JP6982784B2 - A method for producing a sizing agent-coated carbon fiber and a sizing agent-coated carbon fiber, and a carbon fiber reinforced resin composition. - Google Patents

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本発明は、熱可塑性樹脂に対し高接着性を示し、サイジング剤塗布炭素繊維の開繊工程において良好な開繊性を示すサイジング剤を塗布した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、ならびに炭素繊維強化樹脂組成物に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a sizing agent-coated carbon fiber coated with a sizing agent and a sizing agent-coated carbon fiber, which exhibits high adhesiveness to a thermoplastic resin and exhibits good fiber-opening property in the fiber-spreading step of the sizing agent-coated carbon fiber. It relates to a manufacturing method and a carbon fiber reinforced resin composition.

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として、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の代表的な形態として、プリプレグを積層して得られるプリフォームをプレス成形(加圧力の下で脱泡し、賦形する成形方法)した成形品が挙げられる。このプリプレグは、連続した炭素繊維を一方向に配列させた炭素繊維基材に樹脂を含浸して製造する方法が一般的である。複雑な形状への形状追従性に優れ、短時間成形可能な不連続な炭素繊維(チョップド、ウェブ等)を用いた複合材料も提案されているが、比強度、比剛性などの力学特性や特性の安定性において、構造材としての実用性能はプリプレグが優れている。 Since carbon fiber is lightweight but has excellent strength and elastic modulus, many of the composite materials combined with various matrix resins include aircraft members, spacecraft members, automobile members, ship members, civil engineering and building materials, and sporting goods. It is used in the field of. As a typical form of a composite material using carbon fiber, a molded product obtained by press-molding (a molding method of defoaming and shaping under a pressing force) obtained by laminating prepregs can be mentioned. This prepreg is generally produced by impregnating a carbon fiber base material in which continuous carbon fibers are arranged in one direction with a resin. Composite materials using discontinuous carbon fibers (chopped, web, etc.) that have excellent shape followability to complex shapes and can be molded in a short time have also been proposed. In terms of stability, prepreg is excellent in practical performance as a structural material.

近年、炭素繊維複合材料では、成形性、取扱い性、得られる成形品の力学特性に優れた成形材料が要求されるようになり、工業的にもより高い経済性、生産性が必要になってきている。その要求に対する答えの一つとして、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いたプリプレグの開発が進められている。 In recent years, carbon fiber composite materials have been required to have excellent moldability, handleability, and mechanical properties of the obtained molded product, and industrially higher economic efficiency and productivity have been required. ing. As one of the answers to this demand, the development of prepregs using thermoplastic resin as the matrix resin is underway.

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を高めることが重要である。炭素繊維束とマトリックス樹脂との界面接着性を向上させるため、通常、炭素繊維束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、特許文献1では炭素繊維束に電解処理を施すことにより、界面接着性の指標である層間せん断強度を向上させる方法が提案されている。 In order to take advantage of the excellent properties of carbon fiber, it is important to improve the adhesiveness between the carbon fiber and the matrix resin. In order to improve the interfacial adhesion between the carbon fiber bundle and the matrix resin, a method is usually performed in which the carbon fiber bundle is subjected to an oxidation treatment such as vapor phase oxidation or liquid phase oxidation to introduce an oxygen-containing functional group on the carbon fiber surface. It has been. For example, Patent Document 1 proposes a method of improving the interlayer shear strength, which is an index of interfacial adhesiveness, by subjecting a carbon fiber bundle to an electrolytic treatment.

炭素繊維の表面改質のみでは十分な界面接着性が得られない場合、サイジング処理を追加する試みがなされる。例えば、特許文献2〜4には、エポキシ基を有する化合物をサイジング剤として用いることで界面接着性を向上させる手法が提案されている。また、特許文献5、6では、アミノ基、アミド基を有するサイジング剤を用い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である熱可塑性樹脂との相溶性を向上させる手法が提案されている。 If sufficient interfacial adhesiveness cannot be obtained only by surface modification of carbon fibers, an attempt is made to add a sizing treatment. For example, Patent Documents 2 to 4 propose a method for improving interfacial adhesiveness by using a compound having an epoxy group as a sizing agent. Further, Patent Documents 5 and 6 propose a method of improving the compatibility between the carbon fiber coated with the sizing agent and the thermoplastic resin which is a matrix resin by using a sizing agent having an amino group and an amide group. ..

特開平04−361619号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 04-361619 特開昭63−14114号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-14114 特開平7−279040号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-279040 特開平8−113876号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-113876 特開2013−166922号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-166922 特開2006−89734号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-89734

以上のように、不連続な炭素繊維を用いた複合材料の分野においては、接着性の向上検討が行われている。一方、上記の技術をマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いたプリプレグの場合において、炭素繊維、サイジング剤、および樹脂の三つの観点から、サイジング剤を塗布した炭素繊維束の開繊性とマトリックス樹脂との高い接着性を両立させ、高粘度な熱可塑性樹脂の含浸性を向上させることで、含浸ムラやボイドの発生を抑制するという思想はなかった。 本発明は、熱可塑性樹脂に対し高いレベルでの接着性を示し、かつ開繊工程において良好な開繊性を示すサイジング剤塗布炭素繊維束を提供することを目的とする。 As described above, in the field of composite materials using discontinuous carbon fibers, studies on improving adhesiveness are being conducted. On the other hand, in the case of a prepreg using a thermoplastic resin as a matrix resin using the above technique, the defibration property of the carbon fiber bundle coated with the sizing agent and the matrix resin can be obtained from the three viewpoints of carbon fiber, sizing agent, and resin. There was no idea of suppressing the generation of uneven impregnation and voids by achieving both high adhesiveness and improving the impregnation property of the highly viscous thermoplastic resin. It is an object of the present invention to provide a sizing agent-coated carbon fiber bundle that exhibits a high level of adhesiveness to a thermoplastic resin and exhibits good fiber opening property in the fiber opening process.


上述した課題を解決するための本発明は、炭素繊維断面をエネルギー分散型X線分光法で検出した際に炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、全元素に対する酸素の組成比が2%以上である層が10nm以上存在し、かつ、下記(a)、(b)、および(c1)または(c2)を満たすサイジング剤が塗布されてなるサイジング剤塗布炭素繊維である。
(a)ゲル浸透クロマトグラフィーにより求められる重量平均分子量Mwが650≦Mw≦1900。
(b)γSz > 35 mJ/m(γSz:サイジング剤の表面自由エネルギー)。
(c1)アミノ基を有する化合物またはアミド基を有する化合物のいずれかを含む。
(c2)3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含む。

In the present invention for solving the above-mentioned problems, when the carbon fiber cross section is detected by energy dispersion type X-ray spectroscopy, the composition ratio of oxygen to all elements is 2% or more in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber. The sizing agent-coated carbon fiber has a layer of 10 nm or more and is coated with a sizing agent satisfying the following (a), (b), and (c1) or (c2).
(A) The weight average molecular weight Mw determined by gel permeation chromatography is 650 ≦ Mw ≦ 1900.
(B) γ Sz > 35 mJ / m 2Sz : surface free energy of the sizing agent).
(C1) Includes either a compound having an amino group or a compound having an amide group.
(C2) Contains a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group.

また、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより求められる、炭素繊維に塗布される前のサイジング剤の重量平均分子量Mwが650以上であること、または、サイジング剤が塗布される前の炭素繊維のBET吸着面積が0.5m/g以上であることを特徴とする。 Further, in the method for producing the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention, the weight average molecular weight Mw of the sizing agent before being applied to the carbon fiber, which is obtained by gel permeation chromatography, is 650 or more, or the sizing agent is used. The BET adsorption area of the carbon fiber before coating is 0.5 m 2 / g or more.

また、本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、反応性官能基量が30μmol/g以上である熱可塑性樹脂を含むこと、または、エネルギー分散型X線分光法で観察した際に炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、熱可塑性樹脂由来元素が25%以上浸透している層が5nm以上であること、または、熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーγおよびサイジング剤の表面自由エネルギーγSzが下記式(e)および(f)
(e) γ > 38mJ/m (γ:熱可塑性樹脂の表面自由エネルギー)。
(f)2(γ ・γ Sz0.5+2(γ ・γ Sz0.5 > 95 mJ/m
Further, the carbon fiber reinforced resin composition of the present invention contains a thermoplastic resin having a reactive functional group amount of 30 μmol / g or more, or is a carbon fiber reinforced resin when observed by energy dispersion type X-ray spectroscopy. In the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber in the composition, the layer in which the element derived from the thermoplastic resin is infiltrated by 25% or more is 5 nm or more, or the surface free energy γ r of the thermoplastic resin and the sizing agent. The surface free energy γ Sz of the following equations (e) and (f)
(E) γ r > 38 mJ / m 2r : surface free energy of the thermoplastic resin).
(F) 2 (γ p r · γ p Sz) 0.5 +2 (γ d r · γ d Sz) 0.5> 95 mJ / m 2.

γ :熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの極性成分
γ :熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの分散成分
γ Sz:サイジング剤の表面自由エネルギーの極性成分
γ Sz:サイジング剤の表面自由エネルギーの分散成分
を満たすこと、または、炭素繊維断面をエネルギー分散型X線分光法で検出した際に炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、全元素に対する窒素の組成比が炭素繊維内部における窒素の組成比よりも0.5%以上多い層または全元素に対する酸素の組成比が炭素繊維内部における酸素の組成比よりも3%以上多い層が5nm以上存在することを特徴とする。
γ p r : Polar component of surface free energy of thermoplastic resin γ d r : Dispersion component of surface free energy of thermoplastic resin γ p Sz : Polar component of surface free energy of sizing agent γ d Sz : Surface free of sizing agent In the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber in the carbon fiber reinforced resin composition when satisfying the energy dispersion component or detecting the carbon fiber cross section by energy dispersion type X-ray spectroscopy, nitrogen with respect to all elements There is a layer having a composition ratio of 0.5% or more higher than the composition ratio of nitrogen inside the carbon fiber or a layer having an oxygen composition ratio of 3% or more higher than the composition ratio of oxygen inside the carbon fiber of 5 nm or more. It is characterized by.


本発明によれば、熱可塑性樹脂に対し高いレベルでの接着性を持ち、かつ開繊工程において良好な開繊性を示すサイジング剤塗布炭素繊維束を得ることができる。その結果、熱可塑性樹脂成形体中の繊維を均一にさせることが可能となり、成形体の力学特性も良好になる。

According to the present invention, it is possible to obtain a sizing agent-coated carbon fiber bundle which has a high level of adhesiveness to a thermoplastic resin and exhibits good fiber opening property in the fiber opening process. As a result, the fibers in the thermoplastic resin molded product can be made uniform, and the mechanical properties of the molded product are also improved.

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described.

本発明のサイジング剤塗布炭素繊維は、炭素繊維断面をエネルギー分散型X線分光法で検出した際に炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、全元素に対する酸素の組成比が2%以上である層が10nm以上存在し、かつ、下記(a)、(b)、および(c1)または(c2)を満たすサイジング剤が塗布されてなるサイジング剤塗布炭素繊維である。
(a)ゲル浸透クロマトグラフィーにより求められる重量平均分子量Mwが650≦Mw≦1900。
(b)γSz > 35 mJ/m(γSz:サイジング剤の表面自由エネルギー)。
(c1)アミノ基を有する化合物またはアミド基を有する化合物のいずれかを含む。
(c2)3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含む。
In the sizing agent-coated carbon fiber of the present invention, when the carbon fiber cross section is detected by energy dispersion type X-ray spectroscopy, the composition ratio of oxygen to all elements is 2% or more in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber. It is a sizing agent-coated carbon fiber having a layer of 10 nm or more and being coated with a sizing agent satisfying the following (a), (b), and (c1) or (c2).
(A) The weight average molecular weight Mw determined by gel permeation chromatography is 650 ≦ Mw ≦ 1900.
(B) γ Sz > 35 mJ / m 2Sz : surface free energy of the sizing agent).
(C1) Includes either a compound having an amino group or a compound having an amide group.
(C2) Contains a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group.

本発明者らは、マトリックス樹脂との相互作用が強く、接着性が高い化合物をサイジング剤に用いた場合であってもサイジング剤の重量平均分子量が大きい場合、サイジング剤塗布炭素繊維束の開繊性が低下しやすく、プリプレグ作製時の含浸ムラやボイド発生が起こりやすいという課題があることが分かった。本課題に対して、炭素繊維表面における酸素組成比が高い層の厚みと、サイジング剤の分子量および表面自由エネルギーを制御することで、高い接着性と高い開繊性を両立可能であることを見いだした。 The present inventors have developed a sizing agent-coated carbon fiber bundle when the weight average molecular weight of the sizing agent is large even when a compound having a strong interaction with the matrix resin and having high adhesiveness is used as the sizing agent. It was found that there is a problem that the properties tend to deteriorate and impregnation unevenness and void generation easily occur during prepreg production. To solve this problem, it was found that high adhesiveness and high fiber openness can be achieved at the same time by controlling the thickness of the layer having a high oxygen composition ratio on the carbon fiber surface, the molecular weight of the sizing agent, and the surface free energy. rice field.

本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維においては、炭素繊維の長手方向と垂直な断面をエネルギー分散型X線分光法で観察した際に、酸素の組成比が2%以上である層(以下、酸化層と略記)が10nm以上存在することが必要である。酸化層の厚みが10nm以上である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は、熱可塑性樹脂と優れた接着性を発現する。そのメカニズムは明確でないが、サイジング剤と樹脂が酸化層に浸透し、互いに結合することで、優れた接着性を発現すると考えられる。 In the sizing agent-coated carbon fiber according to the present invention, a layer having an oxygen composition ratio of 2% or more (hereinafter, oxidation) when the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber is observed by energy dispersive X-ray spectroscopy. It is necessary that the layer (abbreviated as layer) is present at 10 nm or more. The sizing agent-coated carbon fiber obtained by applying the sizing agent to the carbon fiber having a thickness of the oxide layer of 10 nm or more exhibits excellent adhesiveness to the thermoplastic resin. Although the mechanism is not clear, it is considered that the sizing agent and the resin permeate the oxide layer and bond with each other to develop excellent adhesiveness.

本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維においては、炭素繊維に塗布されたサイジング剤の重量平均分子量Mwが650≦Mw≦1900であることが必要である。なお、上記の重量平均分子量Mwはゲルパーミエーションクロマトグラフ(以下、GPCと略記)法で測定され、ポリスチレンやプルラン等を標準物質として得られるものである。Mwが大きいほどサイジング剤の粘度が高くなるため、サイジング剤を介して粘着している炭素繊維同士を引き離すのに大きな力が必要となる。Mwを1900以下とすることで、サイジング剤の動きやすさの指標である粘度を低下させ、炭素繊維同士を拘束する力を弱めることによって、炭素繊維束の開繊性が向上する。Mwは1300以下であることがより好ましい。一方、分解の点では、Mwが大きいほど高温でのサイジング剤の揮発や分解を抑制できることから、炭素繊維に塗布された後のサイジング剤のMw下限は650以上であることが好ましく、700以上であることがさらに好ましい。サイジング剤はサイジング塗布時の乾燥工程において低分子量成分の揮発やサイジング剤同士の架橋により、サイジング塗布前よりもMwが増加することから、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維の製造に用いられる、炭素繊維に塗布される前のサイジング剤の重量平均分子量Mwが650以上であることが好ましい。 In the sizing agent-coated carbon fiber according to the present invention, it is necessary that the weight average molecular weight Mw of the sizing agent applied to the carbon fiber is 650 ≦ Mw ≦ 1900. The weight average molecular weight Mw is measured by a gel permeation chromatograph (hereinafter abbreviated as GPC) method, and polystyrene, pullulan, or the like can be obtained as a standard substance. Since the viscosity of the sizing agent increases as the Mw increases, a large force is required to separate the carbon fibers adhering to each other via the sizing agent. By setting Mw to 1900 or less, the viscosity, which is an index of the mobility of the sizing agent, is lowered, and the force for restraining the carbon fibers is weakened, so that the openness of the carbon fiber bundle is improved. It is more preferable that Mw is 1300 or less. On the other hand, in terms of decomposition, the larger the Mw, the more the volatilization and decomposition of the sizing agent at high temperature can be suppressed. Therefore, the lower limit of the Mw of the sizing agent after being applied to the carbon fiber is preferably 650 or more, preferably 700 or more. It is more preferable to have. Since the sizing agent has a higher Mw than before the sizing coating due to the volatilization of low molecular weight components and the cross-linking between the sizing agents in the drying step at the time of sizing coating, carbon used for producing the sizing agent coated carbon fiber of the present invention. The weight average molecular weight Mw of the sizing agent before being applied to the fibers is preferably 650 or more.

本発明を構成するサイジング剤は、サイジング剤の表面自由エネルギーγSzが35より大きいことが必要である。表面自由エネルギーが35以上であることで接着性が向上し、好ましくは45以上である。 The sizing agent constituting the present invention needs to have a surface free energy γ Sz of the sizing agent larger than 35. When the surface free energy is 35 or more, the adhesiveness is improved, preferably 45 or more.

本発明を構成するサイジング剤は、アミノ基を有する化合物またはアミド基を有する化合物を含むか、あるいは3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含むかのいずれかであることが必要である。アミノ基を有する化合物またはアミド基を有する化合物、もしくは、3官能以上のエポキシ基を有する化合物のいずれかを含むことで接着性が向上する。そのメカニズムは明確ではないが、アミノ基やアミド基を有する化合物は極性が高く、炭素繊維束表面や樹脂中のカルボキシル基、水酸基等の酸素含有官能基と水素結合等の強い相互作用をすることで、優れた接着性を発現すると考えられる。また、3官能以上のエポキシ基を有する化合物で接着性が高くなりやすい理由としては、官能基量が増えることで酸化層同士をサイジング剤が架橋し、炭素繊維の表面に強固な酸化層の皮膜を形成することで、そのアンカー効果により熱可塑樹脂との接着性が高くなりやすいことが考えられる。本発明を構成するサイジング剤は、上述のアミノ基を有する化合物またはアミド基を有する化合物、および3官能以上のエポキシ基を有する化合物が、それぞれ2種類以上の混合物として含まれていても良く、2種類以上の官能基を有する化合物として含まれていても良い。 The sizing agent constituting the present invention needs to either contain a compound having an amino group or a compound having an amide group, or contain a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group. Adhesion is improved by containing either a compound having an amino group, a compound having an amide group, or a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group. Although the mechanism is not clear, compounds having amino groups and amide groups have high polarity and strongly interact with oxygen-containing functional groups such as carboxyl groups and hydroxyl groups on the surface of carbon fiber bundles and resins, such as hydrogen bonds. Therefore, it is considered that excellent adhesiveness is exhibited. The reason why a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group tends to have high adhesiveness is that the sizing agent crosslinks the oxide layers with each other as the amount of the functional group increases, and a strong oxide layer film is formed on the surface of the carbon fiber. By forming the above, it is considered that the adhesiveness with the thermoplastic resin tends to be high due to the anchor effect. The sizing agent constituting the present invention may contain the above-mentioned compound having an amino group or a compound having an amide group, and a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group as a mixture of two or more kinds, respectively. It may be contained as a compound having more than one kind of functional group.

本発明を構成するサイジング剤はアミノ基を有する化合物を含み、かつそのアミノ基価が2〜200mmol/gであることが好ましい。アミノ基を有する化合物を含むサイジング剤を塗布した炭素繊維束は、アミノ基価が2mmol/g以上の場合、強化繊維表面との親和性が大きくなり、十分な界面接着性が得られる。アミノ基価の上限は特にないが、100mmol/g以上で接着性が飽和することがある。アミノ基価のより好ましい範囲は、15mmol/g以上であり、さらに好ましくは、20mmol/g以上である。 The sizing agent constituting the present invention preferably contains a compound having an amino group, and the amino group value thereof is preferably 2 to 200 mmol / g. When the carbon fiber bundle coated with the sizing agent containing the compound having an amino group has an amino base value of 2 mmol / g or more, the affinity with the surface of the reinforcing fiber becomes large and sufficient interfacial adhesiveness can be obtained. There is no particular upper limit on the amino base value, but the adhesiveness may be saturated at 100 mmol / g or more. A more preferable range of the amino base value is 15 mmol / g or more, and more preferably 20 mmol / g or more.

アミノ基価は、ASTM D2074に従って測定する1、2、3級アミンの総量を示す指標で、化合物(A)1gを中和するのに要する塩酸量に相当する水酸化カリウムのモル数を示す。 The amino base value is an index indicating the total amount of 1, 2 and tertiary amines measured according to ASTM D2074, and indicates the number of moles of potassium hydroxide corresponding to the amount of hydrochloric acid required to neutralize 1 g of compound (A).

上述のアミノ基価が2〜200mmol/gである化合物としては、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物が挙げられる。 中でも、高接着性を示す観点から脂肪族アミン化合物が好ましい。脂肪族アミン化合物の接着性が高い理由として、他のアミノ基やアミド基を有する化合物と比較して極性が非常に高いことが考えられる。 Examples of the above-mentioned compound having an amino base value of 2 to 200 mmol / g include an aliphatic amine compound and an aromatic amine compound. Of these, an aliphatic amine compound is preferable from the viewpoint of exhibiting high adhesiveness. The reason why the aliphatic amine compound has high adhesiveness is considered to be that the polarity is very high as compared with other compounds having an amino group or an amide group.

脂肪族アミン化合物の具体的な例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジシアンジアミド、テトラエチレンペンタミン、ジプロプレンジアミン、ピペリジン、N,N−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、ポリアミドアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、ステアリルアミン、ココアルキルアミン、牛脂アルキルアミン、オレイルアミン、硬化牛脂アルキルアミン、N,N−ジメチルラウリルアミン、N,N−ジメチルミリスチルアミン等の脂肪族モノアミン類;ポリエチレンイミン、ポリプロピレイミン、ポリブチレンイミン、1,1−ジメチル−2−メチルエチレンイミン、1,1−ジメチル−2−プロピルエチレンイミン、N−アセチルポリエチレンイミン、N−プロピオニルポリエチレンイミン、N−ブチリルポリエチレンイミン、N−パレリルポリエチレンイミン、N−ヘキサノイルポリエチレンイミン、N−ステアロイルポリエチレンイミン等のポリアルキレンアミン類;およびその誘導体、およびそれらの混合物等が挙げられる。 Specific examples of aliphatic amine compounds include diethylenetriamine, triethylenetetramine, dicyandiamide, tetraethylenepentamine, diproprendamine, piperidine, N, N-dimethylpiperazine, triethylenediamine, polyamideamine, octylamine, and laurylamine. Adipose monoamines such as myristylamine, stearylamine, cocoalkylamine, beef alkylamine, oleylamine, hardened beef alkylamine, N, N-dimethyllaurylamine, N, N-dimethylmyristylamine; polyethyleneimine, polypropireimin, poly Butylene imine, 1,1-dimethyl-2-methylethyleneimine, 1,1-dimethyl-2-propylethyleneimine, N-acetylpolyethyleneimine, N-propionylpolyethyleneimine, N-butylylpolyethyleneimine, N-paleryl Examples thereof include polyalkylene amines such as polyethyleneimine, N-hexanoylpolyethyleneimine, N-stearoylpolyethyleneimine; and derivatives thereof, and mixtures thereof.

脂肪族アミン化合物の中でも1分子内に含まれる官能基量が2以上である化合物は、接着性が高くなりやすいため好ましく用いられる。特に、ポリアルキレンイミンは、1分子内に含まれる官能基量を増加させやすく、接着性を向上させやすいために好ましく用いられる。1分子内に含まれる官能基量が2以上である化合物の接着性が高くなりやすい理由として、官能基量が増えることで分子の極性が高くなりやすいことが考えられる。 Among the aliphatic amine compounds, a compound having a functional group amount of 2 or more contained in one molecule is preferably used because it tends to have high adhesiveness. In particular, polyalkyleneimine is preferably used because it is easy to increase the amount of functional groups contained in one molecule and it is easy to improve the adhesiveness. It is considered that the reason why the adhesiveness of the compound containing 2 or more functional groups in one molecule tends to increase is that the polarity of the molecule tends to increase as the amount of functional groups increases.

芳香族アミンの具体的な例としては、1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、ベンジジン、トリアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール、2,4,6−トリアミノフェノール、1,2,3−トリアミノプロパン、1,2,3−トリアミノベンゼン、1,2,4−トリアミノベンゼン、1,3,5−トリアミノベンゼンおよびその誘導体、およびそれらの混合物等が挙げられる。 Specific examples of aromatic amines include 1,2-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 1,4-phenylenediline, benzidine, triaminophenol, triglycidylaminocresol, 2,4,6-tri. Aminophenol, 1,2,3-triaminopropane, 1,2,3-triaminobenzene, 1,2,4-triaminobenzene, 1,3,5-triaminobenzene and its derivatives, and mixtures thereof. And so on.


本発明を構成するサイジング剤はアミノ基を有する化合物またはアミド基を有する化合物を含み、かつサイジング剤の表面自由エネルギーγSzが50より大きいことが好ましい。表面自由エネルギーγSzが50以上であることで接着性が向上し、好ましくは55以上である。

The sizing agent constituting the present invention preferably contains a compound having an amino group or a compound having an amide group, and the surface free energy γ Sz of the sizing agent is preferably larger than 50. When the surface free energy γ Sz is 50 or more, the adhesiveness is improved, preferably 55 or more.

アミノ基を有する化合物やアミド基を有する化合物を含むサイジング剤を塗布した炭素繊維は、酸化層とサイジング剤がアミド結合を形成していることを特徴とする。酸化層とサイジング剤がアミド結合を形成していることで、酸化層どうしをサイジング剤が架橋し、炭素繊維の表面に強固な酸化層の皮膜を形成することで、そのアンカー効果により熱可塑樹脂との接着性が向上すると考えられる。 The carbon fiber coated with the sizing agent containing the compound having an amino group or the compound having an amide group is characterized in that the oxide layer and the sizing agent form an amide bond. Since the oxide layer and the sizing agent form an amide bond, the sizing agent crosslinks the oxide layers with each other, and a strong oxide layer film is formed on the surface of the carbon fiber. It is considered that the adhesiveness with is improved.

本発明を構成するサイジング剤は3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含み、かつサイジング剤のエポキシ等量が50〜1000g/eqであることが好ましい。エポキシ等量が1000以下であることで接着性が向上し、それを用いた熱可塑性樹脂成形体の物性も向上する。エポキシ等量が50より大きいことで化合物の熱的安定性が高くなり、加熱により分解しにくくなる。 The sizing agent constituting the present invention preferably contains a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group, and the epoxy equal amount of the sizing agent is preferably 50 to 1000 g / eq. When the equal amount of epoxy is 1000 or less, the adhesiveness is improved, and the physical properties of the thermoplastic resin molded product using the same are also improved. When the epoxy equal amount is larger than 50, the thermal stability of the compound becomes high, and it becomes difficult to decompose by heating.

また、上述の3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含むサイジング剤は、ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシを含むことが好ましい。 Further, the sizing agent containing the above-mentioned compound having a trifunctional or higher functional epoxy group preferably contains a polyether type or a polyol type aliphatic epoxy.

ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシを含むサイジング剤を塗布した炭素繊維束は熱可塑樹脂との優れた接着性を発現する。その結果、そのサイジング剤が塗布された炭素繊維束を用いた熱可塑性樹脂成形体の力学特性が向上する。そのメカニズムは明確ではないが、ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシ基は反応性が高く、炭素繊維束表面や樹脂中のカルボキシル基、水酸基等の酸素含有官能基と強い化学結合をすることで、優れた接着性を発現すると考えられる。 The carbon fiber bundle coated with the sizing agent containing the polyether type or polyol type aliphatic epoxy exhibits excellent adhesion to the thermoplastic resin. As a result, the mechanical properties of the thermoplastic resin molded product using the carbon fiber bundle coated with the sizing agent are improved. Although the mechanism is not clear, the polyether-type or polyol-type aliphatic epoxy groups are highly reactive and form strong chemical bonds with oxygen-containing functional groups such as carboxyl groups and hydroxyl groups on the surface of carbon fiber bundles and resins. , It is considered to exhibit excellent adhesiveness.

本発明において、ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシの具体例としては、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が挙げられる。 In the present invention, specific examples of the polyether type or polyol type aliphatic epoxy include, for example, a glycidyl ether type epoxy compound derived from a polyol.

グリシジルエーテル型エポキシ化合物としては、例えば、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、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も例示される。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 reaction with epichlorohydrin. Further, as 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 arabitol and glycidyl ether type epoxy obtained by reaction with epichlorohydrin. Compounds are also exemplified. Further, as the glycidyl ether type epoxy compound, a glycidyl ether type epoxy compound having a dicyclopentadiene skeleton is also exemplified.

本発明を構成するサイジング剤は3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含み、かつサイジング剤の表面自由エネルギーγSzが40より大きいことが好ましい。表面自由エネルギーγSzが40以上であることで接着性が向上し、好ましくは45以上である。 The sizing agent constituting the present invention preferably contains a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group, and the surface free energy γ Sz of the sizing agent is preferably larger than 40. When the surface free energy γ Sz is 40 or more, the adhesiveness is improved, preferably 45 or more.

本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法において、サイジングが塗布される前の炭素繊維のBET吸着面積αが0.5m/gであることが好ましい。BET吸着面積αが0.5m/gであることで炭素繊維の表面積が増加し、接着性が向上する。 In the method for producing carbon fiber coated with a sizing agent according to the present invention, it is preferable that the BET adsorption area α of the carbon fiber before sizing is applied is 0.5 m 2 / g. When the BET adsorption area α is 0.5 m 2 / g, the surface area of the carbon fiber is increased and the adhesiveness is improved.

本発明にかかる炭素繊維強化樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂は、樹脂中の反応性官能基量が30μmol/g以上であることが好ましい。反応性官能基量が30μmol/g以上であることで、酸化層やサイジング剤との相互作用が強くなり、接着性が向上する。 The thermoplastic resin contained in the carbon fiber reinforced resin composition according to the present invention preferably has a reactive functional group amount of 30 μmol / g or more in the resin. When the amount of the reactive functional group is 30 μmol / g or more, the interaction with the oxide layer and the sizing agent becomes strong, and the adhesiveness is improved.

本発明にかかる炭素繊維強化樹脂組成物は、エネルギー分散型X線分光法で観察した際に炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、熱可塑性樹脂由来元素が25%以上浸透している層が5nm以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂由来元素酸化層に浸透することで、酸化層やサイジング剤と樹脂との相互作用が強くなり、接着性が向上する。 The carbon fiber reinforced resin composition according to the present invention contains 25 thermoplastic resin-derived elements in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fibers in the carbon fiber reinforced resin composition when observed by energy dispersion type X-ray spectroscopy. It is preferable that the layer infiltrating% or more is 5 nm or more. By penetrating into the elemental oxide layer derived from the thermoplastic resin, the interaction between the oxide layer or the sizing agent and the resin becomes stronger, and the adhesiveness is improved.

本発明にかかる熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーγおよびサイジング剤の表面自由エネルギーγSzは下記式(e)および(f)を満たすことが好ましい。
(e) γ > 38mJ/m (γr:熱可塑性樹脂の表面自由エネルギー)。
(f)2(γ ・γ Sz0.5+2(γ ・γ Sz0.5 > 95 mJ/m
The surface free energy γ r of the thermoplastic resin and the surface free energy γ Sz of the sizing agent according to the present invention preferably satisfy the following formulas (e) and (f).
(E) γ r > 38 mJ / m 2 (γr: surface free energy of thermoplastic resin).
(F) 2 (γ p r · γ p Sz) 0.5 +2 (γ d r · γ d Sz) 0.5> 95 mJ / m 2.

γ :熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの極性成分
γ :熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの分散成分
γ Sz:サイジング剤の表面自由エネルギーの極性成分
γ Sz:サイジング剤の表面自由エネルギーの分散成分。
γ p r : Polar component of surface free energy of thermoplastic resin γ d r : Dispersion component of surface free energy of thermoplastic resin γ p Sz : Polar component of surface free energy of sizing agent γ d Sz : Surface free of sizing agent Dispersive component of energy.

本発明を構成する熱可塑性樹脂は、表面自由エネルギーγが38より大きいことが好ましい。表面自由エネルギーγが38より大きいことで酸化層やサイジング剤との相互作用が強くなり、接着性が向上する。接着性の更なる向上のためには、表面自由エネルギーγは40より大きいことが更に好ましい。 The thermoplastic resin constituting the present invention preferably has a surface free energy γ r larger than 38. When the surface free energy γ r is larger than 38, the interaction with the oxide layer and the sizing agent becomes stronger, and the adhesiveness is improved. In order to further improve the adhesiveness, it is more preferable that the surface free energy γ r is larger than 40.

式(f)の左辺はサイジング剤と熱可塑性樹脂の接着仕事Waであり、付着した2つの相を
引き離すために必要なエネルギーである。95mJ/mを超える場合、サイジング剤と熱可塑樹脂の相互作用が強くなる。100mJ/m以上であることが更に好ましい。
The left side of the formula (f) is the bonding work Wa of the sizing agent and the thermoplastic resin, which is the energy required to separate the two adhered phases. When it exceeds 95 mJ / m 2 , the interaction between the sizing agent and the thermoplastic resin becomes strong. It is more preferably 100 mJ / m 2 or more.

ここで、γ 、γ 、γ Sz、γ Szはそれぞれ熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの極性成分、熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの分散成分、サイジング剤の表面自由エネルギーの極性成分、サイジング剤の表面自由エネルギーの分散成分を示す。表面自由エネルギーの極性成分とは極性官能基間に働く電気双極子に作用する相互作用の成分であり、分散成分とはファンデルワールス力に作用する相互作用の成分である。固体と液体とが接着した界面では、2つの相の同成分間に相互作用が働くと考えられる。したがって、その相互作用を強固にして、接着性を向上させるためには、表面自由エネルギーの極性成分がともに大きい炭素繊維束およびサイジング剤、または表面自由エネルギーの分散成分がともに大きい炭素繊維束およびサイジング剤を組み合わせたサイジング剤塗布炭素繊維束を用いることが接着性を高める観点から重要である。 Here, γ p r, γ d r , γ p Sz, γ d Sz polar component of the surface free energy of each thermoplastic resin, the dispersion component of the surface free energy of the thermoplastic resin, the polarity of the surface free energy of the sizing agent The components and the dispersion components of the surface free energy of the sizing agent are shown. The polar component of the surface free energy is a component of the interaction acting on the electric dipole acting between the polar functional groups, and the dispersion component is a component of the interaction acting on the van der Waals force. At the interface where the solid and the liquid adhere, it is considered that an interaction acts between the same components of the two phases. Therefore, in order to strengthen the interaction and improve the adhesiveness, the carbon fiber bundle and the sizing agent having a large polar component of the surface free energy, or the carbon fiber bundle and the sizing agent having a large dispersion component of the surface free energy. It is important to use a sizing agent-coated carbon fiber bundle in which the agents are combined from the viewpoint of enhancing the adhesiveness.

接着仕事Waは、以下の方法で算出される。 Adhesive work Wa is calculated by the following method.

互いに接着している固体1と液体2との接触角をθ1/2とすれば式(1)に示すヤングの式が成立する。
cosθ1/2=(γ−γ1/2γ ・・・(1)。
If the contact angle between the solid 1 and the liquid 2 adhering to each other is θ 1/2 , the Young's equation shown in the equation (1) is established.
cosθ 1/2 = (γ 1 − γ 1/2 ) / γ 2 ... (1).

ここで、γ1、γはそれぞれ固体1、液体2の表面自由エネルギー、γ1/2は固体1と液体2が接着した状態の界面自由エネルギーを示す。ここで、表面自由エネルギーγは極性成分γおよび分散成分γの和であらわすことができる。
γ=γ +γ ・・・(2)
γ=γ +γ ・・・(3)。
Here, γ 1 and γ 2 indicate the surface free energy of the solid 1 and the liquid 2, respectively, and γ 1/2 indicates the interfacial free energy in the state where the solid 1 and the liquid 2 are adhered to each other. Here, the surface free energy γ can be represented by the sum of the polar component γ p and the dispersion component γ d.
γ 1 = γ p 1 + γ d 1 ... (2)
γ 2 = γ p 2 + γ d 2 ... (3).

また、互いに接着している固体1と液体2との接着仕事Waは接着前のエネルギーと接着後におけるエネルギーの差で定義され、デュプレの式(4)であらわすことができる。
Wa=γ+γ―γ1/2 ・・・(4)
式(1)、式(3)よりヤング−デュプレの式(5)が成立する。
Wa=γ(1+cosθ1/2) ・・・(5)。
Further, the bonding work Wa between the solid 1 and the liquid 2 bonded to each other is defined by the difference between the energy before bonding and the energy after bonding, and can be expressed by Dupre's equation (4).
Wa = γ 1 + γ 2- γ 1/2 ... (4)
From the equations (1) and (3), the Young-Dupre equation (5) is established.
Wa = γ 2 (1 + cos θ 1/2 ) ... (5).

このWaに対して表面自由エネルギーの各成分の幾何平均則(6)を適用すると、式(7)が成立し、固体1を炭素繊維束、液体2をサイジング剤としてそれぞれの表面自由エネルギーの分散成分、極性成分を求めることにより、本発明で規定する接着仕事Waが算出できる。
γ1/2=γ1+γ−2(γ 1・γ 0.5−2(γ 1・γ 0.5 ・・・(6)
Wa=2(γ 1・γ 0.5+2(γ 1・γ 0.5 ・・・(7)。
When the geometric mean rule (6) of each component of the surface free energy is applied to this Wa, the equation (7) is established, and the solid 1 is used as a carbon fiber bundle and the liquid 2 is used as a sizing agent to disperse the respective surface free energies. By obtaining the component and the polar component, the adhesive work Wa specified in the present invention can be calculated.
γ 1/2 = γ 1 + γ 2 -2 (γ p 1, γ p 2 ) 0.5 -2 (γ d 1, γ d 2 ) 0.5 ... (6)
Wa = 2 (γ p 1, γ p 2 ) 0.5 + 2 (γ d 1, γ d 2 ) 0.5 ... (7).

本発明において、熱可塑性樹脂、およびサイジング剤の表面自由エネルギーはオーエンスの近似式を用いて算出することができる。 In the present invention, the surface free energy of the thermoplastic resin and the sizing agent can be calculated by using the approximate formula of Owens.

オーエンスの近似式は、液体の表面自由エネルギーγ、表面自由エネルギーの極性成分γ 、表面自由エネルギーの分散成分γ L、および測定により得られる接触角θを式(8)〜式(10)に代入し、X、Yにプロットする。2種類以上の表面自由エネルギーの極性成分および分散成分が既知である液体を用いて作成したプロットの最小自乗法により直線近似した近似式の傾きaの2乗をγ CF、切片bの2乗をγ CFとして求めることができる。
Y=a・X+b ・・・(8)
X=(γ 0.5/(γ 0.5 ・・・(9)
Y=(1+cosθ)・(γ)/2(γ 0.5 ・・・(10)。
The approximate equation of Owens is the surface free energy γ L of the liquid, the polar component γ p L of the surface free energy, the dispersion component γ d L of the surface free energy, and the contact angle θ obtained by the measurement. Substitute in 10) and plot in X and Y. The square of the slope a of the approximate expression linearly approximated by the least squares method of the plot prepared using the liquid in which the polar component and the dispersion component of two or more kinds of surface free energies are known is γ p CF and the intercept b squared. Can be obtained as γ d CF.
Y = a ・ X + b ・ ・ ・ (8)
X = (γ p L ) 0.5 / (γ d L ) 0.5 ... (9)
Y = (1 + cosθ) · (γ L ) / 2 (γ d L ) 0.5 ... (10).

熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーは、熱可塑性樹脂の平板上に表面自由エネルギーの極性成分および分散成分が既知である液体を滴下し、作製した液滴の形状から測定した接触角をもとに、前述のオーエンスの近似式より傾きaの2乗をγ r、切片bの2乗をγ として求めることができる。 The surface free energy of the thermoplastic resin is based on the contact angle measured from the shape of the prepared droplet by dropping a liquid whose polar component and dispersion component of the surface free energy are known on a flat plate of the thermoplastic resin. squaring the gamma p r of the slope a from the approximate expression of the aforementioned Owens, the square of the intercept b can be obtained as gamma d r.

サイジング剤の表面自由エネルギーは、前記方法により表面自由エネルギーを算出した熱可塑性樹脂平板上にサイジング剤を滴下し、作製した液滴の形状から測定した接触角をもとに、前述の式(8)〜式(10)のγ L、γ をそれぞれγ s、γ に変更して算出することができる。
本発明にかかる炭素繊維強化樹脂組成物は、エネルギー分散型X線分光法で観察した際に炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、全元素に対する窒素の組成比が炭素繊維内部における窒素の組成比よりも0.5%以上多い層または全元素に対する酸素の組成比が炭素繊維内部における酸素の組成比よりも3%以上多い層が5nm以上存在することが好ましい。サイジング剤が酸化層に浸透することで、サイジング剤由来の窒素元素や酸素元素の組成比が多くなり、酸化層やサイジング剤と樹脂との相互作用が強くなることで接着性が向上すると考えられる。
The surface free energy of the sizing agent is the above-mentioned formula (8) based on the contact angle measured from the shape of the prepared droplet by dropping the sizing agent on the thermoplastic resin flat plate whose surface free energy is calculated by the above method. ) ~ Gamma p L and γ d L in the equation (10) can be changed to γ p s and γ d s, respectively.
The carbon fiber reinforced resin composition according to the present invention has a composition ratio of nitrogen to all elements in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fibers in the carbon fiber reinforced resin composition when observed by energy dispersion type X-ray spectroscopy. It is preferable that there is a layer having a composition ratio of 0.5% or more higher than that of nitrogen inside the carbon fiber or a layer having an oxygen composition ratio of 3% or more higher than the composition ratio of oxygen inside the carbon fiber of 5 nm or more. .. It is considered that the permeation of the sizing agent into the oxide layer increases the composition ratio of the nitrogen element and oxygen element derived from the sizing agent, and strengthens the interaction between the oxide layer and the sizing agent and the resin to improve the adhesiveness. ..

次に、本発明で用いるサイジング剤塗布炭素繊維束を構成する成分について説明する。 Next, the components constituting the sizing agent-coated carbon fiber bundle used in the present invention will be described.

本発明で用いられる炭素繊維束としては特に制限は無いが、力学特性の観点からは、ポリアクリロニトリル系炭素繊維が好ましく用いられる。本発明に用いられるポリアクリロニトリル系炭素繊維束は、ポリアクリロニトリル系重合体からなる炭素繊維前駆体繊維を酸化性雰囲気中で最高温度200〜300℃で耐炎化処理した後、不活性下雰囲気下中、最高温度500〜1200℃で予備炭化処理を行い、次いで不活性雰囲気中、最高温度1200〜2000℃で炭化処理することで得られる。 The carbon fiber bundle used in the present invention is not particularly limited, but polyacrylonitrile-based carbon fibers are preferably used from the viewpoint of mechanical properties. The polyacrylonitrile-based carbon fiber bundle used in the present invention is obtained by subjecting a carbon fiber precursor fiber made of a polyacrylonitrile-based polymer to a flame-resistant treatment at a maximum temperature of 200 to 300 ° C. in an oxidizing atmosphere and then in an inert atmosphere. It is obtained by performing a preliminary carbonization treatment at a maximum temperature of 500 to 1200 ° C., and then carbonizing at a maximum temperature of 1200 to 2000 ° C. in an inert atmosphere.

本発明において、炭素繊維束と熱可塑性樹脂との接着性を向上させるため、炭素繊維束に酸化処理を施すことで酸素含有官能基を表面に導入することが好ましい。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。 In the present invention, in order to improve the adhesiveness between the carbon fiber bundle and the thermoplastic resin, it is preferable to introduce an oxygen-containing functional group into the surface by subjecting the carbon fiber bundle to an oxidation treatment. As the oxidation treatment method, gas phase oxidation, liquid phase oxidation and liquid phase electrolytic oxidation are used, but liquid phase electrolytic oxidation is preferably used from the viewpoint of high productivity and uniform treatment.

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。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。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。 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. Examples of the acidic electrolytic solution 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 hydrogensulfate. And other salts. Of these, sulfuric acid and nitric acid, which are strongly acidic, are preferably used. Specific examples of the alkaline electrolytic solution include an aqueous solution of a hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate and calcium carbonate. An aqueous solution of carbonate such as barium carbonate and ammonium carbonate, an aqueous solution of hydrogen carbonate such as sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, magnesium hydrogen carbonate, calcium hydrogen carbonate, barium hydrogen carbonate and ammonium hydrogen carbonate, ammonia, tetraalkylammonium hydroxide. And an aqueous solution of hydrazine.

次に、本発明にかかるサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法について述べる。 Next, a method for producing the sizing agent-coated carbon fiber according to the present invention will be described.

まず、本発明を構成するサイジング剤の炭素繊維への塗布(付与)手段について述べる。 First, a means for applying (applying) the sizing agent constituting the present invention to carbon fibers will be described.

本発明において、サイジング剤は溶媒で希釈し、均一な溶液として用いることが好ましい。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、2−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等が挙げられるが、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、水が好ましく用いられる。 In the present invention, the sizing agent is preferably diluted with a solvent and used as a uniform solution. Examples of such a solvent include water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like, but among them, they are easy to handle and are advantageous from the viewpoint of safety. Therefore, water is preferably used.

塗布手段としては、例えば、ローラーを介してサイジング剤溶液に炭素繊維束を浸漬する方法、サイジング剤溶液の付着したローラーに炭素繊維束を接する方法、サイジング剤溶液を霧状にして炭素繊維束に吹き付ける方法等があるが、本発明のサイジング剤塗布炭素繊維束を製造する上では、ローラーを介してサイジング剤溶液に炭素繊維束を浸漬する方法が好ましく用いられる。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。また、サイジング剤付与時に、炭素繊維束を超音波で加振させることも好ましい態様である。 As the coating means, for example, a method of immersing the carbon fiber bundle in the sizing agent solution via a roller, a method of contacting the carbon fiber bundle with the roller to which the sizing agent solution is attached, and a method of atomizing the sizing agent solution into a carbon fiber bundle. Although there are methods such as spraying, in producing the sizing agent-coated carbon fiber bundle of the present invention, the method of immersing the carbon fiber bundle in the sizing agent solution via a roller is preferably used. Further, the means for applying the sizing agent may be either a batch type or a continuous type, but a continuous type that has good productivity and can reduce the variation is preferably used. It is also a preferred embodiment to vibrate the carbon fiber bundle with ultrasonic waves when the sizing agent is applied.

本発明において、サイジング剤溶液を塗布した後、接触式乾燥手段によって、例えば、加熱したローラーに炭素繊維束を接触させることによりサイジング剤塗布炭素繊維束を得ることが好ましい。 加熱したローラーに導入された炭素繊維束は、張力によって加熱したローラーに押し付けられ、急速に乾燥されるため加熱したローラーで拡幅された炭素繊維束の扁平な形態がサイジング剤によって固定されやすい。扁平な形態となった炭素繊維束は、単繊維間の接触面積が小さくなるため、開繊性が高くなりやすい。 In the present invention, it is preferable to obtain a sizing agent-coated carbon fiber bundle by, for example, contacting a heated roller with a carbon fiber bundle by a contact-type drying means after applying the sizing agent solution. The carbon fiber bundle introduced into the heated roller is pressed against the heated roller by tension and dried rapidly, so that the flat form of the carbon fiber bundle widened by the heated roller is easily fixed by the sizing agent. Since the contact area between the single fibers of the carbon fiber bundle having a flat morphology is small, the fibrous opening property tends to be high.

また、本発明において、予備乾燥工程として加熱したローラーを通過させた後、第2乾燥工程としてさらに熱処理を加えても良い。該第2乾燥工程としての熱処理には、接触方式、非接触方式のいずれの加熱方式を採用してもよい。該熱処理を行うことでサイジング剤に残存している希釈溶媒を更に除去し、サイジング剤の粘度を安定化することができるため、安定して開繊性を高めることができる。 Further, in the present invention, after passing through a heated roller as a preliminary drying step, further heat treatment may be added as a second drying step. For the heat treatment as the second drying step, either a contact method or a non-contact heating method may be adopted. By performing the heat treatment, the diluting solvent remaining in the sizing agent can be further removed and the viscosity of the sizing agent can be stabilized, so that the fiber opening property can be stably enhanced.

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。 Further, the heat treatment can be performed by microwave irradiation and / or infrared irradiation.

本発明において、サイジング剤塗布炭素繊維束は熱可塑性樹脂(B)と複合化させることで、炭素繊維強化樹脂組成物とすることが好ましい。本発明を構成する熱可塑性樹脂(B)としては、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、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ントン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素系樹脂、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種の熱可塑性樹脂が好ましい。 In the present invention, it is preferable that the carbon fiber bundle coated with the sizing agent is composited with the thermoplastic resin (B) to form a carbon fiber reinforced resin composition. Examples of the thermoplastic resin (B) constituting the present invention include a polyketone resin, a polyether ketone resin, a polyether nitrile resin, a polyimide resin, a polyamide imide resin, a polyetherimide resin, a polysulfone resin, a polyether sulfone resin, and a polyarylene. At least one selected from the group consisting of sulfide resin, polyether ether Kenton resin, polyphenylene ether resin, polyoxymethylene resin, polyamide resin, polyester resin, polycarbonate resin, fluororesin, styrene resin and polyolefin resin. Thermoplastic resin is preferred.

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。 Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<重量平均分子量Mwの測定方法>
サイジング剤の重量平均分子量はGPCを用いてポリスチレンを標準物質とした公知の方法で測定できる。GPCの測定条件として、本発明では、以下の条件を採用するものとする。
<Measurement method of weight average molecular weight Mw>
The weight average molecular weight of the sizing agent can be measured by a known method using polystyrene as a standard substance using GPC. In the present invention, the following conditions are adopted as the measurement conditions of GPC.

測定装置:島津製作所製
検出器:屈折計(島津製作所製)
(サイジング剤として下記(A−2,A−3)以外を用いた場合)
使用カラム:TOSOH BIOSCIENCE製 TSKgel HXL−L + TSKgel α−3000
溶離液:ジメチルホルムアミド 0.01mol/L臭化リチウム溶液
標準物質:ポリスチレン(東ソー社製)
(サイジング剤として下記(A−2,A−3)を用いた場合)
使用カラム:昭和電工製 Shodex Asahipac GF−710HQ+GF−510HQ+GF−310HQ
溶離液:0.2モル%−モノエタノールアミン水溶液 (酢酸を添加してpH5.1に調整)
標準物質:プルラン(シグマアルドリッチ社製)。
Measuring device: Shimadzu detector: Refractometer (Shimadzu)
(When a sizing agent other than the following (A-2, A-3) is used)
Column used: TSKgel HXL-L + TSKgel α-3000 manufactured by TOSOH BIOSCIENCE
Eluent: Dimethylformamide 0.01 mol / L Lithium bromide solution Standard substance: Polystyrene (manufactured by Tosoh)
(When the following (A-2, A-3) are used as the sizing agent)
Column used: Showa Denko Shodex Asahipac GF-710HQ + GF-510HQ + GF-310HQ
Eluent: 0.2 mol% -monoethanolamine aqueous solution (adjusted to pH 5.1 by adding acetic acid)
Standard substance: Pullulan (manufactured by Sigma-Aldrich).

<サイジング付着量の測定方法>
2.0±0.5gのサイジング塗布炭素繊維束を秤量(W)(少数第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(W)(少数第4位まで読み取り)して、W−W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質量部に対する質量部に換算した値(小数点第3位を四捨五入)を、付着したサイジング剤の付着量(質量部)とした。測定は2回おこない、その平均値をサイジング剤の付着量とした。
<Measuring method of sizing adhesion amount>
After weighing 2.0 ± 0.5 g of sizing-coated carbon fiber bundle (W 1 ) (reading to the 4th place in the minority), an electric furnace (capacity) set to a temperature of 450 ° C. in a nitrogen stream of 50 ml / min. Leave in 120 cm 3 ) for 15 minutes to completely pyrolyze the sizing agent. Then, the carbon fiber bundles are transferred to a container in a dry nitrogen stream of 20 liters / minute, cooled for 15 minutes, weighed (W 2 ) (read to the fourth decimal place), and sized and adhered by W 1- W 2. Find the amount. The value obtained by converting this sizing adhesion amount into a mass part with respect to 100 parts by mass of the carbon fiber bundle (rounded to the third decimal place) was taken as the adhesion amount (mass part) of the adhered sizing agent. The measurement was performed twice, and the average value was taken as the amount of the sizing agent adhered.

<界面せん断強度の測定方法>
炭素繊維束から単糸を抜き出し、厚み0.4mm以上になるように積層した樹脂フィルムで上下方向から挟み、熱プレス装置にて、加熱加圧した後、加圧状態を維持しながら、常温まで冷却し、炭素繊維単糸を埋め込んだ成形板を得た。この成形板からSD型レバー裁断機を用いて、ダンベル形状のIFSS測定用試験片を打ち抜いた。
<Measurement method of interfacial shear strength>
A single yarn is extracted from the carbon fiber bundle, sandwiched from above and below with a resin film laminated so as to have a thickness of 0.4 mm or more, heated and pressed by a heat press device, and then heated to room temperature while maintaining the pressurized state. After cooling, a molded plate in which a single carbon fiber yarn was embedded was obtained. A dumbbell-shaped test piece for IFSS measurement was punched out from this molded plate using an SD type lever cutting machine.

ダンベル形状の試料の両端部を挟み、繊維軸方向(長手方向)に引張力を与え、2.0mm/分の速度で歪みを12%生じさせた。その後、試験片中央部20mmを切り取り、ホットプレート上にガラス板間に挟んだ状態で熱可塑性樹脂の融点以上まで加熱した。加熱により透明化させた試料内部の断片化された繊維長を顕微鏡で観察した。さらに平均破断繊維長laから臨界繊維長lcを、lc(μm)=(4/3)×la(μm)の式により計算した。ストランド引張強度σと炭素繊維単糸の直径dを測定し、炭素繊維と樹脂界面の接着強度の指標である界面せん断強度(IFSS)を、次式で算出した。実施例では、測定数n=5の平均を試験結果とした。
IFSS(MPa)=σ(MPa)×d(μm)/(2×lc)(μm)
本発明において、下記の樹脂ごとに異なる基準でIFSSの好ましい範囲を4段階で評価し、◎と○を合格とした。
・樹脂:ポリフェニレンスルフィド
◎: IFSSが26より大きい
○: IFSSが24以上かつ26以下
△: IFSSが22以上かつ24未満
×: IFSSが22未満。
・樹脂:ポリフッ化ビニリデン
◎: IFSSが18より大きい
○: IFSSが15以上かつ18以下
△: IFSSが10以上かつ15未満
×: IFSSが10未満。
Both ends of the dumbbell-shaped sample were sandwiched, and a tensile force was applied in the fiber axial direction (longitudinal direction) to generate 12% of strain at a speed of 2.0 mm / min. Then, 20 mm of the central portion of the test piece was cut out and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin while being sandwiched between glass plates on a hot plate. The fragmented fiber length inside the sample made transparent by heating was observed under a microscope. Further, the critical fiber length lc was calculated from the average broken fiber length la by the formula of lc (μm) = (4/3) × la (μm). The strand tensile strength σ and the diameter d of the carbon fiber single yarn were measured, and the interface 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. In the examples, the average of the number of measurements n = 5 was used as the test result.
IFSS (MPa) = σ (MPa) × d (μm) / (2 × lc) (μm)
In the present invention, the preferable range of IFSS was evaluated on a four-point scale based on different criteria for each of the following resins, and ⊚ and ◯ were accepted.
-Resin: Polyphenylene sulfide
⊚: IFSS is greater than 26 ○: IFSS is 24 or more and 26 or less Δ: IFSS is 22 or more and less than 24 ×: IFSS is less than 22.
-Resin: Polyvinylidene fluoride
⊚: IFSS is greater than 18 ○: IFSS is 15 or more and 18 or less Δ: IFSS is 10 or more and less than 15 ×: IFSS is less than 10.

<開繊性(開繊保持率)の測定方法>
380mmの長さにカットした炭素繊維束を3本用意し、水平な作業台の上に置いた厚紙(幅300mm、長さ430mm)上に均等に3本並べる。次に、幅方向にはみ出した糸束の両端の上部の1/3をテープで固定する。そして、幅方向にはみ出した糸束の両端の下部の1/3を両手でつまみ、3秒間かけて平行に下部に向かって80mm引っ張り、手を離す。開繊性の良い糸束は糸幅が80mmのままであるが、開繊性の悪い糸束は糸幅が短くなる。これを3本繰り返した後、各糸束の糸幅を測定し、その平均値を求めた。最後に、糸幅の平均値を80mmで割ることで、開繊保持率を計算した。
下記の基準で開繊保持率を4段階で評価し、◎と○を合格とした。
<Measuring method of spreadability (spread retention rate)>
Prepare three carbon fiber bundles cut to a length of 380 mm, and arrange the three evenly on a cardboard (width 300 mm, length 430 mm) placed on a horizontal work table. Next, the upper 1/3 of both ends of the thread bundle protruding in the width direction are fixed with tape. Then, pinch the lower 1/3 of the lower ends of the thread bundle protruding in the width direction with both hands, pull it in parallel toward the lower part for 3 seconds, and release the hand. The thread width of the thread bundle having good fiber opening property remains 80 mm, but the thread width of the thread bundle having poor fiber opening property is shortened. After repeating this three times, the yarn width of each yarn bundle was measured and the average value was obtained. Finally, the spread retention rate was calculated by dividing the average value of the yarn width by 80 mm.
The spread retention rate was evaluated on a 4-point scale according to the following criteria, and ◎ and ○ were judged as acceptable.

◎: 開繊保持率が0.95以上
○: 開繊保持率が0.90以上かつ0.95未満
△: 開繊保持率が0.80以上かつ0.90未満
×: 開繊保持率が0.80未満。
⊚: Open fiber retention rate is 0.95 or more ○: Open fiber retention rate is 0.90 or more and less than 0.95 Δ: Open fiber retention rate is 0.80 or more and less than 0.90 ×: Open fiber retention rate is Less than 0.80.

<BET吸着比表面積の測定方法>
炭素繊維のBET吸着面積の測定はクリプトンガスを用いて、公知の方法で測定できる。BET吸着面積の測定として、本発明では、以下の条件を採用するものとする。
<Measurement method of BET adsorption specific surface area>
The BET adsorption area of carbon fiber can be measured by a known method using krypton gas. In the present invention, the following conditions are adopted for measuring the BET adsorption area.

測定装置:日本ベル製 BELSORP−max
吸着質:Kr
測定温度:77K(液体窒素温度)
飽和蒸気圧:0.331kPa
前処理温度・時間:300℃・5時間 減圧脱気
比表面積解析法:BET多点法。
Measuring device: BELSORP-max made by Nippon Bell
Adsorbent: Kr
Measurement temperature: 77K (liquid nitrogen temperature)
Saturated vapor pressure: 0.331 kPa
Pretreatment temperature / time: 300 ° C / 5 hours Decompression degassed specific surface area analysis method: BET multipoint method.

<酸化層厚みと元素の組成比、および、酸化層への樹脂の浸透度合いの測定方法>
炭素繊維の表面の酸素濃度が高い領域(酸化層)の厚みは以下の方法で測定した。
<Method of measuring the thickness of the oxide layer, the composition ratio of the elements, and the degree of penetration of the resin into the oxide layer>
The thickness of the region (oxide layer) having a high oxygen concentration on the surface of the carbon fiber was measured by the following method.

炭素繊維を断面方向に収束イオンビーム(FIB)を用いて約100nm厚みの薄片を作製した。また、アモルファスカーボンで炭素繊維表面の保護を行った。任意の3カ所を原子分解能分析電子顕微鏡装置で、0.2nm以下のスポット径で、検出器としてエネルギー分散型X線分光法を用いて測定した。炭素繊維の円周に対して垂直方向に、炭素繊維内部を測定開始点として、保護膜に向かって80nm幅で元素濃度の割合を測定した。そのラインプロファイルで酸素濃度が2%以上になる厚みを、炭素繊維の表面の酸素濃度が高い領域の厚みとした。 A slice of carbon fiber having a thickness of about 100 nm was prepared by using a focused ion beam (FIB) in the cross-sectional direction. In addition, the surface of the carbon fiber was protected with amorphous carbon. Arbitrary three points were measured with an atomic resolution analysis electron microscope device with a spot diameter of 0.2 nm or less using energy dispersive X-ray spectroscopy as a detector. The ratio of the element concentration was measured in a width of 80 nm toward the protective film, with the inside of the carbon fiber as the measurement start point in the direction perpendicular to the circumference of the carbon fiber. The thickness at which the oxygen concentration was 2% or more in the line profile was defined as the thickness of the region where the oxygen concentration was high on the surface of the carbon fiber.

炭素繊維内部の各元素濃度の割合は、測定開始点から酸素濃度が増加し始める点の間の任意の5ヶ所の平均値から求めた。また、上記のラインプロファイルにおいて、炭素繊維内部の窒素の組成比(%)をN、酸化層内部の窒素の組成比をNとしたとき、N+0.5≦Nとなる部分Z、および、炭素繊維内部の酸素の組成比(%)をO、酸化層内部の酸素の組成比をOとしたとき、O+3≦Oとなる部分Zについて、下記の基準を用いて2段階で評価し、○を合格とした。 The ratio of the concentration of each element inside the carbon fiber was obtained from the average value at any five points between the measurement start point and the point where the oxygen concentration started to increase. Further, in the above line profile, when the composition ratio (%) of nitrogen inside the carbon fiber is N 1 and the composition ratio of nitrogen inside the oxide layer is N 2 , the portion Z where N 1 + 0.5 ≦ N 2 is satisfied. When the composition ratio (%) of oxygen inside the carbon fiber is O 1 and the composition ratio of oxygen inside the oxide layer is O 2 , the following criteria are used for the portion Z 2 where O 1 + 3 ≦ O 2. Was evaluated on a two-point scale using, and ○ was regarded as a pass.

○: ZまたはZが5nm以上である。 ◯: Z 1 or Z 2 is 5 nm or more.

×: ZとZのいずれも5nm未満である。 X: Both Z 1 and Z 2 are less than 5 nm.

熱可塑性樹脂由来元素の酸化層への浸透厚みは以下の方法で測定した。 The permeation thickness of the thermoplastic resin-derived element into the oxide layer was measured by the following method.

炭素繊維を断面方向に収束イオンビーム(FIB)を用いて約100nm厚みの薄片を作製した。任意の3カ所を原子分解能分析電子顕微鏡装置で、0.2nm以下のスポット径で、検出器としてエネルギー分散型X線分光法を用いて測定した。BF(明視野)像より、炭素繊維内部の結晶構造に由来する結晶格子縞を観察し、同視野でのEDX像から得られる元素マッピング像と重ね合わせた。結晶格子縞が観測されず、酸素濃度が濃化している部分を酸化層と定義した。続いて、炭素繊維内部を測定開始点として、炭素繊維の円周に対して垂直方向に、熱可塑性樹脂に向かって80nm幅で元素濃度の割合を測定した。そのラインプロファイルで、熱可塑性樹脂に固有の元素Xの元素濃度の割合のうち、炭素繊維内部と酸化層の境界線でのXの割合をW、酸化層と熱可塑性樹脂の境界線でのXの割合をWとしたとき、(W+W)/4≦Y≦Wとなる部分Yについて、下記の基準を用いて2段階で評価し、○を合格とした。 A slice of carbon fiber having a thickness of about 100 nm was prepared by using a focused ion beam (FIB) in the cross-sectional direction. Arbitrary three points were measured with an atomic resolution analysis electron microscope device with a spot diameter of 0.2 nm or less using energy dispersive X-ray spectroscopy as a detector. Crystal lattice fringes derived from the crystal structure inside the carbon fiber were observed from the BF (bright field) image, and superimposed on the element mapping image obtained from the EDX image in the same field of view. The part where the crystal lattice fringes were not observed and the oxygen concentration was concentrated was defined as the oxide layer. Subsequently, the ratio of the element concentration was measured with a width of 80 nm toward the thermoplastic resin in the direction perpendicular to the circumference of the carbon fiber, with the inside of the carbon fiber as the measurement start point. In the line profile, of the ratio of element concentration specific element X in the thermoplastic resin, the proportion of X in the boundary of the carbon fibers inside the oxide layer W 3, at the border of the oxide layer and the thermoplastic resin When the ratio of X was W 4 , the partial Y in which (W 3 + W 4 ) / 4 ≦ Y ≦ W 4 was evaluated in two stages using the following criteria, and ◯ was regarded as acceptable.

○: Yが5nm以上である。 ◯: Y is 5 nm or more.

×: Yが5nm未満である。
試料調整には以下の装置を使用した。
X: Y is less than 5 nm.
The following equipment was used for sample preparation.

試料調整:FIB法
SIINT製 SMI3200SE
日立製 FB−2000A−2 マイクロサンプリングシステム
FEI製 Strata400S
分析装置:原子分解能分析電子顕微鏡 JEOL製 JEM−ARM200F
EDX検出器 JEOL製 Centurio(100mmシリコンドリフト(SDD)型)
測定条件:加速電圧 200kV。
Sample preparation: FIB method SIINT SMI3200SE
Hitachi FB-2000A-2 Micro Sampling System FEI Strata400S
Analytical device: Atomic resolution analysis electron microscope JEM-ARM200F manufactured by JEOL
EDX detector Centurion made by JEOL (100mm 2 silicon drift (SDD) type)
Measurement conditions: Acceleration voltage 200 kV.

<熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの評価方法>
以下の手順に従い、熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーを求めた。
<Evaluation method of surface free energy of thermoplastic resin>
The surface free energy of the thermoplastic resin was determined according to the following procedure.

熱可塑性樹脂の平板上に溶媒2μlを静かに滴下した。このとき水滴の形状からθ/2法を用いて、接触角を算出した。接触角は各10点の平均値を用いた。溶媒として精製水、エチレングリコール、およびリン酸トリクレジルを用いて、以下のオーエンスの近似式を用いて表面自由エネルギーγ、表面自由エネルギーの極性成分γ 、および表面自由エネルギーの分散成分γ を算出した。 2 μl of the solvent was gently dropped onto a flat plate of the thermoplastic resin. At this time, the contact angle was calculated from the shape of the water droplet using the θ / 2 method. For the contact angle, the average value of each 10 points was used. Purified water as the solvent, ethylene glycol, and using the tricresyl phosphate, following the surface free energy by using the approximate expression of Owens gamma r, surface free polar component energy gamma p r, and the surface free dispersion component of energy gamma d r was calculated.

オーエンスの近似式は、各溶媒固有の表面自由エネルギーの成分、接触角を代入し、X、Yにプロットした後、最小自乗法により直線近似したときの傾きaおよび、切片bの自乗により求めた。
Y=a・X+b
X=(γ 0.5/(γ 0.5
Y=(1+cosθ)・(γ)/2(γ 0.5
The approximate expression of Owens was obtained by substituting the surface free energy component and contact angle peculiar to each solvent, plotting them on X and Y, and then calculating the slope a and the intercept b when linearly approximated by the least squares method. ..
Y = a ・ X + b
X = (γ p L ) 0.5 / (γ d L ) 0.5
Y = (1 + cosθ) · (γ L ) / 2 (γ d L ) 0.5 .

ここで、γL、γ 、γ は、それぞれ接触角を測定した溶媒の表面自由エネルギー、極性成分、および分散成分である。
γ =a
γ =b
γ=a+b
Here, γ L, γ p L , and γ d L are the surface free energy, the polar component, and the dispersion component of the solvent whose contact angle is measured, respectively.
γ p r = a 2
γ d r = b 2
γ r = a 2 + b 2 .

なお、使用した液体の表面自由エネルギーの極性成分および分散成分は、以下の固有値を用いた。 The following eigenvalues were used for the polar component and the dispersion component of the surface free energy of the liquid used.

・精製水
表面自由エネルギー72.8mJ/m、極性成分51mJ/m、分散成分21.8mJ/m
-Purified water surface free energy 72.8 mJ / m 2 , polar component 51 mJ / m 2 , dispersion component 21.8 mJ / m 2 .

・エチレングリコール
表面自由エネルギー48.0mJ/m、極性成分19.0mJ/m、非極性成分29.0mJ/m
Ethylene glycol surface free energy 48.0 mJ / m 2 , polar component 19.0 mJ / m 2 , non-polar component 29.0 mJ / m 2 .

・リン酸トリクレジル
表面自由エネルギー40.9mJ/m、極性成分1.7mJ/m、非極性成分39.2mJ/m
Tricresyl phosphate surface free energy 40.9 mJ / m 2 , polar component 1.7 mJ / m 2 , non-polar component 39.2 mJ / m 2 .

<サイジング剤の表面自由エネルギー>
上記にて表面自由エネルギーを求めた熱可塑性樹脂平板にサイジング剤2μlを静かに滴下した。このとき水滴の形状からθ/2法を用いて、接触角を算出した。接触角は各10点の平均値を用いた。平板として、ポリエーテルイミド、ポリプロピレンおよびポリフェニレンスルフィドを用い、オーエンスの近似式を用いて表面自由エネルギーγSz、表面自由エネルギーの極性成分γp Sz、および表面自由エネルギーの分散成分γ Szを算出した。
<Surging agent surface free energy>
2 μl of the sizing agent was gently dropped onto the thermoplastic resin flat plate for which the surface free energy was obtained above. At this time, the contact angle was calculated from the shape of the water droplet using the θ / 2 method. For the contact angle, the average value of each 10 points was used. Using polyetherimide, polypropylene, and polyphenylene sulfide as flat plates, the surface free energy γ Sz , the polar component γ p Sz of the surface free energy, and the dispersion component γ d Sz of the surface free energy were calculated using the approximate formula of Owens. ..

<接着仕事の算出方法>
接着仕事Waは、上記で求めた熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの極性成分γ r、熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの分散成分γ r、サイジング剤の表面自由エネルギーの極性成分γ Sz、サイジング剤の表面自由エネルギーの分散成分γ Szを用いて次式により求めた。
Wa=2(γ r・γ Sz0.5+2(γ r・γ Sz0.5
<樹脂官能基量の測定方法>
(熱可塑性樹脂として下記(B−1)を用いた場合)
試料を白金るつぼに秤取し、バーナーおよび電気炉で加熱灰化した。灰化物を硫酸および硝酸で加熱分解したのち希硝酸で加温溶解して定容とした。この溶液について原子吸光分析法でNaを測定し、試料中のカルボン酸ナトリウム基量(μmol/g)を算出した。
装置:原子吸光分析装置 日立ハイテクノロジーズ製 Z−2300。
<Calculation method of adhesive work>
Adhesion work Wa is a polar component gamma p r of the surface free energy of the thermoplastic resin obtained above, the dispersion component of the surface free energy of the thermoplastic resin gamma d r, polar component gamma p Sz of the surface free energy of the sizing agent, It was calculated by the following formula using the dispersion component γ d Sz of the surface free energy of the sizing agent.
Wa = 2 (γ p r · γ p Sz) 0.5 +2 (γ d r · γ d Sz) 0.5
<Measuring method of resin functional group amount>
(When the following (B-1) is used as the thermoplastic resin)
The sample was weighed in a platinum crucible and heated and incinerated in a burner and an electric furnace. The ash was decomposed by heating with sulfuric acid and nitric acid, and then heated and dissolved with dilute nitric acid to give a constant volume. Na was measured for this solution by atomic absorption spectrometry, and the amount of sodium carboxylate group (μmol / g) in the sample was calculated.
Equipment: Atomic absorption spectrometer Z-2300 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.

(熱可塑性樹脂として下記(B−2)を用いた場合)
サンプル瓶に試料を50mg程度秤量し、1−クロロナフタレン7.5gと1%フェノールフタレインエタノール溶液を加え、250℃に加熱し、攪拌しながら試料を溶液に分散させた。250℃に加熱したホットスターラー上にサンプル瓶を設置し、攪拌子を回転させながらミクロビュレットを用いて、0.02mol/L KOH・エタノール溶液を滴下し、1−クロロナフタレン溶液が薄紫に変色した時点で滴下を終了した。滴下量からカルボキシル基量(μmol/g)を算出した。
(When the following (B-2) is used as the thermoplastic resin)
About 50 mg of the sample was weighed in a sample bottle, 7.5 g of 1-chloronaphthalene and a 1% phenolphthalein ethanol solution were added, heated to 250 ° C., and the sample was dispersed in the solution while stirring. A sample bottle was placed on a hot stirrer heated to 250 ° C., and a 0.02 mol / L KOH / ethanol solution was added dropwise using a micro burette while rotating the stirrer, and the 1-chloronaphthalene solution turned light purple. At that point, the dropping was completed. The amount of carboxyl groups (μmol / g) was calculated from the amount of dropping.

(熱可塑性樹脂として下記(B−3)を用いた場合)
サンプル瓶に試料を50mg程度秤量し、N−メチル−2−ピロリドン7.5gと1%フェノールフタレインエタノール溶液を加え、100℃に加熱し、攪拌しながら試料を溶液に分散させた。100℃に加熱したホットスターラー上にサンプル瓶を設置し、攪拌子を回転させながらミクロビュレットを用いて、0.02mol/L KOH・エタノール溶液を滴下し、N−メチル−2−ピロリドン溶液が薄紫に変色した時点で滴下を終了した。滴下量からカルボキシル基量(μmol/g)を算出した。
(When the following (B-3) is used as the thermoplastic resin)
About 50 mg of the sample was weighed in a sample bottle, 7.5 g of N-methyl-2-pyrrolidone and a 1% phenolphthalein ethanol solution were added, heated to 100 ° C., and the sample was dispersed in the solution with stirring. A sample bottle was placed on a hot stirrer heated to 100 ° C., a 0.02 mol / L KOH / ethanol solution was added dropwise using a micro burette while rotating the stirrer, and the N-methyl-2-pyrrolidone solution was light purple. When the color changed to, the dropping was completed. The amount of carboxyl groups (μmol / g) was calculated from the amount of dropping.

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。 The materials and components used in each Example and each Comparative Example are as follows.

(A)成分:サイジング剤
A−1:ポリグリセロールポリグリシジルエーテル
(γ=51mJ/m
(ナガセケムテックス(株)製 “デナコール(登録商標)”Ex−521)
A−2:ポリエチレンイミン
(γ=61mJ/m)
(BASFジャパン(株)製 “Lupasol(登録商標)”G20Waterfree)
A−3:ポリエチレンイミン
(γ=62mJ/m)
(BASFジャパン(株)製 “Lupasol(登録商標)”FG)
A−4:ビスフェノールAエチレンオキシド付加物
(γ=49mJ/m
A−5:アミノエチル化アクリルポリマー
(γ=36mJ/m
(日本触媒(株)製“ポリメント(登録商標)”NK−350)。
A−6:ジグリセロールポリグリシジルエーテル
(γ=50mJ/m
(ナガセケムテックス(株)製 “デナコール(登録商標)”Ex−421)
A−7:グリセロールポリグリシジルエーテル
(γ=50mJ/m
(ナガセケムテックス(株)製 “デナコール(登録商標)”Ex−313)
A−8:ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
(γ=50mJ/m
(ナガセケムテックス(株)製 “デナコール(登録商標)”Ex−832)。
A−9:ポリグリシジルメタクリレート
(γ=44mJ/m
(東レファインケミカル(株)製 試作品)。
(A) Ingredient: Sizing agent A-1: Polyglycerol polyglycidyl ether (γ s = 51 mJ / m 2 )
("Denacol (registered trademark)" Ex-521 manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
A-2: Polyethyleneimine (γ s = 61 mJ / m 2 )
(“Lupasol®” G20 Waterfree manufactured by BASF Japan Ltd.)
A-3: Polyethyleneimine (γ s = 62 mJ / m 2 )
(“Lupasol®” FG manufactured by BASF Japan Ltd.)
A-4: Bisphenol A ethylene oxide adduct (γ s = 49 mJ / m 2 )
A-5: Amino ethylated acrylic polymer (γ s = 36 mJ / m 2 )
("Polyment (registered trademark)" NK-350 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.).
A-6: Diglycerol polyglycidyl ether (γ s = 50 mJ / m 2 )
("Denacol (registered trademark)" Ex-421 manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
A-7: glycerol polyglycidyl ether (γ s = 50 mJ / m 2 )
("Denacol (registered trademark)" Ex-313 manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
A-8: Polyethylene glycol diglycidyl ether (γ s = 50 mJ / m 2 )
("Denacol (registered trademark)" Ex-832 manufactured by Nagase ChemteX Corporation).
A-9: Polyglycidyl methacrylate (γ s = 44 mJ / m 2 )
(Prototype manufactured by Toray Fine Chemicals Co., Ltd.).

(B)成分:熱可塑性樹脂
B−1:ポリフェニレンスルフィド
(ポリプラスチックス(株)製 “ジュラファイド(登録商標)”PPS W−540)
B−2:ポリフェニレンスルフィド
(東レ(株)製 “トレリナ(登録商標)”M2888)。
B−3:ポリフッ化ビニリデン
(ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン(株)製 “ソレフ(登録商標)”9009)。
(B) Component: Thermoplastic resin B-1: Polyphenylene sulfide ("Durafide (registered trademark)" PPS W-540 manufactured by Polyplastics Co., Ltd.)
B-2: Polyphenylene sulfide (“Trelina®” M2888 manufactured by Toray Industries, Inc.).
B-3: Polyvinylidene fluoride (“Soref (registered trademark)” 9009 manufactured by Solvay Specialty Polymers Japan Co., Ltd.).

(実施例1)
本実施例は、次の第1〜4の工程からなる。
(Example 1)
This embodiment comprises the following steps 1 to 4.

・第1の工程:原料となる炭素繊維束を製造する工程
イタコン酸を共重合したアクリロニトリル共重合体を紡糸し、焼成し、総フィラメント数12,000本、総繊度800テックス、ストランド引張強度5.1GPa、ストランド引張弾性率240GPaの炭素繊維束を得た。次いで、その炭素繊維束を、炭酸水素アンモニウム水溶液を電解液として、電気量を炭素繊維束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束を続いて水洗し、150℃の温度の加熱空気中で乾燥し、原料となる炭素繊維束を得た。
-First step: Step of producing a carbon fiber bundle as a raw material Acrylonitrile copolymer obtained by copolymerizing itaconic acid is spun and fired, and has a total number of filaments of 12,000, a total fineness of 800 tex, and a strand tensile strength of 5. A carbon fiber bundle having a strand tensile elastic modulus of .1 GPa and a strand tensile modulus of 240 GPa was obtained. Next, the carbon fiber bundle was electrolytically surface-treated with an aqueous solution of ammonium hydrogencarbonate as an electrolytic solution and an electric amount of 80 couron per 1 g of the carbon fiber bundle. The carbon fiber bundles subjected to this electrolytic surface treatment were subsequently washed with water and dried in heated air at a temperature of 150 ° C. to obtain carbon fiber bundles as a raw material.

・第2の工程:サイジング剤を炭素繊維束に付着させる工程
化合物(A)として(A−1)を用い、(A−1)と水を混合して、(A−1)が均一に溶解した水溶液を得た。この水溶液をサイジング剤水溶液として用い、浸漬法によりサイジング剤を表面処理された炭素繊維束に塗布した後、予備乾燥工程としてホットローラーで120℃の温度で15秒間熱処理をし、続いて、第2乾燥工程として210℃の温度の加熱空気中で90秒間熱処理をして、サイジング剤塗布炭素繊維束を得た。サイジング剤の塗布量は表面処理されたサイジング剤塗布炭素繊維全量100質量部に対して、0.2〜0.5質量部となるように調整した。
-Second step: Step of adhering the sizing agent to the carbon fiber bundle Using (A-1) as the compound (A), (A-1) and water are mixed to uniformly dissolve (A-1). The aqueous solution was obtained. This aqueous solution is used as a sizing agent aqueous solution, and the sizing agent is applied to the surface-treated carbon fiber bundle by the dipping method, and then heat-treated with a hot roller at a temperature of 120 ° C. for 15 seconds as a pre-drying step, followed by a second. As a drying step, heat treatment was performed for 90 seconds in heated air at a temperature of 210 ° C. to obtain a sizing agent-coated carbon fiber bundle. The amount of the sizing agent applied was adjusted to be 0.2 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the surface-treated sizing agent-coated carbon fibers.

・第3の工程:開繊性試験用サンプルの作製および評価
前記第2工程で得られた炭素繊維束を用いて、開繊性の評価方法に基づいて開繊保持率求めた。その結果、開繊保持率は0.95であり、開繊性が非常に高いことが分かった。
-Third step: Preparation and evaluation of a sample for a fiber-opening test Using the carbon fiber bundle obtained in the second step, the fiber-spreading retention rate was determined based on the method for evaluating the fiber-opening property. As a result, it was found that the spread retention rate was 0.95 and the spreadability was very high.

・第4の工程:IFSS測定用試験片の作製および評価
前工程で得られた炭素繊維束と、熱可塑性樹脂(B)として(B−1)を用いて、界面せん断強度の測定方法に基づき、IFSS測定用試験片を作製した。熱プレスの加熱加圧条件は320℃、2.0MPaであった。
Fourth step: Preparation and evaluation of test piece for IFSS measurement Using the carbon fiber bundle obtained in the previous step and (B-1) as the thermoplastic resin (B), based on the method for measuring the interfacial shear strength. , A test piece for IFSS measurement was prepared. The heating and pressurizing conditions of the hot press were 320 ° C. and 2.0 MPa.

続いて、得られたIFSS測定用試験片を用いて、IFSSを測定した。その結果、IFSSが26MPaであり、接着性が十分に高いことがわかった。以上の結果を表1にまとめた。 Subsequently, IFSS was measured using the obtained test piece for IFSS measurement. As a result, it was found that the IFSS was 26 MPa and the adhesiveness was sufficiently high. The above results are summarized in Table 1.

Figure 0006982784
Figure 0006982784

(実施例2)
第4の工程において熱可塑性樹脂(B)として(B−2)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束およびIFSS測定用試験片を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、接着性と開繊性が非常に高い炭素繊維束が得られた。
(Example 2)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle and a test piece for IFSS measurement were obtained in the same manner as in Example 1 except that (B-2) was used as the thermoplastic resin (B) in the fourth step, and various evaluations were performed. .. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with extremely high adhesiveness and openness were obtained.

(実施例3)
第2の工程における化合物(A)として(A−2)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、接着性と開繊性が非常に高い炭素繊維束が得られた。
(Example 3)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-2) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with extremely high adhesiveness and openness were obtained.

(実施例4)
第2の工程における化合物(A)として(A−3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、接着性と開繊性が非常に高い炭素繊維束が得られた。
(Example 4)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-3) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with extremely high adhesiveness and openness were obtained.

(実施例5)
第2の工程における化合物(A)として(A−6)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、熱分解性がやや高いものの、接着性と開繊性が非常に高い炭素繊維束が得られた。
(Example 5)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-6) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and a carbon fiber bundle having very high adhesiveness and openness was obtained, although the pyrolysis property was slightly high.

(実施例6)
第4の工程において熱可塑性樹脂(B)として(B−3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束およびIFSS測定用試験片を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、接着性と開繊性が高い炭素繊維束が得られた。
(Example 6)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle and a test piece for IFSS measurement were obtained in the same manner as in Example 1 except that (B-3) was used as the thermoplastic resin (B) in the fourth step, and various evaluations were performed. .. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with high adhesiveness and openness were obtained.

(実施例7)
第4の工程において熱可塑性樹脂(B)として(B−3)を用いた以外は、実施例3と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束およびIFSS測定用試験片を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、接着性と開繊性が非常に高い炭素繊維束が得られた。
(Example 7)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle and a test piece for IFSS measurement were obtained in the same manner as in Example 3 except that (B-3) was used as the thermoplastic resin (B) in the fourth step, and various evaluations were performed. .. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with extremely high adhesiveness and openness were obtained.

(実施例8)
第4の工程において熱可塑性樹脂(B)として(B−3)を用いた以外は、実施例4と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束およびIFSS測定用試験片を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、接着性と開繊性が非常に高い炭素繊維束が得られた。
(Example 8)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle and a test piece for IFSS measurement were obtained in the same manner as in Example 4 except that (B-3) was used as the thermoplastic resin (B) in the fourth step, and various evaluations were performed. .. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with extremely high adhesiveness and openness were obtained.

(比較例1)
第1の工程にいて電解表面処理をおこなわなかった以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、開繊性は高いものの、接着性が低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 1)
A carbon fiber bundle coated with a sizing agent was obtained in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic surface treatment was not performed in the first step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and a carbon fiber bundle having high fiber openness but low adhesiveness was obtained.

(比較例2)
第1の工程において電解液を硫酸水溶液に変更し、電気量を炭素繊維束1g当たり3クーロンに変更した以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、開繊性は高いものの、接着性が低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 2)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution was changed to a sulfuric acid aqueous solution and the amount of electricity was changed to 3 coulombs per 1 g of carbon fiber bundle in the first step, and various evaluations were performed. rice field. The results are as summarized in Table 1, and a carbon fiber bundle having high fiber openness but low adhesiveness was obtained.

(比較例3)
第2の工程において第2乾燥工程の乾燥温度を240℃と変更したこと以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表2にまとめた通りであり、接着性は非常に高いものの、開繊性が低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 3)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that the drying temperature in the second drying step was changed to 240 ° C. in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 2, and a carbon fiber bundle having very high adhesiveness but low fiber opening property was obtained.

(比較例4)
第2の工程における化合物(A)として(A−4)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、開繊性は高いものの、接着性が低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 4)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-4) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and a carbon fiber bundle having high fiber openness but low adhesiveness was obtained.

(比較例5)
第2の工程における化合物(A)として(A−5)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、接着性と開繊性が低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 5)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-5) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with low adhesiveness and openness were obtained.

(比較例6)
第2の工程における化合物(A)として(A−7)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、開繊性は非常に高いが接着性の低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 6)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-7) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and a carbon fiber bundle having very high fiber opening property but low adhesiveness was obtained.

(比較例7)
第2の工程における化合物(A)として(A−8)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、開繊性は非常に高いが接着性の低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 7)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-8) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and a carbon fiber bundle having very high fiber opening property but low adhesiveness was obtained.

(比較例8)
第2の工程における化合物(A)として(A−9)を用いた以外は、実施例1と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、開繊性および接着性の低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 8)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that (A-9) was used as the compound (A) in the second step, and various evaluations were performed. The results are as summarized in Table 1, and carbon fiber bundles with low fiber openness and adhesiveness were obtained.

(比較例9)
第4の工程において熱可塑性樹脂(B)として(B−3)を用いた以外は、比較例2と同様にしてサイジング剤塗布炭素繊維束およびIFSS測定用試験片を得、各種評価を行った。結果は表1にまとめた通りであり、開繊性は高いものの、接着性が低い炭素繊維束が得られた。
(Comparative Example 9)
A sizing agent-coated carbon fiber bundle and a test piece for IFSS measurement were obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that (B-3) was used as the thermoplastic resin (B) in the fourth step, and various evaluations were performed. .. The results are as summarized in Table 1, and a carbon fiber bundle having high fiber openness but low adhesiveness was obtained.

Figure 0006982784
Figure 0006982784

(実施例9)
本実施例では、以下の手順でサイジング剤の熱安定性を評価した。
(Example 9)
In this example, the thermal stability of the sizing agent was evaluated by the following procedure.

熱重量分析機を用いて、下記条件にて重量減少率△Wrの測定を行った。 Using a thermogravimetric analyzer, the weight loss rate ΔWr was measured under the following conditions.

ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシを含むサイジング剤(A)として(A−1)を約10mg秤量し、30℃で1分保持した後、空気下で昇温速度10℃/分で30℃から450℃まで昇温した。30℃から450℃までの昇温過程において、30℃時の試料重量Wを基準として、250℃到達時の試料重量Wから式(e)を用いて重量減少率△Wrを算出した。
△Wr=(W−W)/W×100 (e)。
Approximately 10 mg of (A-1) as a sizing agent (A) containing a polyether-type or polyol-type aliphatic epoxy is weighed, held at 30 ° C. for 1 minute, and then heated in air at a heating rate of 10 ° C./min to 30 ° C. The temperature was raised to 450 ° C. In the process of raising the temperature from 30 ° C. to 450 ° C., the weight loss rate ΔWr was calculated from the sample weight W 2 when reaching 250 ° C. using the formula (e) with the sample weight W 1 at 30 ° C. as a reference.
ΔWr = (W 1 − W 2 ) / W 1 × 100 (e).

下記の基準で熱安定性を3段階で評価し、◎と○を合格とした。 Thermal stability was evaluated on a three-point scale according to the following criteria, and ◎ and ○ were judged as acceptable.

◎: △Wrが15以下
○: △Wrが15以上かつ30未満
×: △Wrが30以上
結果は表1にまとめた通りであり、重量減少率△Wrが12パーセントであり、高い熱安定性をもつことが分かった。
⊚: △ Wr is 15 or less ○: △ Wr is 15 or more and less than 30 ×: △ Wr is 30 or more The results are as summarized in Table 1, the weight reduction rate △ Wr is 12%, and high thermal stability. It turned out to have.

(実施例10)
ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシを含むサイジング剤(A)として(A−6)を用いた以外は、実施例9と同様にしてサイジング剤の重量減少率△Wrを求めた。結果は表2にまとめた通りであり、高い熱安定性をもつことが分かった。
(Example 10)
The weight reduction rate ΔWr of the sizing agent was determined in the same manner as in Example 9 except that (A-6) was used as the sizing agent (A) containing the polyether type or polyol type aliphatic epoxy. The results are as summarized in Table 2, and it was found that they have high thermal stability.

(比較例10)
ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシを含むサイジング剤(A)として(A−7)を用いた以外は、実施例9と同様にしてサイジング剤の重量減少率△Wrを求めた。結果は表2にまとめた通りであり、熱安定性が低いことが分かった。
(Comparative Example 10)
The weight reduction rate ΔWr of the sizing agent was determined in the same manner as in Example 9 except that (A-7) was used as the sizing agent (A) containing the polyether type or polyol type aliphatic epoxy. The results are as summarized in Table 2, and it was found that the thermal stability was low.

(A−7)をサイジング剤として用いた場合、乾燥工程において、サイジング剤が熱分解するため、目的のサイジング付着量にするためには、サイジング溶液の濃度を濃くする必要があり、プロセス面で不利であった。 When (A-7) is used as a sizing agent, the sizing agent is thermally decomposed in the drying step, so that it is necessary to increase the concentration of the sizing solution in order to obtain the desired sizing adhesion amount. It was a disadvantage.

(比較例11)
ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシを含むサイジング剤(A)として(A−8)を用いた以外は、実施例9と同様にしてサイジング剤の重量減少率△Wrを求めた。結果は表2にまとめた通りであり、熱安定性が非常に低いことが分かった。
(Comparative Example 11)
The weight reduction rate ΔWr of the sizing agent was determined in the same manner as in Example 9 except that (A-8) was used as the sizing agent (A) containing the polyether type or polyol type aliphatic epoxy. The results are as summarized in Table 2, and it was found that the thermal stability was very low.

(A−8)をサイジング剤として用いた場合、乾燥工程において、サイジング剤が熱分解するため、目的のサイジング付着量にするためには、サイジング溶液の濃度を濃くする必要があり、プロセス面で不利であった。 When (A-8) is used as a sizing agent, the sizing agent is thermally decomposed in the drying step, so that it is necessary to increase the concentration of the sizing solution in order to obtain the desired sizing adhesion amount. It was a disadvantage.

本発明によれば、熱可塑性樹脂に対し高いレベルでの接着性を示す場合であっても、サイジング剤塗布炭素繊維の開繊工程において良好な開繊性を示すサイジング剤塗布炭素繊維束を提供することができる。本発明の熱可塑性樹脂組成物およびその成形体は、軽量でありながら強度に優れることから、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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a sizing agent-coated carbon fiber bundle that exhibits good fiber-opening property in the fiber-spreading step of the sizing agent-coated carbon fiber even when it exhibits a high level of adhesion to a thermoplastic resin. can do. Since the thermoplastic resin composition of the present invention and its molded body are lightweight and have excellent strength, they are suitable for many fields such as aircraft members, spacecraft members, automobile members, ship members, civil engineering and building materials, and sporting goods. Can be used for.

Claims (13)

炭素繊維断面をエネルギー分散型X線分光法で検出した際に炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、全元素に対する酸素の組成比が2%以上である層が10nm以上存在し、かつ、下記(a)、(b)および(c1)を満たすサイジング剤が塗布されてなるサイジング剤塗布炭素繊維。
(a)ゲル浸透クロマトグラフィーにより求められる重量平均分子量Mwが650≦Mw≦1900。
(b)γSz > 35 mJ/m(γSz:サイジング剤の表面自由エネルギー)。
(c1)アミノ基を有する化合物またはアミド基を有する化合物のいずれかを含む。
When the carbon fiber cross section is detected by energy dispersion type X-ray spectroscopy, there is a layer having an oxygen composition ratio of 2% or more with respect to all elements of 10 nm or more in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber, and the following A sizing agent-coated carbon fiber coated with a sizing agent satisfying (a), (b) and (c1).
(A) The weight average molecular weight Mw determined by gel permeation chromatography is 650 ≦ Mw ≦ 1900.
(B) γ Sz > 35 mJ / m 2Sz : surface free energy of the sizing agent).
(C1) Includes either a compound having an amino group or a compound having an amide group.
サイジング剤はアミノ基を有する化合物を含み、かつサイジング剤のアミノ基価が2〜200 mmol/g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 the sizing agent contains a compound having an amino group, and the amino base value of the sizing agent is 2 to 200 mmol / g. 表面自由エネルギーγSzが50mJ/m以上であるサイジング剤が塗布されてなる、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 sizing agent-coated carbon fiber according to claim 1 or 2, wherein a sizing agent having a surface free energy γ Sz of 50 mJ / m 2 or more is applied. 全元素に対する酸素の組成比が2%以上である層とサイジング剤がアミド結合を形成している、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。 The sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the layer having an oxygen composition ratio of 2% or more to all elements and the sizing agent form an amide bond. 炭素繊維断面をエネルギー分散型X線分光法で検出した際に炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、全元素に対する酸素の組成比が2%以上である層が10nm以上存在し、かつ、下記(a)、(b)および(c2)を満たすサイジング剤が塗布されてなるサイジング剤塗布炭素繊維。
(a)ゲル浸透クロマトグラフィーにより求められる重量平均分子量Mwが650≦Mw≦1900。
(b)γSz > 35 mJ/m(γSz:サイジング剤の表面自由エネルギー)。
(c2)3官能以上のエポキシ基を有する化合物を含む。
When the carbon fiber cross section is detected by energy dispersion type X-ray spectroscopy, there is a layer having an oxygen composition ratio of 2% or more with respect to all elements of 10 nm or more in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber, and the following A sizing agent-coated carbon fiber coated with a sizing agent satisfying (a), (b) and (c2).
(A) The weight average molecular weight Mw determined by gel permeation chromatography is 650 ≦ Mw ≦ 1900.
(B) γ Sz > 35 mJ / m 2Sz : surface free energy of the sizing agent).
(C2) Contains a compound having a trifunctional or higher functional epoxy group.
サイジング剤のエポキシ等量が50〜1000g/eqである、請求項5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 5, wherein the epoxy equal amount of the sizing agent is 50 to 1000 g / eq. ポリエーテル型あるいはポリオール型脂肪族エポキシを含むサイジング剤が塗布されてなる、請求項5または6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 5 or 6, wherein a sizing agent containing a polyether-type or polyol-type aliphatic epoxy is applied. サイジング剤が下記(d)を満たす、請求項5〜7のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維。
(d)γSz > 40 mJ/m
The sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 5 to 7, wherein the sizing agent satisfies the following (d).
(D) γ Sz > 40 mJ / m 2
請求項1〜8のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法であって、ゲル浸透クロマトグラフィーにより求められる、炭素繊維に塗布される前のサイジング剤の重量平均分子量Mwが650以上である、サイジング剤塗布炭素繊維の製造方法。 The method for producing a sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 1 to 8, wherein the weight average molecular weight Mw of the sizing agent before being applied to the carbon fiber, which is obtained by gel permeation chromatography, is 650 or more. A method for producing carbon fiber coated with a sizing agent. 請求項1〜8のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維と、反応性官能基量が30μmol/g以上である熱可塑性樹脂を含んでなる炭素繊維強化樹脂組成物。 A carbon fiber reinforced resin composition comprising the sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 1 to 8 and a thermoplastic resin having a reactive functional group amount of 30 μmol / g or more. 請求項1〜8のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含んでなる炭素繊維強化樹脂組成物であり、炭素繊維断面をエネルギー分散型X線分光法で検出した際に炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、熱可塑性樹脂由来元素が25%以上浸透している層が5nm以上である、炭素繊維強化樹脂組成物。 A carbon fiber reinforced resin composition comprising the sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 1 to 8 and a thermoplastic resin, when the carbon fiber cross section is detected by energy dispersion type X-ray spectroscopy. A carbon fiber reinforced resin composition in which a layer in which 25% or more of a thermoplastic resin-derived element permeates is 5 nm or more in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber in the carbon fiber reinforced resin composition. 請求項1〜8のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含んでなる炭素繊維強化樹脂組成物であり、熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーγおよびサイジング剤の表面自由エネルギーγSzが下記式(e)および(f)を満たす、炭素繊維強化樹脂組成物。
(e) γ > 38mJ/m (γ:熱可塑性樹脂の表面自由エネルギー)。
(f)2(γ ・γ Sz0.5+2(γ ・γ Sz0.5 > 95 mJ/m
γ :熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの極性成分
γ :熱可塑性樹脂の表面自由エネルギーの分散成分
γ Sz:サイジング剤の表面自由エネルギーの極性成分
γ Sz:サイジング剤の表面自由エネルギーの分散成分
A carbon fiber reinforced resin composition comprising the sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 1 to 8 and a thermoplastic resin, wherein the surface free energy γ r of the thermoplastic resin and the surface free energy of the sizing agent are used. A carbon fiber reinforced resin composition in which γ Sz satisfies the following formulas (e) and (f).
(E) γ r > 38 mJ / m 2r : surface free energy of the thermoplastic resin).
(F) 2 (γ p r · γ p Sz) 0.5 +2 (γ d r · γ d Sz) 0.5> 95 mJ / m 2.
γ p r : Polar component of surface free energy of thermoplastic resin γ d r : Dispersion component of surface free energy of thermoplastic resin γ p Sz : Polar component of surface free energy of sizing agent γ d Sz : Surface free of sizing agent Dispersion component of energy
請求項1〜8のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含んでなる炭素繊維強化樹脂組成物であり、炭素繊維断面をエネルギー分散型X線分光法で検出した際に炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維の長手方向と垂直な断面において、全元素に対する窒素の組成比が炭素繊維内部における窒素の組成比よりも0.5%以上多い層または全元素に対する酸素の組成比が炭素繊維内部における酸素の組成比よりも3%以上多い層が5nm以上存在する、炭素繊維強化樹脂組成物。 A carbon fiber reinforced resin composition comprising the sizing agent-coated carbon fiber according to any one of claims 1 to 8 and a thermoplastic resin, when the carbon fiber cross section is detected by energy dispersion type X-ray spectroscopy. In the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the carbon fiber in the carbon fiber reinforced resin composition, the composition ratio of nitrogen to all elements is 0.5% or more higher than the composition ratio of nitrogen inside the carbon fiber, or oxygen to all elements. A carbon fiber reinforced resin composition in which a layer having a composition ratio of 3% or more more than the composition ratio of oxygen inside the carbon fiber is present at 5 nm or more.
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TWI220147B (en) * 2001-07-24 2004-08-11 Mitsubishi Rayon Co Sizing agent for carbon fibers and water dispersion thereof, sized carbon fibers, sheet-like articles using said carbon fibers, and carbon fiber enhanced composite material
JP4349118B2 (en) * 2003-12-19 2009-10-21 東レ株式会社 Method for producing sizing-coated carbon fiber
JP2005256226A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Toray Ind Inc Sizing-coated carbon fiber and method for producing the same
JP4887209B2 (en) * 2007-05-08 2012-02-29 三菱レイヨン株式会社 Carbon fiber sizing agent, aqueous dispersion thereof, carbon fiber, and carbon fiber reinforced composite material
JP4887208B2 (en) * 2007-05-08 2012-02-29 三菱レイヨン株式会社 Carbon fiber sizing agent, aqueous dispersion thereof, carbon fiber, and carbon fiber reinforced composite material
JP5516771B1 (en) * 2013-01-29 2014-06-11 東レ株式会社 Prepreg, prepreg manufacturing method, and carbon fiber reinforced composite material
JP6056517B2 (en) * 2013-02-05 2017-01-11 東レ株式会社 Sizing agent-coated carbon fiber, method for producing sizing agent-coated carbon fiber, prepreg, and carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composition
US11118022B2 (en) * 2015-03-06 2021-09-14 Toray Industries, Inc. Sizing agent coated carbon fiber, method for producing sizing agent coated carbon fiber, carbon fiber reinforced composite material, and method for producing carbon fiber reinforced composite material
JP6822208B2 (en) * 2017-02-24 2021-01-27 東レ株式会社 Thermoplastic resin composition containing a sizing agent-coated carbon fiber bundle
JP6338029B1 (en) * 2017-02-24 2018-06-06 東レ株式会社 Sizing agent-coated carbon fiber bundle, thermoplastic resin composition, molded product, method for producing sizing agent-coated carbon fiber bundle, and method for producing molded product

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