon, or a heteroaromatic ring such as furan, thiophene, pyrrole or imidazole containing a heteroatom such as nitrogen or oxygen. The aromatic ring may be a polycyclic aromatic ring such as naphthalene or anthracene.

本発明の非イオン性界面活性剤は、フェノール類のアルキレンオキシド付加物が好ましい。フェノール類は、分子内に芳香環を1個有する単環フェノールあるいは芳香環を分子内に2個以上有する多環フェノールである。単環フェノールとしては、フェノール、アルキル基を1個または複数個有するフェノール、多価フェノールが挙げられる。   The nonionic surfactant of the present invention is preferably an alkylene oxide adduct of phenols. Phenols are monocyclic phenols having one aromatic ring in the molecule or polycyclic phenols having two or more aromatic rings in the molecule. Examples of the monocyclic phenol include phenol, phenol having one or more alkyl groups, and polyhydric phenol.

また、分子内に芳香環を2個以上有する多環フェノールとしては、フェニルフェノール、クミルフェノール、ベンジルフェノール、ハイドロキノンモノフェニルエーテル、ナフトール、ビスフェノールが挙げられる。また、単環フェノールまたは多環フェノールなどとスチレン類との反応生成物でも良い。   Examples of the polycyclic phenol having two or more aromatic rings in the molecule include phenylphenol, cumylphenol, benzylphenol, hydroquinone monophenyl ether, naphthol, and bisphenol. Moreover, the reaction product of monocyclic phenol or polycyclic phenol and styrenes may be used.

アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドが挙げられる。2種類以上のアルキレンオキシド付加物でもよく、ブロック共重合体またはランダム共重合体のどちらでも良い。最も好ましいものは、スチレン化フェノール類のエチレンオキシド付加物または、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの付加物である。フェノール類へのアルキレンオキシドの付加方法は常法でよく、限定されない。また、付加するアルキレンオキシドのモル数は通常は1〜120、好ましくは10〜90、特に好ましくは30〜80である。   Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide. Two or more types of alkylene oxide adducts may be used, and either a block copolymer or a random copolymer may be used. Most preferred are ethylene oxide adducts of styrenated phenols or ethylene oxide and propylene oxide adducts. The method of adding alkylene oxide to phenols may be a conventional method and is not limited. The number of moles of alkylene oxide to be added is usually 1 to 120, preferably 10 to 90, particularly preferably 30 to 80.

本発明に係るサイジング剤は、溶媒を除いたサイジング剤全量に対して、脂肪族エポキシ化合物(A)を35〜65質量%、縮合物(B)を35〜60質量%少なくとも含むことが好ましい。脂肪族エポキシ化合物(A)を、溶媒を除いたサイジング剤全量に対して、35質量%以上配合することにより、接着性が向上する。また、65質量%以下とすることで、サイジング剤として脂肪族エポキシ化合物(A)以外の成分を用いることができ、当該サイジング剤塗布炭素繊維を用いて製造されるプリプレグ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる炭素繊維強化複合材料の品位が向上する。脂肪族エポキシ化合物(A)の配合量は、38質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましい。また、脂肪族エポキシ化合物(A)の配合量は、60質量%以下がより好ましく、55質量%以上がさらに好ましい。   The sizing agent according to the present invention preferably contains at least 35 to 65% by mass of the aliphatic epoxy compound (A) and 35 to 60% by mass of the condensate (B) with respect to the total amount of the sizing agent excluding the solvent. Adhesiveness improves by mix | blending an aliphatic epoxy compound (A) with 35 mass% or more with respect to the sizing agent whole quantity except a solvent. Moreover, by setting it as 65 mass% or less, components other than an aliphatic epoxy compound (A) can be used as a sizing agent, the prepreg manufactured using the said sizing agent application | coating carbon fiber, a carbon fiber reinforced thermoplastic resin The quality of the carbon fiber reinforced composite material made of is improved. As for the compounding quantity of an aliphatic epoxy compound (A), 38 mass% or more is more preferable, and 40 mass% or more is further more preferable. Further, the blending amount of the aliphatic epoxy compound (A) is more preferably 60% by mass or less, and further preferably 55% by mass or more.

本発明のサイジング剤において、縮合物(B)を、溶媒を除いたサイジング剤全量に対して、35質量%以上配合することで、サイジング剤の外層中の縮合物(B)の組成を高く維持することができるため、サイジング剤塗布炭素繊維の集束性、平滑性が向上し、得られるプリプレグ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂からなる炭素繊維強化複合材料の品位が良好になるため好ましい。縮合物(B)の配合量は、37質量%以上がより好ましく、39質量%以上がさらに好ましい。また、縮合物(B)の配合量は、55質量%以下がより好ましく、45質量%以下がさらに好ましい。   In the sizing agent of the present invention, the composition of the condensate (B) in the outer layer of the sizing agent is maintained high by blending the condensate (B) in an amount of 35% by mass or more based on the total amount of the sizing agent excluding the solvent. Therefore, it is preferable because the sizing agent-coated carbon fiber has improved bundling properties and smoothness, and the resulting prepreg and carbon fiber reinforced composite material composed of carbon fiber reinforced thermoplastic resin are improved in quality. The blending amount of the condensate (B) is more preferably 37% by mass or more, and further preferably 39% by mass or more. Moreover, 55 mass% or less is more preferable, and, as for the compounding quantity of a condensate (B), 45 mass% or less is further more preferable.

本発明におけるサイジング剤の、脂肪族エポキシ化合物(A)と縮合物(B)の質量比(A)/(B)は、52/48〜80/20であることが好ましい。(A)/(B)を52/48以上とすることにより、炭素繊維表面に存在する脂肪族エポキシ化合物(A)の比率が大きくなり、炭素繊維とマトリックス樹脂の接着性が向上する。その結果、得られた炭素繊維強化複合材料のコンポジット物性が高くなる。また、(A)/(B)を80/20以下とすることにより、サイジング剤表層に存在する縮合物(B)の存在比率が高くなりサイジング剤塗布炭素繊維の集束性、平滑性が向上する。(A)/(B)の質量比は55/45以上がより好ましい。また、(A)/(B)の質量比は75/35以下がより好ましく、73/37以下がさらに好ましい。   The mass ratio (A) / (B) of the aliphatic epoxy compound (A) and the condensate (B) in the sizing agent in the present invention is preferably 52/48 to 80/20. By setting (A) / (B) to 52/48 or more, the ratio of the aliphatic epoxy compound (A) present on the carbon fiber surface is increased, and the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin is improved. As a result, the composite properties of the obtained carbon fiber reinforced composite material are improved. Moreover, by making (A) / (B) 80/20 or less, the abundance ratio of the condensate (B) present in the sizing agent surface layer is increased, and the convergence and smoothness of the sizing agent-coated carbon fibers are improved. . The mass ratio of (A) / (B) is more preferably 55/45 or more. The mass ratio of (A) / (B) is more preferably 75/35 or less, and further preferably 73/37 or less.

さらに、本発明で用いられるサイジング剤には、脂肪族エポキシ化合物(A)と縮合物(B)、非イオン性界面活性剤(C)以外の成分を1種類以上含んでも良い。脂肪族エポキシ化合物(A)以外のエポキシ化合物、縮合物(B)以外のエステル化合物、炭素繊維とサイジング剤との接着性を高める接着性促進成分などが挙げられる。また、サイジング剤の安定性を目的として、分散剤および界面活性剤等の補助成分を添加しても良い。   Furthermore, the sizing agent used in the present invention may contain one or more components other than the aliphatic epoxy compound (A), the condensate (B), and the nonionic surfactant (C). Examples thereof include an epoxy compound other than the aliphatic epoxy compound (A), an ester compound other than the condensate (B), and an adhesion promoting component that enhances the adhesion between the carbon fiber and the sizing agent. For the purpose of stabilizing the sizing agent, auxiliary components such as a dispersant and a surfactant may be added.

本発明において、芳香族エポキシ化合物(D)を含むことができる。芳香族エポキシ化合物は分子内に芳香環を1個以上有するエポキシ化合物である。芳香環とは、炭素のみからなる芳香環炭化水素でも良いし、窒素あるいは酸素などのヘテロ原子を含むフラン、チオフェン、ピロール、イミダゾールなどの複素芳香環でも構わない。また、芳香環はナフタレン、アントラセンなどの多環式芳香環でも構わない。芳香環を有することで、極性が低くなりサイジング剤外層に多く存在することができ、サイジング剤塗布炭素繊維の集束性、平滑性が向上するため好ましい。芳香環の数は、分子内に2個以上有することが好ましい。芳香環の数の上限は特にないが、10個あれば力学特性およびの観点から十分である。   In this invention, an aromatic epoxy compound (D) can be included. An aromatic epoxy compound is an epoxy compound having one or more aromatic rings in the molecule. The aromatic ring may be an aromatic ring hydrocarbon consisting only of carbon, or a heteroaromatic ring such as furan, thiophene, pyrrole or imidazole containing a heteroatom such as nitrogen or oxygen. The aromatic ring may be a polycyclic aromatic ring such as naphthalene or anthracene. Having an aromatic ring is preferable because the polarity is low and a large amount can be present in the outer layer of the sizing agent, and the convergence and smoothness of the sizing agent-coated carbon fibers are improved. The number of aromatic rings is preferably 2 or more in the molecule. There is no particular upper limit on the number of aromatic rings, but 10 is sufficient from the standpoint of mechanical properties.

本発明において、芳香族エポキシ化合物(D)は、分子内に1個以上のエポキシ基を有する。エポキシ基を有することで、サイジング剤中に含まれるエポキシ基の量が増加するため、接着性が高くなり好ましい。本発明において、芳香族エポキシ化合物(D)のエポキシ基は、2個以上であることが好ましく、3個以上であることがより好ましい。また、極性の観点から、10個以下であることが好ましい。   In the present invention, the aromatic epoxy compound (D) has one or more epoxy groups in the molecule. By having an epoxy group, the amount of the epoxy group contained in the sizing agent is increased, which is preferable because the adhesiveness is increased. In the present invention, the number of epoxy groups of the aromatic epoxy compound (D) is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more. Moreover, it is preferable that it is 10 or less from a polar viewpoint.

エポキシ基以外に、水酸基、アミド基、イミド基、ウレタン基、ウレア基、スルホニル基、カルボキシル基、エステル基またはスルホ基から選択される官能基を有することが好ましい。1分子内にエポキシ基以外に2種以上の官能基を含んでいても良い。   In addition to the epoxy group, it preferably has a functional group selected from a hydroxyl group, an amide group, an imide group, a urethane group, a urea group, a sulfonyl group, a carboxyl group, an ester group or a sulfo group. In addition to the epoxy group, two or more functional groups may be included in one molecule.

本発明において、芳香族エポキシ化合物(D)のエポキシ価は、2.8meq./gより大きいことが好ましく、より好ましくは3.7meq./gより大きく、さらに好ましくは5.3meq./gより大きい値である。芳香族エポキシ化合物(D)のエポキシ価が2.8meq./gより大きいと、高密度で共有結合が形成され、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性がさらに向上する。エポキシ価の下限は特にないが、11.0meq./g以下であれば接着性の観点から十分である。   In the present invention, the aromatic epoxy compound (D) has an epoxy value of 2.8 meq. / G, more preferably 3.7 meq. / G, more preferably 5.3 meq. It is a value larger than / g. The epoxy value of the aromatic epoxy compound (D) is 2.8 meq. When it is larger than / g, covalent bonds are formed at a high density, and the adhesion between the carbon fibers and the matrix resin is further improved. Although there is no lower limit of the epoxy value, 11.0 meq. / G or less is sufficient from the viewpoint of adhesiveness.

本発明において、芳香族エポキシ化合物(D)の具体例としては、例えば、芳香族ポリオールから誘導されるグリシジルエーテル型エポキシ化合物、複数活性水素を有する芳香族アミンから誘導されるグリシジルアミン型エポキシ化合物、芳香族ポリカルボン酸から誘導されるグリシジルエステル型エポキシ化合物、および分子内に複数の2重結合を有する芳香族化合物を酸化して得られるエポキシ化合物が挙げられる。   In the present invention, specific examples of the aromatic epoxy compound (D) include, for example, a glycidyl ether type epoxy compound derived from an aromatic polyol, a glycidyl amine type epoxy compound derived from an aromatic amine having a plurality of active hydrogens, Examples thereof include glycidyl ester type epoxy compounds derived from aromatic polycarboxylic acids, and epoxy compounds obtained by oxidizing aromatic compounds having a plurality of double bonds in the molecule.

グリシジルエーテル型エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ヒドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル、1,6−ジヒドロキシナフタレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、トリス(p−ヒドロキシフェニル)メタン、およびテトラキス(p−ヒドロキシフェニル)エタンから選択される1種と、エピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物が挙げられる。また、グリシジルエーテル型エポキシ化合物として、ビフェニルアラルキル骨格を有するグリシジルエーテル型エポキシ化合物も例示される。   Examples of the glycidyl ether type epoxy compound include bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, tetrabromobisphenol A, phenol novolac, cresol novolac, hydroquinone, resorcinol, 4,4′-dihydroxy-3,3 ′, 5. , 5′-tetramethylbiphenyl, 1,6-dihydroxynaphthalene, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, tris (p-hydroxyphenyl) methane, and tetrakis (p-hydroxyphenyl) ethane The glycidyl ether type epoxy compound obtained by reaction with 1 type and epichlorohydrin is mentioned. Examples of the glycidyl ether type epoxy compound include a glycidyl ether type epoxy compound having a biphenylaralkyl skeleton.

グリシジルアミン型エポキシ化合物としては、例えば、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジル−o−トルイジンのほか、m−キシリレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンおよび9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンから選択される1種と、エピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物が挙げられる。   Examples of the glycidylamine type epoxy compound include N, N-diglycidylaniline, N, N-diglycidyl-o-toluidine, m-xylylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane and 9 , 9-bis (4-aminophenyl) fluorene, and a glycidyl ether type epoxy compound obtained by reaction with epichlorohydrin.

さらに、例えば、グリシジルアミン型エポキシ化合物として、m−アミノフェノール、p−アミノフェノール、および4−アミノ−3−メチルフェノールのアミノフェノール類の水酸基とアミノ基の両方を、エピクロロヒドリンと反応させて得られるエポキシ化合物が挙げられる。   Further, for example, as a glycidylamine type epoxy compound, both the hydroxyl group and amino group of aminophenols of m-aminophenol, p-aminophenol, and 4-amino-3-methylphenol are reacted with epichlorohydrin. And an epoxy compound obtained.

グリシジルエステル型エポキシ化合物としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸を、エピクロロヒドリンと反応させて得られるグリシジルエステル型エポキシ化合物が挙げられる。   Examples of the glycidyl ester type epoxy compound include glycidyl ester type epoxy compounds obtained by reacting phthalic acid, terephthalic acid, and hexahydrophthalic acid with epichlorohydrin.

本発明に使用する芳香族エポキシ化合物(D)として、これらのエポキシ化合物以外にも、上に挙げたエポキシ化合物を原料として合成されるエポキシ化合物、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテルとトリレンジイソシアネートからオキサゾリドン環生成反応により合成されるエポキシ化合物が挙げられる。   As the aromatic epoxy compound (D) used in the present invention, in addition to these epoxy compounds, epoxy compounds synthesized from the above-mentioned epoxy compounds, for example, oxazolidone from bisphenol A diglycidyl ether and tolylene diisocyanate An epoxy compound synthesized by a ring formation reaction is exemplified.

本発明において、芳香族エポキシ化合物(D)は、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、またはテトラグリシジルジアミノジフェニルメタンのいずれかであることが好ましい。これらのエポキシ化合物は、エポキシ基の数が多く、エポキシ価が大きく、かつ、2個以上の芳香環を有しており、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性を向上させる。   In the present invention, the aromatic epoxy compound (D) is preferably either a phenol novolac epoxy compound, a cresol novolac epoxy compound, or tetraglycidyl diaminodiphenylmethane. These epoxy compounds have a large number of epoxy groups, a large epoxy value, and two or more aromatic rings, and improve the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin.

本発明において、芳香族エポキシ化合物(D)は、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ビスフェノールA型エポキシ化合物あるいはビスフェノールF型エポキシ化合物であることが好ましく、ビスフェノールA型エポキシ化合物あるいはビスフェノールF型エポキシ化合物であることがより好ましい。   In the present invention, the aromatic epoxy compound (D) is preferably a phenol novolac type epoxy compound, a cresol novolac type epoxy compound, tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, a bisphenol A type epoxy compound or a bisphenol F type epoxy compound, and a bisphenol A type. An epoxy compound or a bisphenol F type epoxy compound is more preferable.

本発明で用いられるサイジング剤には、縮合物(B)以外のエステル化合物を配合することができる。エステル化合物を配合することで、収束性が向上し、取り扱い性が向上することができる。芳香環を持たない脂肪族エステル化合物でも良いし、芳香環を分子内に1個以上有する縮合物(B)以外の芳香族エステル化合物でも良い。また、本発明のエステル化合物は、エステル基以外にも、エポキシ基以外の官能基、たとえば、水酸基、アミド基、イミド基、ウレタン基、ウレア基、スルホニル基、カルボキシル基、およびスルホ基を有していてもよい。   In the sizing agent used in the present invention, an ester compound other than the condensate (B) can be blended. By blending the ester compound, the convergence can be improved and the handleability can be improved. It may be an aliphatic ester compound having no aromatic ring or an aromatic ester compound other than the condensate (B) having one or more aromatic rings in the molecule. In addition to the ester group, the ester compound of the present invention has a functional group other than an epoxy group, such as a hydroxyl group, an amide group, an imide group, a urethane group, a urea group, a sulfonyl group, a carboxyl group, and a sulfo group. It may be.

次に、本発明で使用する炭素繊維について説明する。本発明において使用する炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系、レーヨン系およびピッチ系の炭素繊維が挙げられる。なかでも、強度と弾性率のバランスに優れたPAN系炭素繊維が好ましく用いられる。   Next, the carbon fiber used in the present invention will be described. Examples of the carbon fiber used in the present invention include polyacrylonitrile (PAN) -based, rayon-based, and pitch-based carbon fibers. Of these, PAN-based carbon fibers having an excellent balance between strength and elastic modulus are preferably used.

本発明にかかる炭素繊維は、得られた炭素繊維束のストランド強度が、3.5GPa以上であることが好ましく、より好ましくは4GPa以上であり、さらに好ましくは5GPa以上である。また、得られた炭素繊維束のストランド弾性率が、220GPa以上であることが好ましく、より好ましくは240GPa以上であり、さらに好ましくは280GPa以上である。   In the carbon fiber according to the present invention, the strand strength of the obtained carbon fiber bundle is preferably 3.5 GPa or more, more preferably 4 GPa or more, and further preferably 5 GPa or more. Moreover, it is preferable that the strand elastic modulus of the obtained carbon fiber bundle is 220 GPa or more, More preferably, it is 240 GPa or more, More preferably, it is 280 GPa or more.

本発明において、上記の炭素繊維束のストランド引張強度と弾性率は、JIS−R−7608(2004)の樹脂含浸ストランド試験法に準拠し、次の手順に従い求めることができる。樹脂処方としては、“セロキサイド(登録商標)”2021P(ダイセル化学工業社製)/3フッ化ホウ素モノエチルアミン(東京化成工業(株)製)/アセトン=100/3/4(質量部)を用い、硬化条件としては、常圧、130℃、30分を用いる。炭素繊維束のストランド10本を測定し、その平均値をストランド引張強度およびストランド弾性率とした。   In the present invention, the strand tensile strength and elastic modulus of the carbon fiber bundle can be determined according to the following procedure in accordance with the resin impregnated strand test method of JIS-R-7608 (2004). As the resin formulation, “Celoxide (registered trademark)” 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries) / 3 boron trifluoride monoethylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) / Acetone = 100/3/4 (part by mass) is used. As curing conditions, normal pressure, 130 ° C., and 30 minutes are used. Ten strands of the carbon fiber bundle were measured, and the average value was defined as the strand tensile strength and the strand elastic modulus.

本発明において用いられる炭素繊維は、表面粗さ(Ra)が6.0〜100nmであることが好ましい。より好ましくは15〜80nmであり、30〜60nmが好適である。表面粗さ(Ra)が6.0〜60nmである炭素繊維は、表面に高活性なエッジ部分を有するため、前述したサイジング剤のエポキシ基等との反応性が向上し、界面接着性を向上することができ好ましい。また、表面粗さ(Ra)が6.0〜100nmである炭素繊維は、表面に凹凸を有しているため、サイジング剤のアンカー効果によって界面接着性を向上することができ好ましい。   The carbon fiber used in the present invention preferably has a surface roughness (Ra) of 6.0 to 100 nm. More preferably, it is 15-80 nm, and 30-60 nm is suitable. Carbon fiber with a surface roughness (Ra) of 6.0 to 60 nm has a highly active edge portion on the surface, so the reactivity with the epoxy group of the sizing agent described above is improved and the interfacial adhesion is improved. This is preferable. Moreover, since the carbon fiber whose surface roughness (Ra) is 6.0-100 nm has an unevenness | corrugation on the surface, it can improve interface adhesiveness by the anchor effect of a sizing agent, and is preferable.

炭素繊維表面の平均粗さ(Ra)は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いることにより測定することができる。例えば、炭素繊維を長さ数mm程度にカットしたものを用意し、銀ペーストを用いて基板(シリコンウエハ)上に固定し、原子間力顕微鏡(AFM)によって各単繊維の中央部において、3次元表面形状の像を観測すればよい。原子間力顕微鏡としてはDigital Instuments社製 NanoScope IIIaにおいてDimension 3000ステージシステムなどが使用可能であり、以下の観測条件で観測することができる。
・走査モード:タッピングモード
・探針:シリコンカンチレバー
・走査範囲:0.6μm×0.6μm
・走査速度:0.3Hz
・ピクセル数:512×512
・測定環境:室温、大気中。
The average roughness (Ra) of the carbon fiber surface can be measured by using an atomic force microscope (AFM). For example, a carbon fiber cut to several millimeters in length is prepared, fixed on a substrate (silicon wafer) using a silver paste, and 3 atomic fibers at the center of each single fiber by an atomic force microscope (AFM). What is necessary is just to observe the image of a three-dimensional surface shape. As an atomic force microscope, a Dimension 3000 stage system or the like can be used in NanoScope IIIa manufactured by Digital Instruments and can be observed under the following observation conditions.
・ Scanning mode: Tapping mode ・ Probe: Silicon cantilever ・ Scanning range: 0.6μm × 0.6μm
・ Scanning speed: 0.3Hz
-Number of pixels: 512 × 512
・ Measurement environment: Room temperature, in air.

また、各試料について、単繊維1本から1箇所ずつ観察して得られた像について、繊維断面の丸みを3次曲面で近似し、得られた像全体を対象として、平均粗さ(Ra)を算出し、単繊維5本について、平均粗さ(Ra)を求め、平均値を評価することが好ましい。   In addition, for each sample, an image obtained by observing one single fiber from one point at a time approximates the roundness of the fiber cross section with a cubic surface, and the average roughness (Ra) for the entire image obtained. It is preferable to calculate the average roughness (Ra) and evaluate the average value for five single fibers.

本発明において炭素繊維の総繊度は、400〜3000テックスであることが好ましい。また、炭素繊維のフィラメント数は好ましくは1000〜100000本であり、さらに好ましくは3000〜50000本である。   In the present invention, the total fineness of the carbon fibers is preferably 400 to 3000 tex. Moreover, the number of filaments of carbon fiber is preferably 1000 to 100,000, and more preferably 3000 to 50000.

本発明において、炭素繊維の単繊維径は4.5〜7.5μmが好ましい。7.5μm以下であることで、強度と弾性率の高い炭素繊維を得られるため、好ましく用いられる。6μm以下であることがより好ましく、さらには5.5μm以下であることが好ましい。4.5μm以上で工程における単繊維切断が起きにくくなり生産性が低下しにくく好ましい。   In the present invention, the single fiber diameter of the carbon fiber is preferably 4.5 to 7.5 μm. Since it is 7.5 micrometers or less, since a carbon fiber with high intensity | strength and elastic modulus can be obtained, it is used preferably. More preferably, it is 6 μm or less, and further preferably 5.5 μm or less. When the thickness is 4.5 μm or more, it is difficult to cause single fiber cutting in the process, and productivity is hardly lowered.

本発明において、炭素繊維としては、X線光電子分光法により測定されるその繊維表面の酸素(O)と炭素(C)の原子数の比である表面酸素濃度(O/C)が、0.05〜0.50の範囲内であるものが好ましく、より好ましくは0.06〜0.30の範囲内のものであり、さらに好ましくは0.07〜0.25の範囲内のものである。表面酸素濃度(O/C)が0.05以上であることにより、炭素繊維表面の酸素含有官能基を確保し、マトリックス樹脂との強固な接着を得ることができる。また、表面酸素濃度(O/C)が0.50以下であることにより、酸化による炭素繊維自体の強度の低下を抑えることができる。   In the present invention, the carbon fiber has a surface oxygen concentration (O / C), which is a ratio of the number of atoms of oxygen (O) and carbon (C) on the fiber surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy. The thing within the range of 05-0.50 is preferable, More preferably, it is a thing within the range of 0.06-0.30, More preferably, it is a thing within the range of 0.07-0.25. When the surface oxygen concentration (O / C) is 0.05 or more, an oxygen-containing functional group on the surface of the carbon fiber can be secured and strong adhesion with the matrix resin can be obtained. Moreover, when the surface oxygen concentration (O / C) is 0.50 or less, a decrease in strength of the carbon fiber itself due to oxidation can be suppressed.

炭素繊維の表面酸素濃度は、X線光電子分光法により、次の手順に従って求めたものである。まず、溶剤で炭素繊維表面に付着している汚れなどを除去した炭素繊維を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてAlKα1,2を用い、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保ち測定した。光電子脱出角度90°で測定した。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sのメインピーク(ピークトップ)の結合エネルギー値を284.6eVに合わせる。C1sピーク面積は、282〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め、O1sピーク面積は、528〜540eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求められる。表面酸素濃度(O/C)は、上記O1sピーク面積の比を装置固有の感度補正値で割ることにより算出した原子数比で表す。X線光電子分光法装置として、アルバック・ファイ(株)製ESCA−1600を用いる場合、上記装置固有の感度補正値は2.33である。 The surface oxygen concentration of the carbon fiber is determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, carbon fibers from which dirt and the like adhering to the carbon fiber surface were removed with a solvent were cut to 20 mm, spread and arranged on a copper sample support base, and then AlKα 1 and 2 were used as an X-ray source. The inside of the chamber was measured at 1 × 10 −8 Torr. Measurement was performed at a photoelectron escape angle of 90 °. As a correction value for the peak accompanying charging during measurement, the binding energy value of the C 1s main peak (peak top) is adjusted to 284.6 eV. The C 1s peak area is obtained by drawing a straight base line in the range of 282 to 296 eV, and the O 1s peak area is obtained by drawing a straight base line in the range of 528 to 540 eV. The surface oxygen concentration (O / C) is represented by an atomic ratio calculated by dividing the ratio of the O 1s peak area by the sensitivity correction value unique to the apparatus. When ESCA-1600 manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd. is used as the X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, the sensitivity correction value unique to the apparatus is 2.33.

本発明に用いる炭素繊維は、化学修飾X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面のカルボキシル基(COOH)と炭素(C)の原子数の比で表される表面カルボキシル基濃度(COOH/C)が、0.003〜0.015の範囲内であることが好ましい。炭素繊維表面のカルボキシル基濃度(COOH/C)の、より好ましい範囲は、0.004〜0.010である。また、本発明に用いる炭素繊維は、化学修飾X線光電子分光法により測定される炭素繊維表面の水酸基(OH)と炭素(C)の原子数の比で表される表面水酸基濃度(COH/C)が、0.001〜0.050の範囲内であることが好ましい。炭素繊維表面の表面水酸基濃度(COH/C)は、より好ましくは0.010〜0.040の範囲である。   The carbon fiber used in the present invention has a surface carboxyl group concentration (COOH / C) represented by the ratio of the number of carbon group (COOH) and carbon (C) atoms measured by chemical modification X-ray photoelectron spectroscopy. ) Is preferably in the range of 0.003 to 0.015. A more preferable range of the carboxyl group concentration (COOH / C) on the carbon fiber surface is 0.004 to 0.010. The carbon fiber used in the present invention has a surface hydroxyl group concentration (COH / C) expressed by the ratio of the number of hydroxyl groups (OH) and carbon (C) on the surface of the carbon fiber measured by chemical modification X-ray photoelectron spectroscopy. ) Is preferably in the range of 0.001 to 0.050. The surface hydroxyl group concentration (COH / C) on the carbon fiber surface is more preferably in the range of 0.010 to 0.040.

炭素繊維の表面カルボキシル基濃度(COOH/C)、水酸基濃度(COH/C)は、X線光電子分光法により、次の手順に従って求められるものである。   The surface carboxyl group concentration (COOH / C) and hydroxyl group concentration (COH / C) of the carbon fiber are determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure.

表面水酸基濃度(COH/C)は、次の手順に従って化学修飾X線光電子分光法により求められる。先ず、溶媒でサイジング剤などを除去した炭素繊維束をカットして白金製の試料支持台上に拡げて並べ、0.04モル/リットルの無水3弗化酢酸気体を含んだ乾燥窒素ガス中に室温で10分間さらし、化学修飾処理した後、X線光電子分光装置に光電子脱出角度を35゜としてマウントし、X線源としてAlKα1,2を用い、試料チャンバー内を1×10−8Torrの真空度に保つ。測定時の帯電に伴うピークの補正として、まずC1sの主ピークの結合エネルギー値を284.6eVに合わせる。C1sピーク面積[C1s]は、282〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め、F1sピーク面積[F1s]は、682〜695eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求められる。また、同時に化学修飾処理したポリビニルアルコールのC1sピーク分割から反応率rが求められる。 The surface hydroxyl group concentration (COH / C) is determined by chemical modification X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, carbon fiber bundles from which the sizing agent and the like have been removed with a solvent are cut, spread and arranged on a platinum sample support, and placed in dry nitrogen gas containing 0.04 mol / liter of anhydrous trifluoride acetic acid gas. After 10 minutes of exposure at room temperature and chemical modification treatment, it was mounted on an X-ray photoelectron spectrometer with a photoelectron escape angle of 35 °, AlKα 1 , 2 was used as the X-ray source, and the inside of the sample chamber was 1 × 10 −8 Torr. Keep the degree of vacuum. As correction of the peak accompanying charging during measurement, first, the binding energy value of the main peak of C 1s is adjusted to 284.6 eV. The C 1s peak area [C 1s ] is obtained by drawing a straight base line in the range of 282 to 296 eV, and the F 1s peak area [F 1s ] is obtained by drawing a straight base line in the range of 682 to 695 eV. Desired. Moreover, reaction rate r is calculated | required from C1s peak division | segmentation of the polyvinyl alcohol chemically modified simultaneously.

表面水酸基濃度(COH/C)は、下式により算出した値で表される。   The surface hydroxyl group concentration (COH / C) is represented by a value calculated by the following equation.

COH/C={[F1s]/(3k[C1s]−2[F1s])r}×100(%)
なお、kは装置固有のC1sピーク面積に対するF1sピーク面積の感度補正値であり、米国SSI社製モデルSSX−100−206を用いる場合、上記装置固有の感度補正値は3.919である。
COH / C = {[F 1s ] / (3k [C 1s ] −2 [F 1s ]) r} × 100 (%)
Note that k is the sensitivity correction value of the F 1s peak area with respect to the C 1s peak area unique to the apparatus, and when using the model SSX-100-206 manufactured by SSI of the United States, the sensitivity correction value specific to the apparatus is 3.919. .

表面カルボキシル基濃度(COOH/C)は、次の手順に従って化学修飾X線光電子分光法により求められる。先ず、溶媒でサイジング剤などを除去した炭素繊維束をカットして白金製の試料支持台上に拡げて並べ、0.02モル/リットルの3弗化エタノール気体、0.001モル/リットルのジシクロヘキシルカルボジイミド気体および0.04モル/リットルのピリジン気体を含む空気中に60℃で8時間さらし、化学修飾処理した後、X線光電子分光装置に光電子脱出角度を35゜としてマウントし、X線源としてAlKα1,2を用い、試料チャンバー内を1×10−8Torrの真空度に保つ。測定時の帯電に伴うピークの補正として、まずC1sの主ピークの結合エネルギー値を284.6eVに合わせる。C1sピーク面積[C1s]は、282〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め、F1sピーク面積[F1s]は、682〜695eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求められる。また、同時に化学修飾処理したポリアクリル酸のC1sピーク分割から反応率rを、O1sピーク分割からジシクロヘキシルカルボジイミド誘導体の残存率mが求められる。 The surface carboxyl group concentration (COOH / C) is determined by chemical modification X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, carbon fiber bundles from which the sizing agent and the like have been removed with a solvent are cut and spread and arranged on a platinum sample support, and 0.02 mol / liter of trifluorinated ethanol gas, 0.001 mol / liter of dicyclohexyl. After exposure to air containing carbodiimide gas and 0.04 mol / liter pyridine gas at 60 ° C. for 8 hours and chemical modification treatment, it was mounted on an X-ray photoelectron spectrometer with a photoelectron escape angle of 35 ° as an X-ray source. Using AlKα 1 and 2 , the inside of the sample chamber is kept at a vacuum of 1 × 10 −8 Torr. As correction of the peak accompanying charging during measurement, first, the binding energy value of the main peak of C 1s is adjusted to 284.6 eV. The C 1s peak area [C 1s ] is obtained by drawing a straight base line in the range of 282 to 296 eV, and the F 1s peak area [F 1s ] is obtained by drawing a straight base line in the range of 682 to 695 eV. Desired. Simultaneously, the reaction rate r is determined from the C 1s peak splitting of the polyacrylic acid chemically modified, and the residual rate m of the dicyclohexylcarbodiimide derivative is determined from the O 1s peak splitting.

表面カルボキシル基濃度COOH/Cは、下式により算出した値で表した。   The surface carboxyl group concentration COOH / C was represented by the value calculated by the following formula.

COOH/C={[F1s]/(3k[C1s]−(2+13m)[F1s])r}×100(%)
なお、kは装置固有のC1sピーク面積に対するF1sピーク面積の感度補正値であり、米国SSI社製モデルSSX−100−206を用いる場合の、上記装置固有の感度補正値は3.919である。
COOH / C = {[F 1s ] / (3k [C 1s ] − (2 + 13 m) [F 1s ]) r} × 100 (%)
Note that k is the sensitivity correction value of the F 1s peak area with respect to the C 1s peak area unique to the apparatus, and the sensitivity correction value specific to the apparatus when using the model SSX-100-206 manufactured by SSI of the United States is 3.919. is there.

本発明に用いられる炭素繊維としては、表面自由エネルギーの極性成分が8mJ/m以上50mJ/m以下のものであることが好ましい。表面自由エネルギーの極性成分が8mJ/m以上であることで、脂肪族エポキシ化合物(A)がより炭素繊維表面に近づくことで接着性が向上し、サイジング層が偏在化した構造を有するため好ましい。表面自由エネルギーの極性成分が50mJ/m以下であることで、炭素繊維間の収束性が大きくなるためにマトリックス樹脂との含浸性が良好になるため、炭素繊維強化複合材料として用いた場合に用途展開が広がり好ましい。 The carbon fibers used in the present invention, it is preferred polar component of the surface free energy is of 8 mJ / m 2 or more 50 mJ / m 2 or less. Since the polar component of the surface free energy is 8 mJ / m 2 or more, the aliphatic epoxy compound (A) is closer to the carbon fiber surface, so that the adhesion is improved and the sizing layer is unevenly distributed. . When the polar component of the surface free energy is 50 mJ / m 2 or less, the convergence property between the carbon fibers is increased, so that the impregnation property with the matrix resin is improved. When used as a carbon fiber reinforced composite material Applications are widespread and preferable.

該炭素繊維表面の表面自由エネルギーの極性成分は、より好ましくは15mJ/m以上45mJ/m以下であり、最も好ましくは25mJ/m以上40mJ/m以下である。炭素繊維の表面自由エネルギーの極性成分は、炭素繊維を水、エチレングリコール、燐酸トリクレゾールの各液体において、ウィルヘルミ法によって測定される各接触角をもとに、オーエンスの近似式を用いて算出した表面自由エネルギーの極性成分である。 Polar component of the surface free energy of the carbon fiber surface is more preferably 15 mJ / m 2 or more 45 mJ / m 2 or less, and most preferably 25 mJ / m 2 or more 40 mJ / m 2 or less. The polar component of the surface free energy of the carbon fiber was calculated using an Owens approximation formula based on the contact angles measured by the Wilhelmi method in each liquid of water, ethylene glycol, and tricresole phosphate. Polar component of surface free energy.

次に、PAN系炭素繊維の製造方法について説明する。   Next, a method for producing a PAN-based carbon fiber will be described.

炭素繊維の前駆体繊維を得るための紡糸方法としては、湿式、乾式および乾湿式等の紡糸方法を用いることができる。高強度の炭素繊維が得られやすいという観点から、湿式あるいは乾湿式紡糸方法を用いることが好ましい。特に乾湿式紡糸方法を用いることで、強度の高い炭素繊維を得ることができることから、より好ましい。   As a spinning method for obtaining a carbon fiber precursor fiber, spinning methods such as wet, dry, and dry-wet can be used. From the viewpoint of easily obtaining high-strength carbon fibers, it is preferable to use a wet or dry wet spinning method. In particular, the use of a dry and wet spinning method is more preferable because carbon fibers having high strength can be obtained.

炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性をさらに向上するために、表面粗さ(Ra)が6.0〜100nmの炭素繊維が好ましく、該表面粗さの炭素繊維を得るためには、湿式紡糸方法により前駆体繊維を紡糸することが好ましい。   In order to further improve the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin, a carbon fiber having a surface roughness (Ra) of 6.0 to 100 nm is preferable. In order to obtain a carbon fiber having the surface roughness, a wet spinning method is used. Preferably, the precursor fiber is spun by.

紡糸原液には、ポリアクリロニトリルのホモポリマーあるいは共重合体を溶剤に溶解した溶液を用いることができる。溶剤としてはジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどの有機溶剤や、硝酸、ロダン酸ソーダ、塩化亜鉛、チオシアン酸ナトリウムなどの無機化合物の水溶液を使用する。ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミドが溶剤として好適である。   As the spinning dope, a solution obtained by dissolving a homopolymer or copolymer of polyacrylonitrile in a solvent can be used. As the solvent, an organic solvent such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, or dimethylacetamide, or an aqueous solution of an inorganic compound such as nitric acid, sodium rhodanate, zinc chloride, or sodium thiocyanate is used. Dimethyl sulfoxide and dimethylacetamide are suitable as the solvent.

上記の紡糸原液を口金に通して紡糸し、紡糸浴中、あるいは空気中に吐出した後、紡糸浴中で凝固させる。紡糸浴としては、紡糸原液の溶剤として使用した溶剤の水溶液を用いることができる。紡糸原液の溶剤と同じ溶剤を含む紡糸液とすることが好ましく、ジメチルスルホキシド水溶液、ジメチルアセトアミド水溶液が好適である。紡糸浴中で凝固した繊維を、水洗、延伸して前駆体繊維とする。得られた前駆体繊維を耐炎化処理ならびに炭化処理し、必要によってはさらに黒鉛化処理をすることにより炭素繊維を得る。炭化処理と黒鉛化処理の条件としては、最高熱処理温度が1100℃以上であることが好ましく、より好ましくは1400〜3000℃である。   The above spinning solution is spun through a die, discharged in a spinning bath or in the air, and then coagulated in the spinning bath. As the spinning bath, an aqueous solution of a solvent used as a solvent for the spinning dope can be used. It is preferable to use a spinning solution containing the same solvent as the spinning solution, and a dimethyl sulfoxide aqueous solution and a dimethylacetamide aqueous solution are preferable. The fiber solidified in the spinning bath is washed with water and drawn to obtain a precursor fiber. The obtained precursor fiber is subjected to flameproofing treatment and carbonization treatment, and if necessary, further subjected to graphitization treatment to obtain carbon fiber. As conditions for carbonization treatment and graphitization treatment, the maximum heat treatment temperature is preferably 1100 ° C. or higher, more preferably 1400 to 3000 ° C.

得られた炭素繊維は、マトリックス樹脂との接着性を向上させるために、通常、酸化処理が施され、これにより、酸素含有官能基が導入される。酸化処理方法としては、気相酸化、液相酸化および液相電解酸化が用いられるが、生産性が高く、均一処理ができるという観点から、液相電解酸化が好ましく用いられる。   The obtained carbon fiber is usually subjected to an oxidation treatment in order to improve the adhesiveness with the matrix resin, whereby oxygen-containing functional groups are introduced. As the oxidation treatment method, vapor phase oxidation, liquid phase oxidation, and liquid phase electrolytic oxidation are used. From the viewpoint of high productivity and uniform treatment, liquid phase electrolytic oxidation is preferably used.

本発明において、液相電解酸化で用いられる電解液としては、酸性電解液およびアルカリ性電解液が挙げられるが、接着性の観点からアルカリ性電解液中で液相電解酸化した後、サイジング剤を塗布することがより好ましい。   In the present invention, examples of the electrolytic solution used in the liquid phase electrolytic oxidation include an acidic electrolytic solution and an alkaline electrolytic solution. From the viewpoint of adhesion, a liquid phase electrolytic oxidation is performed in an alkaline electrolytic solution, and then a sizing agent is applied. It is more preferable.

酸性電解液としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、燐酸、ホウ酸、および炭酸等の無機酸、酢酸、酪酸、シュウ酸、アクリル酸、およびマレイン酸等の有機酸、または硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウム等の塩が挙げられる。なかでも、強酸性を示す硫酸と硝酸が好ましく用いられる。   Examples of the acidic electrolyte include inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, boric acid, and carbonic acid, organic acids such as acetic acid, butyric acid, oxalic acid, acrylic acid, and maleic acid, or ammonium sulfate and ammonium hydrogen sulfate. And the like. Of these, sulfuric acid and nitric acid exhibiting strong acidity are preferably used.

アルカリ性電解液としては、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムおよび水酸化バリウム等の水酸化物の水溶液、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムおよび炭酸アンモニウム等の炭酸塩の水溶液、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素バリウムおよび炭酸水素アンモニウム等の炭酸水素塩の水溶液、アンモニア、水酸化テトラアルキルアンモニウムおよびヒドラジンの水溶液等が挙げられる。なかでも、マトリックス樹脂の硬化阻害を引き起こすアルカリ金属を含まないという観点から、炭酸アンモニウムおよび炭酸水素アンモニウムの水溶液、あるいは、強アルカリ性を示す水酸化テトラアルキルアンモニウムの水溶液が好ましく用いられる。   Specific examples of the alkaline electrolyte include aqueous solutions of hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, Aqueous solutions of carbonates such as barium carbonate and ammonium carbonate, aqueous solutions of bicarbonates such as sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, magnesium bicarbonate, calcium bicarbonate, barium bicarbonate and ammonium bicarbonate, ammonia, tetraalkylammonium hydroxide And an aqueous solution of hydrazine. Among these, from the viewpoint of not containing an alkali metal that causes curing inhibition of the matrix resin, an aqueous solution of ammonium carbonate and ammonium hydrogen carbonate or an aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide exhibiting strong alkalinity is preferably used.

本発明において用いられる電解液の濃度は、0.01〜5mol/Lの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.1〜1mol/Lの範囲内である。電解液の濃度が0.01mol/L以上であると、電解処理電圧が下げられ、運転コスト的に有利になる。一方、電解液の濃度が5mol/L以下であると、安全性の観点から有利になる。   The concentration of the electrolytic solution used in the present invention is preferably in the range of 0.01 to 5 mol / L, more preferably in the range of 0.1 to 1 mol / L. When the concentration of the electrolytic solution is 0.01 mol / L or more, the electrolytic treatment voltage is lowered, which is advantageous in terms of operating cost. On the other hand, when the concentration of the electrolytic solution is 5 mol / L or less, it is advantageous from the viewpoint of safety.

本発明において用いられる電解液の温度は、10〜100℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは10〜40℃の範囲内である。電解液の温度が10℃以上であると、電解処理の効率が向上し、運転コスト的に有利になる。一方、電解液の温度が100℃未満であると、安全性の観点から有利になる。   The temperature of the electrolytic solution used in the present invention is preferably in the range of 10 to 100 ° C, more preferably in the range of 10 to 40 ° C. When the temperature of the electrolytic solution is 10 ° C. or higher, the efficiency of the electrolytic treatment is improved, which is advantageous in terms of operating cost. On the other hand, when the temperature of the electrolytic solution is less than 100 ° C., it is advantageous from the viewpoint of safety.

本発明において、液相電解酸化における電気量は、炭素繊維の炭化度に合わせて最適化することが好ましく、高弾性率の炭素繊維に処理を施す場合、より大きな電気量が必要である。   In the present invention, the amount of electricity in the liquid phase electrolytic oxidation is preferably optimized in accordance with the carbonization degree of the carbon fiber, and a larger amount of electricity is required when processing the carbon fiber having a high elastic modulus.

本発明において、液相電解酸化における電流密度は、電解処理液中の炭素繊維の表面積1m当たり1.5〜1000アンペア/mの範囲内であることが好ましく、より好ましくは3〜500アンペア/mの範囲内である。電流密度が1.5アンペア/m以上であると、電解処理の効率が向上し、運転コスト的に有利になる。一方、電流密度が1000アンペア/m以下であると、安全性の観点から有利になる。 In the present invention, the current density in the liquid phase electrolytic oxidation is preferably in the range of 1.5 to 1000 amperes / m 2 per 1 m 2 of the surface area of the carbon fiber in the electrolytic treatment solution, more preferably 3 to 500 amperes. / M 2 within the range. When the current density is 1.5 amperes / m 2 or more, the efficiency of the electrolytic treatment is improved, which is advantageous in terms of operating cost. On the other hand, when the current density is 1000 amperes / m 2 or less, it is advantageous from the viewpoint of safety.

本発明において、電解処理の後、炭素繊維を水洗および乾燥することが好ましい。洗浄する方法としては、例えば、ディップ法またはスプレー法を用いることができる。なかでも、洗浄が容易であるという観点から、ディップ法を用いることが好ましく、さらには、炭素繊維を超音波で加振させながらディップ法を用いることが好ましい態様である。また、乾燥温度が高すぎると炭素繊維の最表面に存在する官能基は熱分解により消失し易いため、できる限り低い温度で乾燥することが望ましく、具体的には乾燥温度が好ましくは250℃以下、さらに好ましくは210℃以下で乾燥することが好ましい。一方、乾燥の効率を考慮すれば、乾燥温度は、110℃以上であることが好ましく、140℃以上であることがより好ましい。   In the present invention, it is preferable to wash and dry the carbon fiber after the electrolytic treatment. As a cleaning method, for example, a dip method or a spray method can be used. Especially, it is preferable to use a dip method from a viewpoint that washing | cleaning is easy, Furthermore, it is a preferable aspect to use a dip method, vibrating a carbon fiber with an ultrasonic wave. Also, if the drying temperature is too high, the functional groups present on the outermost surface of the carbon fiber are likely to disappear due to thermal decomposition, so it is desirable to dry at the lowest possible temperature. Specifically, the drying temperature is preferably 250 ° C. or lower. More preferably, drying is performed at 210 ° C. or lower. On the other hand, considering the efficiency of drying, the drying temperature is preferably 110 ° C. or higher, and more preferably 140 ° C. or higher.

次に、上述した炭素繊維にサイジング剤を塗布したサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the sizing agent application | coating carbon fiber which apply | coated the sizing agent to the carbon fiber mentioned above is demonstrated.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、前述の炭素繊維に少なくとも前述の脂肪族エポキシ化合物(A)、および前述の縮合物(B)、前述の非イオン系界面活性剤(C)を少なくとも含むサイジング剤を塗布することが好ましい。また、前述の炭素繊維は、前述の液相電解酸化の中からアルカリ性電解液中で酸化した後に、サイジング剤含有液を塗布することが好ましい。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention comprises at least the above-described carbon fiber and at least the above-described aliphatic epoxy compound (A), the above-mentioned condensate (B), and the above-described nonionic surfactant (C). It is preferable to apply an agent. The carbon fiber is preferably applied with a sizing agent-containing liquid after being oxidized in an alkaline electrolytic solution from the liquid phase electrolytic oxidation described above.

本発明にかかるサイジング剤は、前述の脂肪族エポキシ化合物(A)、および前述の縮合物(B)、前述の非イオン系界面活性剤(C)を少なくとも含み、それ以外の成分を含んでも良い。   The sizing agent according to the present invention includes at least the above-described aliphatic epoxy compound (A), the above-described condensate (B), and the above-described nonionic surfactant (C), and may include other components. .

本発明において、炭素繊維へのサイジング剤の塗布方法としては、溶媒に脂肪族エポキシ化合物(A)縮合物(B)、非イオン系界面活性剤(C)ならびにその他の成分を同時に溶解または分散したサイジング剤含有液を用いて、1回で塗布する方法や、各化合物(A)、(B)、(C)やその他の成分を任意に選択し個別に溶媒に溶解または分散したサイジング剤含有液を用い、複数回において炭素繊維に塗布する方法が好ましく用いられる。本発明においては、サイジング剤の構成成分をすべて含むサイジング剤含有液を、炭素繊維に1回で塗布する1段付与を採用することが本発明の目的とするサイジング層外層を得ることができること、および処理のしやすさからより好ましく用いられる。   In the present invention, as a method for applying a sizing agent to carbon fibers, an aliphatic epoxy compound (A) condensate (B), a nonionic surfactant (C) and other components are simultaneously dissolved or dispersed in a solvent. Using a sizing agent-containing liquid, a method of applying at once, each compound (A), (B), (C) and other components are arbitrarily selected and individually sizing agent-containing liquids dissolved or dispersed in a solvent A method of applying to carbon fiber in a plurality of times is preferably used. In the present invention, it is possible to obtain a sizing layer outer layer which is an object of the present invention by adopting a one-step application in which a sizing agent-containing liquid containing all components of a sizing agent is applied to carbon fibers at one time. It is more preferably used because of its ease of processing.

本発明にかかるサイジング剤は、サイジング剤成分を溶媒で希釈したサイジング剤含有液として用いることができる。このような溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、およびジメチルアセトアミドが挙げられるが、なかでも、取扱いが容易であり、安全性の観点から有利であることから、界面活性剤で乳化させた水分散液あるいは水溶液が好ましく用いられる。   The sizing agent according to the present invention can be used as a sizing agent-containing liquid obtained by diluting a sizing agent component with a solvent. Examples of such a solvent include water, methanol, ethanol, isopropanol, acetone, methyl ethyl ketone, dimethylformamide, and dimethylacetamide. Among them, handling is easy and advantageous from the viewpoint of safety. Therefore, an aqueous dispersion or aqueous solution emulsified with a surfactant is preferably used.

本発明においては、縮合物(B)を少なくとも含む水エマルジョン液と、脂肪族エポキシ化合物(A)を少なくとも含む組成物を混合したサイジング剤含有液を、炭素繊維に塗布することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to apply to the carbon fiber a sizing agent-containing liquid obtained by mixing a water emulsion liquid containing at least the condensate (B) and a composition containing at least the aliphatic epoxy compound (A).

また、サイジング剤含有液は、縮合物(B)を少なくとも含む成分を非イオン性界面活性剤(C)で乳化させることで水エマルジョン液を作成し、脂肪族エポキシ化合物(A)を少なくとも含む溶液を混合して調整することが好ましい。この時に、脂肪族エポキシ化合物(A)が水溶性の場合には、あらかじめ水に溶解して水溶液にしておき、芳香族化合物(B)を少なくとも含む水エマルジョン液と混合する方法が、乳化安定性の点から好ましく用いられる。   The sizing agent-containing liquid is a solution containing at least an aliphatic epoxy compound (A) by creating a water emulsion liquid by emulsifying a component containing at least the condensate (B) with a nonionic surfactant (C). It is preferable to adjust by mixing. At this time, when the aliphatic epoxy compound (A) is water-soluble, a method of dissolving in water in advance to form an aqueous solution and mixing with an aqueous emulsion liquid containing at least the aromatic compound (B) is an emulsion stability. It is preferably used from the viewpoint of

サイジング剤含有液におけるサイジング剤の濃度は、通常は0.2質量%〜20質量%の範囲が好ましい。   The concentration of the sizing agent in the sizing agent-containing liquid is usually preferably in the range of 0.2% by mass to 20% by mass.

サイジング剤の炭素繊維への付与(塗布)手段としては、例えば、ローラを介してサイジング剤含有液に炭素繊維を浸漬する方法、サイジング剤含有液の付着したローラに炭素繊維を接する方法、サイジング剤含有液を霧状にして炭素繊維に吹き付ける方法などがある。また、サイジング剤の付与手段は、バッチ式と連続式いずれでもよいが、生産性がよくバラツキが小さくできる連続式が好ましく用いられる。この際、炭素繊維に対するサイジング剤有効成分の付着量が適正範囲内で均一に付着するように、サイジング剤含有液濃度、温度および糸条張力などをコントロールすることが好ましい。また、サイジング剤付与時に、炭素繊維を超音波で加振させることも好ましい態様である。   Examples of the means for applying (coating) the sizing agent to the carbon fiber include a method of immersing the carbon fiber in a sizing agent-containing liquid through a roller, a method of contacting the carbon fiber with a roller to which the sizing agent-containing liquid is attached, and a sizing agent. There is a method of spraying the liquid on the carbon fiber in the form of a mist. Further, the sizing agent applying means may be either a batch type or a continuous type, but a continuous type capable of improving productivity and reducing variation is preferably used. At this time, it is preferable to control the concentration of the sizing agent-containing liquid, the temperature, the yarn tension, and the like so that the amount of the sizing agent active component attached to the carbon fiber is uniformly attached within an appropriate range. Moreover, it is also a preferable aspect that the carbon fiber is vibrated with ultrasonic waves when the sizing agent is applied.

サイジング液を炭素繊維に塗布する際のサイジング剤含有液の液温は、溶媒蒸発によるサイジング剤の濃度変動を抑えるため、10〜50℃の範囲であることが好ましい。また、サイジング剤含有液を付与した後に、余剰のサイジング剤含有液を絞り取る絞り量を調整することにより、サイジング剤の付着量の調整および炭素繊維内への均一付与ができる。   The liquid temperature of the sizing agent-containing liquid when the sizing liquid is applied to the carbon fiber is preferably in the range of 10 to 50 ° C. in order to suppress fluctuations in the concentration of the sizing agent due to solvent evaporation. In addition, after applying the sizing agent-containing liquid, the amount of sizing agent adhered can be adjusted and uniformly applied to the carbon fiber by adjusting the amount of squeezing out the excess sizing agent-containing liquid.

また、本発明においては、炭素繊維に少なくとも前述の脂肪族エポキシ化合物(A)、および前述の縮合物(B)、前述の非イオン系界面活性剤(C)を少なくとも含むサイジング剤を塗布した後、160〜260℃の温度範囲で30〜600秒間熱処理することが好ましい。熱処理条件は、好ましくは170〜250℃の温度範囲で30〜500秒間であり、より好ましくは180〜240℃の温度範囲で30〜300秒間である。熱処理条件が、160℃未満および/または30秒未満であると、サイジング剤の脂肪族エポキシ化合物(A)と炭素繊維表面の酸素含有官能基との間の相互作用が促進されず、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性が不十分となったり、溶媒を十分に乾燥除去できなかったりす場合がある。一方、熱処理条件が、260℃を超えるおよび/または600秒を超える場合、サイジング剤の分解および揮発が起きて、炭素繊維との相互作用が促進されず、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性が不十分となる場合がある。   Moreover, in this invention, after apply | coating the sizing agent which contains at least the above-mentioned aliphatic epoxy compound (A), the above-mentioned condensate (B), and the above-mentioned nonionic surfactant (C) to carbon fiber at least. It is preferable to perform heat treatment for 30 to 600 seconds in a temperature range of 160 to 260 ° C. The heat treatment conditions are preferably in a temperature range of 170 to 250 ° C. for 30 to 500 seconds, and more preferably in a temperature range of 180 to 240 ° C. for 30 to 300 seconds. When the heat treatment condition is less than 160 ° C. and / or less than 30 seconds, the interaction between the aliphatic epoxy compound (A) of the sizing agent and the oxygen-containing functional group on the carbon fiber surface is not promoted, and the carbon fiber Adhesiveness with the matrix resin may be insufficient, or the solvent may not be sufficiently removed by drying. On the other hand, when the heat treatment condition exceeds 260 ° C. and / or exceeds 600 seconds, decomposition and volatilization of the sizing agent occurs, the interaction with the carbon fiber is not promoted, and the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin is increased. It may be insufficient.

また、前記熱処理は、マイクロ波照射および/または赤外線照射で行うことも可能である。マイクロ波照射および/または赤外線照射によりサイジング剤塗布炭素繊維を加熱処理した場合、マイクロ波が炭素繊維内部に侵入し、吸収されることにより、短時間に被加熱物である炭素繊維を所望の温度に加熱できる。また、マイクロ波照射および/または赤外線照射により、炭素繊維内部の加熱も速やかに行うことができるため、炭素繊維束の内側と外側の温度差を小さくすることができ、サイジング剤の接着ムラを小さくすることが可能となる。   The heat treatment can also be performed by microwave irradiation and / or infrared irradiation. When the sizing agent-coated carbon fiber is heat-treated by microwave irradiation and / or infrared irradiation, the microwave penetrates into the carbon fiber and is absorbed, so that the carbon fiber which is the object to be heated can be heated to a desired temperature in a short time. Can be heated. In addition, since the inside of the carbon fiber can be quickly heated by microwave irradiation and / or infrared irradiation, the temperature difference between the inside and outside of the carbon fiber bundle can be reduced, and the adhesion unevenness of the sizing agent can be reduced. It becomes possible to do.

上記のようにして製造した、本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維は、炭素繊維に塗布したサイジング剤表面をX線源としてAlKα1,2を用い、光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.50〜0.90であることを特徴とする。本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維は、この(a)/(b)が、特定の範囲、すなわち、0.50〜0.90である場合に、炭素繊維との接着性が優れ、サイジング剤塗布炭素繊維の収束性、平滑性が高くなるため、プロセス性が高く、該サイジング剤塗布炭素繊維からなるプリプレグ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物からなる炭素繊維強化複合材料の品位が良好になることを見出してなされたものである。 The sizing agent-coated carbon fiber according to the present invention produced as described above is obtained by X-ray photoelectron spectroscopy at a photoelectron escape angle of 15 ° using AlKα 1,2 using the sizing agent surface coated on the carbon fiber as an X-ray source. The height (cps) of the component of the binding energy (284.6 eV) attributed to (a) CHx, C—C, C═C in the C 1s core spectrum measured by (b) and (b) attributed to C—O The ratio (a) / (b) of the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) is 0.50 to 0.90. The sizing agent-coated carbon fiber according to the present invention has excellent adhesion to carbon fiber when (a) / (b) is in a specific range, that is, 0.50 to 0.90, and the sizing agent. Since the convergence and smoothness of the coated carbon fiber are increased, the processability is high, and the quality of the prepreg composed of the sizing agent coated carbon fiber and the carbon fiber reinforced composite material composed of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition is improved. It was made by finding out.

本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維は、炭素繊維に塗布したサイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が、好ましくは、0.55以上、さらに好ましくは0.57以上である。また、比率(a)/(b)が、好ましくは0.80以下、より好ましくは0.74以下である。(a)/(b)が大きいということは、表面に芳香族由来の化合物が多く、脂肪族由来の化合物が少ないことを示す。 Sizing agent applying carbon fiber according to the present invention, the C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy sizing agent surface coated carbon fiber optoelectronic escape angle 15 ° (a) CHx, C -C, The ratio between the height (cps) of the component of the binding energy (284.6 eV) attributed to C = C and the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to (B) C—O (A) / (b) is preferably 0.55 or more, more preferably 0.57 or more. Moreover, ratio (a) / (b) becomes like this. Preferably it is 0.80 or less, More preferably, it is 0.74 or less. A large (a) / (b) indicates that there are many aromatic compounds on the surface and few aliphatic compounds.

X線光電子分光の測定法とは、超高真空中で試料の炭素繊維にX線を照射し、炭素繊維の表面から放出される光電子の運動エネルギーをエネルギーアナライザーとよばれる装置で測定する分析手法のことである。この試料の炭素繊維表面から放出される光電子の運動エネルギーを調べることにより、試料の炭素繊維に入射したX線のエネルギー値から換算される結合エネルギーが一意的に求まり、その結合エネルギーと光電子強度から、試料の最表面(〜nm)に存在する元素の種類と濃度、その化学状態を解析することができる。   X-ray photoelectron spectroscopy measurement method is an analysis method that irradiates a sample carbon fiber with X-rays in an ultra-high vacuum and measures the kinetic energy of photoelectrons emitted from the surface of the carbon fiber with an apparatus called an energy analyzer. That's it. By examining the kinetic energy of the photoelectrons emitted from the carbon fiber surface of the sample, the binding energy converted from the energy value of the X-rays incident on the carbon fiber of the sample is uniquely determined. From the binding energy and the photoelectron intensity The type and concentration of elements present on the outermost surface (˜nm) of the sample and the chemical state thereof can be analyzed.

本発明において、サイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面の(a)、(b)のピーク比は、X線光電子分光法により、次の手順に従って求められるものである。光電子脱出角度15°で測定した。サイジング剤塗布炭素繊維を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてAlKα1,2を用い、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保ち測定が行われる。測定時の帯電に伴うピークの補正として、まずC1sの主ピークの結合エネルギー値を286.1eVに合わせる。このときに、C1sのピーク面積は282〜296eVの範囲で直線ベースラインを引くことにより求められる。また、C1sピークにて面積を求めた282〜296eVの直線ベースラインを光電子強度の原点(零点)と定義して、(b)C−O成分に帰属される結合エネルギー286.1eVのピークの高さ(cps:単位時間あたりの光電子強度)と(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー284.6eVのピークの高さ(cps)を求め、(a)/(b)が算出される。 In the present invention, the peak ratio of (a) and (b) on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber is determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. Measurement was made at a photoelectron escape angle of 15 °. Cut the sizing agent-coated carbon fiber to 20 mm, spread and arrange it on a copper sample support, and then use AlKα 1,2 as the X-ray source and keep the sample chamber at 1 × 10 −8 Torr for measurement. Is called. As correction of the peak accompanying charging during measurement, first, the binding energy value of the main peak of C 1s is adjusted to 286.1 eV. At this time, the peak area of C 1s is obtained by drawing a straight baseline in the range of 282 to 296 eV. Further, a linear base line of 282 to 296 eV obtained by calculating the area at the C 1s peak is defined as the origin (zero point) of the photoelectron intensity, and (b) the peak of the binding energy 286.1 eV attributed to the CO component is obtained. The height (cps: photoelectron intensity per unit time) and (a) the peak height (cps) of the binding energy 284.6 eV attributed to CHx, C—C, C = C are obtained, and (a) / ( b) is calculated.

本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維は、炭素繊維に塗布したサイジング剤表面を400eVのX線を用いたX線光電子分光法によって光電子脱出角度55°で測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)より求められる(I)および(II)の値が、(III)の関係を満たすことが好ましい。
(I)超音波処理前のサイジング剤塗布炭素繊維の表面の(a)/(b)の値
(II)サイジング剤塗布炭素繊維をアセトン溶媒中で超音波処理することで、サイジング剤付着量を0.09〜0.20質量%まで洗浄したサイジング剤塗布炭素繊維の表面の(a)/(b)の値
(III)0.50≦(I)≦0.90かつ0.6<(II)/(I)<1.0。
The sizing agent-coated carbon fiber according to the present invention has a C1s inner shell spectrum (a) of the sizing agent surface coated on the carbon fiber, measured at a photoelectron escape angle of 55 ° by X-ray photoelectron spectroscopy using 400 eV X-rays. The height (cps) of the component of the bond energy (284.6 eV) attributed to CHx, C—C, C = C, and (b) of the component of the bond energy (286.1 eV) attributed to C—O It is preferable that the values of (I) and (II) obtained from the ratio (a) / (b) to the height (cps) satisfy the relationship of (III).
(I) The value of (a) / (b) on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber before sonication (II) The sizing agent-coated carbon fiber is sonicated in an acetone solvent to reduce the sizing agent adhesion amount. The value of (a) / (b) (III) 0.50 ≦ (I) ≦ 0.90 and 0.6 <(II) on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber washed to 0.09 to 0.20% by mass. ) / (I) <1.0.

超音波処理前のサイジング剤塗布炭素繊維表面の(a)/(b)値である(I)が上記範囲に入ることは、サイジング剤の表面に芳香族由来の化合物が多く、脂肪族由来の化合物が少ないことを示す。超音波処理前の(a)/(b)値である(I)は好ましくは、0.55以上、さらに好ましくは0.57以上である。また、超音波処理前の(a)/(b)値である(I)が、好ましくは0.80以下、より好ましくは0.74以下である。   The fact that (I), which is the (a) / (b) value on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber before ultrasonic treatment, falls within the above range means that there are many aromatic-derived compounds on the surface of the sizing agent. It shows that there are few compounds. The (a) / (b) value (I) before sonication is preferably 0.55 or more, more preferably 0.57 or more. Moreover, (I) which is (a) / (b) value before ultrasonic treatment is preferably 0.80 or less, more preferably 0.74 or less.

超音波処理前後のサイジング剤塗布炭素繊維表面の(a)/(b)値の比である(II)/(I)が上記範囲に入ることは、サイジング剤表面に比べて、サイジング剤の内層に脂肪族由来の化合物の割合が多いことを示す。(II)/(I)は好ましくは0.65以上である。また、(II)/(I)は0.85以下であることが好ましい。   The fact that (II) / (I), which is the ratio of (a) / (b) values on the sizing agent-coated carbon fiber surface before and after the ultrasonic treatment, falls within the above range, indicates that the inner layer of the sizing agent compared to the sizing agent surface. Indicates that the ratio of the aliphatic compound is large. (II) / (I) is preferably 0.65 or more. Further, (II) / (I) is preferably 0.85 or less.

(I)および(II)の値が、(III)の関係を満たすことで、炭素繊維との接着性に優れ、サイジング剤塗布炭素繊維の収束性、平滑性が高くなるためプリプレグ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物からなる炭素繊維強化複合材料として用いた場合の品位が高く、プロセス性が良好になるため好ましい。   When the values of (I) and (II) satisfy the relationship of (III), the adhesion to carbon fiber is excellent and the convergence and smoothness of the sizing agent-coated carbon fiber are increased, so that the prepreg and carbon fiber reinforcement It is preferable because it is high in quality when used as a carbon fiber reinforced composite material made of a thermoplastic resin composition, and the processability is improved.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の単繊維とエポキシ樹脂との界面剪断強度(IFSS)が40MPa以上であることが好ましい。本発明における単繊維とエポキシ樹脂との界面剪断強度は以下の通りに定義される値であり、界面剪断強度が高いと、接着性も高い傾向となる。この界面剪断強度は43MPa以上であることがより好ましい。ここで、評価に用いるエポキシ樹脂は、ビスフェノールA型エポキシ化合物“jER(登録商標)”828(三菱化学(株)製)100質量部とメタフェニレンジアミン(シグマアルドリッチジャパン(株)製)14.5質量部をとからなる樹脂である。   The interfacial shear strength (IFSS) between the sizing agent-coated carbon fibers of the present invention and the epoxy resin is preferably 40 MPa or more. The interfacial shear strength between the single fiber and the epoxy resin in the present invention is a value defined as follows. When the interfacial shear strength is high, the adhesiveness tends to be high. The interfacial shear strength is more preferably 43 MPa or more. Here, the epoxy resin used for evaluation is bisphenol A type epoxy compound “jER (registered trademark)” 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and metaphenylenediamine (manufactured by Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.) 14.5. A resin comprising a mass part.

以下、界面剪断強度の評価詳細について説明する。評価にあたっては、Drzal, L.T., Mater. Sci. Eng. A126, 289(1990) を参考にして行う。   Hereinafter, the evaluation details of the interfacial shear strength will be described. The evaluation is performed with reference to Drzal, L.T., Mater. Sci. Eng. A126, 289 (1990).

すなわち、サイジング剤塗布炭素繊維より、長さ10cmの単繊維1本を取り出す。ダンベル型モールドの長手方向に単繊維に一定張力を与えた状態で両端を接着剤で固定する。その後、炭素繊維およびモールドに付着した水分を除去するため、80℃の温度で30分間以上真空乾燥を行う。ダンベル型モールドはシリコーンゴム製で、注型部分の形状は、中央部分巾5mm、長さ25mm、両端部分巾10mm、全体長さ150mmである。   That is, one single fiber having a length of 10 cm is taken out from the carbon fiber coated with the sizing agent. Both ends are fixed with an adhesive while a constant tension is applied to the single fiber in the longitudinal direction of the dumbbell mold. Then, in order to remove the water | moisture content adhering to carbon fiber and a mold, it vacuum-drys for 30 minutes or more at the temperature of 80 degreeC. The dumbbell mold is made of silicone rubber, and the shape of the casting part is a central part width of 5 mm, a length of 25 mm, a both end part width of 10 mm, and an overall length of 150 mm.

上記の真空乾燥後のモールド内に、ビスフェノールA型エポキシ化合物の粘度低下とメタフェニレンジアミンの溶解のため、75℃の温度で15分間加熱混合し、80℃の温度で約15分間真空脱泡を行った樹脂を流し込み、オーブンを用いて、昇温速度1.5℃/分で75℃の温度まで上昇し2時間保持後、昇温速度1.5℃/分で125℃の温度まで上昇し2時間保持後、降温速度2.5℃/分で30℃の温度まで降温する。その後、脱型して試験片を得る。   In the mold after the above vacuum drying, in order to lower the viscosity of the bisphenol A type epoxy compound and dissolve the metaphenylenediamine, heat and mix at a temperature of 75 ° C. for 15 minutes, and vacuum defoaming at a temperature of 80 ° C. for about 15 minutes. After pouring the resin, using an oven, the temperature was raised to 75 ° C. at a temperature rising rate of 1.5 ° C./min, held for 2 hours, and then raised to a temperature of 125 ° C. at a temperature rising rate of 1.5 ° C./min. After holding for 2 hours, the temperature is lowered to a temperature of 30 ° C. at a temperature lowering rate of 2.5 ° C./min. Then, it demolds and a test piece is obtained.

試験片に繊維軸方向(長手方向)に引張力を与え、歪速度0.3%/秒で引張試験を行い、1%引張ごとに、偏光顕微鏡により試験片中心部22mmの範囲における繊維破断数を測定し、繊維破断数が飽和し、単繊維の破断が起こらなくなった時の繊維破断数をN(個)とする。繊維破断数を用いて、平均破断繊維長la(μm)=22×1000(μm)/N(個)を計算する。さらに、平均破断繊維長laから臨界繊維長lc(μm)=(4/3)×la(μm)を計算する。本発明においては炭素繊維と樹脂界面の接着強度の指標である界面剪断強度(IFSS)を、次式で算出する。σはストランド引張強度、dは炭素繊維単糸の直径を示す。
・界面剪断強度IFSS(MPa)=σ(MPa)×d(μm)/(2×lc)(μm)。
A tensile force is applied to the test piece in the fiber axis direction (longitudinal direction), a tensile test is performed at a strain rate of 0.3% / second, and the number of fiber breaks in the range of 22 mm in the center of the test piece is measured with a polarizing microscope every 1% tension. , And the number of fiber breaks when the number of fiber breaks saturates and no single fiber breaks occurs is defined as N (pieces). Using the number of fiber breaks, the average break fiber length la (μm) = 22 × 1000 (μm) / N (pieces) is calculated. Further, the critical fiber length lc (μm) = (4/3) × la (μm) is calculated from the average breaking fiber length la. In the present invention, the interfacial shear strength (IFSS), which is an index of the adhesive strength between the carbon fiber and the resin interface, is calculated by the following equation. σ is the strand tensile strength, and d is the diameter of the carbon fiber single yarn.
Interfacial shear strength IFSS (MPa) = σ (MPa) × d (μm) / (2 × lc) (μm).

本発明において、炭素繊維に塗布されたサイジング剤のエポキシ価は1.8〜2.9meq./gであることが好ましい。エポキシ価が1.8meq./g以上であることで、サイジング剤を塗布した炭素繊維とマトリックス樹脂の接着性が向上する。また、炭素繊維に塗布されたエポキシ価は2.9meq./g以下であることで十分である。塗布されたサイジング剤のエポキシ価は2.8meq./g以下が好ましく、2.6meq./g以下がより好ましい。また、塗布されたサイジング剤のエポキシ価は、1.9meq./g以上が好ましく、2.0meq./g以上がより好ましい。本発明における炭素繊維に塗布されたサイジング剤のエポキシ価は、サイジング剤塗布炭素繊維をN,N−ジメチルホルムアミドに代表される溶媒中に浸漬し、超音波洗浄を行うことで繊維から溶出させたのち、塩酸でエポキシ基を開環させ、酸塩基滴定で求めることができる。   In the present invention, the sizing agent applied to the carbon fiber has an epoxy value of 1.8 to 2.9 meq. / G is preferable. Epoxy value is 1.8 meq. / G or more improves the adhesion between the carbon fiber coated with the sizing agent and the matrix resin. Moreover, the epoxy value applied to the carbon fiber is 2.9 meq. / G or less is sufficient. The epoxy value of the applied sizing agent was 2.8 meq. / G or less is preferable, and 2.6 meq. / G or less is more preferable. Moreover, the epoxy value of the applied sizing agent was 1.9 meq. / G or more, 2.0 meq. / G or more is more preferable. The epoxy value of the sizing agent applied to the carbon fiber in the present invention was eluted from the fiber by immersing the sizing agent-coated carbon fiber in a solvent represented by N, N-dimethylformamide and performing ultrasonic cleaning. After that, the epoxy group can be opened with hydrochloric acid, and it can be determined by acid-base titration.

なお、炭素繊維に塗布されたサイジング剤のエポキシ価は、塗布に用いるサイジング剤のエポキシ価および塗布後の乾燥での熱履歴などにより、制御することができる。塗布されたサイジング剤のエポキシ価を上記範囲とするためには、エポキシ価2.1〜5.6meq./gのサイジング剤を塗布することが好ましい。   In addition, the epoxy value of the sizing agent applied to the carbon fiber can be controlled by the epoxy value of the sizing agent used for application, the heat history in drying after application, and the like. In order to set the epoxy value of the applied sizing agent in the above range, the epoxy value of 2.1 to 5.6 meq. / G sizing agent is preferably applied.

本発明において、サイジング剤の炭素繊維への付着量は、サイジング剤塗布炭素繊維に対して、0.1〜10.0質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.2〜3.0質量%の範囲である。サイジング剤の付着量が0.1質量%以上であると、サイジング剤塗布炭素繊維をプリプレグ化および製織する際に、通過する金属ガイド等による摩擦に耐えることができ、毛羽発生が抑えられ、得られるプリプレグ、成形物の平滑性などの品位が優れる。一方、サイジング剤の付着量が10.0質量%以下であると、サイジング剤塗布炭素繊維の周囲のサイジング剤膜に阻害されることなくマトリックス樹脂が炭素繊維内部に含浸され、得られる複合材料においてボイド生成が抑えられ、複合材料の品位が優れ、同時に機械物性が優れる。   In this invention, it is preferable that the adhesion amount to the carbon fiber of a sizing agent is the range of 0.1-10.0 mass% with respect to sizing agent application | coating carbon fiber, More preferably, 0.2-3. It is in the range of 0% by mass. When the sizing agent adhesion amount is 0.1% by mass or more, when prepregizing and weaving the sizing agent-coated carbon fiber, it can withstand friction caused by a metal guide that passes therethrough, and generation of fluff can be suppressed. Excellent quality such as smoothness of prepreg and molded product. On the other hand, when the adhesion amount of the sizing agent is 10.0% by mass or less, the matrix resin is impregnated inside the carbon fiber without being hindered by the sizing agent film around the sizing agent-coated carbon fiber, and in the obtained composite material The generation of voids is suppressed, the quality of the composite material is excellent, and at the same time the mechanical properties are excellent.

サイジング剤の付着量は、サイジング剤塗布炭素繊維を約2±0.5g採取し、窒素雰囲気中450℃にて加熱処理を15分間行ったときの該加熱処理前後の質量の変化を測定し、質量変化量を加熱処理前の質量で除した値(質量%)とする。   The amount of sizing agent attached was measured by measuring the change in mass before and after the heat treatment when about 2 ± 0.5 g of sizing agent-coated carbon fiber was sampled and heat-treated at 450 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere. The mass change is divided by the mass before heat treatment (mass%).

本発明において、炭素繊維に塗布され乾燥されたサイジング剤層の厚さは、2.0〜20nmの範囲内で、かつ、厚さの最大値が最小値の2倍を超えないことが好ましい。このような厚さの均一なサイジング剤層により、安定して大きな接着性向上効果が得られ、さらには、安定した高次加工性が得られる。   In the present invention, the thickness of the sizing agent layer applied to the carbon fiber and dried is preferably within a range of 2.0 to 20 nm, and the maximum value of the thickness does not exceed twice the minimum value. With such a uniform sizing agent layer, a large effect of improving adhesiveness can be obtained stably, and further, stable high-order workability can be obtained.

本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A)の炭素繊維への付着量は、サイジング剤塗布炭素繊維に対して、0.05〜5.0質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.2〜2.0質量%の範囲である。さらに好ましくは0.3〜1.0質量%である。脂肪族エポキシ化合物(A)の付着量が0.05質量%以上であると、サイジング剤塗布炭素繊維とマトリックス樹脂の接着性が向上するため好ましい。   In this invention, it is preferable that the adhesion amount to the carbon fiber of an aliphatic epoxy compound (A) is the range of 0.05-5.0 mass% with respect to sizing agent application | coating carbon fiber, More preferably, it is 0. .2 to 2.0% by mass. More preferably, it is 0.3-1.0 mass%. The adhesion amount of the aliphatic epoxy compound (A) is preferably 0.05% by mass or more, because the adhesion between the sizing agent-coated carbon fiber and the matrix resin is improved.

また、本発明において、サイジング剤塗布炭素繊維をアセトニトリル/クロロホルム混合溶媒により溶出した際、溶出される脂肪族エポキシ化合物(A)の割合は、サイジング剤塗布炭素繊維100質量部に対し0.3質量部以下であることが好ましい。脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量が0.3質量部以下であると、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の脂肪族エポキシ化合物(A)以外の成分が増え、平滑性、集束性等が良好になるため、該サイジング剤塗布炭素繊維をプリプレグあるいは熱可塑性樹脂組成物との成形材料に用いた場合に品位が向上するため好ましい。かかる観点から、前記の溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)の割合は、サイジング剤塗布炭素繊維100質量部に対し、0.1質量部以下がより好ましく、0.05質量部以下がさらに好ましい。   In the present invention, when the sizing agent-coated carbon fiber is eluted with an acetonitrile / chloroform mixed solvent, the proportion of the aliphatic epoxy compound (A) eluted is 0.3 mass with respect to 100 parts by mass of the sizing agent-coated carbon fiber. Part or less. When the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) is 0.3 parts by mass or less, components other than the aliphatic epoxy compound (A) of the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention increase, and smoothness, convergence, etc. In order to improve the quality, when the sizing agent-coated carbon fiber is used as a molding material with a prepreg or a thermoplastic resin composition, the quality is preferably improved. From this viewpoint, the proportion of the eluted aliphatic epoxy compound (A) is more preferably 0.1 parts by mass or less, and further preferably 0.05 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the sizing agent-coated carbon fiber. .

溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)の割合は、サイジング剤塗布炭素繊維の試験片を、アセトニトリル/クロロホルム混合液(体積比9/1)に浸漬し、20分間超音波洗浄を行ない、サイジング剤をアセトニトリル/クロロホルム混合液に溶出した溶出液について、液体クロマトグラフィーを用いて下記条件で分析することができる。
・分析カラム:Chromolith Performance RP−18e(4.6×100mm)
・移動相:水/アセトニトリルを使用し、分析開始から7分で、水/アセトニトリル=60%/40%からアセトニトリル100%とした後、12分までアセトニトリル100%を保持し、その後12.1分までに水/アセトニトリル=60%/40%とし、17分まで水/アセトニトリル=60%/40%を保持した。
・流量:2.5mL/分
・カラム温度:45℃
・検出器:蒸発光散乱検出器(ELSD)
・検出器温度:60℃。
The proportion of the eluted aliphatic epoxy compound (A) was determined by immersing a sizing agent-coated carbon fiber test piece in an acetonitrile / chloroform mixture (volume ratio 9/1), performing ultrasonic cleaning for 20 minutes, and sizing agent. Can be analyzed under the following conditions using liquid chromatography.
・ Analytical column: Chromolis Performance RP-18e (4.6 × 100 mm)
-Mobile phase: Water / acetonitrile was used, and after 7 minutes from the start of analysis, water / acetonitrile = 60% / 40% to acetonitrile 100%, then 100% acetonitrile was retained for 12 minutes, and then 12.1 minutes By the time, water / acetonitrile = 60% / 40%, and water / acetonitrile = 60% / 40% was maintained until 17 minutes.
-Flow rate: 2.5 mL / min-Column temperature: 45 ° C
Detector: Evaporative light scattering detector (ELSD)
Detector temperature: 60 ° C.

本発明において、サイジング剤塗布炭素繊維の水分率は、0.010〜0.030質量%であることが好ましい。サイジング剤塗布炭素繊維の水分率が0.030質量%以下であることで、湿潤下においても炭素繊維強化複合材料の高い力学特性が維持できる。また、特に加水分解しやすい熱可塑性樹脂を用いた場合には、分子量低下を抑制できるため好ましい。サイジング剤塗布炭素繊維の水分率は、好ましくは0.024質量%以下であり、さらに好ましくは0.022質量%以下である。また、水分率の下限は0.010質量%以上であることで、炭素繊維に塗布されたサイジング剤の均一塗布性が向上するため好ましい。0.015質量%以上がより好ましい。サイジング剤塗布炭素繊維の水分量の測定は、サイジング剤塗布炭素繊維を約2g秤量し、三菱化学アナリテック社製KF−100(容量法カールフィッシャー水分計)等の水分計を用いて測定できる。測定時の加熱温度は150℃で実施する。   In this invention, it is preferable that the moisture content of sizing agent application | coating carbon fiber is 0.010-0.030 mass%. When the moisture content of the sizing agent-coated carbon fiber is 0.030% by mass or less, high mechanical properties of the carbon fiber-reinforced composite material can be maintained even under wet conditions. In particular, when a thermoplastic resin that is easily hydrolyzed is used, a decrease in molecular weight can be suppressed, which is preferable. The moisture content of the sizing agent-coated carbon fiber is preferably 0.024% by mass or less, and more preferably 0.022% by mass or less. Moreover, since the minimum of a moisture content is 0.010 mass% or more, since the uniform applicability | paintability of the sizing agent apply | coated to carbon fiber improves, it is preferable. 0.015 mass% or more is more preferable. The moisture content of the sizing agent-coated carbon fiber can be measured by weighing about 2 g of the sizing agent-coated carbon fiber and using a moisture meter such as KF-100 (capacity method Karl Fischer moisture meter) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech. The heating temperature during measurement is 150 ° C.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法では、表面自由エネルギーの極性成分が8mJ/m以上50mJ/m以下の炭素繊維にサイジング剤を塗布することが好ましい。表面自由エネルギーの極性成分が8mJ/m以上であることで、脂肪族エポキシ化合物(A)がより炭素繊維表面に近づくことで接着性が向上し、サイジング層が偏在化した構造を有するため好ましい。50mJ/m以下で、炭素繊維間の収束性が大きくなるためにマトリックス樹脂との含浸性が良好になるため、複合材料として用いた場合に用途展開が広がり好ましい。該炭素繊維表面の表面自由エネルギーの極性成分は、より好ましくは15mJ/m以上45mJ/m以下であり、最も好ましくは25mJ/m以上40mJ/m以下である。 In the manufacturing method of sizing agent coated carbon fiber of the present invention, it is preferred that the polar component of the surface free energy is applied sizing agent to 8 mJ / m 2 or more 50 mJ / m 2 or less of carbon fiber. Since the polar component of the surface free energy is 8 mJ / m 2 or more, the aliphatic epoxy compound (A) is closer to the carbon fiber surface, so that the adhesion is improved and the sizing layer is unevenly distributed. . When it is 50 mJ / m 2 or less, the convergence between the carbon fibers is increased, so that the impregnation with the matrix resin is improved. Polar component of the surface free energy of the carbon fiber surface is more preferably 15 mJ / m 2 or more 45 mJ / m 2 or less, and most preferably 25 mJ / m 2 or more 40 mJ / m 2 or less.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、例えば、トウ、織物、編物、組み紐、ウェブ、マットおよびチョップド等の形態で好適に用いられる。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is suitably used in the form of, for example, tow, woven fabric, knitted fabric, braided string, web, mat, and chopped.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、マトリックス樹脂との組み合わせで、炭素繊維強化複合材料として用いることができる。マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂(ここで説明される樹脂は、樹脂組成物であってもよい)が用いられる。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention can be used as a carbon fiber reinforced composite material in combination with a matrix resin. As the matrix resin, a thermosetting resin and a thermoplastic resin (the resin described here may be a resin composition) are used.

次に、マトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を用いた、炭素繊維強化熱硬化性樹脂系複合材料について説明する。   Next, a carbon fiber reinforced thermosetting resin composite material using a thermosetting resin as the matrix resin will be described.

特に、比強度と比弾性率が高いことを要求される用途には、炭素繊維が一方向に引き揃えたトウが最も適しており、さらに、マトリックス樹脂を含浸したプリプレグを用いる方法が好ましく用いられる。   In particular, for applications that require a high specific strength and specific elastic modulus, a tow in which carbon fibers are aligned in one direction is most suitable, and a method using a prepreg impregnated with a matrix resin is preferably used. .

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、熱硬化性樹脂との組み合わせでプリプレグおよび炭素繊維強化複合材料に用いることができる。本発明において、プリプレグは、前述したサイジング剤塗布炭素繊維、または前述の方法で製造されたサイジング剤塗布炭素繊維とマトリックス樹脂を含む。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention can be used for a prepreg and a carbon fiber reinforced composite material in combination with a thermosetting resin. In the present invention, the prepreg includes the sizing agent-coated carbon fibers described above or the sizing agent-coated carbon fibers produced by the method described above and a matrix resin.

本発明で用いられる熱硬化性樹脂は、熱により架橋反応が進行して、少なくとも部分的に三次元架橋構造を形成する樹脂であれば特に限定されない。かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂および熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられ、これらの変性体および2種類以上ブレンドした樹脂なども用いることができる。また、これらの熱硬化性樹脂は、加熱により自己硬化するものであっても良いし、硬化剤や硬化促進剤などを配合するものであっても良い。   The thermosetting resin used in the present invention is not particularly limited as long as the crosslinking reaction proceeds by heat and at least partially forms a three-dimensional crosslinked structure. Examples of such thermosetting resins include epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, benzoxazine resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, thermosetting polyimide resins, and the like. Two or more types of blended resins can also be used. In addition, these thermosetting resins may be self-curing by heating, or may be blended with a curing agent or a curing accelerator.

エポキシ樹脂に用いるエポキシ化合物としては、特に限定されるものではなく、ビスフェノール型エポキシ化合物、アミン型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、レゾルシノール型エポキシ化合物、フェノールアラルキル型エポキシ化合物、ナフトールアラルキル型エポキシ化合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物、ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物、イソシアネート変性エポキシ化合物、テトラフェニルエタン型エポキシ化合物、トリフェニルメタン型エポキシ化合物などの中から1種以上を選択して用いることができる。   The epoxy compound used for the epoxy resin is not particularly limited, and is a bisphenol type epoxy compound, an amine type epoxy compound, a phenol novolac type epoxy compound, a cresol novolac type epoxy compound, a resorcinol type epoxy compound, a phenol aralkyl type epoxy compound, One or more selected from naphthol aralkyl type epoxy compounds, dicyclopentadiene type epoxy compounds, epoxy compounds having a biphenyl skeleton, isocyanate-modified epoxy compounds, tetraphenylethane type epoxy compounds, triphenylmethane type epoxy compounds, etc. be able to.

ここで、ビスフェノール型エポキシ化合物とは、ビスフェノール化合物の2つのフェノール性水酸基がグリシジル化されたものであり、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、ビスフェノールS型、もしくはこれらビスフェノールのハロゲン、アルキル置換体、水添品等が挙げられる。また、単量体に限らず、複数の繰り返し単位を有する高分子量体も好適に使用することができる。   Here, the bisphenol type epoxy compound is obtained by glycidylation of two phenolic hydroxyl groups of a bisphenol compound. The bisphenol A type, the bisphenol F type, the bisphenol AD type, the bisphenol S type, or the halogen or alkyl of these bisphenols. Examples include substituted products and hydrogenated products. Moreover, not only a monomer but the high molecular weight body which has several repeating units can also be used conveniently.

ビスフェノールA型エポキシ化合物の市販品としては、“jER(登録商標)”825、828、834、1001、1002、1003、1003F、1004、1004AF、1005F、1006FS、1007、1009、1010(以上、三菱化学(株)製)などが挙げられる。臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物としては、“jER(登録商標)”505、5050、5051、5054、5057(以上、三菱化学(株)製)などが挙げられる。水添ビスフェノールA型エポキシ化合物の市販品としては、ST5080、ST4000D、ST4100D、ST5100(以上、新日鐵化学(株)製)などが挙げられる。   Commercially available bisphenol A type epoxy compounds include “jER (registered trademark)” 825, 828, 834, 1001, 1002, 1003, 1003F, 1004, 1004AF, 1005F, 1006FS, 1007, 1009, 1010 (and above, Mitsubishi Chemical) Etc.). Examples of the brominated bisphenol A type epoxy compound include “jER (registered trademark)” 505, 5050, 5051, 5054, 5057 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Examples of commercially available hydrogenated bisphenol A type epoxy compounds include ST5080, ST4000D, ST4100D, and ST5100 (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.).

ビスフェノールF型エポキシ化合物の市販品としては、“jER(登録商標)”806、807、4002P、4004P、4007P、4009P、4010P(以上、三菱化学(株)製)、“エピクロン(登録商標)”830、835(以上、DIC(株)製)、“エポトート(登録商標)”YDF2001、YDF2004(以上、新日鐵化学(株)製)などが挙げられる。テトラメチルビスフェノールF型エポキシ化合物としては、YSLV−80XY(新日鐵化学(株)製)などが挙げられる。   Commercially available bisphenol F type epoxy compounds include “jER (registered trademark)” 806, 807, 4002P, 4004P, 4007P, 4009P, 4010P (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epiclon (registered trademark)” 830. 835 (above, manufactured by DIC Corporation), “Epototo (registered trademark)” YDF2001, YDF2004 (above, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), and the like. Examples of the tetramethylbisphenol F type epoxy compound include YSLV-80XY (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.).

ビスフェノールS型エポキシ化合物としては、“エピクロン(登録商標)”EXA−154(DIC(株)製)などが挙げられる。   Examples of the bisphenol S-type epoxy compound include “Epiclon (registered trademark)” EXA-154 (manufactured by DIC Corporation).

また、アミン型エポキシ化合物としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール、テトラグリシジルキシリレンジアミンや、これらのハロゲン、アルキノール置換体、水添品などが挙げられる。   Examples of the amine-type epoxy compound include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol, triglycidylaminocresol, tetraglycidylxylylenediamine, halogens thereof, alkynol-substituted products, and hydrogenated products.

テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンの市販品としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学(株)製)、YH434L(新日鐵化学(株)製)、“jER(登録商標)”604(三菱化学(株)製)、“アラルダイド(登録商標)”MY720、MY721(以上、ハンツマン・アドバンズド・マテリアルズ(株)製)などが挙げられる。トリグリシジルアミノフェノールまたはトリグリシジルアミノクレゾールの市販品としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM100、ELM120(以上、住友化学(株)製)、“アラルダイド(登録商標)”MY0500、MY0510、MY0600(以上、ハンツマン・アドバンズド・マテリアルズ(株)製)、“jER(登録商標)”630(三菱化学(株)製)などが挙げられる。テトラグリシジルキシリレンジアミンおよびその水素添加品の市販品としては、TETRAD−X、TETRAD−C(以上、三菱ガス化学(株)製)などが挙げられる。   Commercially available products of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane include “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), YH434L (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), and “jER (registered trademark)” 604 (Mitsubishi Chemical). (Manufactured by Co., Ltd.), “Araldide (registered trademark)” MY720, MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.), and the like. Commercially available products of triglycidylaminophenol or triglycidylaminocresol include “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM100, ELM120 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldide (registered trademark)” MY0500, MY0510, MY0600 (and above) , Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.), “jER (registered trademark)” 630 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the like. Examples of commercially available tetraglycidylxylylenediamine and hydrogenated products thereof include TETRAD-X and TETRAD-C (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.).

フェノールノボラック型エポキシ化合物の市販品としては“jER(登録商標)”152、154(以上、三菱化学(株)製)、“エピクロン(登録商標)”N−740、N−770、N−775(以上、DIC(株)製)などが挙げられる。   Commercially available products of phenol novolac type epoxy compounds are “jER (registered trademark)” 152, 154 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epicron (registered trademark)” N-740, N-770, N-775 ( As mentioned above, DIC Corporation) etc. are mentioned.

クレゾールノボラック型エポキシ化合物の市販品としては、“エピクロン(登録商標)”N−660、N−665、N−670、N−673、N−695(以上、DIC(株)製)、EOCN−1020、EOCN−102S、EOCN−104S(以上、日本化薬(株)製)などが挙げられる。   As a commercial item of a cresol novolac type epoxy compound, “Epiclon (registered trademark)” N-660, N-665, N-670, N-673, N-695 (above, manufactured by DIC Corporation), EOCN-1020 , EOCN-102S, EOCN-104S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and the like.

レゾルシノール型エポキシ化合物の市販品としては、“デナコール(登録商標)”EX−201(ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available resorcinol-type epoxy compounds include “Denacol (registered trademark)” EX-201 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).

グリシジルアニリン型エポキシ化合物の市販品としては、GANやGOT(以上、日本化薬(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available glycidyl aniline type epoxy compounds include GAN and GOT (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物の市販品としては、“jER(登録商標)”YX4000H、YX4000、YL6616(以上、三菱化学(株)製)、NC−3000(日本化薬(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available epoxy compounds having a biphenyl skeleton include “jER (registered trademark)” YX4000H, YX4000, YL6616 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), NC-3000 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and the like. It is done.

ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物の市販品としては、“エピクロン(登録商標)”HP7200L(エポキシ価4.0〜4.1meq./g、軟化点54〜58)、“エピクロン(登録商標)”HP7200(エポキシ価3.9meq./g、軟化点59〜63)、“エピクロン(登録商標)”HP7200H(エポキシ価3.6meq./g、軟化点80〜85)、“エピクロン(登録商標)”HP7200HH(エポキシ3.6meq./g、軟化点87〜92)(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、XD−1000−L(エポキシ価3.9〜4.2meq./g、軟化点60〜70)、XD−1000−2L(エポキシ価4.0〜4.3meq./g、軟化点53〜63)(以上、日本化薬(株)製)、“Tactix(登録商標)”556(エポキシ価4.3〜4.7meq./g、軟化点79℃)(Vantico Inc社製)などが挙げられる。   Commercially available dicyclopentadiene type epoxy compounds include “Epicron (registered trademark)” HP7200L (epoxy value 4.0 to 4.1 meq./g, softening point 54 to 58), “Epicron (registered trademark)” HP7200 ( Epoxy value 3.9 meq./g, softening point 59 to 63), “Epiclon (registered trademark)” HP7200H (epoxy value 3.6 meq./g, softening point 80 to 85), “Epiclon (registered trademark)” HP7200HH ( Epoxy 3.6 meq./g, softening point 87 to 92 (above, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), XD-1000-L (epoxy value 3.9 to 4.2 meq./g, softening point 60) -70), XD-1000-2L (epoxy value 4.0-4.3 meq./g, softening point 53-63) (Nippon Kayaku Co., Ltd.), "Tactix ( Recorded trademark) "556 (epoxy value 4.3~4.7meq. / G, a softening point of 79 ° C.) (Vantico Inc Co., Ltd.) and the like.

イソシアネート変性エポキシ化合物の市販品としては、オキサゾリドン環を有するXAC4151、AER4152(旭化成エポキシ(株)製)やACR1348((株)ADEKA製)などが挙げられる。   Examples of commercially available isocyanate-modified epoxy compounds include XAC4151, AER4152 (produced by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) and ACR1348 (produced by ADEKA Co., Ltd.) having an oxazolidone ring.

テトラフェニルエタン型エポキシ化合物の市販品としては、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン型エポキシ化合物である“jER(登録商標)”1031(三菱化学(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available tetraphenylethane type epoxy compounds include “jER (registered trademark)” 1031 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), which is a tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane type epoxy compound.

トリフェニルメタン型エポキシ化合物の市販品としては、“タクチックス(登録商標)”742(ハンツマン・アドバンズド・マテリアルズ(株)製)などが挙げられる。   As a commercial item of a triphenylmethane type epoxy compound, “Tactics (registered trademark)” 742 (manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.) and the like can be mentioned.

不飽和ポリエステル樹脂としては、α,β−不飽和ジカルボン酸を含む酸成分とアルコールとを反応させて得られる不飽和ポリエステルを、重合性不飽和単量体に溶解したものが挙げられる。α,β−不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等およびこれらの酸無水物等の誘導体等が挙げられ、これらは2種以上を併用してもよい。また、必要に応じてα,β−不飽和ジカルボン酸以外の酸成分としてフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、アジピン酸、セバシン酸等の飽和ジカルボン酸およびこれらの酸無水物等の誘導体をα,β−不飽和ジカルボン酸と併用してもよい。   As unsaturated polyester resin, what melt | dissolved the unsaturated polyester obtained by making the acid component and alcohol which contain (alpha), (beta) -unsaturated dicarboxylic acid react in a polymerizable unsaturated monomer is mentioned. Examples of the α, β-unsaturated dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like, derivatives of these acid anhydrides and the like, and these may be used in combination of two or more. In addition, as necessary, as an acid component other than α, β-unsaturated dicarboxylic acid, saturated dicarboxylic acid such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, and acid anhydrides thereof, etc. The derivative may be used in combination with an α, β-unsaturated dicarboxylic acid.

アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール等の脂肪族グリコール、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAプロピレンオキシド(1〜100モル)付加物、キシレングリコール等の芳香族ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール等が挙げられ、これらの2種以上を併用してもよい。   Examples of the alcohol include aliphatic glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butanediol, cyclohexane Alicyclic diols such as pentanediol and cyclohexanediol, hydrogenated bisphenol A, bisphenol A propylene oxide (1 to 100 mol) adducts, aromatic diols such as xylene glycol, polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and pentaerythritol, etc. These may be used in combination of two or more thereof.

不飽和ポリエステル樹脂の具体例としては、例えば、フマル酸又はマレイン酸とビスフェノールAのエチレンオキサイド(以下、EOと略す)付加物との縮合物、フマル酸又はマレイン酸とビスフェノールAのプロピレンオキサイド(以下、POと略す。)付加物との縮合物およびフマル酸又はマレイン酸とビスフェノールAのEOおよびPO付加物(EOおよびPOの付加は、ランダムでもブロックでもよい)との縮合物等が含まれ、これらの縮合物は必要に応じてスチレン等のモノマーに溶解したものでもよい。不飽和ポリエステル樹脂の市販品としては、“ユピカ(登録商標)”(日本ユピカ(株)製)、“リゴラック(登録商標)”(昭和電工(株)製)、“ポリセット(登録商標)”(日立化成工業(株)製)等が挙げられる。   Specific examples of the unsaturated polyester resin include, for example, a condensate of fumaric acid or maleic acid and bisphenol A ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) adduct, fumaric acid or maleic acid and bisphenol A propylene oxide (hereinafter referred to as “unsaturated polyester resin”). Abbreviated as PO.) Condensates with adducts and fumaric acid or maleic acid with EO and PO adducts of bisphenol A (addition of EO and PO may be random or block), etc. These condensates may be dissolved in a monomer such as styrene as necessary. Commercially available unsaturated polyester resins include “Yupika (registered trademark)” (manufactured by Nippon Yupica), “Rigolac (registered trademark)” (manufactured by Showa Denko), “Polyset (registered trademark)” (Manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.).

ビニルエステル樹脂としては、前記エポキシ化合物とα,β−不飽和モノカルボン酸とをエステル化させることで得られるエポキシ(メタ)アクリレートが挙げられる。α,β−不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、チグリン酸および桂皮酸等が挙げられ、これらの2種以上を併用してもよい。ビニルエステル樹脂の具体例としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ化合物(メタ)アクリレート変性物(ビスフェノールA型エポキシ化合物のエポキシ基と(メタ)アクリル酸のカルボキシル基とが反応して得られる末端(メタ)アクリレート変性樹脂等)等が含まれ、これらの変性物は必要に応じてスチレン等のモノマーに溶解したものでもよい。ビニルエステル樹脂の市販品としては、“ディックライト(登録商標)”(DIC(株)製)、“ネオポール(登録商標)”(日本ユピカ(株)製)、“リポキシ(登録商標)”(昭和高分子(株)製)等が挙げられる。   Examples of the vinyl ester resin include epoxy (meth) acrylate obtained by esterifying the epoxy compound and an α, β-unsaturated monocarboxylic acid. Examples of the α, β-unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, tiglic acid and cinnamic acid, and two or more of these may be used in combination. Specific examples of the vinyl ester resin include, for example, a modified bisphenol type epoxy compound (meth) acrylate (terminal (meth) obtained by reacting an epoxy group of a bisphenol A type epoxy compound and a carboxyl group of (meth) acrylic acid). Acrylate-modified resins and the like), and these modified products may be dissolved in a monomer such as styrene as necessary. Commercially available vinyl ester resins include “Dicklight (registered trademark)” (manufactured by DIC Corporation), “Neopol (registered trademark)” (manufactured by Nippon Yupica Corporation), “Lipoxy (registered trademark)” (Showa) Polymer Co., Ltd.).

ベンゾオキサジン樹脂としては、o−クレゾールアニリン型ベンゾオキサジン樹脂、m−クレゾールアニリン型ベンゾオキサジン樹脂、p−クレゾールアニリン型ベンゾオキサジン樹脂、フェノール−アニリン型ベンゾオキサジン樹脂、フェノール−メチルアミン型ベンゾオキサジン樹脂、フェノール−シクロヘキシルアミン型ベンゾオキサジン樹脂、フェノール−m−トルイジン型ベンゾオキサジン樹脂、フェノール−3,5−ジメチルアニリン型ベンゾオキサジン樹脂、ビスフェノールA−アニリン型ベンゾオキサジン樹脂、ビスフェノールA−アミン型ベンゾオキサジン樹脂、ビスフェノールF−アニリン型ベンゾオキサジン樹脂、ビスフェノールS−アニリン型ベンゾオキサジン樹脂、ジヒドロキシジフェニルスルホン−アニリン型ベンゾオキサジン樹脂、ジヒドロキシジフェニルエーテル−アニリン型ベンゾオキサジン樹脂、ベンゾフェノン型ベンゾオキサジン樹脂、ビフェニル型ベンゾオキサジン樹脂、ビスフェノールAF−アニリン型ベンゾオキサジン樹脂、ビスフェノールA−メチルアニリン型ベンゾオキサジン樹脂、フェノール−ジアミノジフェニルメタン型ベンゾオキサジン樹脂、トリフェニルメタン型ベンゾオキサジン樹脂、およびフェノールフタレイン型ベンゾオキサジン樹脂などが挙げられる。ベンゾオキサジン樹脂の市販品としては、BF−BXZ、BS−BXZ、BA−BXZ(以上、小西化学工業(株)製)等が挙げられる。   Examples of the benzoxazine resin include o-cresol aniline type benzoxazine resin, m-cresol aniline type benzoxazine resin, p-cresol aniline type benzoxazine resin, phenol-aniline type benzoxazine resin, phenol-methylamine type benzoxazine resin, Phenol-cyclohexylamine type benzoxazine resin, phenol-m-toluidine type benzoxazine resin, phenol-3,5-dimethylaniline type benzoxazine resin, bisphenol A-aniline type benzoxazine resin, bisphenol A-amine type benzoxazine resin, Bisphenol F-aniline type benzoxazine resin, bisphenol S-aniline type benzoxazine resin, dihydroxydiphenylsulfone-aniline type Nzooxazine resin, dihydroxydiphenyl ether-aniline type benzoxazine resin, benzophenone type benzoxazine resin, biphenyl type benzoxazine resin, bisphenol AF-aniline type benzoxazine resin, bisphenol A-methylaniline type benzoxazine resin, phenol-diaminodiphenylmethane type benzoxazine Examples thereof include resins, triphenylmethane type benzoxazine resins, and phenolphthalein type benzoxazine resins. Examples of commercially available benzoxazine resins include BF-BXZ, BS-BXZ, BA-BXZ (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd.).

フェノール樹脂としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、t−ブチルフェノール、ノニルフェノール、カシュー油、リグニン、レゾルシンおよびカテコール等のフェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドおよびフルフラール等のアルデヒド類との縮合により得られる樹脂が挙げられ、ノボラック樹脂やレゾール樹脂等が挙げられる。ノボラック樹脂は、シュウ酸等の酸触媒存在下で、フェノールとホルムアルデヒドとを同量又はフェノール過剰の条件で反応させることで得られる。レゾール樹脂は、水酸化ナトリウム、アンモニア又は有機アミン等の塩基触媒の存在下で、フェノールとホルムアルデヒドとを同量又はホルムアルデヒド過剰の条件で反応させることにより得られる。フェノール樹脂の市販品としては、“スミライトレジン(登録商標)”(住友ベークライト(株)製)、レヂトップ(群栄化学工業(株)製)、“AVライト(登録商標)”(旭有機材工業(株)製)等が挙げられる。   Examples of the phenolic resin include resins obtained by condensation of phenols such as phenol, cresol, xylenol, t-butylphenol, nonylphenol, cashew oil, lignin, resorcin, and catechol with aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, and furfural. , Novolak resins and resol resins. The novolak resin can be obtained by reacting phenol and formaldehyde in the same amount or in excess of phenol in the presence of an acid catalyst such as oxalic acid. The resole resin can be obtained by reacting phenol and formaldehyde in the same amount or in excess of formaldehyde in the presence of a base catalyst such as sodium hydroxide, ammonia or organic amine. Commercially available phenolic resins include “Sumilite Resin (registered trademark)” (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), Resitop (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.), “AV Light (registered trademark)” (Asahi Organic Materials) Kogyo Co., Ltd.).

尿素樹脂としては、尿素とホルムアルデヒドとの縮合によって得られる樹脂が挙げられる。尿素樹脂の市販品としては、UA−144((株)サンベーク製)等が挙げられる。   Examples of the urea resin include a resin obtained by condensation of urea and formaldehyde. Examples of commercially available urea resins include UA-144 (manufactured by Sunbake Co., Ltd.).

メラミン樹脂としては、メラミンとホルムアルデヒドとの重縮合により得られる樹脂が挙げられる。メラミン樹脂の市販品としては、“ニカラック(登録商標)”((株)三和ケミカル製)等が挙げられる。   Examples of the melamine resin include a resin obtained by polycondensation of melamine and formaldehyde. Examples of commercially available melamine resins include “Nicalac (registered trademark)” (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.).

熱硬化性ポリイミド樹脂としては、少なくとも主構造にイミド環を含み、かつ末端又は主鎖内にフェニルエチニル基、ナジイミド基、マレイミド基、アセチレン基等から選ばれるいずれか一つ以上を含む樹脂が挙げられる。ポリイミド樹脂の市販品としては、PETI−330(宇部興産(株)製)等が挙げられる。   Examples of the thermosetting polyimide resin include a resin containing at least one imide ring in the main structure and one or more selected from phenylethynyl group, nadiimide group, maleimide group, acetylene group and the like in the terminal or main chain. It is done. Examples of commercially available polyimide resin include PETI-330 (manufactured by Ube Industries).

これらの熱硬化性樹脂の中でも、機械特性のバランスに優れ、硬化収縮が小さいという利点を有するため、エポキシ化合物(E)を少なくとも含むエポキシ樹脂を用いることが好ましい。特にエポキシ化合物(E)として複数の官能基を有するグリシジルアミン型エポキシ化合物を少なくとも含有するエポキシ樹脂が好ましい。複数の官能基を有するグリシジルアミン型エポキシ化合物を少なくとも含有するエポキシ樹脂は、多架橋密度が高く、炭素繊維強化複合材料の耐熱性および圧縮強度を向上させることができるため好ましい。   Among these thermosetting resins, it is preferable to use an epoxy resin containing at least an epoxy compound (E) because it has an advantage of excellent balance of mechanical properties and small curing shrinkage. In particular, an epoxy resin containing at least a glycidylamine type epoxy compound having a plurality of functional groups as the epoxy compound (E) is preferable. An epoxy resin containing at least a glycidylamine type epoxy compound having a plurality of functional groups is preferable because it has a high multi-crosslinking density and can improve the heat resistance and compressive strength of the carbon fiber reinforced composite material.

複数の官能基を有するグリシジルアミン型エポキシ化合物としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノールおよびトリグリシジルアミノクレゾール、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジル−o−トルイジン、N,N−ジグリシジル−4−フェノキシアニリン、N,N−ジグリシジル−4−(4−メチルフェノキシ)アニリン、N,N−ジグリシジル−4−(4−tert−ブチルフェノキシ)アニリンおよびN,N−ジグリシジル−4−(4−フェノキシフェノキシ)アニリン等が挙げられる。これらの化合物は、多くの場合、フェノキシアニリン誘導体にエピクロロヒドリンを付加し、アルカリ化合物により環化して得られる。分子量の増加に伴い粘度が増加していくため、取扱い性の点から、N,N−ジグリシジル−4−フェノキシアニリンが特に好ましく用いられる。   Examples of the glycidylamine-type epoxy compound having a plurality of functional groups include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol and triglycidylaminocresol, N, N-diglycidylaniline, N, N-diglycidyl-o-toluidine, N , N-diglycidyl-4-phenoxyaniline, N, N-diglycidyl-4- (4-methylphenoxy) aniline, N, N-diglycidyl-4- (4-tert-butylphenoxy) aniline and N, N-diglycidyl- 4- (4-phenoxyphenoxy) aniline and the like can be mentioned. In many cases, these compounds are obtained by adding epichlorohydrin to a phenoxyaniline derivative and cyclizing with an alkali compound. Since the viscosity increases as the molecular weight increases, N, N-diglycidyl-4-phenoxyaniline is particularly preferably used from the viewpoint of handleability.

フェノキシアニリン誘導体としては、具体的には、4−フェノキシアニリン、4−(4−メチルフェノキシ)アニリン、4−(3−メチルフェノキシ)アニリン、4−(2−メチルフェノキシ)アニリン、4−(4−エチルフェノキシ)アニリン、4−(3−エチルフェノキシ)アニリン、4−(2−エチルフェノキシ)アニリン、4−(4−プロピルフェノキシ)アニリン、4−(4−tert−ブチルフェノキシ)アニリン、4−(4−シクロヘキシルフェノキシ)アニリン、4−(3−シクロヘキシルフェノキシ)アニリン、4−(2−シクロヘキシルフェノキシ)アニリン、4−(4−メトキシフェノキシ)アニリン、4−(3−メトキシフェノキシ)アニリン、4−(2−メトキシフェノキシ)アニリン、4−(3−フェノキシフェノキシ)アニリン、4−(4−フェノキシフェノキシ)アニリン、4−[4−(トリフルオロメチル)フェノキシ]アニリン、4−[3−(トリフルオロメチル)フェノキシ]アニリン、4−[2−(トリフルオロメチル)フェノキシ]アニリン、4−(2−ナフチルオキシフェノキシ)アニリン、4−(1−ナフチルオキシフェノキシ)アニリン、4−[(1,1’−ビフェニル−4−イル)オキシ]アニリン、4−(4−ニトロフェノキシ)アニリン、4−(3−ニトロフェノキシ)アニリン、4−(2−ニトロフェノキシ)アニリン、3−ニトロ−4−アミノフェニルフェニルエーテル、2−ニトロ−4−(4−ニトロフェノキシ)アニリン、4−(2,4−ジニトロフェノキシ)アニリン、3−ニトロ−4−フェノキシアニリン、4−(2−クロロフェノキシ)アニリン、4−(3−クロロフェノキシ)アニリン、4−(4−クロロフェノキシ)アニリン、4−(2,4−ジクロロフェノキシ)アニリン、3−クロロ−4−(4−クロロフェノキシ)アニリン、および4−(4−クロロ−3−トリルオキシ)アニリンなどが挙げられる。   Specific examples of the phenoxyaniline derivative include 4-phenoxyaniline, 4- (4-methylphenoxy) aniline, 4- (3-methylphenoxy) aniline, 4- (2-methylphenoxy) aniline, 4- (4 -Ethylphenoxy) aniline, 4- (3-ethylphenoxy) aniline, 4- (2-ethylphenoxy) aniline, 4- (4-propylphenoxy) aniline, 4- (4-tert-butylphenoxy) aniline, 4- (4-cyclohexylphenoxy) aniline, 4- (3-cyclohexylphenoxy) aniline, 4- (2-cyclohexylphenoxy) aniline, 4- (4-methoxyphenoxy) aniline, 4- (3-methoxyphenoxy) aniline, 4- (2-methoxyphenoxy) aniline, 4- (3-phenoxyf) Noxy) aniline, 4- (4-phenoxyphenoxy) aniline, 4- [4- (trifluoromethyl) phenoxy] aniline, 4- [3- (trifluoromethyl) phenoxy] aniline, 4- [2- (trifluoro) Methyl) phenoxy] aniline, 4- (2-naphthyloxyphenoxy) aniline, 4- (1-naphthyloxyphenoxy) aniline, 4-[(1,1′-biphenyl-4-yl) oxy] aniline, 4- ( 4-nitrophenoxy) aniline, 4- (3-nitrophenoxy) aniline, 4- (2-nitrophenoxy) aniline, 3-nitro-4-aminophenyl phenyl ether, 2-nitro-4- (4-nitrophenoxy) Aniline, 4- (2,4-dinitrophenoxy) aniline, 3-nitro-4-phenoxyaniline, -(2-chlorophenoxy) aniline, 4- (3-chlorophenoxy) aniline, 4- (4-chlorophenoxy) aniline, 4- (2,4-dichlorophenoxy) aniline, 3-chloro-4- (4- Chlorophenoxy) aniline, 4- (4-chloro-3-tolyloxy) aniline, and the like.

テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンの市販品として、例えば、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学(株)製)、YH434L(東都化成(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY720(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ(株)製)、および“jER(登録商標)”604(三菱化学(株)製)等を使用することができる。トリグリシジルアミノフェノールおよびトリグリシジルアミノクレゾールとしては、例えば、“スミエポキシ(登録商標)”ELM100(住友化学(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY0510、“アラルダイト(登録商標)”MY0600(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ(株)製)、および“jER(登録商標)”630(三菱化学(株)製)等を使用することができる。   Commercially available products of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane include, for example, “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), YH434L (manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), “Araldite (registered trademark)” MY720 (Huntsman Advanced) -Materials Co., Ltd.), "jER (registered trademark)" 604 (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), etc. can be used. Examples of triglycidylaminophenol and triglycidylaminocresol include, for example, “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM100 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldite (registered trademark)” MY0510, “Araldite (registered trademark)” MY0600 (and above) , Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.), “jER (registered trademark)” 630 (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), and the like can be used.

複数の官能基を有するグリシジルアミン型エポキシ化合物として、上述した中でもグリシジルアミン骨格を少なくとも1つ有し、かつエポキシ基を3以上有する芳香族エポキシ化合物であることが好ましい。   Among the above-mentioned glycidylamine type epoxy compounds having a plurality of functional groups, an aromatic epoxy compound having at least one glycidylamine skeleton and having 3 or more epoxy groups is preferable.

エポキシ基を3以上有するグリシジルアミン型芳香族エポキシ化合物を含むエポキシ樹脂は、耐熱性を高める効果があり、その割合は、エポキシ樹脂中に30〜100質量%含まれていることが好ましく、より好ましい割合は50質量%以上である。グリシジルアミン型芳香族エポキシ化合物の割合が30質量%以上で、炭素繊維強化複合材料の圧縮強度が向上、耐熱性が良好になるため好ましい。   An epoxy resin containing a glycidylamine type aromatic epoxy compound having 3 or more epoxy groups has an effect of improving heat resistance, and the proportion thereof is preferably 30 to 100% by mass in the epoxy resin, more preferably. A ratio is 50 mass% or more. The ratio of the glycidylamine type aromatic epoxy compound is preferably 30% by mass or more, since the compressive strength of the carbon fiber reinforced composite material is improved and the heat resistance is improved.

これらのエポキシ化合物を用いる場合、必要に応じて酸や塩基などの触媒や硬化剤を添加してよい。例えば、エポキシ樹脂の硬化には、ハロゲン化ホウ素錯体、p−トルエンスルホン酸塩などのルイス酸や、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタンおよびそれらの誘導体や異性体などのポリアミン硬化剤などが好ましく用いられる。   When using these epoxy compounds, you may add catalysts and hardening | curing agents, such as an acid and a base, as needed. For example, for curing epoxy resins, Lewis acids such as boron halide complexes and p-toluenesulfonate, and polyamine curing agents such as diaminodiphenylsulfone, diaminodiphenylmethane and their derivatives and isomers are preferably used.

本発明のプリプレグにおいて、硬化剤には、潜在性硬化剤(F)を用いることが好ましい。ここで説明される潜在性硬化剤(F)は、本発明の熱硬化性樹脂の硬化剤であって、温度をかけることで活性化してエポキシ基等の反応基と反応する硬化剤であり、70℃以上で反応が活性化することが好ましい。ここで、70℃で活性化するとは、反応開始温度が70℃の範囲にあることをいう。かかる反応開始温度(以下、活性化温度という)は例えば、示差走査熱量分析(DSC)により求めることができる。具体的には、エポキシ価5.2〜5.4meq./g程度のビスフェノールA型エポキシ化合物100質量部に評価対象の硬化剤10質量部を加えたエポキシ樹脂組成物について、示差走査熱量分析により得られる発熱曲線の変曲点の接線とベースラインの接線の交点から求められる。   In the prepreg of the present invention, the latent curing agent (F) is preferably used as the curing agent. The latent curing agent (F) described here is a curing agent for the thermosetting resin of the present invention, and is a curing agent that is activated by applying a temperature and reacts with a reactive group such as an epoxy group, The reaction is preferably activated at 70 ° C. or higher. Here, activation at 70 ° C. means that the reaction start temperature is in the range of 70 ° C. Such reaction start temperature (hereinafter referred to as activation temperature) can be determined by, for example, differential scanning calorimetry (DSC). Specifically, the epoxy value is 5.2 to 5.4 meq. Tangent of the inflection point of the exothermic curve obtained by differential scanning calorimetry and the tangent of the baseline for an epoxy resin composition obtained by adding 10 parts by mass of the curing agent to be evaluated to 100 parts by mass of the bisphenol A type epoxy compound of about 10 g / g It is calculated from the intersection of

潜在性硬化剤(F)は、芳香族アミン硬化剤、またはジシアンジアミドもしくはその誘導体であることが好ましい。芳香族アミン硬化剤としては、エポキシ樹脂硬化剤として用いられる芳香族アミン類であれば特に限定されるものではないが、具体的には、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(4,4’−DDS)、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、3,3’−ジイソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−5,5’−ジイソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル(DADPE)、ビスアニリン、ベンジルジメチルアニリン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール(DMP−10)、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(DMP−30)、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールの2−エチルヘキサン酸エステル等を使用することができる。これらは、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。   The latent curing agent (F) is preferably an aromatic amine curing agent, or dicyandiamide or a derivative thereof. The aromatic amine curing agent is not particularly limited as long as it is an aromatic amine used as an epoxy resin curing agent. Specifically, 3,3′-diaminodiphenylsulfone (3,3′- DDS), 4,4′-diaminodiphenylsulfone (4,4′-DDS), diaminodiphenylmethane (DDM), 3,3′-diisopropyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-di-t- Butyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diethyl-5,5′-dimethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diisopropyl-5,5′-dimethyl-4,4 ′ -Diaminodiphenylmethane, 3,3'-di-t-butyl-5,5'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3 ', 5,5'-tetra Ethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diisopropyl-5,5′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-di-t-butyl-5,5′-diethyl- 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3 ′, 5,5′-tetraisopropyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-di-t-butyl-5,5′-diisopropyl-4,4 '-Diaminodiphenylmethane, 3,3', 5,5'-tetra-t-butyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ether (DADPE), bisaniline, benzyldimethylaniline, 2- (dimethylaminomethyl) phenol ( DMP-10), 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol (DMP-30), 2,4,6 Can be used tris (dimethylaminomethyl) 2-ethylhexanoic acid ester of phenol. These may be used alone or in admixture of two or more.

芳香族アミン硬化剤(E1)の市販品としては、セイカキュアS(和歌山精化工業(株)製)、MDA−220(三井化学(株)製)、“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)、および3,3’−DAS(三井化学(株)製)、“Lonzacure(登録商標)”M−DEA(Lonza(株)製)、“Lonzacure(登録商標)”M−DIPA(Lonza(株)製)、“Lonzacure(登録商標)”M−MIPA(Lonza(株)製)および“Lonzacure(登録商標)”DETDA 80(Lonza(株)製)などが挙げられる。   Commercially available aromatic amine curing agents (E1) include Seika Cure S (manufactured by Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd.), MDA-220 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), “jER Cure (registered trademark)” W (Japan) Epoxy Resin Co., Ltd.), 3,3′-DAS (Mitsui Chemicals Co., Ltd.), “Lonzacure (registered trademark)” M-DEA (Lonza Co., Ltd.), “Lonzacure (registered trademark)” M -DIPA (manufactured by Lonza), "Lonzacure (registered trademark)" M-MIPA (manufactured by Lonza), "Lonzacure (registered trademark)" DETDA 80 (manufactured by Lonza), and the like.

ジシアンジアミド誘導体またはその誘導体とは、アミノ基、イミノ基およびシアノ基の少なくとも一つを用いて反応させた化合物であり、例えば、o−トリルビグアニド、ジフェニルビグアニドや、ジシアンジアミドのアミノ基、イミノ基またはシアノ基にエポキシ樹脂組成物に用いるエポキシ化合物のエポキシ基を予備反応させたものである。   A dicyandiamide derivative or a derivative thereof is a compound reacted with at least one of an amino group, an imino group and a cyano group. For example, o-tolylbiguanide, diphenylbiguanide, dicyandiamide amino group, imino group or cyano group. In this group, the epoxy group of the epoxy compound used in the epoxy resin composition is pre-reacted.

ジシアンジアミドまたはその誘導体の市販品としては、DICY−7、DICY−15(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)などが挙げられる。   As a commercial item of dicyandiamide or its derivative, DICY-7, DICY-15 (above, Japan Epoxy Resin Co., Ltd. product) etc. are mentioned.

芳香族アミン硬化剤、ジシアンジアミドまたはその誘導体以外の硬化剤としては、脂環式アミンなどのアミン、フェノール化合物、酸無水物、ポリアミノアミド、有機酸ヒドラジド、イソシアネートを芳香族ジアミン硬化剤に併用して用いてもよい。   Curing agents other than aromatic amine curing agents, dicyandiamide or derivatives thereof include amines such as alicyclic amines, phenolic compounds, acid anhydrides, polyaminoamides, organic acid hydrazides, and isocyanates in combination with aromatic diamine curing agents. It may be used.

潜在性硬化剤として使用するフェノール化合物としては、マトリックス樹脂として上記で例示したフェノール化合物を任意に用いることができる。   As the phenol compound used as the latent curing agent, the phenol compounds exemplified above as the matrix resin can be arbitrarily used.

また、本発明にかかるサイジング剤と、ジシアンジアミドとの組み合わせとしては、次に示す組み合わせが好ましい。   Moreover, as a combination of the sizing agent according to the present invention and dicyandiamide, the following combinations are preferable.

また、潜在性硬化剤の総量は、全エポキシ樹脂成分のエポキシ基1当量に対し、活性水素基が0.6〜1.2当量の範囲となる量を含むことが好ましく、より好ましくは0.7〜0.9当量の範囲となる量を含むことである。ここで、活性水素基とは、硬化剤成分のエポキシ基と反応しうる官能基を意味し、活性水素基が0.6当量に満たない場合は、硬化物の反応率、耐熱性、弾性率が不足し、また、繊維強化複合材料のガラス転移温度や強度が不足する場合がある。また、活性水素基が1.2当量を超える場合は、硬化物の反応率、ガラス転移温度、弾性率は十分であるが、塑性変形能力が不足するため、炭素繊維強化複合材料の耐衝撃性が不足する場合がある。   Moreover, it is preferable that the total amount of a latent hardening | curing agent contains the quantity from which an active hydrogen group becomes the range of 0.6-1.2 equivalent with respect to 1 equivalent of epoxy groups of all the epoxy resin components, More preferably, it is 0.00. The amount is in the range of 7 to 0.9 equivalent. Here, the active hydrogen group means a functional group that can react with the epoxy group of the curing agent component, and when the active hydrogen group is less than 0.6 equivalent, the reaction rate, heat resistance, and elastic modulus of the cured product. In some cases, the glass transition temperature and strength of the fiber reinforced composite material may be insufficient. If the active hydrogen group exceeds 1.2 equivalents, the reaction rate, glass transition temperature, and elastic modulus of the cured product are sufficient, but the plastic deformation ability is insufficient, so the impact resistance of the carbon fiber reinforced composite material May be insufficient.

また、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、硬化を促進させることを目的に、硬化促進剤を配合することもできる。   Moreover, when a thermosetting resin is an epoxy resin, a hardening accelerator can also be mix | blended in order to accelerate hardening.

硬化促進剤としては、ウレア化合物、第三級アミンとその塩、イミダゾールとその塩、トリフェニルホスフィンまたはその誘導体、カルボン酸金属塩や、ルイス酸類やブレンステッド酸類とその塩類などが挙げられる。中でも、保存安定性と触媒能力のバランスから、ウレア化合物が好適に用いられる。   Examples of the curing accelerator include urea compounds, tertiary amines and salts thereof, imidazoles and salts thereof, triphenylphosphine or derivatives thereof, carboxylic acid metal salts, Lewis acids, Bronsted acids and salts thereof, and the like. Among these, a urea compound is preferably used from the balance between storage stability and catalytic ability.

特に、硬化促進剤としてウレア化合物が用いられる場合、潜在性硬化剤としてジシアンジアミドまたはその誘導体と組み合わせて用いられることが好適である。   In particular, when a urea compound is used as the curing accelerator, it is preferable that the latent curing agent is used in combination with dicyandiamide or a derivative thereof.

ウレア化合物としては、例えば、N,N−ジメチル−N’−(3,4−ジクロロフェニル)ウレア、トルエンビス(ジメチルウレア)、4,4’−メチレンビス(フェニルジメチルウレア)、3−フェニル−1,1−ジメチルウレアなどを使用することができる。かかるウレア化合物の市販品としては、DCMU99(保土谷化学(株)製)、“Omicure(登録商標)”24、52、94(以上、Emerald Performance Materials,LLC製)などが挙げられる。   Examples of the urea compound include N, N-dimethyl-N ′-(3,4-dichlorophenyl) urea, toluenebis (dimethylurea), 4,4′-methylenebis (phenyldimethylurea), 3-phenyl-1, 1-dimethylurea or the like can be used. Examples of commercially available urea compounds include DCMU99 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), “Omicure (registered trademark)” 24, 52, 94 (manufactured by Emerald Performance Materials, LLC).

ウレア化合物の配合量は、全エポキシ樹脂成分100質量部に対して1〜4質量部とすることが好ましい。かかるウレア化合物の配合量が1質量部に満たない場合は、反応が十分に進行せず、硬化物の弾性率と耐熱性が不足することがある。また、かかるウレア化合物の配合量が4質量部を超える場合は、エポキシ化合物の自己重合反応が、エポキシ化合物と硬化剤との反応を阻害するため、硬化物の靭性が不足することや、弾性率が低下することがある。   It is preferable that the compounding quantity of a urea compound shall be 1-4 mass parts with respect to 100 mass parts of all the epoxy resin components. When the compounding quantity of this urea compound is less than 1 mass part, reaction may not fully advance and the elasticity modulus and heat resistance of hardened | cured material may be insufficient. Moreover, when the compounding quantity of this urea compound exceeds 4 mass parts, since the self-polymerization reaction of an epoxy compound inhibits reaction with an epoxy compound and a hardening | curing agent, the toughness of hardened | cured material is insufficient, and an elasticity modulus May decrease.

また、これらエポキシ樹脂と硬化剤、あるいはそれらの一部を予備反応させた物を組成物中に配合することもできる。この方法は、粘度調節や保存安定性向上に有効な場合がある。   Moreover, the thing which made these epoxy resin and hardening | curing agent, or some of them pre-react can be mix | blended in a composition. This method may be effective for viscosity adjustment and storage stability improvement.

本発明のプリプレグには、靱性や流動性を調整するために、熱可塑性樹脂が含まれていることが好ましく、耐熱性の観点から、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、フェノキシ樹脂、ポリオレフィンから選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましい。また、熱可塑性樹脂のオリゴマーを含ませることができる。また、エラストマー、フィラーおよびその他の添加剤を配合することもできる。なお、熱可塑性樹脂は、プリプレグを構成する熱硬化性樹脂に含まれていると良い。さらに、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂が用いられる場合、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂や、ゴム粒子および熱可塑性樹脂粒子等の有機粒子等を配合することができる。かかるエポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂としては、樹脂と炭素繊維との接着性改善効果が期待できる水素結合性の官能基を有する熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。   The prepreg of the present invention preferably contains a thermoplastic resin in order to adjust toughness and fluidity. From the viewpoint of heat resistance, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyimide, polyamide, polyamide More preferably, it contains at least one selected from imide, polyphenylene ether, phenoxy resin, and polyolefin. Moreover, the oligomer of a thermoplastic resin can be included. Moreover, an elastomer, a filler, and another additive can also be mix | blended. Note that the thermoplastic resin is preferably contained in the thermosetting resin constituting the prepreg. Furthermore, when an epoxy resin is used as the thermosetting resin, as the thermoplastic resin, a thermoplastic resin soluble in the epoxy resin, organic particles such as rubber particles and thermoplastic resin particles, and the like can be blended. As the thermoplastic resin soluble in the epoxy resin, a thermoplastic resin having a hydrogen bonding functional group that can be expected to improve the adhesion between the resin and the carbon fiber is preferably used.

エポキシ樹脂可溶で、水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂として、アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂、アミド結合を有する熱可塑性樹脂やスルホニル基を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。   As the thermoplastic resin soluble in epoxy resin and having a hydrogen bonding functional group, a thermoplastic resin having an alcoholic hydroxyl group, a thermoplastic resin having an amide bond, or a thermoplastic resin having a sulfonyl group can be used.

かかるアルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリビニルホルマールやポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂を挙げることができ、また、アミド結合を有する熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルピロリドンを挙げることができ、さらに、スルホニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリスルホンを挙げることができる。ポリアミド、ポリイミドおよびポリスルホンは、主鎖にエーテル結合、カルボニル基などの官能基を有してもよい。ポリアミドは、アミド基の窒素原子に置換基を有してもよい。   Examples of the thermoplastic resin having an alcoholic hydroxyl group include polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, and phenoxy resins. Examples of the thermoplastic resin having an amide bond include polyamide, polyimide, Polyvinyl pyrrolidone can be mentioned, and as a thermoplastic resin having a sulfonyl group, polysulfone can be mentioned. Polyamide, polyimide and polysulfone may have a functional group such as an ether bond and a carbonyl group in the main chain. The polyamide may have a substituent on the nitrogen atom of the amide group.

エポキシ樹脂に可溶で水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂の市販品を例示すると、ポリビニルアセタール樹脂として、デンカブチラール(電気化学工業(株)製)、“ビニレック(登録商標)”(チッソ(株)製)、フェノキシ樹脂として、“UCAR(登録商標)”PKHP(ユニオンカーバイド(株)製)、ポリアミド樹脂として“マクロメルト(登録商標)”(ヘンケル白水(株)製)、“アミラン(登録商標)”(東レ(株)製)、ポリイミドとして“ウルテム(登録商標)”(SABICイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社製)、“Matrimid(登録商標)”5218(チバ(株)製)、ポリスルホンとして“スミカエクセル(登録商標)”(住友化学(株)製)、“UDEL(登録商標)”、“RADEL(登録商標)”(以上、ソルベイアドバンストポリマーズ(株)製)、ポリビニルピロリドンとして、“ルビスコール(登録商標)”(ビーエーエスエフジャパン(株)製)を挙げることができる。   Examples of commercially available thermoplastic resins that are soluble in epoxy resins and have hydrogen-bonding functional groups include, as polyvinyl acetal resins, Denkabutyral (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), “Vinylec (registered trademark)” (Chisso ( Manufactured by Co., Ltd.), “UCAR (registered trademark)” PKHP (made by Union Carbide Co., Ltd.) as a phenoxy resin, “Macromelt (registered trademark)” (produced by Henkel Hakusui Co., Ltd.), “Amilan (registered) Trademark) ”(manufactured by Toray Industries, Inc.),“ Ultem (registered trademark) ”(manufactured by SABIC Innovative Plastics Japan LLC),“ Matrimid (registered trademark) ”5218 (manufactured by Ciba), and“ polysulfone ” "Sumika Excel (registered trademark)" (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "UDEL (registered trademark)", "RADE" (Registered trademark) "(or, Solvay Advanced Polymers Co., Ltd.), as a polyvinylpyrrolidone," Luviskol (registered trademark) "can be exemplified (BASF Japan Ltd.).

また、アクリル系樹脂は、エポキシ樹脂との相溶性が高く、増粘等の流動性調整のために好適に用いられる。アクリル系樹脂の市販品を例示すると、“ダイヤナール(登録商標)”BRシリーズ(三菱レイヨン(株)製)、“マツモトマイクロスフェアー(登録商標)”M,M100,M500(松本油脂製薬(株)製)、“Nanostrength(登録商標)”E40F、M22N、M52N(アルケマ(株)製)などを挙げることができる。   In addition, the acrylic resin has high compatibility with the epoxy resin, and is suitably used for fluidity adjustment such as thickening. Examples of commercially available acrylic resins include “Dianal (registered trademark)” BR series (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), “Matsumoto Microsphere (registered trademark)” M, M100, M500 (Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) And “Nanostrength (registered trademark)” E40F, M22N, M52N (manufactured by Arkema Co., Ltd.), and the like.

特に、耐熱性をほとんど損なわずにこれらの効果を発揮できることから、ポリエーテルスルホンやポリエーテルイミドが好適である。ポリエーテルスルホンとしては、“スミカエクセル(登録商標)”3600P、“スミカエクセル”(登録商標)5003P、“スミカエクセル(登録商標)”5200P、“スミカエクセル(登録商標)”、以上、住友化学工業(株)製)7200P、“Virantage(登録商標)”PESU VW−10200、“Virantage(登録商標)” “PESU VW−10700(登録商標)”、以上、(ソルベイアドバンスポリマーズ(株)製)、“Ultrason(登録商標)”2020SR(BASF(株)製)、ポリエーテルイミドとしては、“ウルテム(登録商標)”1000、“ウルテム(登録商標)”1010、“ウルテム(登録商標)”1040(以上、SABICイノベーティブプラスチックスジャパン合同会社製)などを使用することができる。   In particular, polyethersulfone and polyetherimide are preferable because these effects can be exhibited without substantially impairing heat resistance. As the polyether sulfone, “Sumika Excel (registered trademark)” 3600P, “Sumika Excel” (registered trademark) 5003P, “Sumika Excel (registered trademark)” 5200P, “Sumika Excel (registered trademark)”, Sumitomo Chemical Co., Ltd. 7200P, “Virantage (registered trademark)” PESU VW-10200, “Virantage (registered trademark)” “PESU VW-10700 (registered trademark)”, and the above (manufactured by Solvay Advance Polymers), “ Ultrason (registered trademark) "2020SR (manufactured by BASF Corp.), polyetherimide includes" Ultem (registered trademark) "1000," Ultem (registered trademark) "1010," Ultem (registered trademark) "1040 (above, SABIC Innovative Plastics Japan Joint Company, Ltd.) and the like can be used.

かかる熱可塑性樹脂は、特に含浸性を中心としたプリプレグ作製工程に支障をきたさないように、エポキシ樹脂組成物中に均一溶解しているか、粒子の形態で微分散していることが好ましい。   The thermoplastic resin is preferably uniformly dissolved in the epoxy resin composition or finely dispersed in the form of particles so as not to hinder the prepreg manufacturing process centering on impregnation.

また、かかる熱可塑性樹脂の配合量は、エポキシ樹脂組成物中に溶解せしめる場合には、エポキシ樹脂100質量部に対して1〜40質量部が好ましく、より好ましくは1〜25質量部である。一方、分散させて用いる場合には、エポキシ樹脂100質量部に対して10〜40質量部が好ましく、より好ましくは15〜30質量部である。熱可塑性樹脂がかかる配合量に満たないと、靭性向上効果が不十分となる場合がある。また、熱可塑性樹脂が前記範囲を超える場合は、含浸性、タック・ドレープおよび耐熱性が低下する場合がある。   In addition, the amount of the thermoplastic resin to be dissolved in the epoxy resin composition is preferably 1 to 40 parts by mass, more preferably 1 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. On the other hand, when used in a dispersed state, the amount is preferably 10 to 40 parts by mass, more preferably 15 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. If the thermoplastic resin is less than this blending amount, the effect of improving toughness may be insufficient. Moreover, when a thermoplastic resin exceeds the said range, impregnation property, tack drape, and heat resistance may fall.

さらに、本発明のマトリックス樹脂を改質するために、上述した熱可塑性樹脂以外にエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、エラストマー、フィラー、ゴム粒子、熱可塑性樹脂粒子、無機粒子およびその他の添加剤を配合することもできる。   Furthermore, in order to modify the matrix resin of the present invention, in addition to the thermoplastic resin described above, a thermosetting resin other than an epoxy resin, an elastomer, a filler, rubber particles, thermoplastic resin particles, inorganic particles, and other additives are added. It can also be blended.

本発明に好ましく用いられるエポキシ樹脂には、ゴム粒子を配合することもできる。かかるゴム粒子としては、架橋ゴム粒子、および架橋ゴム粒子の表面に異種ポリマーをグラフト重合したコアシェルゴム粒子が、取り扱い性等の観点から好ましく用いられる。   Rubber particles can also be blended with the epoxy resin preferably used in the present invention. As such rubber particles, cross-linked rubber particles, and core-shell rubber particles obtained by graft polymerization of a different polymer on the surface of the cross-linked rubber particles are preferably used from the viewpoint of handleability and the like.

架橋ゴム粒子の市販品としては、カルボキシル変性のブタジエン−アクリロニトリル共重合体の架橋物からなるFX501P(JSR(株)製)、アクリルゴム微粒子からなるCX−MNシリーズ(日本触媒(株)製)、YR−500シリーズ(新日鐵化学(株)製)等を使用することができる。   As commercial products of crosslinked rubber particles, FX501P (manufactured by JSR Co., Ltd.) composed of a crosslinked product of carboxyl-modified butadiene-acrylonitrile copolymer, CX-MN series (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) composed of acrylic rubber fine particles, YR-500 series (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) and the like can be used.

コアシェルゴム粒子の市販品としては、例えば、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合物からなる“パラロイド(登録商標)”EXL−2655(呉羽化学工業(株)製)、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体からなる“スタフィロイド(登録商標)”AC−3355、TR−2122(以上、武田薬品工業(株)製)、アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル共重合物からなる“PARALOID(登録商標)”EXL−2611、EXL−3387(以上、Rohm&Haas社製)、“カネエース(登録商標)”MX(カネカ(株)製)等を使用することができる。   Commercially available core-shell rubber particles include, for example, “Paraloid (registered trademark)” EXL-2655 (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.), acrylic ester / methacrylic ester, composed of a butadiene / alkyl methacrylate / styrene copolymer. "STAPHYLOID (registered trademark)" AC-3355 made of a copolymer, TR-2122 (above, manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.), "PARARAID (registered trademark)" made of a copolymer of butyl acrylate and methyl methacrylate “EXL-2611, EXL-3387 (manufactured by Rohm & Haas)”, “Kane Ace (registered trademark)” MX (manufactured by Kaneka Corporation), and the like can be used.

熱可塑性樹脂粒子としては、先に例示した各種の熱可塑性樹脂と同様のものを用いることができる。中でも、ポリアミド粒子やポリイミド粒子が好ましく用いられ、ポリアミドの中でも、ナイロン12、ナイロン6、ナイロン11やナイロン6/12共重合体やエポキシ化合物で変性されたナイロン(エポキシ変性ナイロン)は、特に良好な熱硬化性樹脂との接着強度を与えることができることから、落錘衝撃時の炭素繊維強化複合材料の層間剥離強度が高く、耐衝撃性の向上効果が高いため好ましい。ポリアミド粒子の市販品として、SP−500、SP−10(東レ(株)製)、“オルガソール(登録商標)”(アルケマ(株)製)等を使用することができる。   As the thermoplastic resin particles, those similar to the various thermoplastic resins exemplified above can be used. Of these, polyamide particles and polyimide particles are preferably used. Among polyamides, nylon 12, nylon 6, nylon 11, nylon 6/12 copolymer, and nylon modified with an epoxy compound (epoxy modified nylon) are particularly good. Since the adhesive strength with the thermosetting resin can be given, the delamination strength of the carbon fiber reinforced composite material at the time of falling weight impact is high, and the impact resistance improvement effect is high, which is preferable. As commercial products of polyamide particles, SP-500, SP-10 (manufactured by Toray Industries, Inc.), “Orgasol (registered trademark)” (manufactured by Arkema Co., Ltd.) and the like can be used.

この熱可塑性樹脂粒子の形状としては、球状粒子でも非球状粒子でも、また多孔質粒子でもよいが、球状の方が樹脂の流動特性を低下させないため粘弾性に優れ、また応力集中の起点がなく、高い耐衝撃性を与えるという点で好ましい態様である。本発明では、本発明の効果を損なわない範囲において、エポキシ樹脂組成物の増粘等の流動性調整のため、エポキシ樹脂組成物に、シリカ、アルミナ、スメクタイトおよび合成マイカ等の無機粒子を配合することができる。   The shape of the thermoplastic resin particles may be spherical particles, non-spherical particles, or porous particles, but the spherical shape is superior in viscoelasticity because it does not deteriorate the flow characteristics of the resin, and there is no origin of stress concentration. This is a preferred embodiment in terms of giving high impact resistance. In the present invention, inorganic particles such as silica, alumina, smectite, and synthetic mica are blended in the epoxy resin composition in order to adjust fluidity such as thickening of the epoxy resin composition within a range that does not impair the effects of the present invention. be able to.

本発明のプリプレグは、炭素繊維同士の接触確率を高め炭素繊維強化複合材料の導電性を向上させる目的で、導電性フィラーを混合して用いることも好ましい。このような導電性フィラーとしては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、気相成長法炭素繊維(VGCF)、フラーレン、金属ナノ粒子、カーボン粒子、金属めっきした先に例示した熱可塑性樹脂の粒子、金属めっきした先に例示した熱硬化性樹脂の粒子などが挙げられ、単独で使用しても併用してもよい。なかでも安価で効果の高いカーボンブラック、カーボン粒子が好ましく用いられ、かかるカーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックなどを使用することができ、これらを2種類以上ブレンドしたカーボンブラックも好適に用いられる。また、かかるカーボン粒子として“ベルパール(登録商標)”C−600、C−800、C−2000(鐘紡(株)製)、“NICABEADS(登録商標)”ICB、PC、MC(日本カーボン(株)製)などが具体的に挙げられる。金属めっきした熱硬化性樹脂粒子としてはジビニルベンゼンポリマー粒子にニッケルをメッキし、さらにその上に金をメッキした粒子“ミクロパール(登録商標)”AU215などが具体的に挙げられる。   The prepreg of the present invention is also preferably used by mixing conductive fillers for the purpose of increasing the contact probability between carbon fibers and improving the conductivity of the carbon fiber reinforced composite material. Examples of such conductive fillers include carbon black, carbon nanotube, vapor grown carbon fiber (VGCF), fullerene, metal nanoparticles, carbon particles, metal-plated thermoplastic resin particles, and metal-plated metals. The thermosetting resin particle | grains etc. which were illustrated previously are mentioned, It may be used independently or may be used together. Of these, carbon black and carbon particles that are inexpensive and highly effective are preferably used. For example, furnace black, acetylene black, thermal black, channel black, ketjen black, and the like can be used. Carbon black blended in two or more types is also preferably used. Further, as such carbon particles, “Bell Pearl (registered trademark)” C-600, C-800, C-2000 (manufactured by Kanebo Co., Ltd.), “NICABEADS (registered trademark)” ICB, PC, MC (Nippon Carbon Co., Ltd.) And the like). Specific examples of the metal-plated thermosetting resin particles include “Micropearl (registered trademark)” AU215, in which divinylbenzene polymer particles are plated with nickel and then gold is plated thereon.

次に、本発明のプリプレグの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the prepreg of this invention is demonstrated.

本発明のプリプレグは、マトリックス樹脂である熱硬化性樹脂組成物をサイジング剤塗布炭素繊維束に含浸せしめたものである。プリプレグは、例えば、マトリックス樹脂をメチルエチルケトンやメタノールなどの溶媒に溶解して低粘度化し、含浸させるウェット法あるいは加熱により低粘度化し、含浸させるホットメルト法などの方法により製造することができる。   The prepreg of the present invention is obtained by impregnating a sizing agent-coated carbon fiber bundle with a thermosetting resin composition that is a matrix resin. The prepreg can be produced by, for example, a wet method in which a matrix resin is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone or methanol to lower the viscosity and impregnated, or a hot melt method in which the viscosity is lowered by heating and impregnated.

ウェット法では、サイジング剤塗布炭素繊維束をマトリックス樹脂が含まれる液体に浸漬した後、引き上げ、オーブンなどを用いて溶媒を蒸発させてプリプレグを得ることができる。   In the wet method, after sizing agent-coated carbon fiber bundles are immersed in a liquid containing a matrix resin, the prepreg can be obtained by pulling up and evaporating the solvent using an oven or the like.

また、ホットメルト法では、加熱により低粘度化したマトリックス樹脂を直接サイジング剤塗布炭素繊維束に含浸させる方法、あるいは一旦マトリックス樹脂組成物を離型紙などの上にコーティングしたフィルムをまず作成し、ついでサイジング剤塗布炭素繊維束の両側あるいは片側から該フィルムを重ね、加熱加圧してマトリックス樹脂をサイジング剤塗布炭素繊維束に含浸させる方法により、プリプレグを製造することができる。ホットメルト法は、プリプレグ中に残留する溶媒がないため好ましい手段である。   In addition, in the hot melt method, a method of directly impregnating a carbon resin bundle coated with a sizing agent with a matrix resin whose viscosity has been reduced by heating, or a film in which a matrix resin composition is once coated on release paper or the like is first prepared. A prepreg can be produced by a method in which the film is laminated from both sides or one side of the sizing agent-coated carbon fiber bundle and heated and pressed to impregnate the sizing agent-coated carbon fiber bundle into the sizing agent-coated carbon fiber bundle. The hot melt method is a preferable means because there is no solvent remaining in the prepreg.

本発明のプリプレグを用いて炭素繊維強化複合材料を成形するには、プリプレグを積層後、積層物に圧力を付与しながらマトリックス樹脂を加熱硬化させる方法などを用いることができる。   In order to form a carbon fiber reinforced composite material using the prepreg of the present invention, a method of heat-curing a matrix resin while applying pressure to the laminate after laminating the prepreg can be used.

熱および圧力を付与する方法には、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法および内圧成形法などがあり、特にスポーツ用品に関しては、ラッピングテープ法と内圧成形法が好ましく採用される。より高品質で高性能の積層複合材料が要求される航空機用途においては、オートクレーブ成形法が好ましく採用される。各種車輌外装にはプレス成形法が好ましく用いられる。   Examples of methods for applying heat and pressure include a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a wrapping tape method, and an internal pressure molding method. Especially for sporting goods, the wrapping tape method and the internal pressure molding method are preferably employed. The For aircraft applications where higher quality and higher performance laminated composite materials are required, the autoclave molding method is preferably employed. A press molding method is preferably used for various vehicle exteriors.

本発明のプリプレグの炭素繊維質量分率は、好ましくは40〜90質量%であり、より好ましくは50〜80質量%である。炭素繊維質量分率が低すぎると、得られる複合材料の質量が過大となり、比強度および比弾性率に優れる繊維強化複合材料の利点が損なわれることがあり、また、炭素繊維質量分率が高すぎると、マトリックス樹脂組成物の含浸不良が生じ、得られる複合材料がボイドの多いものとなり易く、その力学特性が大きく低下することがある。   The carbon fiber mass fraction of the prepreg of the present invention is preferably 40 to 90 mass%, more preferably 50 to 80 mass%. If the carbon fiber mass fraction is too low, the mass of the resulting composite material may be excessive, which may impair the advantages of the fiber-reinforced composite material having excellent specific strength and specific elastic modulus, and the carbon fiber mass fraction may be high. If the amount is too high, poor impregnation of the matrix resin composition occurs, and the resulting composite material tends to have a lot of voids, and the mechanical properties thereof may be greatly deteriorated.

本発明におけるサイジング剤塗布炭素繊維としては、収束性、平滑性が高く、接着性が高いことから、オープンモールド形式、加圧成形、連続成形、マッチドダイ成形など、目的とする用途に合わせて任意の成形方法によって炭素繊維強化複合材料を得ることができる。   The sizing agent-coated carbon fiber in the present invention has high convergence, smoothness, and high adhesiveness, so that it can be arbitrarily selected according to the intended use such as open mold, pressure molding, continuous molding, and matched die molding. A carbon fiber reinforced composite material can be obtained by a molding method.

また、本発明において炭素繊維強化複合材料を得る方法としては、上記プリプレグを用いるオートクレーブ成形等の他に、ハンドレイアップ、RTM、“SCRIMP(登録商標)”、フィラメントワインディング、プルトルージョンおよびSMCプレス成形、リアクションインジェクションモールド成形、レジンフィルムインフュージョンなどの成形法を目的に応じて選択し適用することができる。これらのいずれかの成形法を適用することにより、前述のサイジング剤塗布炭素繊維と熱硬化性樹脂組成物の硬化物を含む繊維強化複合材料が得られる。   In addition, as a method for obtaining a carbon fiber reinforced composite material in the present invention, in addition to autoclave molding using the above prepreg, hand lay-up, RTM, “SCRIMP (registered trademark)”, filament winding, pultrusion and SMC press molding. A molding method such as reaction injection molding or resin film infusion can be selected and applied according to the purpose. By applying any of these molding methods, a fiber-reinforced composite material containing the above-described sizing agent-coated carbon fiber and a cured product of the thermosetting resin composition can be obtained.

次に、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いた、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物、およびそれを成形してなる炭素繊維強化複合材料について説明する。   Next, a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition using a thermoplastic resin as a matrix resin and a carbon fiber reinforced composite material formed by molding the same will be described.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物として好ましく用いられる。本発明にかかる炭素繊維強化熱可塑性樹脂および炭素繊維強化複合材料について説明する。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is preferably used as a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition. The carbon fiber reinforced thermoplastic resin and carbon fiber reinforced composite material according to the present invention will be described.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は集束性、平滑性が高く、炭素繊維強化熱可塑性樹脂として用いた場合には、得られる成形体の品位が良く、コンポジット物性が向上することから好ましい。   The sizing agent-coated carbon fiber of the present invention is preferable because it has high bundling property and smoothness, and when used as a carbon fiber reinforced thermoplastic resin, the resulting molded article has good quality and composite properties are improved.

本発明で用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、液晶ポリエステル等のポリエステル系樹脂;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリブチレン、酸変性ポリエチレン(m−PE)、酸変性ポリプロピレン(m−PP)、酸変性ポリブチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリオキシメチレン(POM)、ポリアミド(PA)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)等のポリアリーレンスルフィド樹脂;ポリケトン(PK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルニトリル(PEN);ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;液晶ポリマー(LCP)等の結晶性樹脂、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリルスチレン(AS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)等のポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、未変性または変性されたポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリサルホン(PSU)、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート(PAR)等の非晶性樹脂;フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、さらにポリスチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、ポリイソプレン系エラストマー、フッ素系樹脂およびアクリロニトリル系エラストマー等の各種熱可塑エラストマー等、これらの共重合体および変性体等から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。   Examples of the thermoplastic resin used in the present invention include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), and liquid crystal polyester; polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutylene, acid-modified polyethylene (m-PE), acid-modified polypropylene (m-PP), polyolefin resins such as acid-modified polybutylene; polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), Polyarylene sulfide resins such as polyphenylene sulfide (PPS); polyketone (PK), polyether ketone (PEK), polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), polyether Fluoronitrile resin such as polytetrafluoroethylene; crystalline resin such as liquid crystal polymer (LCP); polystyrene resin such as polystyrene (PS), acrylonitrile styrene (AS), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), unmodified or modified polyphenylene ether (PPE), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polysulfone ( PSU), polyethersulfone, polyarylate (PAR), and other amorphous resins; phenolic resins, phenoxy resins, polystyrene elastomers, polyolefin elastomers, polyurethane elastomers, At least one thermoplastic selected from various copolymers such as reester elastomers, polyamide elastomers, polybutadiene elastomers, polyisoprene elastomers, fluororesins and acrylonitrile elastomers, and their copolymers and modified products. Resins are preferably used.

中でも、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂およびポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂であれば、縮合物(B)との相互作用が大きく、サイジング剤と熱可塑性樹脂の相互作用が強くなることで強固な界面を形成し、得られるコンポジットの物性が向上するため好ましい。   Among them, at least one thermoplastic resin selected from the group consisting of polyarylene sulfide resins, polyether ether ketone resins, polyphenylene ether resins, polyoxymethylene resins, polyester resins, polycarbonate resins, polystyrene resins and polyolefin resins. If so, it is preferable because the interaction with the condensate (B) is large and the interaction between the sizing agent and the thermoplastic resin is strengthened to form a strong interface and the physical properties of the resulting composite are improved.

また、本発明において用いられる熱可塑性樹脂は、耐熱性の観点からは、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂が好ましい。寸法安定性の観点からは、ポリフェニレンエーテル樹脂が好ましい。摩擦・磨耗特性の観点からは、ポリオキシメチレン樹脂が好ましい。強度の観点からは、ポリアミド樹脂が好ましい。表面外観の観点からは、ポリカーボネートやポリスチレン系樹脂のような非晶性樹脂が好ましい。軽量性の観点からは、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。   In addition, the thermoplastic resin used in the present invention is preferably a polyarylene sulfide resin or a polyether ether ketone resin from the viewpoint of heat resistance. From the viewpoint of dimensional stability, polyphenylene ether resin is preferable. From the viewpoint of friction and wear characteristics, polyoxymethylene resin is preferred. From the viewpoint of strength, a polyamide resin is preferable. From the viewpoint of surface appearance, an amorphous resin such as polycarbonate or polystyrene resin is preferable. From the viewpoint of lightness, polyolefin resin is preferable.

より好ましくは、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂から選ばれる一種以上あるいはポリアミドである。ポリアリーレンスルフィド樹脂は耐熱性の点から、ABS等のポリスチレン系樹脂は寸法安定性の点から、ポリオレフィン系樹脂は軽量性の点から特に好ましい。   More preferably, it is at least one selected from polyarylene sulfide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and polyolefin resin, or polyamide. Polyarylene sulfide resins are particularly preferred from the viewpoint of heat resistance, polystyrene resins such as ABS from the viewpoint of dimensional stability, and polyolefin resins from the viewpoint of light weight.

また、ポリアミドなどに代表される吸水性の高い樹脂を用いた場合には、炭素繊維表面の縮合物(B)による水分率低下の効果により、吸水時にも物性が維持されるため好ましい。特にポリアミド樹脂は強度が高く好ましい。   In addition, when a highly water-absorbing resin typified by polyamide or the like is used, it is preferable because the physical properties are maintained even during water absorption due to the effect of lowering the moisture content due to the condensate (B) on the carbon fiber surface. In particular, a polyamide resin is preferable because of its high strength.

なお、熱可塑性樹脂としては、本発明の目的を損なわない範囲で、これらの熱可塑性樹脂を複数種含む熱可塑性樹脂組成物が用いられても良い。   In addition, as a thermoplastic resin, the thermoplastic resin composition containing multiple types of these thermoplastic resins may be used in the range which does not impair the objective of this invention.

次に本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を製造するための好ましい態様について説明する。   Next, the preferable aspect for manufacturing the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of this invention is demonstrated.

本発明における炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を製造方法では、溶媒を除いたサイジング剤全量に対して、脂肪族エポキシ化合物(A)と縮合物(B)、非イオン性界面活性剤(C)を少なくとも含むサイジング剤を炭素繊維に塗布する工程、および、サイジング剤が塗布された炭素繊維を熱可塑性樹脂に配合する工程を有することが好ましい。サイジング剤が塗布された炭素繊維は上述のサイジング剤を炭素繊維に塗布する工程によって得ることができる。   In the method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition in the present invention, the aliphatic epoxy compound (A) and the condensate (B), the nonionic surfactant (C) with respect to the total amount of the sizing agent excluding the solvent. It is preferable to have the process of apply | coating the sizing agent which contains at least to carbon fiber, and the process of mix | blending the carbon fiber with which the sizing agent was apply | coated to a thermoplastic resin. The carbon fiber to which the sizing agent is applied can be obtained by a process of applying the sizing agent to the carbon fiber.

また、本発明のサイジング剤が塗布された炭素繊維を熱可塑性樹脂の配合する方法としては限定されないが、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維と熱可塑性樹脂を同時に溶融混練する方法が挙げられる。サイジング剤が塗布された炭素繊維と熱可塑性樹脂を溶融混練することで、炭素繊維が均一に分散することができ、品位が良好で、力学特性に優れた炭素繊維強化複合材料を得ることができる。   Further, the method of blending the carbon fiber coated with the sizing agent of the present invention with the thermoplastic resin is not limited, but a method of simultaneously melting and kneading the sizing agent coated carbon fiber of the present invention and the thermoplastic resin can be mentioned. By melting and kneading the carbon fiber coated with the sizing agent and the thermoplastic resin, the carbon fiber can be uniformly dispersed, and a carbon fiber reinforced composite material having good quality and excellent mechanical properties can be obtained. .

本発明において、サイジング剤が塗布された炭素繊維1〜80質量%、および熱可塑性樹脂20〜99質量%からなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物であることが好ましい。   In this invention, it is preferable that it is a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition which consists of 1-80 mass% of carbon fibers with which the sizing agent was apply | coated, and 20-99 mass% of thermoplastic resins.

前記溶融混練の方法は特に限定されず、公知の加熱溶融混合装置を使用することができる。具体的には、単軸押出機、二軸押出機、それらの組み合わせの二軸押出機、ニーダー・ルーダー等を使用することができる。中でも、混合力の観点から二軸押出機を用いることが好ましく、より好ましくは、ニーディングゾーンが2箇所以上ある二軸押出機を用いることである。   The melt kneading method is not particularly limited, and a known heat melt mixing apparatus can be used. Specifically, a single screw extruder, a twin screw extruder, a combination twin screw extruder, a kneader / ruder, or the like can be used. Especially, it is preferable to use a twin-screw extruder from a viewpoint of mixing force, More preferably, it is to use the twin-screw extruder which has two or more kneading zones.

サイジング剤が塗布された炭素繊維を上記加熱溶融混合装置に投入する際の形態は、連続繊維状、特定の長さに切断した不連続繊維状のいずれでも用いることができる。連続繊維状で直接加熱溶融混合装置に投入した場合(ダイレクトロービングの場合)、炭素繊維の折損が抑えられ、炭素繊維強化複合材料の中でも繊維長を確保できるため、力学特性に優れた炭素繊維強化複合材料を得ることができる。また、炭素繊維を切断する工程が省けるため、生産性が向上する。   As the form when the carbon fiber coated with the sizing agent is introduced into the heating and melting mixing apparatus, either a continuous fiber form or a discontinuous fiber form cut to a specific length can be used. Carbon fiber reinforced with excellent mechanical properties as it is continuously fed into a melt-mixing device directly heated (direct roving), because carbon fiber breakage can be suppressed and the fiber length can be secured among carbon fiber reinforced composite materials. A composite material can be obtained. Moreover, since the process of cutting the carbon fiber can be omitted, productivity is improved.

本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物には、力学特性を阻害しない範囲で、用途等に応じて、上記以外の他の成分が含まれていてもよく、また、充填剤や添加剤等が含まれていてもよい。充填剤あるいは添加剤としては、無機充填剤、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、発泡剤およびカップリング剤などが挙げられる。   The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention may contain other components other than those described above, depending on the application, etc., as long as the mechanical properties are not impaired, and fillers, additives, etc. May be included. As fillers or additives, inorganic fillers, flame retardants, conductivity imparting agents, crystal nucleating agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, vibration damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, coloring inhibitors, heat Stabilizers, mold release agents, antistatic agents, plasticizers, lubricants, colorants, pigments, foaming agents, coupling agents and the like can be mentioned.

添加剤として、特に、難燃性が要求される用途向けには難燃剤の添加や、導電性が要求される用途向けには導電性付与剤の添加が好ましく採用される。難燃剤としては、例えば、ハロゲン化合物、アンチモン化合物、リン化合物、窒素化合物、シリコーン化合物、フッ素化合物、フェノール化合物および金属水酸化物などの難燃剤を使用することができる。中でも、環境負荷を抑えるという観点から、ポリリン酸アンモニウム、ポリホスファゼン、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、ホスフィンオキシドおよび赤リンなどのリン化合物を好ましく使用することができる。   As an additive, the addition of a flame retardant is particularly preferably used for applications that require flame retardancy, and the addition of a conductivity imparting agent for applications that require electrical conductivity. Examples of the flame retardant include flame retardants such as halogen compounds, antimony compounds, phosphorus compounds, nitrogen compounds, silicone compounds, fluorine compounds, phenol compounds, and metal hydroxides. Among these, from the viewpoint of suppressing environmental burden, phosphorus compounds such as ammonium polyphosphate, polyphosphazene, phosphate, phosphonate, phosphinate, phosphine oxide, and red phosphorus can be preferably used.

導電性付与剤としては、例えば、カーボンブラック、アモルファスカーボン粉末、天然黒鉛粉末、人造黒鉛粉末、膨張黒鉛粉末、ピッチマイクロビーズ、気相成長炭素繊維およびカーボンナノチューブ等を採用することができる。   Examples of the conductivity imparting agent that can be used include carbon black, amorphous carbon powder, natural graphite powder, artificial graphite powder, expanded graphite powder, pitch microbeads, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube.

本発明におけるサイジング剤塗布炭素繊維には収束性、平滑性が高く、接着性が良いことから、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、ペレット、スタンパブルシートおよびプリプレグ等の成形材料の形態で使用することができる。最も好ましい成形材料はペレットである。ペレットは、一般的には、熱可塑性樹脂ペレットと連続状炭素繊維もしくは特定の長さに切断した不連続炭素繊維(チョップド炭素繊維)を押出機中で溶融混練し、押出、ペレタイズすることによって得られたものをさす。   Since the sizing agent-coated carbon fiber in the present invention has high convergence, smoothness and good adhesion, the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition is used in the form of a molding material such as a pellet, a stampable sheet and a prepreg. can do. The most preferred molding material is pellets. Pellets are generally obtained by melt-kneading, extruding and pelletizing thermoplastic resin pellets and continuous carbon fibers or discontinuous carbon fibers cut to a specific length (chopped carbon fibers) in an extruder. It refers to what was given.

上記成形材料の成形方法としては、例えば、射出成形(射出圧縮成形、ガスアシスト射出成形およびインサート成形など)、ブロー成形、回転成形、押出成形、プレス成形、トランスファー成形およびフィラメントワインディング成形が挙げられる。中でも、生産性の観点から射出成形が好ましく用いられる。これらの成形方法により、炭素繊維強化複合材料を得ることができる。   Examples of the molding method of the molding material include injection molding (injection compression molding, gas assist injection molding, insert molding, etc.), blow molding, rotational molding, extrusion molding, press molding, transfer molding, and filament winding molding. Among these, injection molding is preferably used from the viewpoint of productivity. A carbon fiber reinforced composite material can be obtained by these molding methods.

本発明のプリプレグから得られた炭素繊維強化複合材料は、航空機構造部材、風車の羽根、自動車外板およびICトレイやノートパソコンの筐体(ハウジング)などのコンピュータ用途、さらにはゴルフシャフト、バット、バトミントンやテニスラケットなどスポーツ用途に好ましく用いられる。   The carbon fiber reinforced composite material obtained from the prepreg of the present invention is used for computer structures such as aircraft structural members, windmill blades, automobile outer plates and IC trays and housings of notebook computers (housings), golf shafts, bats, It is preferably used for sports applications such as badminton and tennis rackets.

本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を成形してなる炭素繊維強化複合材料の用途としては、例えば、パソコン、ディスプレイ、OA機器、携帯電話、携帯情報端末、ファクシミリ、コンパクトディスク、ポータブルMD、携帯用ラジオカセット、PDA(電子手帳などの携帯情報端末)、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、光学機器、オーディオ、エアコン、照明機器、娯楽用品、玩具用品、その他家電製品などの電気、電子機器の筐体およびトレイやシャーシなどの内部部材やそのケース、機構部品、パネルなどの建材用途、モーター部品、オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター、ICレギュレーター、ライトディヤー用ポテンショメーターベース、サスペンション部品、排気ガスバルブなどの各種バルブ、燃料関係、排気系または吸気系各種パイプ、エアーインテークノズルスノーケル、インテークマニホールド、各種アーム、各種フレーム、各種ヒンジ、各種軸受、燃料ポンプ、ガソリンタンク、CNGタンク、エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー、排気ガスセンサー、冷却水センサー、油温センサー、ブレーキパットウェアーセンサー、スロットルポジションセンサー、クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキバット磨耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウォーターポンプインペラー、タービンべイン、ワイパーモーター関係部品、ディストリビュター、スタータースィッチ、スターターリレー、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウオッシャーノズル、エアコンパネルスィッチ基板、燃料関係電磁気弁用コイル、ヒューズ用コネクター、バッテリートレイ、ATブラケット、ヘッドランプサポート、ペダルハウジング、ハンドル、ドアビーム、プロテクター、シャーシ、フレーム、アームレスト、ホーンターミナル、ステップモーターローター、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジング、ブレーキピストン、ノイズシールド、ラジエターサポート、スペアタイヤカバー、シートシェル、ソレノイドボビン、エンジンオイルフィルター、点火装置ケース、アンダーカバー、スカッフプレート、ピラートリム、プロペラシャフト、ホイール、フェンダー、フェイシャー、バンパー、バンパービーム、ボンネット、エアロパーツ、プラットフォーム、カウルルーバー、ルーフ、インストルメントパネル、スポイラーおよび各種モジュールなどの自動車、二輪車関連部品、部材および外板や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、部材および外板、風車の羽根などが挙げられる。特に、航空機部材、風車の羽根、自動車外板および電子機器の筐体およびトレイやシャーシなどに好ましく用いられる。   Examples of uses of the carbon fiber reinforced composite material obtained by molding the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention include, for example, personal computers, displays, OA equipment, mobile phones, portable information terminals, facsimile machines, compact disks, portable MDs, Enclosures of electrical and electronic equipment such as portable radio cassettes, PDAs (personal information terminals such as electronic notebooks), video cameras, digital still cameras, optical equipment, audio equipment, air conditioners, lighting equipment, entertainment equipment, toy goods, and other home appliances Various parts such as body and internal parts such as trays and chassis, building materials such as cases, mechanism parts, panels, motor parts, alternator terminals, alternator connectors, IC regulators, potentiometer bases for light deer, suspension parts, exhaust gas valves, etc. , Burning Relations, exhaust system or various intake system pipes, air intake nozzle snorkel, intake manifold, various arms, various frames, various hinges, various bearings, fuel pump, gasoline tank, CNG tank, engine coolant joint, carburetor main body, carburetor spacer , Exhaust gas sensor, cooling water sensor, oil temperature sensor, brake pad wear sensor, throttle position sensor, crankshaft position sensor, air flow meter, brake butt wear sensor, thermostat base for air conditioner, heating hot air flow control valve, radiator motor Brush holders, water pump impellers, turbine vanes, wiper motor parts, distributors, starters Switch, starter relay, transmission wire harness, window washer nozzle, air conditioner panel switch board, coil for fuel-related electromagnetic valve, connector for fuse, battery tray, AT bracket, headlamp support, pedal housing, handle, door beam, protector, chassis , Frame, armrest, horn terminal, step motor rotor, lamp socket, lamp reflector, lamp housing, brake piston, noise shield, radiator support, spare tire cover, seat shell, solenoid bobbin, engine oil filter, ignition device case, under cover , Scuff plate, pillar trim, propeller shaft, wheel, fender, fascia, van Automobiles, motorcycle related parts such as pars, bumper beams, bonnets, aero parts, platforms, cowl louvers, roofs, instrument panels, spoilers and various modules, parts and skins, landing gear pods, winglets, spoilers, edges, ladders Aircraft-related parts such as elevators, failings, ribs, members and outer plates, windmill blades, and the like. In particular, it is preferably used for aircraft members, windmill blades, automobile outer plates, casings of electronic devices, trays, chassis, and the like.

次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により制限されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not restrict | limited by these Examples.

(1)サイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面のX線光電子分光法
本発明において、サイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面の(a)、(b)のピーク比は、X線源としてAlKα1,2を用いたX線光電子分光法により、次の手順に従って求めた。サイジング剤塗布炭素繊維を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてAlKα1,2を用い、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保ち測定を行った。なお、光電子脱出角度15°で実施した。測定時の帯電に伴うピークの補正として、まずC1sの主ピークの結合エネルギー値を286.1eVに合わせた。この時に、C1sのピーク面積は282〜296eVの範囲で直線ベースラインを引くことにより求めた。また、C1sピークにて面積を求めた282〜296eVの直線ベースラインを光電子強度の原点(零点)と定義して、(b)C−O成分に帰属される結合エネルギー286.1eVのピークの高さ(cps:単位時間あたりの光電子強度)と(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー284.6eVの成分の高さ(cps)を求め、(a)/(b)を算出した。
(1) X-ray photoelectron spectroscopy of sizing agent-coated carbon fiber sizing agent surface In the present invention, the peak ratio of (a) and (b) on the sizing agent-coated carbon fiber sizing agent surface is expressed by AlKα 1 , 2 by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. Cut the sizing agent-coated carbon fiber to 20 mm, and spread and arrange it on a copper sample support. Then, use AlKα 1,2 as the X-ray source and keep the sample chamber at 1 × 10 −8 Torr for measurement. It was. The photoelectron escape angle was 15 °. As correction of the peak accompanying charging during measurement, first, the binding energy value of the main peak of C 1s was adjusted to 286.1 eV. At this time, the peak area of C 1s was obtained by drawing a straight baseline in the range of 282 to 296 eV. Further, a linear base line of 282 to 296 eV obtained by calculating the area at the C 1s peak is defined as the origin (zero point) of the photoelectron intensity, and (b) the peak of the binding energy 286.1 eV attributed to the CO component is obtained. The height (cps: photoelectron intensity per unit time) and the height (cps) of the component having a binding energy of 284.6 eV attributed to (a) CHx, C—C, C = C are obtained, and (a) / ( b) was calculated.

なお、(b)より(a)のピークが大きい場合には、C1sの主ピークの結合エネルギー値を286.1に合わせた場合、C1sのピークが282〜296eVの範囲に入らない。その場合には、C1sの主ピークの結合エネルギー値を284.6eVに合わせた後、上記手法にて(a)/(b)を算出した。 Incidentally, when the peak of from (a) is large (b), when combined binding energy of the main peak of C 1s to 286.1, the peak of C 1s does not fall within the scope of 282~296EV. In that case, after adjusting the binding energy value of the C 1s main peak to 284.6 eV, (a) / (b) was calculated by the above method.

(2)サイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤の洗浄
サイジング剤塗布炭素繊維2gをアセトン50ml中に浸漬させて超音波洗浄30分間を3回実施した。続いてメタノール50mlに浸漬させて超音波洗浄30分を1回行い、乾燥した。
(2) Cleaning of sizing agent of sizing agent-coated carbon fiber 2 g of sizing agent-coated carbon fiber was immersed in 50 ml of acetone and subjected to ultrasonic cleaning for 30 minutes three times. Subsequently, the substrate was immersed in 50 ml of methanol, subjected to ultrasonic cleaning for 30 minutes once and dried.

(3)サイジング剤塗布炭素繊維の400eVでのX線光電子分光法
本発明において、サイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面の(a)、(b)のピーク比は、X線光電子分光法により、次の手順に従って求めた。サイジング剤塗布炭素繊維およびサイジング剤を洗浄したサイジング剤塗布炭素繊維を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源として佐賀シンクトロトン放射光を用い、励起エネルギーは400eVで実施した。試料チャンバー中を1×10−8Torrに保ち測定を行った。なお、光電子脱出角度55°で実施した。測定時の帯電に伴うピークの補正として、まずC1sの主ピークの結合エネルギー値を286.1eVに合わせた。この時に、C1sのピーク面積は282〜296eVの範囲で直線ベースラインを引くことにより求めた。また、C1sピークにて面積を求めた282〜296eVの直線ベースラインを光電子強度の原点(零点)と定義して、(b)C−O成分に帰属される結合エネルギー286.1eVのピークの高さ(cps:単位時間あたりの光電子強度)と、(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー284.6eVの成分の高さ(cps)を求め、(a)/(b)を算出した。
(3) X-ray photoelectron spectroscopy at 400 eV of sizing agent-coated carbon fiber In the present invention, the peak ratio of (a) and (b) on the sizing agent-coated carbon fiber surface is determined by X-ray photoelectron spectroscopy. It was determined according to the following procedure. The sizing agent-coated carbon fiber and the sizing agent-coated carbon fiber washed with the sizing agent are cut to 20 mm, spread and arranged on a copper sample support, and then Saga synchroton radiation is used as an X-ray source, and the excitation energy is 400 eV. It carried out in. The measurement was performed while keeping the inside of the sample chamber at 1 × 10 −8 Torr. The photoelectron escape angle was 55 °. As correction of the peak accompanying charging during measurement, first, the binding energy value of the main peak of C 1s was adjusted to 286.1 eV. At this time, the peak area of C 1s was obtained by drawing a straight baseline in the range of 282 to 296 eV. Further, a linear base line of 282 to 296 eV obtained by calculating the area at the C 1s peak is defined as the origin (zero point) of the photoelectron intensity, and (b) the peak of the binding energy 286.1 eV attributed to the CO component is obtained. Obtain the height (cps: photoelectron intensity per unit time) and (a) the height (cps) of the component having a binding energy of 284.6 eV attributed to CHx, C—C, C = C. (B) was calculated.

なお、(b)より(a)のピークが大きい場合には、C1sの主ピークの結合エネルギー値を286.1に合わせた場合、C1sのピークが282〜296eVの範囲に入らない。その場合には、C1sの主ピークの結合エネルギー値を284.6eVに合わせた後、上記手法にて(a)/(b)を算出した。 Incidentally, when the peak of from (a) is large (b), when combined binding energy of the main peak of C 1s to 286.1, the peak of C 1s does not fall within the scope of 282~296EV. In that case, after adjusting the binding energy value of the C 1s main peak to 284.6 eV, (a) / (b) was calculated by the above method.

(4)炭素繊維束のストランド引張強度と弾性率
炭素繊維束のストランド引張強度とストランド弾性率は、JIS−R−7608(2004)の樹脂含浸ストランド試験法に準拠し、次の手順に従い求めた。樹脂処方としては、“セロキサイド(登録商標)”2021P(ダイセル化学工業社製)/3フッ化ホウ素モノエチルアミン(東京化成工業(株)製)/アセトン=100/3/4(質量部)を用い、硬化条件としては、常圧、温度125℃、時間30分を用いた。炭素繊維束のストランド10本を測定し、その平均値をストランド引張強度およびストランド弾性率とした。
(4) Strand tensile strength and elastic modulus of carbon fiber bundles Strand tensile strength and strand elastic modulus of carbon fiber bundles were determined according to the following procedure in accordance with the resin-impregnated strand test method of JIS-R-7608 (2004). . As the resin formulation, “Celoxide (registered trademark)” 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries) / 3 boron trifluoride monoethylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) / Acetone = 100/3/4 (part by mass) is used. As curing conditions, normal pressure, temperature of 125 ° C., and time of 30 minutes were used. Ten strands of the carbon fiber bundle were measured, and the average value was defined as the strand tensile strength and the strand elastic modulus.

(5)炭素繊維の表面酸素濃度(O/C)
炭素繊維の表面酸素濃度(O/C)は、次の手順に従いX線光電子分光法により求めた。まず、溶媒で表面に付着している汚れを除去した炭素繊維を、約20mmにカットし、銅製の試料支持台に拡げる。次に、試料支持台を試料チャンバー内にセットし、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保った。続いて、X線源としてAlKα1,2 を用い、光電子脱出角度を90°として測定を行った。なお、測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sのメインピーク(ピークトップ)の結合エネルギー値を284.6eVに合わせた。C1sピーク面積は282〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。また、O1sピーク面積は528〜540eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。ここで、表面酸素濃度とは、上記のO1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出したものである。X線光電子分光法装置として、アルバック・ファイ(株)製ESCA−1600を用い、上記装置固有の感度補正値は2.33であった。
(5) Surface oxygen concentration of carbon fiber (O / C)
The surface oxygen concentration (O / C) of the carbon fiber was determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, the carbon fiber from which the dirt adhering to the surface with a solvent is removed is cut to about 20 mm and spread on a copper sample support. Next, the sample support was set in the sample chamber, and the inside of the sample chamber was kept at 1 × 10 −8 Torr. Subsequently, AlKα 1 and 2 were used as the X-ray source, and the photoelectron escape angle was 90 °. In addition, the binding energy value of the C 1s main peak (peak top) was adjusted to 284.6 eV as a correction value for the peak accompanying charging during measurement. The C 1s peak area was determined by drawing a straight base line in the range of 282 to 296 eV. The O 1s peak area was determined by drawing a straight base line in the range of 528 to 540 eV. Here, the surface oxygen concentration is calculated as an atomic ratio by using a sensitivity correction value unique to the apparatus from the ratio of the O 1s peak area to the C 1s peak area. As the X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, ESCA-1600 manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd. was used, and the sensitivity correction value unique to the apparatus was 2.33.

(6)エポキシ化合物のエポキシ価
エポキシ化合物のエポキシ価は、エポキシ化合物をN,N−ジメチルホルムアミドに溶解し、塩酸でエポキシ基を開環させ、酸塩基滴定で求めた。なお、本発明において、この方法を用いるエポキシ化合物としては、脂肪族エポキシ化合物(A)、芳香族エポキシ化合物(D)、熱硬化性樹脂に用いるエポキシ化合物(E)が該当する。
(6) Epoxy value of epoxy compound The epoxy value of the epoxy compound was determined by acid-base titration after dissolving the epoxy compound in N, N-dimethylformamide, opening the epoxy group with hydrochloric acid. In the present invention, the epoxy compound using this method corresponds to the aliphatic epoxy compound (A), the aromatic epoxy compound (D), and the epoxy compound (E) used for the thermosetting resin.

(7)エポキシ化合物のエポキシ基の数
エポキシ基の数は、(6)で測定したエポキシ価から算出したエポキシ当量(単位:g/eq.)を数平均分子量で除すことによって求めた。数平均分子量は、ジメチルホルムアミド(0.01N−臭化リチウム添加)を溶媒としたGPCにより求めた。溶媒1mlに対してエポキシ化合物2mgを溶解し測定サンプルを作成した。カラムとしてTSK−gelα3000(東ソー(株)社製)を使用し、単分散ポリスチレンを標準として算出した。なお、検出機は示差屈折率検出器を使用した。なお、本発明において、この方法を用いるエポキシ化合物としては、脂肪族エポキシ化合物(A)、芳香族エポキシ化合物(D)が該当する。
(7) Number of epoxy groups of epoxy compound The number of epoxy groups was determined by dividing the epoxy equivalent (unit: g / eq.) Calculated from the epoxy value measured in (6) by the number average molecular weight. The number average molecular weight was determined by GPC using dimethylformamide (0.01N-lithium bromide added) as a solvent. A measurement sample was prepared by dissolving 2 mg of an epoxy compound in 1 ml of a solvent. TSK-gelα3000 (manufactured by Tosoh Corporation) was used as a column, and calculation was performed using monodisperse polystyrene as a standard. A differential refractive index detector was used as the detector. In addition, in this invention, an aliphatic epoxy compound (A) and an aromatic epoxy compound (D) correspond as an epoxy compound using this method.

(8)脂肪族エポキシ化合物(A)の水酸基価
脂肪族エポキシ化合物(A)の水酸基価は、脂肪族エポキシ化合物(A)をN,N−ジメチルホルムアミドに溶解し、無水酢酸を用いて、水酸基をアセチル化し、生成した酢酸を水酸化カリウム溶液で滴定する事により求めた。エポキシ基も滴定されるため、(6)で測定したエポキシ価の値で補正した。
(8) Hydroxyl value of aliphatic epoxy compound (A) The hydroxyl value of aliphatic epoxy compound (A) is determined by dissolving aliphatic epoxy compound (A) in N, N-dimethylformamide and using acetic anhydride. Was acetylated and the resulting acetic acid was titrated with potassium hydroxide solution. Since the epoxy group is also titrated, it was corrected with the value of the epoxy value measured in (6).

(9)サイジング付着量の測定方法
約2gのサイジング付着炭素繊維束を秤量(W1)(小数第4位まで読み取り)した後、50ミリリットル/分の窒素気流中、450℃の温度に設定した電気炉(容量120cm)に15分間放置し、サイジング剤を完全に熱分解させる。そして、20リットル/分の乾燥窒素気流中の容器に移し、15分間冷却した後の炭素繊維束を秤量(W2)(小数第4位まで読み取り)して、W1−W2によりサイジング付着量を求める。このサイジング付着量を炭素繊維束100質量部に対する量に換算した値(小数点第3位を四捨五入)を、付着したサイジング剤の質量部とした。測定は2回行い、その平均値をサイジング剤の質量部とした。
(9) Measuring method of sizing adhesion amount Electricity set to a temperature of 450 ° C. in a nitrogen stream of 50 ml / min after weighing about 2 g of sizing adhesion carbon fiber bundle (W1) (reading to the fourth decimal place) Leave in a furnace (capacity 120 cm 3 ) for 15 minutes to completely pyrolyze the sizing agent. Then, the carbon fiber bundle after being transferred to a container in a dry nitrogen stream at 20 liters / minute and cooled for 15 minutes is weighed (W2) (read to the fourth decimal place), and the sizing adhesion amount is obtained by W1-W2. . A value obtained by converting this sizing adhesion amount into an amount with respect to 100 parts by mass of the carbon fiber bundle (rounded off to the third decimal place) was defined as a mass part of the adhering sizing agent. The measurement was performed twice, and the average value was defined as the mass part of the sizing agent.

(10)界面剪断強度(IFSS)の測定
界面剪断強度(IFSS)の測定は、次の(イ)〜(ニ)の手順で行った。
(イ)樹脂の調整
ビスフェノールA型エポキシ化合物“jER(登録商標)”828(三菱化学(株)製)100質量部とメタフェニレンジアミン(シグマアルドリッチジャパン(株)製)14.5質量部を、それぞれ容器に入れた。その後、上記のjER828の粘度低下とメタフェニレンジアミンの溶解のため、75℃の温度で15分間加熱した。その後、両者をよく混合し、80℃の温度で約15分間真空脱泡を行った。
(ロ)炭素繊維単糸を専用モールドに固定
炭素繊維束から単繊維を抜き取り、ダンベル型モールドの長手方向に単繊維に一定張力を与えた状態で両端を接着剤で固定した。その後、炭素繊維およびモールドに付着した水分を除去するため、80℃の温度で30分間以上真空乾燥を行った。ダンベル型モールドはシリコーンゴム製で、注型部分の形状は、中央部分巾5mm、長さ25mm、両端部分巾10mm、全体長さ150mmだった。
(ハ)樹脂注型から硬化まで
上記(ロ)の手順の真空乾燥後のモールド内に、上記(イ)の手順で調整した樹脂を流し込み、オーブンを用いて、昇温速度1.5℃/分で75℃の温度まで上昇し2時間保持後、昇温速度1.5℃/分で125℃の温度まで上昇し2時間保持後、降温速度2.5℃/分で30℃の温度まで降温した。その後、脱型して試験片を得た。
(ニ)界面剪断強度(IFSS)の測定
上記(ハ)の手順で得られた試験片に繊維軸方向(長手方向)に引張力を与え、歪速度0.3%/秒で引張試験を行い、1%引張ごとに、偏光顕微鏡により試験片中心部22mmの範囲における繊維破断数を測定し、繊維破断数が飽和し、単繊維の破断が起こらなくなった時の繊維破断数をN(個)とした。繊維破断数を用いて、平均破断繊維長la(μm)=22×1000(μm)/N(個)を計算した。さらに、平均破断繊維長laから臨界繊維長lc(μm)=(4/3)×la(μm)を計算した。本発明においては炭素繊維と樹脂界面の接着強度の指標である界面剪断強度(IFSS)を、次式で算出した。σはストランド引張強度、dは炭素繊維単糸の直径を示す。
界面剪断強度IFSS(MPa)=σ(MPa)×d(μm)/(2×lc)(μm)
IFSSの値が43MPa以上を◎、40MPa以上43MPa未満を○、30MPa以上40MPa未満を△、30MPa未満を×とした。○が本発明において好ましい範囲である。
(10) Measurement of interfacial shear strength (IFSS) The interfacial shear strength (IFSS) was measured by the following procedures (a) to (d).
(A) Preparation of resin 100 parts by mass of a bisphenol A type epoxy compound “jER (registered trademark)” 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and 14.5 parts by mass of metaphenylenediamine (manufactured by Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd.) Each was placed in a container. Thereafter, the mixture was heated at a temperature of 75 ° C. for 15 minutes in order to reduce the viscosity of the jER828 and dissolve the metaphenylenediamine. Then, both were mixed well and vacuum defoaming was performed at a temperature of 80 ° C. for about 15 minutes.
(B) Fixing the carbon fiber single yarn to the dedicated mold The single fiber was extracted from the carbon fiber bundle, and both ends were fixed with an adhesive in a state where a constant tension was applied to the single fiber in the longitudinal direction of the dumbbell mold. Then, in order to remove the water | moisture content adhering to carbon fiber and a mold, it vacuum-dried for 30 minutes or more at the temperature of 80 degreeC. The dumbbell mold was made of silicone rubber, and the shape of the cast part was a central part width of 5 mm, a length of 25 mm, both end part widths of 10 mm, and an overall length of 150 mm.
(C) From resin casting to curing The resin adjusted in the above procedure (b) is poured into the mold after the vacuum drying in the above step (b), and the temperature rising rate is 1.5 ° C. / The temperature rises to 75 ° C in minutes and is held for 2 hours, then rises to a temperature of 125 ° C at a heating rate of 1.5 ° C / min, held for 2 hours, and then reaches a temperature of 30 ° C at a cooling rate of 2.5 ° C / min. The temperature dropped. Then, it demolded and the test piece was obtained.
(D) Measurement of interfacial shear strength (IFSS) Tensile force was applied to the test piece obtained in the above procedure (c) in the fiber axis direction (longitudinal direction), and a tensile test was performed at a strain rate of 0.3% / second. For each 1% tension, the number of fiber breaks in the range of 22 mm in the center of the specimen is measured with a polarizing microscope, and the number of fiber breaks when the fiber breakage is saturated and no single fiber breakage occurs is N (pieces). It was. Using the number of fiber breaks, an average break fiber length la (μm) = 22 × 1000 (μm) / N (pieces) was calculated. Further, the critical fiber length lc (μm) = (4/3) × la (μm) was calculated from the average breaking fiber length la. In the present invention, the interfacial shear strength (IFSS), which is an index of the adhesive strength between the carbon fiber and the resin interface, was calculated by the following equation. σ is the strand tensile strength, and d is the diameter of the carbon fiber single yarn.
Interfacial shear strength IFSS (MPa) = σ (MPa) × d (μm) / (2 × lc) (μm)
IFSS values of 43 MPa or more were evaluated as ◎, 40 MPa or more and less than 43 MPa as ◯, 30 MPa or more and less than 40 MPa as Δ, and less than 30 MPa as x. ○ is a preferred range in the present invention.

(11)熱硬化性樹脂(プリプレグ、炭素繊維強化複合材料)の評価
A.プリプレグの品位
炭素繊維の平滑性の指標として、プリプレグの凹凸を確認した。凹凸が少なく良好なものを○、うねりが見られるものを△、炭素繊維の束間に隙間が見られるものを×とした。本発明においては、○が好ましい範囲である。
B.0°引張強度利用率
(a)炭素繊維強化複合材料の0°の定義
JIS K7017(1999)に記載されているとおり、一方向繊維強化複合材料の繊維方向を軸方向とし、その軸方向を0°軸と定義し軸直交方向を90°と定義した。
(b)炭素繊維強化複合材料の0°引張強度測定
作成後24時間以内の一方向プリプレグを所定の大きさにカットし、これを一方向に6枚積層した後、真空バッグを行い、オートクレーブを用いて、温度180℃、圧力6kgf/cm、2時間で硬化させ、一方向強化材(炭素繊維強化複合材料)を得た。この一方向強化材を幅12.7mm、長さ230mmにカットし、両端に1.2mm、長さ50mmのガラス繊維強化プラスチック製のタブを接着し試験片を得た。このようにして得られた試験片について、インストロン社製万能試験機を用いてクロスヘッドスピード1.27mm/分で引張試験を行った。
(11) Evaluation of thermosetting resin (prepreg, carbon fiber reinforced composite material) Pre-preg quality As an index of carbon fiber smoothness, prepreg irregularities were confirmed. Good ones with few irregularities were marked with ○, those with undulations were marked with Δ, and those with gaps between carbon fiber bundles were marked with ×. In the present invention, ◯ is a preferred range.
B. 0 ° Tensile Strength Utilization Rate (a) Definition of 0 ° of Carbon Fiber Reinforced Composite Material As described in JIS K7017 (1999), the fiber direction of the unidirectional fiber reinforced composite material is the axial direction, and the axial direction is 0. The axis was defined as the ° axis, and the direction perpendicular to the axis was defined as 90 °.
(B) Measurement of 0 ° tensile strength of carbon fiber reinforced composite material Cut unidirectional prepreg within 24 hours after preparation into a predetermined size, and stack 6 sheets in one direction, then vacuum bag and autoclave It was cured at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 6 kgf / cm 2 for 2 hours to obtain a unidirectional reinforcing material (carbon fiber reinforced composite material). The unidirectional reinforcing material was cut into a width of 12.7 mm and a length of 230 mm, and a glass fiber reinforced plastic tab having a length of 1.2 mm and a length of 50 mm was bonded to both ends to obtain a test piece. The test piece thus obtained was subjected to a tensile test at a crosshead speed of 1.27 mm / min using an Instron universal testing machine.

本発明において、0°引張強度の値(c)MPaを(4)で求めたストランド強度の値で割り返したものを強度利用率(%)として、次式で求めた。
強度利用率=引張強度/((CF目付/190)×Vf/100×ストランド強度)×100
CF目付=190g/m
Vf=56%
強度利用率が83%以上を◎、80%以上83%未満を○、78%以上80%未満を△、78%未満を×とした。◎、○が本発明において好ましい範囲である。
In the present invention, the value obtained by dividing the 0 ° tensile strength value (c) MPa by the strand strength value obtained in (4) was used as the strength utilization factor (%), and the following formula was obtained.
Strength utilization rate = tensile strength / ((CF basis weight / 190) × Vf / 100 × strand strength) × 100
CF basis weight = 190 g / m 2
Vf = 56%
A strength utilization rate of 83% or more was evaluated as ◎, 80% or more and less than 83% as 78, 78% or more and less than 80% as Δ, and less than 78% as ×. ◎ and ○ are preferable ranges in the present invention.

(12)熱可塑性樹脂(プロセス性、射出成形品)の評価
A.カットしたサイジング剤塗布炭素繊維の供給性
収束性の指標として、1/4インチにカットしたサイジング剤塗布炭素繊維をサイドフィーダーから、日本製鋼所(株)TEX−30α型2軸押出機に供給した時の供給性で評価を行った。その結果、供給性に問題がないものを○、供給時に噛み込み不良によるブリッジが若干見られるものを△、供給時のブリッジが頻繁に見られたものを×とした。本発明においては○が好ましい範囲である。
B.曲げ強度
得られた射出成形品から、長さ130±1mm、幅25±0.2mmの曲げ強度試験片を切り出した。ASTM D−790(2004)に規定する試験方法に従い、3点曲げ試験冶具(圧子10mm、支点10mm)を用いて支持スパンを100mmに設定し、クロスヘッド速度5.3mm/分で曲げ強度を測定した。なお、本実施例においては、試験機として“インストロン(登録商標)”万能試験機4201型(インストロン社製)を用いた。測定数はn=5とし、平均値を曲げ強度とした。
(12) Evaluation of thermoplastic resin (processability, injection-molded product) Supplyability of cut sizing agent-coated carbon fiber As an index of convergence, sizing agent-coated carbon fiber cut to ¼ inch was supplied from a side feeder to a TEX-30α type twin screw extruder of Nippon Steel Works. Evaluation was made based on the availability of time. As a result, the case where there was no problem in supplyability was indicated by ◯, the case where some bridging due to poor biting was observed at the time of supply was indicated by Δ, and the case where bridges were frequently observed at the time of supply was indicated by ×. In the present invention, ○ is a preferred range.
B. Bending strength A bending strength test piece having a length of 130 ± 1 mm and a width of 25 ± 0.2 mm was cut out from the obtained injection molded product. According to the test method specified in ASTM D-790 (2004), using a three-point bending test jig (indenter 10 mm, fulcrum 10 mm), the support span is set to 100 mm, and the bending strength is measured at a crosshead speed of 5.3 mm / min. did. In this example, “Instron (registered trademark)” universal testing machine 4201 type (manufactured by Instron) was used as a testing machine. The number of measurements was n = 5, and the average value was the bending strength.

平均曲げ強度が230MPa以上を◎、220MPa以上230MPa未満を○、215MPa以上220MPa未満を△、215MPa未満を×とした。◎、○が本発明において好ましい範囲である。   An average bending strength of 230 MPa or more was rated as ◎, 220 MPa or more and less than 230 MPa as ○, 215 MPa or more and less than 220 MPa as Δ, and less than 215 MPa as x. ◎ and ○ are preferable ranges in the present invention.

各実施例および各比較例で用いた材料と成分は下記の通りである。なお、(B)成分は参考例、(C)成分は本文中に詳細を示した。
・(A)成分(脂肪族エポキシ化合物):A−1〜A−2
A−1:“デナコール(登録商標)”EX−611(ナガセケムテックス(株)製)
ソルビトールポリグリシジルエーテル
エポキシ価:6.0meq./g、水酸基価:3.8meq/g、
エポキシ基数:4
A−2:“デナコール(登録商標)”EX−521(ナガセケムテックス(株)製)
ポリグリセリンポリグリシジルエーテル
エポキシ価:5.5meq./g、水酸基価:2.58meq/g、
エポキシ基数:6.3、
A−3:“デナコール(登録商標)”EX−810(ナガセケムテックス(株)製)
エチレングリコールのジグリシジルエーテル
エポキシ価:8.9meq./g、水酸基価:0meq/g、エポキシ基数:2
・(D)成分(芳香族エポキシ化合物):D−1、D−2
D−1:“jER(登録商標)”828(三菱化学(株)製)
ビスフェノールAのジグリシジルエーテル
エポキシ価:5.3meq./g、エポキシ基数:2
D−2:“jER(登録商標)”807(三菱化学(株)製)
ビスフェノールFのジグリシジルエーテル
エポキシ価:5.6meq./g、エポキシ基数:2
・(E)成分:E−1、D−2
E−1:テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学(株)製)
エポキシ価:8.3meq./g
E−2:“jER(登録商標)”828(三菱化学(株)製)
ビスフェノールAのジグリシジルエーテル
エポキシ価:5.3meq./g
・(F)成分:
F−1:“セイカキュア(登録商標)”S(4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、和歌山精化(株)製)
・(G)成分(熱可塑性樹脂)
G−1:ポリアリーレンスルフィド樹脂
ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂ペレット・・・“トレリナ(登録商標)”M2888(東レ(株)製)
・その他
“スミカエクセル(登録商標)”5003P(ポリエーテルスルホン、住友化学工業(株)製)。
The materials and components used in each example and each comparative example are as follows. In addition, (B) component showed the reference example and (C) component showed the detail in the text.
-(A) component (aliphatic epoxy compound): A-1 to A-2
A-1: “Denacol (registered trademark)” EX-611 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
Sorbitol polyglycidyl ether Epoxy value: 6.0 meq. / G, hydroxyl value: 3.8 meq / g,
Number of epoxy groups: 4
A-2: “Denacol (registered trademark)” EX-521 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
Polyglycerin polyglycidyl ether Epoxy value: 5.5 meq. / G, hydroxyl value: 2.58 meq / g,
Number of epoxy groups: 6.3
A-3: “Denacol (registered trademark)” EX-810 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
Diglycidyl ether of ethylene glycol Epoxy value: 8.9 meq. / G, hydroxyl value: 0 meq / g, number of epoxy groups: 2
-Component (D) (aromatic epoxy compound): D-1, D-2
D-1: “jER (registered trademark)” 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Diglycidyl ether of bisphenol A Epoxy value: 5.3 meq. / G, number of epoxy groups: 2
D-2: “jER (registered trademark)” 807 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Diglycidyl ether of bisphenol F Epoxy value: 5.6 meq. / G, number of epoxy groups: 2
-(E) component: E-1, D-2
E-1: Tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
Epoxy value: 8.3 meq. / G
E-2: “jER (registered trademark)” 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Diglycidyl ether of bisphenol A Epoxy value: 5.3 meq. / G
-(F) component:
F-1: “Seika Cure (registered trademark)” S (4,4′-diaminodiphenyl sulfone, manufactured by Wakayama Seika Co., Ltd.)
・ (G) component (thermoplastic resin)
G-1: Polyarylene sulfide resin Polyphenylene sulfide (PPS) resin pellet: “Torelina (registered trademark)” M2888 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
Others “Sumika Excel (registered trademark)” 5003P (polyethersulfone, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).

(参考例1)
縮合物(B−1)は常法に従い合成した。ビスフェノールAに水酸化カリウム触媒でエチレンオキシドを付加させた後、触媒を処理してビスフェノールAのエチレンオキシド(2モル)付加物を得た。攪拌機、攪拌翼、窒素シール、精留塔のついた1Lフラスコ中に、上記のビスフェノールAのエチレンオキシド付加物2モルとマレイン酸1.5モル、セバチン酸0.5モルを仕込み、液中に窒素を吹き込みながら、160℃で4時間加熱攪拌を行い、生成する水を留去した。
(Reference Example 1)
The condensate (B-1) was synthesized according to a conventional method. After adding ethylene oxide to bisphenol A with a potassium hydroxide catalyst, the catalyst was treated to obtain an ethylene oxide (2 mol) adduct of bisphenol A. Into a 1 L flask equipped with a stirrer, stirring blade, nitrogen seal, and rectifying column, 2 mol of the above-mentioned ethylene oxide adduct of bisphenol A, 1.5 mol of maleic acid and 0.5 mol of sebacic acid were charged. The mixture was heated and stirred at 160 ° C. for 4 hours to distill off the water produced.

(参考例2)
縮合物(B−2)は常法に従い合成した。ビスフェノールAに水酸化カリウム触媒でプロピレンオキシドを付加させた後、触媒を処理してビスフェノールAのプロピレンオキシド(2モル)付加物を得た。攪拌機、攪拌翼、窒素シール、精留塔のついた1Lフラスコ中に、上記のビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物1.5モルとフマル酸1.5モル、ジエチレングリコース0.5モル、アジピン酸0.5モルを仕込み、液中に窒素を吹き込みながら、160℃で4時間加熱攪拌を行い、生成する水を留去した。
(Reference Example 2)
The condensate (B-2) was synthesized according to a conventional method. After propylene oxide was added to bisphenol A with a potassium hydroxide catalyst, the catalyst was treated to obtain a propylene oxide (2 mol) adduct of bisphenol A. In a 1 L flask equipped with a stirrer, a stirring blade, a nitrogen seal, and a rectifying column, 1.5 mol of propylene oxide adduct of bisphenol A and 1.5 mol of fumaric acid, 0.5 mol of diethylene glycolose, adipic acid 0 .5 mol was charged, and nitrogen was blown into the liquid while stirring at 160 ° C. for 4 hours to distill off the water produced.

(参考例3)
縮合物(B−3)は常法に従い合成した。ビスフェノールAに水酸化カリウム触媒でプロピレンオキシドおよびエチレンオキシドを付加させた後、触媒を処理してビスフェノールAのエチレンオキシド(2モル)プロピレンオキシド(2モル)のランダム付加物を得た。攪拌機、攪拌翼、窒素シール、精留塔のついた1Lフラスコ中に、上記のビスフェノールAのエチレンオキシド、プロピレンオキシドランダム付加物1.0モルとマレイン酸1.0モルを仕込み、液中に窒素を吹き込みながら、160℃で4時間加熱攪拌を行い、生成する水を留去した。
(Reference Example 3)
The condensate (B-3) was synthesized according to a conventional method. After propylene oxide and ethylene oxide were added to bisphenol A with a potassium hydroxide catalyst, the catalyst was treated to obtain a random adduct of bisphenol A ethylene oxide (2 mol) and propylene oxide (2 mol). Into a 1 L flask equipped with a stirrer, stirring blade, nitrogen seal, and rectifying column, 1.0 mol of the above bisphenol A ethylene oxide, propylene oxide random adduct and 1.0 mol of maleic acid were charged, and nitrogen was introduced into the liquid. While blowing, the mixture was heated and stirred at 160 ° C. for 4 hours to distill off the generated water.

(実施例1)
本実施例は、次の第Iの工程、第IIの工程および第IIIの工程からなる。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
アクリロニトリル99モル%とイタコン酸1モル%からなる共重合体を乾湿式紡糸し、焼成し、総フィラメント数24,000本、総繊度1,000テックス、比重1.8、ストランド引張強度5.9GPa、ストランド引張弾性率295GPaの炭素繊維を得た。次いで、その炭素繊維を、濃度0.1モル/lの炭酸水素アンモニウム水溶液を電解液として、電気量を炭素繊維1g当たり80クーロンで電解表面処理した。この電解表面処理を施された炭素繊維を続いて水洗し、150℃の温度の加熱空気中で乾燥し、原料となる炭素繊維を得た。このとき表面酸素濃度O/Cは、0.15、表面カルボキシル基濃度COOH/Cは0.005、表面水酸基濃度COH/Cは0.018であった。このときの炭素繊維の表面粗さ(Ra)は3.0nmだった。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
縮合物(B)成分として参考例1で合成した(B−1)、非イオン性界面活性剤(C)成分として、ポリオキシエチレン(70モル)スチレン化(5モル)クミルフェノールからなる水分散エマルジョンを調整した後、脂肪族エポキシ化合物(A)として(A−2)を52質量部になる水溶液を作成し、両者を混合してサイジング液を調合した。
Example 1
This example comprises the following I step, II step and III step.
-Step I: Process for producing carbon fiber as a raw material A copolymer composed of 99 mol% acrylonitrile and 1 mol% itaconic acid is dry-wet spun, fired, total number of filaments 24,000, total fineness 1 , Tex, 1.8 specific gravity, strand tensile strength of 5.9 GPa, and strand tensile elastic modulus of 295 GPa were obtained. Next, the carbon fiber was subjected to electrolytic surface treatment with an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate having a concentration of 0.1 mol / l as an electrolytic solution at an electric quantity of 80 coulomb per gram of carbon fiber. The carbon fiber subjected to the electrolytic surface treatment was subsequently washed with water and dried in heated air at a temperature of 150 ° C. to obtain a carbon fiber as a raw material. At this time, the surface oxygen concentration O / C was 0.15, the surface carboxyl group concentration COOH / C was 0.005, and the surface hydroxyl group concentration COH / C was 0.018. The surface roughness (Ra) of the carbon fiber at this time was 3.0 nm.
Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber (B-1) synthesized in Reference Example 1 as a condensate (B) component, polyoxyethylene (C) as a nonionic surfactant (C) component 70 mol) After preparing a water-dispersed emulsion consisting of styrenated (5 mol) cumylphenol, an aqueous solution of 52 parts by mass of (A-2) is prepared as the aliphatic epoxy compound (A), and both are mixed. A sizing solution was prepared.

このサイジング剤を浸漬法により表面処理された炭素繊維に塗布した後、210℃の温度で75秒間熱処理をして、サイジング剤塗布炭素繊維束を得た。サイジング剤の付着量は、サイジング剤塗布炭素繊維に対して0.6質量%となるように調整した。続いて、サイジング剤表面のX線光電子分光法測定、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)、サイジング剤塗布炭素繊維から溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)量(実施例では(A−2))を測定した。結果を表1−1にまとめた。この結果、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであることが確認できた。また、IFSSで測定した接着性も高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
混練装置で、スミエポキシELM434を80質量部とjER828を20質量部に、10質量部のスミカエクセル5003Pを配合して溶解した後、硬化剤として、セイカキュアS(4,4’−ジアミノジフェニルスルホン)を40質量部混練して、炭素繊維強化複合材料用のエポキシ樹脂組成物を作製した。
After this sizing agent was applied to the carbon fiber surface-treated by the dipping method, heat treatment was performed at a temperature of 210 ° C. for 75 seconds to obtain a sizing agent-coated carbon fiber bundle. The adhesion amount of the sizing agent was adjusted to 0.6% by mass with respect to the sizing agent-coated carbon fiber. Subsequently, X-ray photoelectron spectroscopy measurement on the surface of the sizing agent, interfacial shear strength (IFSS) of the carbon fiber coated with the sizing agent, the amount of the aliphatic epoxy compound (A) eluted from the carbon fiber coated with the sizing agent ((A -2)) was measured. The results are summarized in Table 1-1. As a result, it was confirmed that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected. Moreover, it turned out that the adhesiveness measured by IFSS is also high.
-Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg After mixing and dissolving 10 parts by weight of Sumika Excel 5003P in 80 parts by weight of Sumiepoxy ELM434 and 20 parts by weight of jER828 in a kneading apparatus, 40 parts by mass of Seikacure S (4,4′-diaminodiphenylsulfone) was kneaded to prepare an epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material.

得られたエポキシ樹脂組成物を、ナイフコーターを用いて樹脂目付52g/mで離型紙上にコーティングし、樹脂フィルムを作製した。この樹脂フィルムを、一方向に引き揃えたサイジング剤塗布炭素繊維(目付190g/m)の両側に重ね合せてヒートロールを用い、温度100℃、気圧1気圧で加熱加圧しながらエポキシ樹脂組成物をサイジング剤塗布炭素繊維に含浸させプリプレグを得た。炭素繊維の平滑性が非常に良く、プリプレグの平坦性も良好だった。続いて、初期の0°引張試験を実施した。その結果を表1−1に示す。0°引張強度利用率は高かった。 The obtained epoxy resin composition was coated on a release paper with a resin basis weight of 52 g / m 2 using a knife coater to prepare a resin film. This resin film is superposed on both sides of a sizing agent-coated carbon fiber (weight per unit area 190 g / m 2 ) aligned in one direction, and a heat roll is used to heat and press at 100 ° C. and 1 atm. Was impregnated into carbon fiber coated with a sizing agent to obtain a prepreg. The smoothness of the carbon fiber was very good, and the flatness of the prepreg was also good. Subsequently, an initial 0 ° tensile test was performed. The results are shown in Table 1-1. The 0 ° tensile strength utilization rate was high.

(実施例2)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
縮合物(B)成分として(B−1)、非イオン性界面活性剤(C)成分として、ポリオキシエチレン(70モル)スチレン化(5モル)クミルフェノールに加えて、芳香族エポキシ化合物(D)成分として(D−1)からなる水分散エマルジョンを調整した後、脂肪族エポキシ化合物(A)として(A−2)からなる水溶液を作成し、両者を混合してサイジング液を調合した。
(Example 2)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: A step of attaching a sizing agent to carbon fiber (B-1) as a condensate (B) component, polyoxyethylene (70 mol) styrenation as a nonionic surfactant (C) component ( 5 mol) In addition to cumylphenol, after preparing an aqueous dispersion emulsion comprising (D-1) as the aromatic epoxy compound (D) component, an aqueous solution comprising (A-2) as the aliphatic epoxy compound (A) Was prepared, and both were mixed to prepare a sizing solution.

続いて、実施例1同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も十分に高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位も良く、0°引張強度利用率も十分高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
Subsequently, sizing agent-coated carbon fibers were obtained and evaluated in the same manner as in Example 1. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was sufficiently high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the obtained prepreg was good and the 0 ° tensile strength utilization rate was sufficiently high. The results are shown in Table 1-1.

(実施例3、5)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
縮合物(B)として(B−2)、(B−3)を用いた以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位も非常に良く、初期の0°引張強度利用率も高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
(Examples 3 and 5)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber Sizing agent-coated carbon in the same manner as in Example 1 except that (B-2) and (B-3) were used as the condensate (B). Fibers were obtained and evaluated. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was also high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the obtained prepreg was very good, and the initial 0 ° tensile strength utilization rate was high. The results are shown in Table 1-1.

(実施例4、6)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
縮合物(B)として(B−2)、(B−3)を用いた以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も十分に高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位も良く、初期の0°引張強度利用率も十分高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
(Examples 4 and 6)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber Sizing agent-coated carbon in the same manner as in Example 2 except that (B-2) and (B-3) were used as the condensate (B). Fibers were obtained and evaluated. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was sufficiently high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the obtained prepreg was good and the initial 0 ° tensile strength utilization rate was sufficiently high. The results are shown in Table 1-1.

(実施例7)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤付着量を1.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位も良く、初期の0°引張強度利用率も高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
(Example 7)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
-Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber Except for changing the amount of sizing agent attached to 1.0% by mass, a sizing agent-coated carbon fiber was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1. It was. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was also high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the obtained prepreg was good and the initial 0 ° tensile strength utilization rate was high. The results are shown in Table 1-1.

(実施例8)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
(D)成分として(D−2)に変更した以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も十分に高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位も良く、初期の0°引張強度利用率も十分高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
(Example 8)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
-Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber (S) Except for changing to (D-2) as component (D), sizing agent-coated carbon fiber was obtained and evaluated in the same manner as in Example 2. It was. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was sufficiently high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the obtained prepreg was good and the initial 0 ° tensile strength utilization rate was sufficiently high. The results are shown in Table 1-1.

(実施例9)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
(A)成分として(A−1)に変更した以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も十分に高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位も良く、初期の0°引張強度利用率も十分高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
Example 9
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
-Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber (A) Except for changing to (A-1) as component, sizing agent-coated carbon fiber was obtained and evaluated in the same manner as in Example 2. It was. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was sufficiently high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the obtained prepreg was good and the initial 0 ° tensile strength utilization rate was sufficiently high. The results are shown in Table 1-1.

(実施例10)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
(A)成分として(A−3)に変更した以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位も良く、初期の0°引張強度利用率も高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
(Example 10)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
-Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber (A) Except for changing to (A-3) as a component, sizing agent-coated carbon fiber was obtained and evaluated in the same manner as in Example 2. It was. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was also high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the obtained prepreg was good and the initial 0 ° tensile strength utilization rate was high. The results are shown in Table 1-1.

(実施例11)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
(A)、(B)、(C)成分の比率を変更した以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−1に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も十分高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。得られたプリプレグの品位は本発明において好ましい範囲であったが、実施例1に比べると若干低下した。本発明において、初期の0°引張強度利用率も十分高いことが分かった。結果を表1−1に示す。
(Example 11)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber (A), (B), (C) Except for changing the ratio of the components, sizing agent-coated carbon fiber is obtained in the same manner as in Example 1. And evaluated. As shown in Table 1-1, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was sufficiently high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. The quality of the obtained prepreg was within a preferable range in the present invention, but was slightly lower than that in Example 1. In the present invention, it was found that the initial 0 ° tensile strength utilization rate was sufficiently high. The results are shown in Table 1-1.

Figure 0006056517
Figure 0006056517

(比較例1)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として(B)、(C)成分を用いずに、(A)成分のみを用いた以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤表面のX線光電子分光法測定、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)、サイジング剤塗布炭素繊維から溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)量を測定した。サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.50より小さく、本発明の範囲から外れていた。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。プリプレグの品位が若干低いことが分かった。
(Comparative Example 1)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
-Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber The same method as in Example 1 except that only the component (A) was used without using the components (B) and (C) as the sizing agent. A sizing agent-coated carbon fiber was obtained. Subsequently, X-ray photoelectron spectroscopy measurement of the sizing agent surface, interfacial shear strength (IFSS) of the sizing agent-coated carbon fiber, and the amount of the aliphatic epoxy compound (A) eluted from the sizing agent-coated carbon fiber were measured. Component of binding energy (284.6 eV) attributed to (a) CHx, C—C, C = C of C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy on the sizing agent surface at a photoelectron escape angle of 15 ° The ratio (a) / (b) of the height (cps) of the component (b) and the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O is smaller than 0.50. Was out of range.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. It was found that the quality of the prepreg was slightly low.

(比較例2)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として(A)、(B)、(D)成分の比率を表1−2の通りに変更した以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤表面のX線光電子分光法測定、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)、サイジング剤塗布炭素繊維から溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)量を測定した。サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.90より小さく、本発明の範囲から外れていた。また、IFSSで測定した接着性が低いことが分かった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。プリプレグの品位は良好だったが、0°引張強度利用率が低いことが分かった。
(Comparative Example 2)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
-Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber As in Example 2, except that the ratio of components (A), (B), and (D) as sizing agent was changed as shown in Table 1-2. The sizing agent-coated carbon fiber was obtained by Subsequently, X-ray photoelectron spectroscopy measurement of the sizing agent surface, interfacial shear strength (IFSS) of the sizing agent-coated carbon fiber, and the amount of the aliphatic epoxy compound (A) eluted from the sizing agent-coated carbon fiber were measured. Component of binding energy (284.6 eV) attributed to (a) CHx, C—C, C = C of C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy on the sizing agent surface at a photoelectron escape angle of 15 ° The ratio (a) / (b) of the height (cps) of the component (b) and the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O is smaller than 0.90. Was out of range. Moreover, it turned out that the adhesiveness measured by IFSS is low.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. Although the quality of the prepreg was good, it was found that the 0 ° tensile strength utilization rate was low.

(比較例3)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として(B)成分を用いず、(A)、(C)、(D)を用いた以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得て評価を行った。表1−2に示す通り、サイジング剤表面の化学組成、脂肪族エポキシ化合物(A)の溶出量ともに期待通りであり、IFSSで測定した接着性も十分高いことが分かった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。0°引張強度利用率は十分高いものの、プリプレグの品位が若干低いことが分かった。
(Comparative Example 3)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber The same method as in Example 2 except that (B) component was not used as the sizing agent, and (A), (C), and (D) were used. The sizing agent-coated carbon fiber was obtained and evaluated. As shown in Table 1-2, it was found that both the chemical composition of the sizing agent surface and the elution amount of the aliphatic epoxy compound (A) were as expected, and the adhesiveness measured by IFSS was sufficiently high.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. Although the 0 ° tensile strength utilization rate was sufficiently high, the prepreg quality was found to be slightly low.

(比較例4)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として(A)成分を用いず、(B)、(C)、(D)を用いた以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤表面のX線光電子分光法測定、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)、サイジング剤塗布炭素繊維から溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)量を測定した。サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.90より大きく、本発明の範囲から外れていた。また、IFSSで測定した接着性が低いことが分かった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。プリプレグの品位は良好だったが、0°引張強度利用率が低いことが分かった。
(Comparative Example 4)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: A step of attaching a sizing agent to carbon fiber The same method as in Example 2 except that (B), (C), and (D) were not used as the sizing agent, but the component (A) was not used. A carbon fiber coated with a sizing agent was obtained. Subsequently, X-ray photoelectron spectroscopy measurement of the sizing agent surface, interfacial shear strength (IFSS) of the sizing agent-coated carbon fiber, and the amount of the aliphatic epoxy compound (A) eluted from the sizing agent-coated carbon fiber were measured. Component of binding energy (284.6 eV) attributed to (a) CHx, C—C, C = C of C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy on the sizing agent surface at a photoelectron escape angle of 15 ° The ratio (a) / (b) of the height (cps) of the component (b) and the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O is greater than 0.90. Was out of range. Moreover, it turned out that the adhesiveness measured by IFSS is low.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. Although the quality of the prepreg was good, it was found that the 0 ° tensile strength utilization rate was low.

(比較例5)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
(A)成分として(A−2)の水溶液を調整し、浸漬法により表面処理された炭素繊維に塗布した後、210℃の温度で75秒間熱処理をして、サイジング剤塗布炭素繊維束を得た。サイジング剤の付着量は、表面処理された炭素繊維100質量部に対して0.30質量部となるように調整した。続いて、(B)成分として(B−1)、(C)成分、(D)成分として(D−1)からなる水分散エマルジョンを調合した。このサイジング剤を浸漬法により(A)成分を塗布した炭素繊維に塗布した後、210℃の温度で75秒間熱処理をして、サイジング剤塗布炭素繊維束を得た。後から付着したサイジング剤の付着量は、表面処理された炭素繊維100質量部に対して0.30質量部となるように調整した。続いて、サイジング剤表面のX線光電子分光法測定、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)、サイジング剤塗布炭素繊維から溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)量を測定した。サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.90より大きく、本発明の範囲から外れていた。また、IFSSで測定した接着性は十分に高いことがわかった。
・第IIIの工程:プリプレグの作製、成形、評価
実施例1と同様にプリプレグを作製、成形、評価を実施した。引張強度利用率が十分な値ではなかった。
(Comparative Example 5)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
-Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber (A) After preparing the aqueous solution of (A-2) as a component and applying it to the carbon fiber surface-treated by the dipping method, at a temperature of 210 ° C Heat treatment was performed for 75 seconds to obtain a sizing agent-coated carbon fiber bundle. The adhesion amount of the sizing agent was adjusted to 0.30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the surface-treated carbon fiber. Then, the water-dispersed emulsion which consists of (B-1) and (C) component as (B) component, and (D-1) as (D) component was prepared. After this sizing agent was applied to the carbon fiber coated with the component (A) by the dipping method, heat treatment was performed at a temperature of 210 ° C. for 75 seconds to obtain a sizing agent-coated carbon fiber bundle. The adhesion amount of the sizing agent adhered later was adjusted to 0.30 part by mass with respect to 100 parts by mass of the surface-treated carbon fiber. Subsequently, X-ray photoelectron spectroscopy measurement of the sizing agent surface, interfacial shear strength (IFSS) of the sizing agent-coated carbon fiber, and the amount of the aliphatic epoxy compound (A) eluted from the sizing agent-coated carbon fiber were measured. Component of binding energy (284.6 eV) attributed to (a) CHx, C—C, C = C of C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy on the sizing agent surface at a photoelectron escape angle of 15 ° The ratio (a) / (b) of the height (cps) of the component (b) and the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O is greater than 0.90. Was out of range. Moreover, it turned out that the adhesiveness measured by IFSS is high enough.
Step III: Preparation, molding and evaluation of prepreg A prepreg was prepared, molded and evaluated in the same manner as in Example 1. The tensile strength utilization rate was not a sufficient value.

Figure 0006056517
Figure 0006056517

(実施例12)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
実施例1と同様にした。
・第IIIの工程:サイジング剤が塗布された炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤が塗布された炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
日本製鋼所(株)TEX−30α型2軸押出機(スクリュー直径30mm、L/D=32)を使用し、PPS樹脂ペレットをメインホッパーから供給し、次いで、その下流のサイドホッパーから前工程でカットしたサイジング剤が塗布された炭素繊維を供給し、バレル温度320℃、回転数150rpmで十分混練し、さらに下流の真空ベントより脱気を行った。供給は、重量フィーダーによりPPS樹脂ペレット90質量部に対して、サイジング剤が塗布された炭素繊維が10質量部になるように調整した。溶融樹脂をダイス口(直径5mm)から吐出し、得られたストランドを冷却後、カッターで切断してペレット状の成形材料とした。なお、表2に示した通り、サイジング剤塗布炭素繊維の供給性は問題なかった。
・第Vの工程:射出成形工程:
押出工程で得られたペレット状の成形材料を、日本製鋼所(株)製J350EIII型射出成形機を用いて、シリンダー温度:330℃、金型温度:80℃で特性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表2にまとめた。この結果、曲げ強度も力学特性が高いことがわかった。
(Example 12)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching sizing agent to carbon fiber The same procedure as in Example 1 was performed.
-Step III: Cutting step of carbon fiber coated with sizing agent The carbon fiber coated with the sizing agent obtained in Step II was cut into 1/4 inch with a cartridge cutter.
-Step IV: Extrusion process Using a TEX-30α type twin screw extruder (screw diameter 30 mm, L / D = 32), PPS resin pellets were supplied from the main hopper, and then The carbon fiber coated with the sizing agent cut in the previous step was supplied from the downstream side hopper, kneaded sufficiently at a barrel temperature of 320 ° C. and a rotation speed of 150 rpm, and further deaerated from the downstream vacuum vent. The supply was adjusted by a weight feeder so that the carbon fiber coated with the sizing agent was 10 parts by mass with respect to 90 parts by mass of the PPS resin pellets. The molten resin was discharged from a die port (diameter 5 mm), and the obtained strand was cooled and then cut with a cutter to obtain a pellet-shaped molding material. In addition, as shown in Table 2, there was no problem in the supply property of the carbon fiber coated with the sizing agent.
-V step: injection molding step:
Using the J350EIII type injection molding machine manufactured by Nippon Steel Works, the pellet-shaped molding material obtained in the extrusion process was molded into a specimen for characteristic evaluation at a cylinder temperature of 330 ° C. and a mold temperature of 80 ° C. . The obtained test piece was subjected to a characteristic evaluation test after being left in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours. Next, the obtained test piece for property evaluation was evaluated according to the above-described injection molded product evaluation method. The results are summarized in Table 2. As a result, it was found that the bending strength has high mechanical properties.

(実施例13)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様とした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
実施例2と同様にした。
・第III〜Vの工程:
実施例1と同様の方法で特性評価用試験片を成形した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果は表2に示す通り、サイジング剤塗布炭素繊維の供給性に問題はなく、曲げ強度が高く、力学特性が十分に高いことがわかった。
(Example 13)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching a sizing agent to carbon fiber The same procedure as in Example 2 was performed.
-Steps III to V:
A test piece for property evaluation was molded in the same manner as in Example 1. Next, the obtained test piece for property evaluation was evaluated according to the above-described injection molded product evaluation method. As a result, as shown in Table 2, it was found that there was no problem in the supply property of the carbon fiber coated with the sizing agent, the bending strength was high, and the mechanical properties were sufficiently high.

(比較例6)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様とした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
比較例1と同様にした。
・第III〜Vの工程:
実施例1と同様の方法で特性評価用試験片を成形した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。この結果、サイジング剤塗布炭素繊維を2軸混練機に供給する際に若干ブリッジが見られた。また、曲げ強度が表2に示す通りで力学特性が十分ではないことがわかった。
(Comparative Example 6)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching a sizing agent to carbon fiber The same procedure as in Comparative Example 1 was performed.
-Steps III to V:
A test piece for property evaluation was molded in the same manner as in Example 1. Next, the obtained test piece for property evaluation was evaluated according to the above-described injection molded product evaluation method. As a result, a slight bridge was observed when the sizing agent-coated carbon fiber was supplied to the biaxial kneader. Further, it was found that the bending strength was as shown in Table 2 and the mechanical properties were not sufficient.

(比較例7)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様とした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
比較例4と同様にした。
・第III〜Vの工程:
実施例1と同様の方法で特性評価用試験片を成形した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。この結果、表2に示す通り、サイジング剤塗布炭素繊維の供給性に問題はなかったが、力学特性が十分ではないことがわかった。
(Comparative Example 7)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of attaching a sizing agent to carbon fiber The same procedure as in Comparative Example 4 was performed.
-Steps III to V:
A test piece for property evaluation was molded in the same manner as in Example 1. Next, the obtained test piece for property evaluation was evaluated according to the above-described injection molded product evaluation method. As a result, as shown in Table 2, it was found that there was no problem in the availability of the carbon fiber coated with the sizing agent, but the mechanical properties were not sufficient.

(比較例8)
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様とした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
比較例5と同様にした。
・第III〜Vの工程:
実施例1と同様の方法で特性評価用試験片を成形した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。この結果、表2に示す通り、サイジング剤塗布炭素繊維の供給性に問題はなかったが、曲げ強度が若干低いことがわかった。
(Comparative Example 8)
-Step I: Step of producing carbon fiber as a raw material The same as in Example 1.
Step II: Step of adhering sizing agent to carbon fiber Same as Comparative Example 5.
-Steps III to V:
A test piece for property evaluation was molded in the same manner as in Example 1. Next, the obtained test piece for property evaluation was evaluated according to the above-described injection molded product evaluation method. As a result, as shown in Table 2, it was found that there was no problem in the supply property of the sizing agent-coated carbon fiber, but the bending strength was slightly low.

Figure 0006056517
Figure 0006056517

(実施例14)
実施例1で得られたサイジング剤塗布炭素繊維2gをアセトン50ml中に浸漬させて超音波洗浄30分間を3回実施した。続いてメタノール50mlに浸漬させて超音波洗浄30分を1回行い、乾燥した。洗浄後に残っているサイジング剤付着量を測定したところ、表3の通りだった。
(Example 14)
2 g of the sizing agent-coated carbon fiber obtained in Example 1 was immersed in 50 ml of acetone and subjected to ultrasonic cleaning for 30 minutes three times. Subsequently, the substrate was immersed in 50 ml of methanol, subjected to ultrasonic cleaning for 30 minutes once and dried. Table 3 shows the amount of sizing agent adhesion remaining after washing.

続いて、洗浄前のサイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面、および洗浄により得られたサイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面の400eVでのX線光電子分光法で(b)C−O成分に帰属される結合エネルギー286.1eVのピークの高さと(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー284.6eVの成分の高さ(cps)を求め、(I)洗浄前のサイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面の(a)/(b)、(II)洗浄後のサイジング剤塗布炭素繊維のサイジング剤表面の(a)/(b)を算出した。(I)および(II)/(I)は表3に示す通りだった。   Subsequently, the sizing agent surface of the sizing agent-coated carbon fiber before washing, and the sizing agent-coated carbon fiber sizing agent surface obtained by washing were assigned to (b) CO component by X-ray photoelectron spectroscopy at 400 eV. The peak height of the binding energy of 286.1 eV and the height (cps) of the component of the binding energy of 284.6 eV attributed to (a) CHx, C-C, C = C are obtained, and (I) before washing (A) / (b) on the sizing agent surface of the sizing agent-coated carbon fiber, (II) (a) / (b) on the sizing agent surface of the sizing agent-coated carbon fiber after washing. (I) and (II) / (I) were as shown in Table 3.

(比較例9)
実施例14と同様に比較例1で得られたサイジング剤塗布炭素繊維を用いて洗浄前後の400eVのX線を用いたX線光電子分光法によってC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)を求めた。結果を表3に示すが、(II/I)が大きく、サイジング剤に傾斜構造が得られていないことが分かった。
(Comparative Example 9)
(A) CHx, C-C of C1s inner-shell spectrum by X-ray photoelectron spectroscopy using 400 eV X-rays before and after cleaning using the sizing agent-coated carbon fiber obtained in Comparative Example 1 as in Example 14. , The height (cps) of the component of the binding energy (284.6 eV) attributed to C = C, and (b) the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O. The ratio (a) / (b) was obtained. The results are shown in Table 3, and it was found that (II / I) was large and no grading structure was obtained in the sizing agent.

(比較例10)
実施例14と同様に比較例4で得られたサイジング剤塗布炭素繊維を用いて洗浄前後の400eVのX線を用いたX線光電子分光法によってC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)を求めた。結果を表3に示すが、(II/I)が大きく、サイジング剤に傾斜構造が得られていないことが分かった。
(Comparative Example 10)
(A) CHx, C-C of C1s inner-shell spectrum by X-ray photoelectron spectroscopy using 400 eV X-rays before and after washing using the sizing agent-coated carbon fiber obtained in Comparative Example 4 as in Example 14. , The height (cps) of the component of the binding energy (284.6 eV) attributed to C = C, and (b) the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O. The ratio (a) / (b) was obtained. The results are shown in Table 3, and it was found that (II / I) was large and no grading structure was obtained in the sizing agent.

(比較例11)
実施例14と同様に比較例5で得られたサイジング剤塗布炭素繊維を用いて洗浄前後の400eVのX線を用いたX線光電子分光法によってC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)を求めた。結果を表3に示すが、(II/I)が小さいことが分かった。
(Comparative Example 11)
(A) CHx, C-C of C1s inner shell spectrum by X-ray photoelectron spectroscopy using 400 eV X-rays before and after cleaning using the sizing agent-coated carbon fiber obtained in Comparative Example 5 as in Example 14. , The height (cps) of the component of the binding energy (284.6 eV) attributed to C = C, and (b) the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O. The ratio (a) / (b) was obtained. The results are shown in Table 3, and it was found that (II / I) was small.

Figure 0006056517
Figure 0006056517

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維およびサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法は、優れた接着性とサイジング剤塗布炭素繊維の集束性および平滑性を有することから、プリプレグあるいは炭素繊維強化熱可塑性樹脂への加工に適する。また、本発明のプリプレグおよび炭素繊維強化熱可塑性樹脂およびそれからなる炭素繊維強化複合材料は、軽量でありながら強度、弾性率が優れるため、航空機部材、宇宙機部材、自動車部材、船舶部材、土木建築材およびスポーツ用品等の多くの分野に好適に用いることができる。   Since the sizing agent-coated carbon fiber and the method for producing the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention have excellent adhesiveness and the convergence and smoothness of the sizing agent-coated carbon fiber, it can be applied to a prepreg or a carbon fiber-reinforced thermoplastic resin. Suitable for processing. Further, the prepreg, carbon fiber reinforced thermoplastic resin of the present invention and the carbon fiber reinforced composite material comprising the prepreg are lightweight, yet have excellent strength and elastic modulus. Therefore, aircraft members, spacecraft members, automobile members, ship members, civil engineering architecture It can be suitably used in many fields such as materials and sports equipment.

Claims (16)

少なくとも(A)〜(C)を含むサイジング剤を塗布した炭素繊維であって、サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.50〜0.90であることを特徴とするサイジング剤塗布炭素繊維。
(A)下記、(i)または(ii)の脂肪族エポキシ化合物
(B)不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物
(C)芳香環を含む非イオン性界面活性剤
(i)エポキシ価が2.0〜8.0meq/g、水酸基価が2.0〜5.0meq/gであり、かつ分子内に2つ以上のエポキシ基を有する脂肪族エポキシ化合物
(ii)グリセロール、ジグリセロール、ポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、およびアラビトールから選択される1種と、エピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物である脂肪族エポキシ化合物
At least (A) a carbon fiber coated with a sizing agent containing ~ a (C), the C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy sizing agent surface photoelectron escape angle 15 ° (a) CHx , C—C, the height (cps) of the component of the bond energy (284.6 eV) attributed to C = C and (b) the height of the component of the bond energy (286.1 eV) attributed to C—O A sizing agent-coated carbon fiber having a ratio (a) / (b) of (cps) of 0.50 to 0.90.
(A) The following (i) or (ii) aliphatic epoxy compound (B) Condensation product of unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenol (C) Nonionic surfactant containing an aromatic ring
(I) An aliphatic epoxy compound having an epoxy value of 2.0 to 8.0 meq / g, a hydroxyl value of 2.0 to 5.0 meq / g, and having two or more epoxy groups in the molecule
(Ii) Aliphatic epoxy which is a glycidyl ether type epoxy compound obtained by reaction of one selected from glycerol, diglycerol, polyglycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, and arabitol with epichlorohydrin Compound
前記サイジング剤塗布炭素繊維の単繊維とエポキシ樹脂との界面剪断強度が40MPa以上である、請求項1に記載のサイジング剤塗布炭素繊維。 The sizing agent-coated carbon fiber according to claim 1, wherein an interfacial shear strength between the single fiber of the sizing agent-coated carbon fiber and the epoxy resin is 40 MPa or more. 前記サイジング剤に含まれる脂肪族エポキシ化合物(A)と不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物(B)の割合(A)/(B)が52/48〜80/20である、請求項1または2に記載のサイジング剤塗布炭素繊維。 The ratio (A) / (B) of the condensate (B) of the aliphatic epoxy compound (A), unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenols contained in the sizing agent is 52 / 48-80 / Sizing agent application | coating carbon fiber of Claim 1 or 2 which is 20. アセトニトリル/クロロホルム混合溶媒により前記サイジング剤塗布繊維を超音波処理して塗布されたサイジング剤を溶出した場合、溶出された脂肪族エポキシ化合物(A)の割合は、前記サイジング剤塗布炭素繊維100質量部に対して0.3質量部以下である、請求項1〜3のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維。 When the sizing agent applied by sonicating the sizing agent-coated fiber with an acetonitrile / chloroform mixed solvent was eluted, the ratio of the eluted aliphatic epoxy compound (A) was 100 parts by mass of the sizing agent-coated carbon fiber. Sizing agent application | coating carbon fiber in any one of Claims 1-3 which is 0.3 mass part or less with respect to this. 前記サイジング剤塗布炭素繊維を、400eVのX線を用いたX線光電子分光法によって光電子脱出角度55°で測定されるC1s内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と、(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)との比率(a)/(b)より求められる(I)および(II)の値が、(III)の関係を満たす、請求項1〜4のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維。
(I)超音波処理前の前記サイジング剤塗布炭素繊維の表面の(a)/(b)の値
(II)前記サイジング剤塗布炭素繊維をアセトン溶媒中で超音波処理することで、サイジング剤付着量を0.09〜0.20質量%まで洗浄したサイジング剤塗布炭素繊維の表面の(a)/(b)の値
(III)0.50≦(I)≦0.90かつ0.6<(II)/(I)<1.0
The sizing agent-coated carbon fiber is assigned to (a) CHx, C-C, C = C in the C 1s core spectrum measured at a photoelectron escape angle of 55 ° by X-ray photoelectron spectroscopy using 400 eV X-rays. Between the height (cps) of the component of the binding energy (284.6 eV) and the height (cps) of the component of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O (a) Sizing agent application | coating carbon fiber in any one of Claims 1-4 with which the value of (I) and (II) calculated | required from / (b) satisfy | fills the relationship of (III).
(I) Value of (a) / (b) on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber before sonication (II) Sizing agent adhesion by sonicating the sizing agent-coated carbon fiber in an acetone solvent (A) / (b) value (III) 0.50 ≦ (I) ≦ 0.90 and 0.6 <on the surface of the sizing agent-coated carbon fiber washed to 0.09 to 0.20 mass%. (II) / (I) <1.0
前記サイジング剤に芳香族エポキシ化合物(D)を含む、請求項1〜5のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維。 Sizing agent application | coating carbon fiber in any one of Claims 1-5 containing an aromatic epoxy compound (D) in the said sizing agent. 芳香族エポキシ化合物(D)がビスフェノールA型エポキシ化合物あるいはビスフェノールF型エポキシ化合物である、請求項6に記載のサイジング剤塗布炭素繊維。 Sizing agent application | coating carbon fiber of Claim 6 whose aromatic epoxy compound (D) is a bisphenol A type epoxy compound or a bisphenol F type epoxy compound. サイジング剤表面を光電子脱出角度15°でX線光電子分光法によって測定されるC 1s 内殻スペクトルの(a)CHx、C−C、C=Cに帰属される結合エネルギー(284.6eV)の成分の高さ(cps)と(b)C−Oに帰属される結合エネルギー(286.1eV)の成分の高さ(cps)の比率(a)/(b)が0.50〜0.90である、少なくとも(A)〜(C)を含むサイジング剤を炭素繊維に塗布したサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法であって、(B)を少なくとも含む水エマルジョン液と、(A)を少なくとも含む組成物を混合したサイジング剤含有液を、炭素繊維に塗布した後、160〜260℃の温度範囲で30〜600秒熱処理することを特徴とするサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法。
(A)脂肪族エポキシ化合物
(B)不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物
(C)芳香環を含む非イオン性界面活性剤
Component of binding energy (284.6 eV) attributed to (a) CHx, C—C, C = C of C 1s inner shell spectrum measured by X-ray photoelectron spectroscopy on the sizing agent surface at a photoelectron escape angle of 15 ° The ratio (a) / (b) of the height (cps) of the component (b) and the height (cps) of the binding energy (286.1 eV) attributed to C—O is 0.50 to 0.90. A method for producing a sizing agent-coated carbon fiber in which a sizing agent containing at least (A) to (C) is applied to carbon fiber, a water emulsion containing at least (B), and a composition containing at least (A) A method for producing a sizing agent-coated carbon fiber, comprising: applying a sizing agent-containing liquid mixed with a product to carbon fiber and then heat-treating the solution in a temperature range of 160 to 260 ° C for 30 to 600 seconds.
(A) Aliphatic epoxy compound (B) Condensation product of unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenols (C) Nonionic surfactant containing an aromatic ring
前記炭素繊維をアルカリ性電解液中で液相電解酸化した後、前記サイジング剤含有液を塗布する、請求項8に記載のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法。 The manufacturing method of the sizing agent application | coating carbon fiber of Claim 8 which apply | coats the said sizing agent containing liquid after carrying out the liquid phase electrolytic oxidation in the alkaline electrolyte. 請求項1〜7のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維と、熱硬化性樹脂とを含むことを特徴とするプリプレグ。 Prepreg and sizing agent applying carbon fiber according to claim 1, characterized in that it comprises a thermosetting resin. 前記熱硬化性樹脂はエポキシ化合物(E)と潜在性硬化剤(F)とを含有する、請求項10に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 10, wherein the thermosetting resin contains an epoxy compound (E) and a latent curing agent (F). 請求項1〜7のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維および熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。 A carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition comprising the sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 1 to 7 and a thermoplastic resin. 熱可塑性樹脂がポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、およびポリアミド樹脂からなる群から選ばれる一種以上である、請求項12に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。 One or more thermoplastic resins selected from the group consisting of polyarylene sulfide resins, polyether ether ketone resins, polyphenylene ether resins, polyoxymethylene resins, polyester resins, polycarbonate resins, polystyrene resins, polyolefin resins, and polyamide resins The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition according to claim 12, wherein 前記サイジング剤が、炭素繊維100質量部に対して0.1〜10.0質量部付着されてなるサイジング剤塗布炭素繊維1〜80質量%、および熱可塑性樹脂20〜99質量%からなる、請求項12または13に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。 The sizing agent is composed of 1 to 80% by mass of sizing agent-coated carbon fibers formed by adhering to 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of carbon fibers, and 20 to 99% by mass of thermoplastic resin. Item 14. The carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition according to Item 12 or 13 . 請求項12または13に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、炭素繊維100質量部に対して、前記サイジング剤を0.1〜10.0質量部付着してサイジング剤塗布炭素繊維を得た後、該サイジング剤塗布炭素繊維1〜80質量%と、熱可塑性樹脂20〜99質量%を溶融混練する、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 It is a manufacturing method of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of Claim 12 or 13, Comprising: The sizing agent adheres 0.1 to 10.0 mass parts of said sizing agents with respect to 100 mass parts of carbon fibers. A method for producing a carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composition, comprising obtaining coated carbon fibers and then melt-kneading 1 to 80% by mass of the sizing agent-coated carbon fibers and 20 to 99% by mass of a thermoplastic resin. 請求項10または11に記載のプリプレグ、または請求項12〜14のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を成形してなる、炭素繊維強化複合材料。 The carbon fiber reinforced composite material formed by shape | molding the prepreg of Claim 10 or 11 , or the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition in any one of Claims 12-14 .
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