JPH07310286A - Carbon fiber for reinforcing highly heat-resistant resin and its resin composition - Google Patents

Carbon fiber for reinforcing highly heat-resistant resin and its resin composition

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JPH07310286A
JPH07310286A JP10003794A JP10003794A JPH07310286A JP H07310286 A JPH07310286 A JP H07310286A JP 10003794 A JP10003794 A JP 10003794A JP 10003794 A JP10003794 A JP 10003794A JP H07310286 A JPH07310286 A JP H07310286A
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JP
Japan
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carbon fiber
resin
aromatic
resistant resin
resin composition
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JP10003794A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Kataoka
利之 片岡
Tomohito Koba
友人 木場
Toshiaki Takahashi
敏明 高橋
Atsushi Morita
淳 森田
Hiroyuki Furukawa
博之 古川
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a carbon fiber capable of manifesting excellent fiber reinforcing effects on reinforcement of a highly heat-resistant resin by coating the surface of the carbon fiber with an aromatic polyethereal resin. CONSTITUTION:This carbon fiber for reinforcing highly heat-resistant resin has the surface thereof coated with an aromatic polyethereal resin having a recurring unit expressed by the formula (X is a <=30C aromatic group). The carbon fiber coated with this resin is obtained by immersing the carbon fiber in a solution prepared by dissolving the aromatic polyethereal resin in an organic solvent such as N,N-dimethylformamide and then drying the resultant fiber. This highly durable resin composition is prepared by mixing 5-100 pts.wt. resultant carbon fiber with 100 pts.wt. highly heat-resistant resin having >=250 deg.C melting point or >=100 deg.C glass transition point, e.g. an aromatic polyether sulfone or an aromatic polyether imide. The obtained resin composition is excellent in mechanical strength and heat resistance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高耐熱性樹脂の強化用
に適した炭素繊維およびそれを用いた高耐熱性樹脂組成
物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon fiber suitable for reinforcing a high heat resistant resin and a high heat resistant resin composition using the carbon fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、
ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリエ
ーテルイミド等の高耐熱性樹脂は耐熱性、機械強度の点
で汎用エンジニアリングプラスチックより大幅に優れて
いることにより、スーパーエンジニアリングプラスチッ
クと称されており、電気、電子機器、機械、自動車等の
用途に使用されている。 しかし、最近の技術の進歩に
より、これら高耐熱性樹脂が有する特性、特に機械強度
を一段と高めたものが要求されるようになってきた。こ
のためこれら高耐熱性樹脂に繊維状補強材、特に炭素繊
維を配合することにより機械強度、耐熱性を改良する方
法が実施されている。
2. Description of the Related Art Polyimide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ketone, polyether ether ketone, polyether ketone ether ketone ketone,
High heat-resistant resins such as polyphenylene sulfide, polyamide imide, and polyether imide are called super engineering plastics because they are significantly superior to general-purpose engineering plastics in terms of heat resistance and mechanical strength. It is used in applications such as machinery and automobiles. However, due to recent technological advances, properties having these high heat-resistant resins, especially those having further improved mechanical strength, have been required. Therefore, a method of improving mechanical strength and heat resistance by incorporating a fibrous reinforcing material, particularly carbon fiber, into these high heat resistant resins has been carried out.

【0003】炭素繊維はハンドリング性を向上するた
め、通常、樹脂を被覆し収束した形で用いられる。この
収束剤としては通常エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂(特
開昭53−106752号公報)が用いられている。
前記の高耐熱性樹脂およびその樹脂組成物の成形には3
00℃以上の高温を必要とする。しかし、エポキシ樹
脂、ポリアミド樹脂は熱分解温度が低いため、これらの
樹脂で収束した炭素繊維を前記の高耐熱性樹脂に使用す
ると、成形中に収束剤が熱分解し、ボイドの発生、炭素
繊維とマトリックス樹脂間の界面強度の低下等がおこ
る。そのため本来の繊維補強効果が得られず、十分な機
械物性が得られないという問題点があった。
In order to improve handling properties, carbon fibers are usually used in the form of resin coated and bundled. As the sizing agent, an epoxy resin or a polyamide resin (JP-A-53-106752) is usually used.
3 is required for molding the above high heat resistant resin and its resin composition.
A high temperature of 00 ° C or higher is required. However, epoxy resins and polyamide resins have low thermal decomposition temperatures, so if carbon fibers that have been bundled with these resins are used for the above high heat-resistant resin, the sizing agent will undergo thermal decomposition during molding, causing the occurrence of voids and carbon fibers. The interface strength between the matrix resin and the matrix resin is reduced. Therefore, there is a problem that the original fiber reinforcing effect cannot be obtained and sufficient mechanical properties cannot be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
のような問題点のない、高耐熱性樹脂に適した炭素繊維
を提供することである。さらに、前記炭素繊維を用い
た、機械物性、耐熱性に優れた高耐熱性樹脂組成物を提
供することである。
An object of the present invention is to provide a carbon fiber suitable for a high heat resistant resin, which does not have the above-mentioned problems. Furthermore, it is to provide a highly heat-resistant resin composition using the carbon fiber, which has excellent mechanical properties and heat resistance.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を達成するため鋭意検討した結果、所望の性能を有す
る新規な炭素繊維およびそれを用いた高耐熱性樹脂組成
物を見いだし、本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明は、 1)芳香族ポリエーテル系樹脂で表面を被覆した炭素繊
維、 2)上記の芳香族ポリエーテル系樹脂が例えば式(I)
(化2)のようなくり返し構造単位を有するものである
上記の1)項記載の炭素繊維、
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned objects, the present inventors have found a novel carbon fiber having desired performance and a high heat resistant resin composition using the same. The present invention has been completed. That is,
The present invention relates to 1) carbon fiber whose surface is coated with an aromatic polyether resin, and 2) the aromatic polyether resin described above is of the formula (I), for example.
The carbon fiber as described in 1) above, which has a repeating structural unit such as

【0006】[0006]

【化2】 (Xは炭素数30以下の芳香族基を表わす。) 3)芳香族ポリエーテル系樹脂を有機溶媒に溶解し、そ
の溶液に炭素繊維を浸漬し、次に乾燥することによって
得られる1)項記載の炭素繊維の製造方法、 4)1)項記載の炭素繊維5ないし100重量部と、T
m(融点)が250℃以上またはTg(ガラス転移温
度)が100℃以上の高耐熱性樹脂100重量部を主体
としてなる高耐熱性樹脂組成物、並びにそれらを用いた
成形物である。
[Chemical 2] (X represents an aromatic group having 30 or less carbon atoms.) 3) Dissolving an aromatic polyether resin in an organic solvent, immersing the carbon fiber in the solution, and then drying 1). The method for producing a carbon fiber described in 4), 5) 100 parts by weight of the carbon fiber described in 1), and T
It is a high heat-resistant resin composition mainly composed of 100 parts by weight of a high heat-resistant resin having m (melting point) of 250 ° C. or higher or Tg (glass transition temperature) of 100 ° C. or higher, and a molded product using them.

【0007】すなわち、本発明の炭素繊維およびそれを
用いた高耐熱性樹脂組成物は、炭素繊維の収束剤として
芳香族ポリエーテル系樹脂を用いることを特徴とし、高
耐熱性樹脂に配合して十分な補強効果を有する炭素繊維
および前記炭素繊維を含有する、機械物性、耐熱性に優
れた高耐熱性樹脂組成物である。本発明の炭素繊維は種
々の高耐熱性樹脂に配合して使用でき、十分な繊維補強
効果を発現し、また本炭素繊維を含有する高耐熱性樹脂
組成物は、優れた機械物性、耐熱性を有するため、宇宙
・航空機用基材、電気・電子部品用基材として多目的用
途に活用が期待でき、極めて有用である。本発明におい
て、収束剤として炭素繊維の被覆に用いられる芳香族ポ
リエーテル系樹脂としては、例えば、次式(化3)のよ
うな構造の樹脂が好ましい。
That is, the carbon fiber of the present invention and the high heat-resistant resin composition using the same are characterized in that an aromatic polyether resin is used as a sizing agent for the carbon fiber. A high heat-resistant resin composition containing carbon fibers having a sufficient reinforcing effect and the carbon fibers, which has excellent mechanical properties and heat resistance. The carbon fiber of the present invention can be used by being blended with various high heat resistant resins, and exhibits a sufficient fiber reinforcing effect, and the high heat resistant resin composition containing the present carbon fiber has excellent mechanical properties and heat resistance. Therefore, it can be expected to be utilized for multipurpose as a base material for space / aircraft and a base material for electric / electronic parts, and is extremely useful. In the present invention, the aromatic polyether resin used for coating the carbon fiber as the sizing agent is preferably a resin having a structure represented by the following formula (Formula 3).

【0008】[0008]

【化3】 (Xは炭素数30以下の芳香族基を表わす。) これらの具体例として芳香族ポリエーテル系樹脂として
は、次式(化4)のもの、
[Chemical 3] (X represents an aromatic group having 30 or less carbon atoms.) Specific examples of the aromatic polyether resin include those represented by the following formula (Formula 4),

【化4】 (式中、Xは例えば次式(化5)[Chemical 4] (Where X is, for example, the following formula (Formula 5)

【0009】[0009]

【化5】 を表わす。但し、RはH、炭素数1〜4のアルキル基、
炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲンを表わ
す。) または次式(化6)で表されているものである。
[Chemical 5] Represents However, R is H, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
It represents an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or halogen. ) Or the following formula (Formula 6).

【0010】[0010]

【化6】 イソプロピリデン基、またはヘキサフルオロイソプロピ
リデン基を表わし、RはH、炭素数1〜4のアルキル
基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはハロゲンを表わ
す。より好ましい芳香族ポリエーテル系樹脂としては式
(I)中のXがメタフェニニレン基のもの、および/ま
たは(化7)の基のものが本発明には特に優れている。
[Chemical 6] It represents an isopropylidene group or a hexafluoroisopropylidene group, and R represents H, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or halogen. As a more preferable aromatic polyether resin, those in which X in the formula (I) is a metaphenylene group and / or a group of the chemical formula 7 are particularly excellent in the present invention.

【0011】[0011]

【化7】 また、これら芳香族ポリエーテル系樹脂は単独あるいは
2種以上混合して使用される。なお、本発明の炭素繊維
およびそれを用いた高耐熱性樹脂組成物は、炭素繊維の
収束剤として芳香族ポリエーテル系樹脂を用いることを
特徴とする炭素繊維およびそれを用いた高耐熱性樹脂組
成物であるが、本炭素繊維の優れた性能を損なわない範
囲で、芳香族ポリエーテル系樹脂に他の樹脂を混合し
て、収束剤として使用することもできる。
[Chemical 7] These aromatic polyether resins are used alone or in combination of two or more. The carbon fiber of the present invention and the high heat-resistant resin composition using the same are characterized by using an aromatic polyether resin as a sizing agent for the carbon fiber, and a high heat-resistant resin using the same. Although it is a composition, it can be used as a sizing agent by mixing another resin with the aromatic polyether resin as long as the excellent performance of the carbon fiber is not impaired.

【0012】混合して使用できる樹脂としては、例え
ば、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリフ
ェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリエーテル
イミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル等があ
げられ、また、これらは単独あるいは2種以上を混合し
て使用することができる。
Examples of the resin that can be mixed and used include polyimide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ketone, polyether ether ketone, polyether ketone ether ketone ketone, polyphenylene sulfide, polyamide imide, polyether imide, polyamide, Polyethylene, polypropylene,
Examples thereof include polystyrene, polycarbonate and polyester, and these may be used alone or in admixture of two or more.

【0013】本発明で使用される炭素繊維は、アクリル
系、ピッチ系、レイヨン系、リグニン系等いずれも使用
できる。本発明では繊維強度の最も高いアクリル系が最
も好ましい。また、炭素繊維は樹脂を被覆する前に、繊
維表面をオゾン、プラズマ、硝酸、電解等の通常の方法
で酸化処理をしておくことが好ましい。本発明の炭素繊
維を製造する方法は特に限定がなく、従来公知の方法が
採用できる。例えば、芳香族ポリエーテル系樹脂を有機
溶媒に溶解した溶液に炭素繊維を浸し、その後乾燥し溶
媒を除去する方法である。
The carbon fiber used in the present invention may be any of acrylic type, pitch type, rayon type, lignin type and the like. In the present invention, acrylic having the highest fiber strength is most preferable. Further, it is preferable that the surface of the carbon fiber is subjected to an oxidation treatment by a usual method such as ozone, plasma, nitric acid or electrolysis before being coated with the resin. The method for producing the carbon fiber of the present invention is not particularly limited, and a conventionally known method can be adopted. For example, it is a method of immersing the carbon fiber in a solution in which an aromatic polyether resin is dissolved in an organic solvent, and then drying it to remove the solvent.

【0014】使用される溶媒は芳香族ポリエーテル系樹
脂の種類によって異なるが、例えば、N,N−ジメチル
ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N
−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシア
セトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジ
メチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルカプロラク
タム、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スル
ホラン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミ
ド、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコ
リン、2,4−ルチジン、2,6−ルチジン、キノリ
ン、イソキノリン、アセトフェノン、アニソール、フェ
ネトール、ベンジルエーテル、フェニルエーテル、1,
2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エ
ーテル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタ
ン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレ
ン、p−キシレン、ジフェニル、ターフェニル、塩化ベ
ンジル、ニトロベンゼン、2−ニトロトルエン、3−ニ
トロトルエン、4−ニトロトルエン、クロロベンゼン、
2−クロロトルエン、3−クロロトルエン、4−クロロ
トルエン、o−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼ
ン、ブロモベンゼン、フェノール、o−クレゾール、m
−クレゾール、p−クレゾール、2,3−キシレノー
ル、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、
2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5
−キシレノール、o−クロロフェノール、p−クロロフ
ェノール、o−ブロモフェノール、p−ブロモフェノー
ル、o−フルオロフェノール、p−フルオロフェノール
等が挙げられる。また、これらの溶媒は、芳香族ポリエ
ーテル系樹脂の種類により、単独または2種以上混合し
て使用しても差し支えない。
The solvent used varies depending on the kind of the aromatic polyether resin, but for example, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N
-Diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylcaprolactam, dimethylsulfoxide, dimethylsulfone, sulfolane, tetramethylurea, hexa Methylphosphoramide, pyridine, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, 2,4-lutidine, 2,6-lutidine, quinoline, isoquinoline, acetophenone, anisole, phenetole, benzyl ether, phenyl ether, 1,
2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethoxy) ethane, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, diphenyl, terphenyl, benzyl chloride. , Nitrobenzene, 2-nitrotoluene, 3-nitrotoluene, 4-nitrotoluene, chlorobenzene,
2-chlorotoluene, 3-chlorotoluene, 4-chlorotoluene, o-dichlorobenzene, p-dichlorobenzene, bromobenzene, phenol, o-cresol, m
-Cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol,
2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5
-Xylenol, o-chlorophenol, p-chlorophenol, o-bromophenol, p-bromophenol, o-fluorophenol, p-fluorophenol and the like. Further, these solvents may be used alone or in combination of two or more depending on the kind of the aromatic polyether resin.

【0015】乾燥温度は、溶媒の種類により異なるが、
通常100〜500℃、好ましくは150〜450℃で
ある。こうして得られる炭素繊維の、芳香族ポリエーテ
ル系樹脂の被覆量は繊維に対し0.05〜20重量%、
好ましくは0.1〜15重量%、さらに好ましくは3〜
10重量%とするのが適当である。0.05重量%未満
では本発明の効果は得られず、また20重量%をこえて
被覆させても、機械物性のより大きい向上は期待できず
意味がない。
The drying temperature depends on the type of solvent,
It is usually 100 to 500 ° C, preferably 150 to 450 ° C. The carbon fiber thus obtained has a coating amount of the aromatic polyether resin of 0.05 to 20% by weight based on the fiber,
Preferably 0.1 to 15% by weight, more preferably 3 to
It is suitable to be 10% by weight. If the amount is less than 0.05% by weight, the effect of the present invention cannot be obtained, and if the amount is more than 20% by weight, the mechanical properties cannot be expected to be further improved, so that it is meaningless.

【0016】本発明の樹脂組成物において、前記の高耐
熱性樹脂100重量部に対して炭素繊維は5〜100重
量部が好適である。好ましくは10〜70重量部、さら
に好ましくは20〜60重量部である。5重量部未満で
は本発明の特徴とする炭素繊維特有の補強効果は得られ
ない。また逆に100重量部より多く使用すると、組成
物の成形時の流動性が悪くなり、成形加工性が低下し満
足な成形品を得ることが困難となる。
In the resin composition of the present invention, 5 to 100 parts by weight of carbon fiber is suitable for 100 parts by weight of the high heat resistant resin. It is preferably 10 to 70 parts by weight, more preferably 20 to 60 parts by weight. If it is less than 5 parts by weight, the reinforcing effect peculiar to the carbon fiber, which is a feature of the present invention, cannot be obtained. On the other hand, if it is used in an amount of more than 100 parts by weight, the fluidity of the composition at the time of molding will be poor, and the moldability will be poor, making it difficult to obtain a satisfactory molded product.

【0017】本発明の樹脂組成物に用いられる高耐熱性
樹脂としては、Tm(融点)が250℃以上またはTg
(ガラス転移温度)が100℃以上のものが好適で、好
ましくはTm300℃以上、Tg140℃以上のもので
例えば、芳香族ポリエーテルスルホン、芳香族ポリエー
テルイミド、芳香族ポリスルホン、芳香族ポリアミドイ
ミド、芳香族ポリイミド、芳香族ポリフェニレンスルフ
ィド、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリ
エーテルケトン、芳香族ポリエーテルまたは芳香族ポリ
エステル等があげられ、また、これらは単独あるいは2
種以上混合して使用される。具体的には芳香族ポリエー
テルスルホンとしては、(化8)の構造のもの(Tg;
225℃、Tm;なし)、
The high heat resistant resin used in the resin composition of the present invention has a Tm (melting point) of 250 ° C. or higher or Tg.
The glass transition temperature is preferably 100 ° C. or higher, preferably Tm 300 ° C. or higher, Tg 140 ° C. or higher, and examples thereof include aromatic polyether sulfone, aromatic polyether imide, aromatic poly sulfone, aromatic polyamide imide, Examples thereof include aromatic polyimide, aromatic polyphenylene sulfide, aromatic polyether ether ketone, aromatic polyether ketone, aromatic polyether or aromatic polyester, and these may be used alone or in combination with 2
Used as a mixture of two or more species. Specifically, the aromatic polyether sulfone has a structure (Tg;
225 ° C, Tm; none),

【0018】[0018]

【化8】 芳香族ポリエーテルイミドとしては、式(III)(化
9)の構造のもの(Tg;215℃、Tm;なし)、
[Chemical 8] The aromatic polyether imide has the structure of the formula (III) (Chem. 9) (Tg; 215 ° C., Tm; none),

【0019】[0019]

【化9】 芳香族ポリスルホンとしては、式(IV) (化10)
の構造のもの(Tg;190℃、Tm;なし)、
[Chemical 9] The aromatic polysulfone is represented by the formula (IV)
Of the structure (Tg; 190 ° C., Tm; none),

【0020】[0020]

【化10】 芳香族ポリイミドとしては、式(V)(化11)の構造
のもの(Tg;170〜260℃、Tm;なし〜390
℃)、
[Chemical 10] The aromatic polyimide has a structure of the formula (V) (Chemical Formula 11) (Tg; 170 to 260 ° C., Tm; none to 390).
℃),

【0021】[0021]

【化11】 ただし式(V)中、Zは下記式からなる群より選ばれた
1種または2種以上の基(化12)である。
[Chemical 11] However, in the formula (V), Z is one or two or more groups (Formula 12) selected from the group consisting of the following formulas.

【0022】[0022]

【化12】 またYは直接結合、−SO−、−CO−、−C(C
−または−S−である。芳香族ポリフェニ
レンスルフィドとしては、式(VI)(化13)の構造
のもの(Tg;88℃、Tm;285℃)、
[Chemical 12] The Y is a direct bond, -SO 2 -, - CO - , - C (C
H 3) 2 - or -S-. The aromatic polyphenylene sulfide has a structure of formula (VI) (Chemical Formula 13) (Tg; 88 ° C., Tm; 285 ° C.),

【0023】[0023]

【化13】 芳香族ポリエーテルエーテルケトンとしては、式(VI
I)(化14)の構造のもの(Tg;143℃、Tm;
334℃)、
[Chemical 13] The aromatic polyether ether ketone has the formula (VI
I) having the structure of (Chemical formula 14) (Tg; 143 ° C., Tm;
334 ° C),

【0024】[0024]

【化14】 芳香族ポリエーテルケトンとしては、式(VIII)
(化15)の構造のもの(Tg;154℃、Tm;36
7℃)、
[Chemical 14] The aromatic polyether ketone has the formula (VIII)
Having the structure of (Chemical Formula 15) (Tg; 154 ° C., Tm; 36
7 ° C),

【0025】[0025]

【化15】 芳香族ポリエーテルケトンエーテルケトンケトンとして
は、式(IX)(化16)の構造のもの(Tg;173
℃、Tm;380℃)、
[Chemical 15] The aromatic polyether ketone ether ketone ketone has a structure of formula (IX) (Chemical Formula 16) (Tg; 173).
℃, Tm; 380 ℃),

【0026】[0026]

【化16】 芳香族ポリエーテルとしては、式(X)(化17)の構
造のもの(Tg;145℃、Tm;340℃)、
[Chemical 16] The aromatic polyether has the structure of formula (X) (Chemical formula 17) (Tg; 145 ° C., Tm; 340 ° C.),

【0027】[0027]

【化17】 などがあげられる。[Chemical 17] And so on.

【0028】また、本発明の目的を損なわない範囲で、
他の熱可塑性樹脂を目的に応じて適当量配合することも
可能である。配合することのできる熱可塑性樹脂として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リカーボネート、ポリエステル、ポリアミドなどがあげ
られる。また、熱硬化性樹脂または充填材を、発明の目
的を損なわない程度で配合することも可能である。熱硬
化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リベンゾイミダゾール樹脂等があげられる。充填材とし
ては、グラファイト、カーボランダム、ケイ石粉、二硫
化モリブデン、フッ素樹脂等の耐摩耗性向上材、ガラス
繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊
維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ほ
う酸アルミニウムウィスカー、カーボンウィスカー、ア
スベスト、金属繊維、セラミック繊維等の補強材、三酸
化アンチモン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の
難燃性向上材、クレー、マイカなどの電気的特性向上
材、アスベスト、シリカ、グラファイトなどの耐トラッ
キング向上材、硫酸バリウム、シリカ、メタケイ酸カル
シウム等の耐酸性向上材、鉄粉、亜鉛粉、アルミニウム
粉、銅粉等の熱伝導度向上材、その他ガラスビーズ、タ
ルク、ケイ藻土、アルミナ、シラスバルン、水和アルミ
ナ、金属酸化物、着色料、可塑剤等である。これらは単
独でまたは2種以上混合して使用される。
Further, within a range not impairing the object of the present invention,
Other thermoplastic resins may be blended in appropriate amounts depending on the purpose. Examples of the thermoplastic resin that can be blended include polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyester and polyamide. It is also possible to add a thermosetting resin or a filler to an extent that the object of the invention is not impaired. Examples of the thermosetting resin include phenol resin, epoxy resin, polybenzimidazole resin and the like. As the filler, graphite, carborundum, silica powder, molybdenum disulfide, wear resistance improving material such as fluororesin, glass fiber, aromatic polyamide fiber, alumina fiber, boron fiber, silicon carbide fiber, potassium titanate whiskers, Reinforcing materials such as aluminum borate whiskers, carbon whiskers, asbestos, metal fibers, ceramic fibers, flame retardant improving materials such as antimony trioxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, etc., electrical property improving materials such as clay and mica, asbestos, silica , Graphite and other tracking resistance improvers, barium sulfate, silica, calcium metasilicate etc. acid resistance improvers, iron powder, zinc powder, aluminum powder, copper powder etc. thermal conductivity improvers, other glass beads, talc, silica Algae earth, alumina, silasbaln, hydrated alumina, metal Products, colorants, plasticizers, and the like. These may be used alone or in admixture of two or more.

【0029】本発明の樹脂組成物は、通常公知の方法に
より製造できるが特に次に示す方法が好ましい。 (1)高耐熱性樹脂粉末、炭素繊維を乳鉢、ヘンシャル
ミキサー、ドラムブレンダー、タンブラーブレンダー、
ボールミル、リボンブレンダーなどを利用して予備混合
し、ついで通常公知の溶融押出機溶融混合機、熱ロール
などで混練した後、ペレットまたは粉状にする。 (2)高耐熱性樹脂粉末を予め有機溶媒に溶解または懸
濁させ、この溶液あるいは懸濁液に炭素繊維を浸漬し、
然る後、溶媒を熱風オーブン中で除去した後、ペレット
状または粉状にする。 この場合、使用される溶媒としては例えば、N,N−ジ
メチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、
N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメト
キシアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,
3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルカプ
ロラクタム、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メ
トキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシ
エトキシ)エタン、ビス〔2−(2−メトキシエトキ
シ)エチル〕エーテル、テトラヒドロフラン、1,3−
ジオキサン、1,4−ジオキサン、ピリジン、ピコリ
ン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、テトラ
メチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド等があげられ
る。またこれらの有機溶媒は、単独でもあるいは2種以
上混合しても差し支えない。
The resin composition of the present invention can be produced by a generally known method, but the following method is particularly preferable. (1) High heat resistant resin powder, carbon fiber mortar, Henshall mixer, drum blender, tumbler blender,
The mixture is premixed by using a ball mill, a ribbon blender, etc., and then kneaded by a generally known melt extruder, melt mixer, hot roll, etc., and then pelletized or powdered. (2) Highly heat-resistant resin powder is previously dissolved or suspended in an organic solvent, and carbon fibers are immersed in this solution or suspension,
After that, the solvent is removed in a hot air oven and then pelletized or powdered. In this case, examples of the solvent used include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide,
N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,
3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylcaprolactam, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethoxy) ethane, bis [2- (2 -Methoxyethoxy) ethyl] ether, tetrahydrofuran, 1,3-
Examples thereof include dioxane, 1,4-dioxane, pyridine, picoline, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, tetramethylurea, hexamethylphosphoramide and the like. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

【0030】本発明の高耐熱性樹脂組成物は、射出成形
法、押出成形法、圧縮成形法、トランスファー成形法な
どの公知の成形法により成形され実用に供される。 こ
のようにして成形された本発明の高耐熱性樹脂組成物
は、機械物性、特に高温下での機械物性が優れており、
機械部品、自動車部品等に使用できる。また、これらの
成形物は残留応力の除去および/または結晶化を目的と
して、適当な温度で熱処理することにより、機械物性を
向上させることもできる。
The highly heat-resistant resin composition of the present invention is molded by a known molding method such as an injection molding method, an extrusion molding method, a compression molding method or a transfer molding method, and put into practical use. The high heat-resistant resin composition of the present invention molded in this manner has excellent mechanical properties, particularly mechanical properties at high temperatures,
It can be used for machine parts, automobile parts, etc. Further, the mechanical properties of these molded products can be improved by heat treatment at an appropriate temperature for the purpose of removing residual stress and / or crystallization.

【0031】[0031]

【実施例】以下、実施例および比較例により、本発明の
炭素繊維およびそれを用いた高耐熱性樹脂組成物の製造
例および得られた樹脂組成物の物性を、詳細に説明す
る。 実施例1 ポリエーテルニトリル樹脂(出光石油化学(株)製ID
300)をp−クロロフェノールに溶解し、5重量%溶
液を調整した。この溶液に、表面を酸化処理したアクリ
ル系炭素繊維を浸漬し、その後300℃で乾燥し脱溶媒
を行った後、3mmの長さに切断した。こうして得られ
た炭素繊維の樹脂被覆量は8重量%であった。
EXAMPLES The production examples of the carbon fiber of the present invention and the high heat resistant resin composition using the same and the physical properties of the obtained resin composition will be described in detail below with reference to Examples and Comparative Examples. Example 1 Polyether nitrile resin (ID manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.
300) was dissolved in p-chlorophenol to prepare a 5% by weight solution. An acrylic carbon fiber whose surface was subjected to an oxidation treatment was immersed in this solution, dried at 300 ° C. to remove the solvent, and then cut into a length of 3 mm. The resin coating amount of the carbon fiber thus obtained was 8% by weight.

【0032】実施例2 芳香族ポリエーテル系樹脂として、下記式(化18)の
ような構造の樹脂を用いた他は、実施例1と同様の方法
で芳香族ポリエーテル系樹脂で被覆された炭素繊維を製
造した。得られた炭素繊維の樹脂被覆量は6重量%であ
った。
Example 2 A resin having a structure represented by the following formula (Formula 18) was used as the aromatic polyether resin, and the aromatic polyether resin was coated in the same manner as in Example 1. Carbon fiber was produced. The resin coating amount of the obtained carbon fiber was 6% by weight.

【0033】[0033]

【化18】 実施例3 芳香族ポリエーテル系樹脂として、下記式(化19)の
ような構造の樹脂を用いた他は、実施例1と同様の方法
で芳香族ポリエーテル系樹脂で被覆された炭素繊維を製
造した。こうして得られた炭素繊維の樹脂被覆量は5重
量%であった。
[Chemical 18] Example 3 A carbon fiber coated with an aromatic polyether resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that a resin having a structure represented by the following formula (Formula 19) was used as the aromatic polyether resin. Manufactured. The resin coating amount of the carbon fiber thus obtained was 5% by weight.

【0034】[0034]

【化19】 実施例4 実施例1で得られた炭素繊維と、高耐熱性樹脂としてポ
リエーテルエーテルケトン樹脂 PEEK 450P
(三井東圧化学)を、表−1に示した割合で配合し混合
した後、40mm径の押出機により400℃で溶融混練
しペレットを得た。得られたペレットを通常の射出成形
機を用いて、シリンダー温度410℃、金型温度180
℃の条件で成形し、各種試験片を得た。引張り強度(A
STM D−638による)、曲げ強度および曲げ弾性
率(ASTM D−790)、アイゾット衝撃強度(ノ
ッチ付き)(ASTM D−256)の結果を表−1お
よび2に示す。なお、以下の実施例および比較例におけ
る物性の測定条件は、この実施例の条件と同様である。
[Chemical 19] Example 4 The carbon fiber obtained in Example 1 and a polyether ether ketone resin PEEK 450P as a high heat resistant resin
(Mitsui Toatsu Kagaku) was blended and mixed in the proportions shown in Table 1, and then melt-kneaded at 400 ° C. with an extruder having a diameter of 40 mm to obtain pellets. The pellets thus obtained were subjected to a cylinder temperature of 410 ° C. and a mold temperature of 180 using an ordinary injection molding machine.
Molded under conditions of ° C, various test pieces were obtained. Tensile strength (A
The results of flexural strength and flexural modulus (ASTM D-790), Izod impact strength (notched) (ASTM D-256) (according to STM D-638) are shown in Tables 1 and 2. The conditions for measuring physical properties in the following examples and comparative examples are the same as the conditions in this example.

【0035】実施例5 実施例2で得られた炭素繊維を用いた他は、実施例4と
同様の方法でポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物の
成形品を作成した。各種物性の測定結果を表−1に示
す。
Example 5 A molded article of a polyetheretherketone resin composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that the carbon fiber obtained in Example 2 was used. Table 1 shows the measurement results of various physical properties.

【0036】実施例6 実施例3で得られた炭素繊維を用いた他は、実施例4と
同様の方法でポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物の
成形品を作成した。各種物性の測定結果を表−1に示
す。
Example 6 A molded article of a polyetheretherketone resin composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that the carbon fiber obtained in Example 3 was used. Table 1 shows the measurement results of various physical properties.

【0037】実施例7 実施例1で得られた炭素繊維と、高耐熱性樹脂としてポ
リエーテルスルホン樹脂 PES 4100P(三井東
圧化学)を、表−2に示した割合で配合し混合した後、
40mm径の押出機により360℃で溶融混練しペレッ
トを得た。得られたペレットを通常の射出成形機を用い
て、シリンダー温度370℃、金型温度160℃の条件
で成形し、各種試験片を得た。各種物性の測定結果を表
−2に示す。
Example 7 The carbon fiber obtained in Example 1 and the polyether sulfone resin PES 4100P (Mitsui Toatsu Chemical) as a high heat resistant resin were blended and mixed in the proportions shown in Table 2, and then mixed.
The mixture was melt-kneaded at 360 ° C. with an extruder having a diameter of 40 mm to obtain pellets. The obtained pellets were molded using a normal injection molding machine under the conditions of a cylinder temperature of 370 ° C. and a mold temperature of 160 ° C. to obtain various test pieces. Table 2 shows the measurement results of various physical properties.

【0038】実施例8 実施例1で得られた炭素繊維と、高耐熱性樹脂としてポ
リエーテルイミド樹脂Ultem 1000(GE社)
を、表−2に示した割合で配合し混合した後、40mm
径の押出機により360℃で溶融混練しペレットを得
た。得られたペレットを通常の射出成形機を用いて、シ
リンダー温度370℃、金型温度160℃の条件で成形
し、各種試験片を得た。各種物性の測定結果を表−2に
示す。
Example 8 The carbon fiber obtained in Example 1 and a polyetherimide resin Ultem 1000 (GE company) as a high heat resistant resin
40 mm after being mixed and mixed in the proportions shown in Table-2.
Pellets were obtained by melt-kneading at 360 ° C with a diameter extruder. The obtained pellets were molded using a normal injection molding machine under the conditions of a cylinder temperature of 370 ° C. and a mold temperature of 160 ° C. to obtain various test pieces. Table 2 shows the measurement results of various physical properties.

【0039】実施例9 実施例1で得られた炭素繊維と、高耐熱性樹脂としてポ
リエーテルケトン樹脂PEK 220(ICI社)を、
表−2に示した割合で配合し混合した後、40mm径の
押出機により400℃で溶融混練しペレットを得た。得
られたペレットを通常の射出成形機を用いて、シリンダ
ー温度410℃、金型温度180℃の条件で成形し、各
種試験片を得た。各種物性の測定結果を表−2に示す。
Example 9 The carbon fiber obtained in Example 1 and the polyetherketone resin PEK 220 (ICI) as a highly heat-resistant resin were used.
After blending and mixing in the ratios shown in Table 2, pellets were obtained by melt-kneading at 400 ° C. with an extruder having a diameter of 40 mm. The obtained pellets were molded using a normal injection molding machine under the conditions of a cylinder temperature of 410 ° C. and a mold temperature of 180 ° C. to obtain various test pieces. Table 2 shows the measurement results of various physical properties.

【0040】実施例10 実施例1で得られた炭素繊維と、高耐熱性樹脂としてポ
リイミド樹脂 オーラム PL450(三井東圧化学)
を、表−2に示した割合で配合し混合した後、40mm
径の押出機により420℃で溶融混練しペレットを得
た。 得られたペレットを通常の射出成形機を用いて、
シリンダー温度420℃、金型温度190℃の条件で成
形し、各種試験片を得た。各種物性の測定結果を表−2
に示す。
Example 10 The carbon fiber obtained in Example 1 and a polyimide resin Aurum PL450 (Mitsui Toatsu Kagaku) as a high heat resistant resin
40 mm after being mixed and mixed in the proportions shown in Table-2.
Pellets were obtained by melt-kneading at 420 ° C. using a diameter extruder. Using an ordinary injection molding machine for the obtained pellets,
Molding was performed under the conditions of a cylinder temperature of 420 ° C. and a mold temperature of 190 ° C. to obtain various test pieces. Table 2 shows the measurement results of various physical properties.
Shown in.

【0041】比較例1〜5 実施例4および7〜10において、芳香族ポリエーテル
系樹脂で被覆された炭素繊維にかえて、エポキシ樹脂で
収束されたアクリル系炭素繊維を使用した他はまったく
同様の方法で、高耐熱性樹脂組成物の試験片を成形し
た。 各種物性の測定結果を表−1および2に示す。
Comparative Examples 1 to 5 The same as Examples 4 and 7 to 10 except that the carbon fiber coated with the aromatic polyether resin was replaced with the acrylic carbon fiber bundled with the epoxy resin. A test piece of the high heat-resistant resin composition was molded by the method of 1. The measurement results of various physical properties are shown in Tables 1 and 2.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の炭素繊維は、高耐熱性樹脂と配
合した際に高い繊維補強効果が得られ、高耐熱性樹脂が
本来有する優れた機械物性、耐熱性が得られる。更に、
本発明の高耐熱性樹脂組成物は、機械物性、耐熱性に優
れているため、これらの物性を必要とする電気・電子部
品、自動車部品、精密機械部品、更には医療機器部品、
宇宙航空機用基材等に用いられる極めて有用な材料であ
り、産業上の利用効果は非常に大きい。
EFFECT OF THE INVENTION The carbon fiber of the present invention has a high fiber reinforcing effect when blended with a high heat resistant resin, and has excellent mechanical properties and heat resistance originally possessed by the high heat resistant resin. Furthermore,
The high heat-resistant resin composition of the present invention is excellent in mechanical properties and heat resistance, and therefore requires electrical / electronic parts, automobile parts, precision machine parts, and further medical equipment parts, which require these physical properties.
It is an extremely useful material used as a base material for spacecraft, and has a very large industrial application effect.

フロントページの続き (72)発明者 森田 淳 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内 (72)発明者 古川 博之 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内Front page continued (72) Inventor Jun Morita 1190 Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. (72) Hiroyuki Furukawa 1190, Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama, Kanagawa Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】芳香族ポリエーテル系樹脂で表面を被覆し
た炭素繊維。
1. A carbon fiber whose surface is coated with an aromatic polyether resin.
【請求項2】芳香族ポリエーテル系樹脂が式(I)(化
1)のくり返し構造単位を有するものである請求項1記
載の炭素繊維。 【化1】 (Xは炭素数30以下の芳香族基を表わす。)
2. The carbon fiber according to claim 1, wherein the aromatic polyether resin has a repeating structural unit represented by the formula (I) (Formula 1). [Chemical 1] (X represents an aromatic group having 30 or less carbon atoms.)
【請求項3】芳香族ポリエーテル系樹脂を有機溶媒に溶
解し、その溶液に炭素繊維を浸漬し、次に乾燥すること
によって得られる請求項1記載の炭素繊維の製造方法。
3. The method for producing carbon fiber according to claim 1, which is obtained by dissolving an aromatic polyether resin in an organic solvent, immersing the carbon fiber in the solution, and then drying.
【請求項4】請求項1記載の炭素繊維5ないし100重
量部と、Tm(融点)が250℃以上またはTg(ガラ
ス転移温度)が100℃以上の高耐熱性樹脂100重量
部を主体とした高耐熱性樹脂組成物。
4. Mainly composed of 5 to 100 parts by weight of the carbon fiber according to claim 1 and 100 parts by weight of a high heat resistant resin having a Tm (melting point) of 250 ° C. or higher or a Tg (glass transition temperature) of 100 ° C. or higher. High heat resistant resin composition.
【請求項5】請求項4の高耐熱性樹脂組成物を用いた成
形物。
5. A molded product using the high heat resistant resin composition according to claim 4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009242707A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Cci Corp Vibration-proof coating composition
CN114729185A (en) * 2022-02-23 2022-07-08 浙大宁波理工学院 Flame-retardant carbon fiber reinforced polyamide composite material, preparation method thereof and preparation method of surface grafted carbon fiber
CN116178883A (en) * 2023-03-07 2023-05-30 深圳市艺感科技有限公司 Injection material for manufacturing inductor by injection molding and injection molding process

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CN114729185B (en) * 2022-02-23 2023-09-26 浙大宁波理工学院 Flame-retardant carbon fiber reinforced polyamide composite material and preparation method thereof, and preparation method of surface grafted carbon fiber
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