JP7161537B2 - 繊維用集束剤組成物、繊維用集束剤分散体、繊維用集束剤溶液、繊維束、繊維製品及び複合材料 - Google Patents
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Description
これらの複合材料に使用される繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維、岩石繊維及びスラッグ繊維等の繊維が用いられている。これらの繊維は、前記の複合材料とする加工工程において、毛羽立ちや糸切れを防止するため、通常、集束剤が付与されている(特許文献1)。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表される脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)と、化合物(B)とを含有する繊維用集束剤組成物であって、前記化合物(B)が、ポリエステル(B1)、ポリウレタン(B2)、エポキシ基を有する化合物(B3)、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)及び前記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)を除くポリエーテル化合物(B5)からなる群から選ばれる少なくとも1種である繊維用集束剤組成物;前記繊維用集束剤組成物が水及び/又は有機溶剤に分散されてなる繊維用集束剤分散体;前記繊維用集束剤組成物が水及び/又は有機溶剤に溶解されてなる繊維用集束剤溶液;炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維及びスラッグ繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種の繊維を、前記繊維用集束剤組成物で処理してなる繊維束;炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維及びスラッグ繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種の繊維と、下記一般式(1)で表される脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)と、化合物(B’)とを含む繊維束であって、前記化合物(B’)が、ポリエステル(B1)、ポリウレタン(B2)、エポキシ基を有する化合物(B3)、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)、前記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)を除くポリエーテル化合物(B5)、エポキシ基を有する化合物(B3)の反応物及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)の反応物からなる群から選ばれる少なくとも1種である繊維束;前記繊維束を含む繊維製品;前記繊維束及び/又は前記繊維製品とマトリックス樹脂とを含む複合材料である。
R1O(AO)mH (1)
[一般式(1)中、R1はメチル基を3個以上有する炭素数8~11の脂肪族炭化水素基であり;AOは、炭素数2~4のアルキレンオキシ基であり;mはアルキレンオキサイドの数平均付加モル数を表し、3~10の数である。]
化合物(B)は、ポリエステル(B1)、ポリウレタン(B2)、エポキシ基を有する化合物(B3)、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)及び前記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)を除くポリエーテル化合物(B5)からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
前記の炭素数8~11の脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基でもよく、不飽和脂肪族炭化水素基でもよい。
前記の炭素数8~11の脂肪族炭化水素基としては、メチル基を3個有する脂肪族炭化水素基、メチル基を4個有する脂肪族炭化水素基、メチル基を5個以上有する脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
前記のメチル基を3個有する脂肪族炭化水素基としては、メチル基を3個有するアルキル基(3-メチルヘプタン-3-イル基、3,5-ジメチルヘキサン-1-イル基、2-メチルノナン-3-イル基、6-メチルヘプタン-2-イル基及び2-メチルデカン-2-イル基等)、メチル基を3個有するアルケニル基(3,7-ジメチル-6-オクテン-1-イル基等)及びメチル基を3個有するシクロアルキル基(4-tert-ブチルシクロヘキサン-1-イル基)等が挙げられる。
前記のメチル基を4個有する脂肪族炭化水素基としては、メチル基を4個有するアルキル基(2,4-ジメチルペンタン-3-イル基、3,5,5-トリメチルヘキサン-1-イル基、2,6-ジメチルヘプタン-4-イル基、2,3,5-トリメチルヘキサン-1-イル基、3,5,5-トリメチルヘプタン-1-イル基及び3,5,5-トリメチルオクタン-1-イル基等)、メチル基を4個有するアルケニル基(3,7-ジメチル-6-オクテン-2-イル基)及びメチル基を4個有するシクロアルキル基(4-tert-ブチル-2-メチルシクロヘキサン-1-イル基)等が挙げられる。
前記のメチル基を5個以上有する脂肪族炭化水素基としては、メチル基を5個有するアルキル基(2,2-ジメチル-5-メチルヘキサン-4-イル基等)、メチル基を5個有するアルケニル基(4,7,7-トリメチル-5-オクテン-2-イル基)及びメチル基を5個有するシクロアルキル基(4-tert-ブチル-2,6-ジメチルシクロヘキサン-1-イル基)等が挙げられる。
3.5以上であると、繊維用集束剤組成物を使用した際に、繊維束の毛羽立ちを更に抑制できる。また、後に詳述するマトリックス樹脂への繊維用集束剤組成物の含浸性を向上させることができる。
また、メチル基の数平均個数は、例えば、(A)を合成する際(合成方法については後に詳述)に用いた原料のR1に水酸基が結合したアルコールについて、1H-NMR測定及びガスクロマトグラフィー測定することにより、算出することができる。
R1の炭素数が8未満、又は炭素数が11を超えると繊維用集束剤組成物を使用した際に、繊維束の毛羽立ちを十分に抑制しにくくなる。
また、R1の炭素数は、更なる繊維束の毛羽立ち抑制の観点から、9以上であることが好ましい。
また、R1の炭素数は、更なる繊維束の毛羽立ち抑制、及び、後に詳述するマトリックス樹脂への含浸性の観点から、10以下であることが好ましい。
なお、一般式(1)に示される脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)は、m個のAOを有するが、各AOの種類は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
アルキレンオキサイドの数平均付加モル数が3未満の場合、繊維束の毛羽立ち抑制が不十分となり及び繊維用集束剤組成物の水に対する溶解性が不十分となる。
また、アルキレンオキサイドの数平均付加モル数が10を超える場合も、繊維束の毛羽立ちが不十分となる。
また、アルキレンオキサイドの数平均付加モル数は、更なる繊維束の毛羽立ち抑制、及び、後に詳述するマトリックス樹脂への繊維用集束剤組成物の含浸性の観点から4以上であることが好ましい。
また、アルキレンオキサイドの数平均付加モル数は、更なる毛羽立ち抑制の観点から、好ましくは7以下である。
また、更なる繊維束の毛羽立ち抑制、及び、後に詳述するマトリックス樹脂への繊維用集束剤組成物の含浸性の観点から、有するアルキレンオキシ基が4個以上である分子を含有することが好ましい。
また、更なる毛羽立ち抑制の観点から、有するアルキレンオキシ基が7個以下である分子を含有することが好ましい。
これらの内、繊維用集束剤組成物を使用した際の繊維束の毛羽立ち抑制の観点から、EO付加物、PO-EOブロック付加物が好ましい。また、繊維束の毛羽立ちを更に抑制し、また、後に詳述するマトリックス樹脂への繊維用集束剤組成物の含浸性の観点からは、EO単独付加物であることが好ましい。
また、脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)が有するエチレンオキシ基とプロピレンオキシ基とのモル比率[エチレンオキシ基のモル数:プロピレンオキシ基のモル数]は、繊維束の毛羽立ち抑制及びマトリックス樹脂への繊維用集束剤組成物の含浸性の観点から、100:0~70:30であることが好ましく、100:0~80:20であることが更に好ましい。
本発明における脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
数平均分子量は、は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPC)によって、ポリエチレンオキサイドを基準物質として、40℃で測定される。
(GPC測定)
GPCの測定条件は以下の通りである。
<GPCの測定条件>
機種:HLC-8120(東ソー(株)製)
カラム:TSK gel SuperH4000
TSK gel SuperH3000
TSK gel SuperH2000
(いずれも東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
検出器:RI
溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6ml/分
試料濃度:0.25重量%
注入量:10μl
標準物質:ポリオキシエチレングリコール
(東ソー(株)製;TSK STANDARD
POLYETHYLENE OXIDE)
データ処理装置:SC-8020(東ソー(株)製)
炭素数8~11の脂肪族アルコール(a)としては、脂肪族炭化水素基を有する前記のR1に水酸基が結合したアルコールが挙げられる。
炭素数9~10の脂肪族アルコール(a)を加圧反応容器に仕込み、酸性触媒(d)の存在下に炭素数2~4のアルキレンオキサイド(c)を吹き込み[脂肪族アルコール(a)1モルに対して0.5~5モル]、常圧又は加圧下で反応を行なう。反応温度は50~200℃であることが好ましく、反応時間は2~20時間であることが好ましい。
アルキレンオキサイド(c)の付加反応終了後は、触媒を中和し、吸着剤で処理して触媒を除去・精製し、脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)の前駆体であるアルキレンオキサイド付加物(A1)を得ることができる。
このようにして得られたアルキレンオキサイド付加物(A1)に、アルカリ触媒(e)を添加し、上記と同一又は異なるアルキレンオキサイド(c)を上記と同様の方法で更に付加反応させて、目的の脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)を得る。
2~3価の金属としては、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Co、Ni、Cu、Al、Cd、Ti、Hf、Cr、Mo、Mn、Fe、Pd及び希土類原子であり、更に好ましいのは、Mg、Zn、Ca、Sr、Ba、Al、Cu、Cd、Ti、Cr、Fe及び希土類原子であり、特に好ましいのは、Mg、Zn、Al、Ti、Fe、Scである。
過ハロゲン酸(塩)のハロゲンとしては塩素、臭素、沃素が挙げられ、塩素が好ましい。
パーフルオロアルキルスルホン酸金属塩としては、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ペンタフルオロエタンスルホン酸塩が好ましい。更に好ましいのは、スカンジウムトリフラートである。
酸性触媒(d)として好ましいのは、2~3価の金属の過塩素酸塩及びパーフルオロアルキルスルホン酸金属塩であり、更に好ましいのは、Mg、Zn及びAlから選ばれる金属の過塩素酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ペンタフルオロエタンスルホン酸塩であり、特に好ましいのは、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸亜鉛、過塩素酸アルミニウム及びスカンジウムトリフラートである。
上記のように2段階で反応させる場合、酸性触媒(d)の使用量としては、反応速度と経済性の点から、アルキレンオキサイド付加物(A1)の重量に基づいて、0.001~1重量%が好ましい。更に好ましくは0.003~0.8重量%、特に好ましくは0.005~0.5重量%である。
上記のように2段階で反応させる場合、アルカリ触媒(e)の使用量としては、反応速度と経済性の点から、脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)の重量に基づいて、0.0001~1重量%が好ましい。更に好ましくは0.001~0.5重量%である。
化合物(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、(メタ)アクリロイルとは、アクリロイル及び/又はメタクロイルを意味し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
ジオールとしては、炭素数2~30の脂肪族アルカンジオール(エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール)、炭素数2~30の脂肪族アルカンジオールへの炭素数2~4のアルキレンオキサイド付加物、1級アルキルアミン(炭素数1~20のものが好ましく、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン等)のアルキレンオキサイド付加物、芳香環含有2価フェノール(炭素数6~20のものが好ましく、具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールS、クレゾール等)のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。ジオールはこれらを単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
前記のジオール、1級アルキルアミン又は芳香環含有2価フェノール1モルに対するアルキレンオキサイドの付加モル数は、2~100モルであることが好ましい。
また、ジカルボン酸無水物としては、炭素数2~24のジカルボン酸無水物(無水マレイン酸及び無水フタル酸等)等が挙げられる。
ポリヒドロキシカルボン酸としては、ヒドロキシカルボン酸(グリコール酸及び乳酸等)を脱水縮合させて得られたものが挙げられる。
ポリオールの数平均分子量としては、40~4000であることが好ましい。
炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フェニルマロン酸、ホモフタル酸、フェニルコハク酸、フェニルグルタル酸、フェニルアジピン酸、ビフェニルジカルボン酸及びナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
炭素数2~20の脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンニ酸、テトラデカンニ酸、ヘキサデカンニ酸、オクタデカンニ酸及びイコサンニ酸等が挙げられる。
炭素数6~20で、2~4個の活性水素原子をもつ芳香族アミンとしては、アニリン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン及びトルイジン等が挙げられる。
(メタ)アクリレート変性熱可塑性樹脂としては、アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂{ポリウレタン、ポリエステル及びポリエーテル(ポリプロピレングリコール及びポリエチレングリコール等)等}の水酸基を(メタ)アクリル酸で変性した変性物が含まれ、ポリウレタン(ジ-/モノ-)(メタ)アクリレート、ポリエステル(ジ-/モノ-)(メタ)アクリレート及びポリエーテル(ジ-/モノ-)(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、(ジ-/モノ-)(メタ)アクリレートとは、ジ(メタ)アクリレート及び/又はモノ(メタ)アクリレートを意味する。
ビニルエステル樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂(メタ)アクリレート変性物{ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ基と(メタ)アクリル酸のカルボキシル基とが反応して得られる末端(メタ)アクリレート変性樹脂等}等が挙げられる。
活性水素基とは、電気陰性度の大きな原子(酸素及び窒素等)に結合した反応性の高い水素原子を有する基を意味し、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、チオール基及びリン酸等が挙げられる。
炭素数1~20の活性水素基を有する化合物としては、ポリエステル(B1)の説明で例示した炭素数2~30の脂肪族アルカンジオール、1級アルキルアミン及び芳香環含有2価フェノール等が挙げられる。また、上記以外の化合物として、炭素数2~30の1価のアルコール(メタノール、エタノール、イコサノール、シクロヘキサノール及びオレイルアルコール)及びフェノール等を用いることができる。
ポリエーテル化合物(B5)の内、好ましいものとしては、フェノール(ビスフェノールA、ビスフェノールS、クレゾール等)のアルキレンオキサイド付加物、アルキル(炭素数9~15のアルキル基が好ましい)フェノールのアルキレンオキサイド付加物、アリールアルキル(炭素数2~10のアルキル基が好ましい)フェノール(スチレン化フェノール、スチレン化クミルフェノール及びスチレン化クレゾール等)のアルキレンオキサイド付加物、前記のアルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の硫酸エステル塩、前記のアリールアルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の硫酸エステル塩及びこれらの混合物であり、更に好ましいのは、アリールアルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加物、アリールアルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の硫酸エステル塩及びこれらの混合物である。
また、化合物(B)は、繊維用集束剤組成物を用いた複合材料の強度を更に高める観点から、ポリエステル(B1)とエポキシ基を有する化合物(B3)との併用、及び、ポリエステル(B1)と(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)との併用が好ましく、更に好ましいのは、ポリエステル(B1)とエポキシ基を有する化合物(B3)との併用である。
また、繊維束の毛羽立ちを更に抑制する観点からは、更に、ポリエーテル化合物(B5)も併用することが好ましい。
界面活性剤(C)を含有すると、繊維に付着した集束剤が平滑になり易いため、繊維束の毛羽立ちを更に抑制できる。
また、界面活性剤(C)を含有すると、後述の繊維用集束剤分散体において、有機溶剤を多量に含有しない水性エマルションを作製しやすい点でも好ましい。
このような界面活性剤としては、アルキルグリコシド(デシルグルコシド等)及びアルキルベンゼンスルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等)等が挙げられる。
前記の界面活性剤(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤(C)のうち、水性エマルションの作成しやすさの観点から好ましいのは、アニオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤である。
平滑剤としては、ワックス類(ポリエチレン、ポリプロピレン、酸化ポリエチレン、酸化ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等)、高級脂肪酸(炭素数12~24)とアルキル(炭素数1~24)とのエステル(メチルステアレート、エチルステアレート、プロプルステアレート、ブチルステアレート、オクチルステアレート、ステアリルステアレート等)、高級脂肪酸(炭素数12~24)(ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等)等が挙げられる。
防腐剤としては、安息香酸類、サリチル酸類、ソルビン酸類、第4級アンモニウム塩類、イミダゾール類等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール類(2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール等)、チオジプロピオネート類(ジラウリル 3,3’-チオジプロピオネート等)、ホスファイト類(トリフェニルホスファイト等)が挙げられる。
また、繊維束の集束性、毛羽立ち抑制及び後に詳述するマトリックス樹脂への繊維用集束剤組成物の含浸性の観点から、脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)の含有量は、繊維用集束剤組成物の合計重量に基づき、40重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることが更に好ましく、10重量%以下であることが特に好ましい。
また、繊維束の毛羽立ち抑制の観点から、化合物(B)の含有量は、繊維用集束剤組成物の合計重量に基づき、99重量%以下であることが好ましく、95重量%以下であることが更に好ましい。
また、本発明の繊維用集束剤溶液は、本発明の繊維用集束剤が溶剤に溶解されてなるものである。
繊維用集束剤組成物を溶剤に溶解又は分散することにより、繊維束への繊維用集束剤組成物の付着量を適量にすることが容易になる。
有機溶剤としては、例えば、炭素数1~4の1価のアルコール(メタノール、エタノール及びイソプロパノール等)、炭素数3~6のケトン(アセトン、エチルメチルケトン及びメチルイソブチルケトン等)、炭素数2~6のグリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等)、そのモノ低級アルキル(アルキルの炭素数は1~4)エーテル、ジメチルホルムアミド、芳香族炭化水素(トルエン及びキシレン等)、炭素数3~5の酢酸アルキルエステル(酢酸メチル及び酢酸エチル等)等が挙げられる。
前記の溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記の溶剤のうち、火気などの安全性等の観点から好ましいのは、水、及び、水混和性有機溶剤(25℃において、水と、体積比1:1で混合した場合に、均一に混合しうる有機溶剤)と水との混合溶剤であり、更に好ましいのは水である。
繊維用集束剤分散体及び繊維用集束剤溶液が高濃度の場合の濃度(溶剤以外の成分の重量割合)は、保存安定性等の観点から、好ましくは30~80重量%であり、更に好ましくは40~70重量%である。
繊維用集束剤分散体及び繊維用集束剤溶液が低濃度の場合の濃度は、繊維束の製造時に繊維用集束剤の付着量を適量にすることができるという観点等から、好ましくは0.5~15重量%であり、更に好ましくは1~10重量%である。
繊維用集束剤組成物を溶剤中に溶解又は乳化分散する際の温度は、混合し易さの観点から、好ましくは20~90℃であり、更に好ましくは40~90℃である。
繊維用集束剤組成物を溶剤中に溶解又は乳化分散する時間は、好ましくは1~20時間であり、更に好ましくは2~10時間である。
繊維用集束剤組成物を水性媒体中に溶解又は乳化分散する際には、公知の混合装置、溶解装置及び乳化分散装置を使用することができ、具体的には、撹拌羽根(羽根形状:カイ型及び三段パドル等)、ナウタミキサー[ホソカワミクロン(株)製等]、リボンミキサー、コニカルブレンダー、モルタルミキサー、万能混合機{万能混合撹拌機「5DM-L」[(株)三英製作所製]等}及びヘンシエルミキサー[日本コークス工業(株)等]及びオートクレーブ等が使用できる。
本発明の繊維束は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維及びスラッグ繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種の繊維と、
前記一般式(1)で表される脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)と、
化合物(B’)とを含む。
R1O(AO)mH (1)
[一般式(1)中、R1はメチル基を3個以上有する炭素数8~11の脂肪族炭化水素基であり;AOは、炭素数2~4のアルキレンオキシ基であり;mはアルキレンオキサイドの数平均付加モル数を表し、3~10の数である。]
また、エポキシ基を有する化合物(B3)の反応物及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)の反応物とは、本発明の繊維束を製造する際の熱処理等により繊維用集束剤組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物(B3)及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)が化学変化した化合物のことを意味する。
エポキシ基を有する化合物(B3)の反応物としては、エポキシ基を有する化合物(B3)を必須構成単位とするポリマー(2量体以上)、エポキシ基を有する化合物(B3)と炭素繊維との反応物、及び、エポキシ基を有する化合物(B3)を必須構成単量体とするポリマーと炭素繊維との反応物等が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)の反応物としては、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)を必須構成単量体とするポリマー(2量体以上)等が挙げられる。
また、繊維束の集束性、毛羽立ち抑制及び後に詳述するマトリックス樹脂への繊維用集束剤組成物の含浸性の観点から、脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)の含有量は、本発明の繊維束の重量に基づき、1重量%以下であることが好ましく、0.3重量%以下であることが更に好ましく、0.15重量%以下であることが特に好ましい。
本発明の繊維束は、3,000~50,000本の繊維が束ねられていることが好ましい。
また、本発明の繊維集束は、繊維本数が多い(20,000本以上)場合でも、十分毛羽立ちを抑制することができる。
なお、マトリックス樹脂として後述の熱硬化性樹脂を含有する場合、本発明の複合材料は、熱硬化性樹脂と、本発明の繊維束及び繊維製品に含まれる化合物(B’)[エポキシ基を有する化合物(B3)及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)等]との反応物を含有していても良い。
また、不飽和ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂用の触媒としては、過酸化物(ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーベンゾエイト、t-ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)ブタン、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等)及びアゾ系化合物(アゾビスイソバレロニトリル等)等が挙げられる。
複合材料が触媒を含有する場合、触媒の含有率は、複合材料の成形体の強度等の観点から、マトリックス樹脂に対して好ましくは0.01~10重量%であり、更に好ましくは0.1~5重量%であり、特に好ましくは1~3重量%である。
本発明の複合材料では、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である場合、プリプレグを加熱成形し、硬化することで成形体とすることができる。
これらの樹脂は完全に硬化している必要はないが、成形体が形状を維持できる程度に硬化していることが好ましい。成形後、更に加熱して完全に硬化させてもよい。
加熱成形の方法は特に限定されず、フィラメントワインディング成形法(回転するマンドレルに張力をかけながら巻き付け、加熱成形する方法)、プレス成形法(プリプレグシートを積層して加熱成形する方法)、オートクレーブ法(プリプレグシートを型に圧力をかけ押しつけて加熱成形する方法)及びチョップドファイバー又はミルドファイバーをマトリックス樹脂と混合して射出成形する方法等が挙げられる。
撹拌機、加熱冷却装置及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノール144部(1モル部)、及び過塩素酸アルミニウム九水和物1部(0.002モル部)を投入し、窒素置換後密閉し、70℃に昇温し、1時間減圧下で脱水を行った。80℃に昇温し、EO88部(2モル部)を圧力が0.2MPaG以下になるように調整しながら10時間かけて滴下した後、95℃で5時間熟成した。次いで70℃に冷却後、吸着処理剤「キョーワード600」[協和化学工業(株)製]10部を投入し、70℃で1時間撹拌して処理した後、吸着処理剤をろ過して3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO2モル付加物を得た。
得られた3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO2モル付加物に水酸化カリウム0.1部を追加後、窒素置換後密閉し、70℃に昇温し、1時間減圧下で脱水を行った。140℃に昇温し、EO88部(2モル部)を圧力が0.5MPaG以下になるように調整しながら3時間かけて滴下した後、140℃で2時間熟成した。次いで70℃に冷却後、吸着処理剤「キョーワード600」[協和化学工業(株)製]10部を投入し、70℃で1時間撹拌して処理した後、吸着処理剤をろ過して3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO4モル付加物(A-1)を得た。
3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO4モル付加物(A-1)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は3,5,5-トリメチルヘキサン-1-イル基(メチル基の数:4個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は4であった。
製造例1において、2回目に付加したEO88部(2モル部)をEO176部(4モル部)に変更した以外は製造例1と同様にして、3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO6モル付加物(A-2)を得た。
3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO6モル付加物(A-2)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は3,5,5-トリメチルヘキサン-1-イル基(メチル基の数:4個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は6であった。
製造例1において、2回目に付加したEO88部(2モル部)をEO264部(6モル部)に変更した以外は製造例1と同様にして、3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO8モル付加物(A-3)を得た。
3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO8モル付加物(A-3)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は3,5,5-トリメチルヘキサン-1-イル基(メチル基の数:4個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は8であった。
撹拌機、加熱冷却装置及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、「デカノール」[KHネオケム(株)製]158部(1モル部)、及び水酸化カリウム0.5部(0.009モル部)を投入し、窒素置換後密閉し、70℃に昇温し、1時間減圧下で脱水を行った。160℃に昇温し、1,2-プロピレンオキサイド58部(1モル部)、次いでEO132部(3モル部)を圧力が0.5MPaG以下になるように調整しながら5時間かけて滴下した後、160℃で2時間熟成した。次いで70℃に冷却後、吸着処理剤「キョーワード600」[協和化学工業(株)製]10部を投入し、70℃で1時間撹拌して処理した後、吸着処理剤をろ過してデカノールのPO1モルEO3モル付加物(A-4)を得た。
デカノールのPO1モルEO3モル付加物(A-4)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1はデシル基であり、AOはエチレンオキシ及びプロピレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は4であった。
なお、原料のKHネオケム(株)製のデカノールは、1H-NMR及びガスクロマトグラフィーによる分析の結果、前記のR1に水酸基が結合したアルコールであった。また、R1の炭素数は10であり、R1中のメチル基の1分子あたりの数平均個数は3.5であった。
撹拌機、加熱冷却装置及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、「デカノール」[KHネオケム(株)製]158部(1モル部)、及び水酸化カリウム0.5部(0.009モル部)を投入し、窒素置換後密閉し、70℃に昇温し、1時間減圧下で脱水を行った。160℃に昇温し、EO264部(6モル部)を圧力が0.5MPaG以下になるように調整しながら5時間かけて滴下した後、160℃で2時間熟成した。次いで70℃に冷却後、吸着処理剤「キョーワード600」[協和化学工業(株)製]10部を投入し、70℃で1時間撹拌して処理した後、吸着処理剤をろ過してデカノールのEO6モル付加物(A-5)を得た。
デカノールのEO6モル付加物(A-5)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1はデシル基であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は6であった。
なお、原料のKHネオケム(株)製のデカノールは、1H-NMR及びガスクロマトグラフィーによる分析の結果、前記のR1に水酸基が結合したアルコールであった。また、R1の炭素数は10であり、R1中のメチル基の1分子あたりの数平均個数は3.5であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を「エクサール9S」[ノナノール、エクソンモービル社製]144部(1モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、ノナノールのEO6モル付加物(A-6)を得た。
ノナノールのEO6モル付加物(A-6)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1はノニル基であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は6であった。
なお、原料のエクソンモービル社製のエクサ-ル9Sは、1H-NMR及びガスクロマトグラフィーによる分析の結果、前記のR1に水酸基が結合したアルコールであった。また、R1の炭素数は9.0であり、R1中のメチル基の1分子あたりの数平均個数は3.0であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を「エクサール11S」[ウンデカノール、エクソンモービル社製]172部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO440部(10モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、ウンデカノールのEO10モル付加物(A-7)を得た。
ウンデカノールのEO10モル付加物(A-7)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1はウンデシル基であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は10であった。
なお、原料のエクソンモービル社製のエクサ-ル11Sは、1H-NMR及びガスクロマトグラフィーによる分析の結果、前記のR1に水酸基が結合したアルコールであった。また、R1の炭素数は11.0であり、R1中のメチル基の1分子あたりの数平均個数は3.7であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を「エクサール11S」[ウンデカノール、エクソンモービル社製]172部(1モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、ウンデカノールのEO6モル付加物(A-8)を得た。
ウンデカノールのEO6モル付加物(A-8)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1はウンデシル基であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は6であった。
なお、原料のエクソンモービル社製のエクサ-ル11Sは、1H-NMR及びガスクロマトグラフィーによる分析の結果、前記のR1に水酸基が結合したアルコールであった。また、R1の炭素数は11.0であり、R1中のメチル基の1分子あたりの数平均個数は3.7であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を6-メチル-2-ヘプタノール130部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO440部(10モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、6-メチル-2-ヘプタノールのEO10モル付加物(A-9)を得た。
6-メチル-2-ヘプタノールのEO10モル付加物(A-9)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は6-メチルヘプタン-2-イル基(メチル基の数:3個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は10であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を6-メチル-2-ヘプタノール130部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO220部(5モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、6-メチル-2-ヘプタノールのEO5モル付加物(A-10)を得た。
6-メチル-2-ヘプタノールのEO5モル付加物(A-10)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は6-メチルヘプタン-2-イル基(メチル基の数:3個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は5であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を6-メチル-2-ヘプタノール130部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO132部(3モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、6-メチル-2-ヘプタノールのEO3モル付加物(A-11)を得た。
6-メチル-2-ヘプタノールのEO3モル(A-11)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は6-メチルヘプタン-2-イル基(メチル基の数:3個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は3であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を「エクサール9S」[ノナノール、エクソンモービル社製]144部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO132部(3モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、ノナノールのEO3モル付加物(A-12)を得た。
ノナノールのEO3モル付加物(A-12)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1はノニル基であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は3であった。
なお、原料のエクソンモービル社製のエクサ-ル9Sは、1H-NMR及びガスクロマトグラフィーによる分析の結果、前記のR1に水酸基が結合したアルコールであった。また、R1の炭素数は9.0であり、R1中のメチル基の1分子あたりの数平均個数は3.0であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノール144部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO440部(10モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO10モル付加物(A-13)を得た。
3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO10モル付加物(A-13)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は3,5,5-トリメチルヘキサン-1-イル基(メチル基の数:4個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は10であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)をβ-シトロネロール156部(1モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、β-シトロネロールのEO6モル付加物(A-14)を得た。
β-シトロネロールのEO6モル付加物(A-14)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は3,7-ジメチル-6-オクテン-1-イル基(メチル基の数:3個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は6であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を4-tert-ブチルシクロヘキサノール156部(1モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、4-tert-ブチルヘキサノールのEO6モル付加物(A-15)を得た。
4-tert-ブチルヘキサノールのEO6モル付加物(A-15)は、一般式(1)で表される化合物であり、R1は4-tert-ブチルシクロヘキサン-1-イル基(メチル基の数:3個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は6であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)をn-ヘキサノール102部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO220部(5モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、1-ヘキサノールのEO5モル付加物(A’-1)を得た。
1-ヘキサノールのEO5モル付加物(A’-1)は、下記一般式(2)で示される化合物であり、R2はn-ヘキシル基(メチル基の数:1個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は5であった。
R2O(AO)mH (2)
[一般式(2)中、R2は脂肪族炭化水素基であり;AOは、炭素数2~4のアルキレンオキシ基であり;mはアルキレンオキサイドの数平均付加モル数を表す。]
製造例4において、「デカノール」158部(1モル部)を2-エチルヘキサノール130部(1モル部)に、1,2-プロピレンオキサイド58部(1モル部)を1,2-プロピレンオキサイド116部(2モル部)に、EO132部(3モル部)をEO44部(1モル部)に変更した以外は製造例4と同様にして、2-エチルヘキサノールのPO2モルEO1モル付加物(A’-2)を得た。
2-エチルヘキサノールのPO2モルEO1モル付加物(A’-2)は、一般式(2)で示される化合物であり、R2は2-エチルヘキシル基(メチル基の数:2個)であり、AOはエチレンオキシ基及びプロピレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は3であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を2-エチルヘキサノール130部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO352部(8モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、2-エチルヘキサノールのEO8モル付加物(A’-3)を得た。
2-エチルヘキサノールのEO8モル付加物(A’-3)は、一般式(2)で表される化合物であり、R2は2-エチルヘキシル基(メチル基の数:2個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は8であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)をn-ドデシルアルコール186部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO308部(7モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、n-ドデシルアルコールのEO7モル付加物(A’-4)を得た。
n-ドデシルアルコールのEO7モル付加物(A’-4)は、一般式(2)で示される化合物であり、R2はn-ドデシル基(メチル基の数:1個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は7であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を2,4-ジメチル-3-ペンタノール116部(1モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、2,4-ジメチル-3-ペンタノールのEO6モル付加物(A’-5)を得た。
2,4-ジメチル-3-ペンタノールのEO6モル付加物(A’-5)は、一般式(2)で示される化合物であり、R2は2,4-ジメチルペンタン-3-イル基(メチル基の数:4個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は6であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を2,6,8-トリメチル-4-ノナノール186部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO308部(7モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、2,6,8-トリメチル-4-ノナノールのEO7モル付加物(A’-6)を得た。
2,6,8-トリメチル-4-ノナノールのEO7モル付加物(A’-6)は、一般式(2)で表される化合物であり、R2は2,6,8-トリメチルノナン-4-イル基(メチル基の数:5個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は7であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノール144部(1モル部)に、EO264部(6モル部)をEO88部(2モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO2モル付加物(A’-7)を得た。
3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO2モル付加物(A’-7)は、一般式(2)で表される化合物であり、R2は3,5,5-トリメチルヘキサン-1-イル基(メチル基の数:4個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は2であった。
製造例5において、「デカノール」158部(1モル部)を3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノール144部(1モル部)に、EO264部(6モル部)を484部(11モル部)に変更した以外は製造例5と同様にして、3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO11モル付加物(A’-8)を得た。
3,5,5-トリメチル-1-ヘキサノールのEO11モル付加物(A’-8)は、一般式(2)で示される化合物であり、R2は3,5,5-トリメチルヘキサン-1-イル基(メチル基の数:4個)であり、AOはエチレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は11であった。
撹拌機、加熱冷却装置及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、イソブチルアルコール74部(1モル部)、及びポタシウムイソブチラート0.5部を投入し、窒素置換後密閉した後に130℃に昇温し、1,2-プロピレンオキサイド406部(7モル部)、次いでEO308部(7モル部)を圧力が0.5MPaG以下になるように調整しながら5時間かけて滴下した後、160℃で2時間熟成した。次いで70℃に冷却後、吸着処理剤「キョーワード600」[協和化学工業(株)製]10部を投入し、70℃で1時間撹拌して処理した後、吸着処理剤をろ過してイソブチルアルコールのPO7モルEO7モル付加物(A’-9)を得た。
イソブチルアルコールのPO7モルEO7モル付加物(A’-9)は、一般式(2)で表される化合物であり、R2はイソブチル基(メチル基の数:2個)であり、AOはエチレンオキシ及びプロピレンオキシ基であり、m(アルキレンオキサイドの数平均付加モル数)は14であった。
撹拌機、加熱冷却装置及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、ビスフェノールAのEO4モル付加物「ニューポールBPE-40」[三洋化成工業(株)製]404重量部(1モル部)、及び水酸化カリウム2重量部を投入し、窒素置換後、圧力を-0.08MPaとした。130℃に昇温し、EO1584重量部(36モル部)を圧力が0.5MPaG以下になるように調整しながら6時間かけて滴下した後、130℃で3時間熟成した。次いで100℃に冷却後、吸着処理剤「キョーワード600」[協和化学工業(株)製]30重量部を投入し、100℃で1時間撹拌して処理した後、吸着処理剤をろ過してビスフェノールAのEO40モル付加物(b1-1)を得た。
ビスフェノールAのEO2モル付加物「ニューポールBPE-20」[三洋化成工業(株)製](b1-2)316重量部(1モル部)、ビスフェノールAのEO40モル付加物(b1-1)1761重量部(0.89モル部)、テレフタル酸(a-1)113重量部(0.68モル部)及びシュウ酸チタン酸カリウム5重量部を、ガラス反応容器中、230℃で0.001MPaまで減圧し、水を留去しながら15時間反応させ、ポリエステル(B1-1)2177重量部を得た。
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び滴下ロートを備えた反応容器に、表1に記載の重量部の脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)、ポリエステル(B1-1)、ポリウレタン(B2-1)を含有するエマルション、エポキシ基を有する化合物(B3-1)、エポキシ基を有する化合物(B3-2)、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4-1)、ポリエーテル化合物(B5-1)、ポリエーテル化合物(B5-2)を投入し、加温しながら5分間撹拌の後、水を滴下ロートから1時間かけて滴下し、固形分濃度1.5重量%の繊維用集束剤組成物の分散液を作製した。
ここで、固形分とは、試料1gを130℃45分間循風乾燥機で加熱乾燥した後の残渣である。
(B1-1):製造例17で製造したポリエステル
(B2-1):ポリエーテル系ポリウレタンの水分散液(固形分濃度:50重量%)、商品名:「パーマリンGA-500」、三洋化成工業(株)製
(B3-1):ビスフェノールAのジグリシジルエーテルとエピクロルヒドリンとの縮合物、商品名:「jER834」、三菱ケミカル(株)製
(B3-2):ビスフェノールAのジグリシジルエーテルとエピクロルヒドリンとの縮合物、商品名:「jER1001」、三菱ケミカル(株)製
(B4-1):PEG1000のジアクリレート、商品名:「NKエステルA-1000」、新中村化学(株)製
(B5-1):ビスフェノールAのEO10モル付加物、商品名:「ニューポールBPE-100」、三洋化成工業(株)製
(B5-2):スチレン化フェノールのプロピレンオキサイドエチレンオキサイド付加物、商品名:「Soprophor 796/P」、ソルベイ日華(株)製
<試験用の炭素繊維束の製造>
繊維用集束剤組成物の分散体に、未処理炭素繊維(フィラメント数48,000本)を浸漬して集束剤を含浸させ、その後、繊維用集束剤組成物の分散体から取り出した炭素繊維を、180℃で3分間熱風乾燥させて炭素繊維束を作製した。
なお、繊維用集束剤組成物が含有する固形分の繊維への付着量(浸漬前炭素繊維重量に基づく重量%)は、1.5重量%となるように、炭素繊維束を作製した。
炭素繊維束の集束性を、JIS L1096-2010 8.21.1 A法(45°カンチレバー法)に準じて評価した。
数値(cm)が大きいほど集束性に優れることを意味する。
この処理条件で得られた炭素繊維束をカンチレバーで評価した。集束性の値は、一般に14cm以上が好ましい。
図1は、毛羽立ちの評価における炭素繊維束の配置を模式的に示した側面図である。
まず、図1に示すように、巻出ロール2から炭素繊維束4が巻取ロール3により巻き取られるように、巻出ロール2及び巻取ロール3を配置した。さらに、表面が平滑な直径10mmのステンレス棒1を5本準備し、ステンレス棒1同士の水平方向の間隔(図1中、矢印αで示す間隔)が50mmとなるようにそれぞれ平行に、かつ、炭素繊維束4が各ステンレス棒1と接触しながらジグザグに通過するように各ステンレス棒1を配置した(以下、便宜上、巻出ロール2側から順に、1番目~5番目のステンレス棒1と記載する)。
なお、炭素繊維束4が1番目と3番目と5番目に通過するステンレス棒1の中心を結ぶ直線、及び、炭素繊維束4が2番目と4番目に通過するステンレス棒1の中心を結ぶ直線は、水平面と平行になるように配置した。
また、前記の2~4番目のステンレス棒1の通過前後で、通過前の炭素繊維束4の進行方向となる直線と、通過後の炭素繊維束4の進行方向となる直線とが、120度の角度をなすように(例えば、1番目と2番目のステンレス棒1の間を通過する炭素繊維束4の進行方向となる直線と、2番目と3番目のステンレス棒1の間を通過する炭素繊維束4の進行方向となる直線とが、120度の角度をなすように)配置した。
このステンレス棒1間に炭素繊維束4をジグザグにかけ、巻き取りロール3直前の符号5で示す位置において、炭素繊維束4を、1kg重の荷重をかけた10cm×10cmのウレタンフォーム2枚で挟んだ。
巻出しの張力を1kgとし、1m/分の速度で5分間、炭素繊維束4を巻出ロール2から巻取ロール3へ巻き取った。
この間に上記の2枚のウレタンフォームに付着した毛羽の重量を測定した。数値が小さいほど毛羽立ちを抑制できていることを示す。
ウィルヘルミー法により炭素繊維フィラメントとエポキシ樹脂との接触角を測定した。
炭素繊維束から、取り出した1本の炭素繊維フィラメントとエポキシ樹脂[ビスフェノールFのジグリシジルエーテルとエピクロルヒドリンとの縮合物、商品名:jER807、三菱ケミカル(株)製]の動的前進接触角(25℃、1mm/min)を、KRUSS製接触角計K100SFを用いて測定した。
接触角が小さい程、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合に、マトリックス樹脂に対する含浸性に優れ、繊維製品の強度が高まることを意味する。
また、本発明の繊維用集束剤組成物で処理して得られた繊維束又は繊維製品を強化繊維とし、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂としてプリプレグを得ることができる。
2 巻出ロール
3 巻取ロール
4 炭素繊維束
5 2枚のウレタンフォームで挟む位置
Claims (9)
- 下記一般式(1)で表される脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)と、化合物(B)とを含有する繊維用集束剤組成物であって、
前記化合物(B)が、ポリエステル(B1)、ポリウレタン(B2)、エポキシ基を有する化合物(B3)、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)及び前記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)を除くポリエーテル化合物(B5)からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記ポリエーテル化合物(B5)は、ビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物及び/又はアリールアルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加物である繊維用集束剤組成物。
R1O(AO)mH (1)
[一般式(1)中、R1はメチル基を3個以上有する炭素数8~11の脂肪族炭化水素基であり;AOは、炭素数2~4のアルキレンオキシ基であり;mはアルキレンオキサイドの数平均付加モル数を表し、3~10の数である。] - 前記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)に含まれるアルキレンオキシ基がエチレンオキシ基である請求項1に記載の繊維用集束剤組成物。
- 前記化合物(B)が、前記ポリエステル(B1)及び/又は前記エポキシ基を有する化合物(B3)である請求項1又は2に記載の繊維用集束剤組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の繊維用集束剤組成物が水及び/又は有機溶剤に分散されてなる繊維用集束剤分散体。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の繊維用集束剤組成物が水及び/又は有機溶剤に溶解されてなる繊維用集束剤溶液。
- 炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維及びスラッグ繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種の繊維を、下記一般式(1)で表される脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)と、化合物(B)とを含有する繊維用集束剤組成物で処理してなる繊維束であり、
前記化合物(B)が、ポリエステル(B1)、ポリウレタン(B2)、エポキシ基を有する化合物(B3)、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)及び前記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)を除くポリエーテル化合物(B5)からなる群から選ばれる少なくとも1種である繊維束。
R 1 O(AO) m H (1)
[一般式(1)中、R 1 はメチル基を3個以上有する炭素数8~11の脂肪族炭化水素基であり;AOは、炭素数2~4のアルキレンオキシ基であり;mはアルキレンオキサイドの数平均付加モル数を表し、3~10の数である。] - 炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維及びスラッグ繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種の繊維と、
下記一般式(1)で表される脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)と、
化合物(B’)とを含む繊維束であって、
前記化合物(B’)が、ポリエステル(B1)、ポリウレタン(B2)、エポキシ基を有する化合物(B3)、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)、前記脂肪族アルコールアルキレンオキサイド付加物(A)を除くポリエーテル化合物(B5)、エポキシ基を有する化合物(B3)の反応物及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物(B4)の反応物からなる群から選ばれる少なくとも1種である繊維束。
R1O(AO)mH (1)
[一般式(1)中、R1はメチル基を3個以上有する炭素数8~11の脂肪族炭化水素基であり;AOは、炭素数2~4のアルキレンオキシ基であり;mはアルキレンオキサイドの数平均付加モル数を表し、3~10の数である。] - 請求項6又は7に記載の繊維束を含む繊維製品。
- 請求項6若しくは7に記載の繊維束及び/又は請求項8に記載の繊維製品とマトリックス樹脂とを含む複合材料。
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