JP6225755B2 - イオン液体を用いて製造した熱可塑性樹脂をマトリックスとする高強度繊維強化熱可塑性プラスチックの製造方法 - Google Patents
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Description
繊維束に、イオン液体に溶解した熱可塑性樹脂を含浸させることにより、従来のように高温・高圧処理を行う必要がなくなった。そのため環境への負荷が非常に少ない。また、イオン液体は蒸気圧が低く、難燃性であることから、人体に対する安全性が非常に高い。
前記樹脂は非ハロゲン系且つ常温で低粘性液体であり、工業的生産が確立されたイミダゾリウム系イオン液体である1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテートに溶解性が高いことから、工業的に安定してプリプレグを生産することが可能となる。
これまでにイオン液体に溶解可能な熱可塑性樹脂がいくつか報告されている(特許文献3、4、非特許文献1)。そこで、これら文献に報告されているイオン液体と樹脂の組み合わせの中から、工業的生産が確立され比較的安価に入手可能なイミダゾリウム系イオン液体と、熱可塑性樹脂を選択した。イオン液体に溶解する熱可塑性樹脂とイオン液体の組み合わせの中から、イオン液体として、非ハロゲン系且つ常温で低粘性液体であり、工業的生産が確立され比較的安価に入手可能なイミダゾリウム系イオン液体である1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート(Ionic Liquids Technologies GmbH製、以下、[EMIM][Ac]という。)を選択し、以下検討を行った。また、熱可塑性樹脂としては、高い機械的特性を有するポリアミド樹脂であるポリアミドMXD6(三菱ガス化学株式会社製、MXD6ナイロンS6007、以下MXD6という。)、及び高い耐熱性と高い靱性を有するポリエーテルサルフォン(住友化学株式会社製、PES3600P、以下PESという。)を選択し、プリプレグの作製に使用した。また、強化繊維としては、ガラス繊維織物(日東紡績株式会社製、WEA22Fのアミノシラン表面処理品)を用いた。
MXD6とPESの2種の樹脂の[EMIM][Ac]への溶解条件を検討した。溶液中の樹脂濃度が20重量%となるように調整し、溶液温度が40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃に設定して連続して撹拌を行い、各温度で樹脂が完全に見えなくなった時間を溶解に要した時間とした。
表1及び表2に示すように、MXD6、PESともに各々40℃で48時間、40℃で72時間加熱することにより溶解させることができる。しかしながら、60℃以上に加熱しないと粘性が5Pa・s程度まで低下しないことから、ガラス繊維織物への含浸が困難であった。そこで、プリプレグ溶液を100℃に加熱し、プリプレグを作製した。
熱可塑性樹脂をイオン液体に溶解した場合には、分子構造の変化が予想される。分子構造の変化が、成形品の物性に影響を与える可能性があることから、分子量の変化、及び成形品の強度について検討を行った。
60≦T≦120のとき、
650000≦T2.5×H≦920000
さらに、
60≦T≦110のとき、
650000≦T2.5×H≦910000
の関係式を満たすことがより好ましい。
Claims (2)
- 繊維と、イオン液体に可溶な熱可塑性樹脂を含む繊維強化熱可塑性プラスチックの製造方法であって、
前記繊維は長手方向に100mm以上延在する無機繊維からなる繊維束であり、
前記熱可塑性樹脂をイオン液体に溶解させる工程と、
イオン液体に溶解した熱可塑性樹脂に前記繊維束を含浸させ、繊維/樹脂複合体を形成させる工程と、
前記繊維/樹脂複合体を水に接触させて樹脂を再生させる再生工程と、
乾燥工程と、
成形工程とを含むことを特徴とする繊維強化熱可塑性プラスチックの製造方法。 - 請求項1記載の繊維強化熱可塑性プラスチックの製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド、ポリアミドMXD6、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンからなる群から選択される1種以上の樹脂であることを特徴とする繊維強化熱可塑性プラスチックの製造方法。
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