JPS59133204A - 新規重合体組成物の製造法 - Google Patents

新規重合体組成物の製造法

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JPS59133204A
JPS59133204A JP660183A JP660183A JPS59133204A JP S59133204 A JPS59133204 A JP S59133204A JP 660183 A JP660183 A JP 660183A JP 660183 A JP660183 A JP 660183A JP S59133204 A JPS59133204 A JP S59133204A
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JP
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polymer
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carbon fiber
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organotitanate
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JP660183A
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Kazuo Kishida
岸田 一夫
Isao Sasaki
笹木 勲
Hajime Asai
浅井 肇
Nobuhiro Mukai
向 信博
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電解重合法によシ炭素繊維(以下CFと略す)
と有機重合体が強固に合一化された新規な重合体組成物
を製造する方法に関するものであ。
る。
従来、鉄、銅及び銀等の金属+St極とし−C反応性モ
ノマーを電解重合することにより、金属−有機重合体を
製造する方法は公知であるが、モノマーの重合活性が低
く、また金属へのポリマー付着量が著しく少ないため、
工業的観点からは、はとんど天川に供し得ないものであ
った。
本発明者等は、上述した現状に鑑み、鋭意検討した結果
、導電性を有するOFを電極として、(有機チタネート
化合物)を反応性モノマーの一部または全部として用い
ることによシ、反応性モノマーの重合活性を著しく高め
、電極であるOFに有機重合体が多量に、かつ強固に合
一化し、さらにダイズ効果の優れた従来方法では得られ
ない新規女重合体組成物が得られることを見出し、本発
明を完成するに至った。
従来、2種以上の素材の複合化により、構成累月の特性
を相互に補い、新しい有効な機能を生み出す複合材料の
開発が盛んに行なわれている中にあって、有機重合体の
強化、充填材として有用なCFとの複合化に関しては、
例えば機械的強度、弾性率、熱変形温度、電気的特性等
広範にわたる性能改良が報告されている。しかしながら
、この場合、複合化素材相互の諸性質を著しく異にする
ため、相溶性、接着性等の界面親和性に乏しく、充分な
複合効果を発揮することができない現状にある。
この点を改良するために、無機酸類による酸化処理を施
し7Hcp表面へのビニル化合物をグラフト重合する方
法、OFに高エネルギー放射線を照射して有機重合体全
グラフト化させる放射線法等により、有機肩分子物質と
OFとの界面親和性を向上させる試みがなされているが
、反応に長時間を要し、また放射線発生装置等を必要と
するため工程の煩雑化及び製造コストの大巾な増大とな
る等、実用性の面で大きな問題点を有している。
本発明は、上記問題点を解決したものであって、有機チ
タネート化合物を反応性モノマーの一部または全部とし
て用いることを特徴とするOFと有機チタネート重合体
が強固に合一化された重合体組成物の製造法を提供する
ものである。
一般に、支持電解質を加えた条件下であっても、反応性
モノマーの電解重合を実施する場合、長時間の重合時間
経過後においても、その1合率はかなシ低い水準である
のに対し、本発明によれば有機チタネート化合物を反応
性モノマーの一部または全部として、添加することによ
り、極めて特異な重合活性をもたらし、数秒で実用的に
価値のある高重合率の重合体が、OF衣表面多量生成す
るとともに、サイズ効果が優れているために集束性が極
めて向上するものである。
更に、本発明の特徴とするところは、C’Fの表面と、
本発明方法によって施される重合体との間の相互作用が
単純な吸着などの意味における接着を超えて、強固に合
一化される点にある。
本発明を実施するに際して、実施態様の一例を挙げると
、アルコール、ケトン、ジメチルホルムアミド等の溶媒
に反応性モノマー及び支持電解質として、強電解質無機
塩を溶解して、調整した電解浴中に、CFO−ピングを
浸漬し、該電解液とCF間に直流電圧を通電することに
よシ、該OF衣表面、反応性モノマーの電解重合反応を
生せしめ、所定の重合時間をもって高い重合率で、該0
1表面を該反応性モノマーの重合体にて均一、多量に、
しかも強固に固着化させることができる。この際、上記
3成分を共存下に通電させることが必須条件となるが、
必ずしも同時に通電せしめる必要はない。即ち、例えば
強電解質無機塩による前処理を施しfl CF i使用
しても、本発明方法により、モノマーの重合時において
、新たな無機塩を添加することなく、同様の重合体組成
物を得ることができる。
従来、無機酸あるいは無機塩類を支持電解質として同様
の重合体組成物を得る方法は公知であるが、モノマーの
重合活性が低く、ま7’[OFへのポリマー付着量が著
しく小さいため、サイズ効果が発現されないといった工
業的実用性に関する欠点を有している。これらの問題点
に関して、本発明方法は、特定の有機チタネート化合物
を反応性モノマーの一部tiは全部として用いることに
より、OF衣表面、生成有機重合体が、多量に、かつ強
固に合一化し、さらに驚くべきことに、生成重合体組成
物のサイズ効果が、抜群であるために、CF繊維間の収
束性が、極めて良好なものとすることができる。
本発明に用いられる特定の有機チタネート化合物として
は、生成ポリマーとQF’との強固なる合−性及びマ)
 IJラックス脂との反応性等を発現させる活性サイド
として、アルコキシド基を有することが好ましく、テト
ラアルコキシチタン類及びモノアルコキシチタン・トリ
・アルキレート類等が顕著なサイズ効果を発現し、かつ
電解重合活性も亮く好捷しい。
本発明に用いられる炭素繊維としては、ポリアクリロニ
トリル又は、その共重合体を焼成した高強度あるいは高
弾性CF、石油高温分解ピッチ、コールタールピッチお
よび石炭解重合物を原料とするay、更には気相成長法
によるOFなどが挙げられ、炭素質、黒鉛質CFいずれ
も適用可能である。−また各種CFは通常実施される表
面酸化処理を施こしてあってもよい。繊維形態はロービ
ーング状長繊維形態が好1しく繊維径は特に限定されな
い。
本発明によって得られる複合体は、いずれも界面接着性
が良好で、かつ取扱い作業性の優れた収束性良好なCF
組成物として得られる。
本発明に用いられる他の共反応性モノマーは特に限定さ
れないが、具体的には、通常のラジカル重合しうるビニ
ル単量体及びアジリジン環含有化合物等が適用できる。
本発明によれば、電解液中の有機チタネート化合物の濃
度は約0505〜100重量襲、好捷しくは0.1〜5
0重量係、特に好ましくは、05〜30重量係の量で使
用される。使用するCFに対する反応性モノマーもしく
は、反応性モノマー混合物の重量比は、広範囲に変える
ことができ、約fiO+]:1乃至1:500、好まし
くは約50=1乃至約1:50である。溶媒の量はCF
とモノマーとの総重量に基づき、約0.01%乃至数千
倍、好ましくは約1%〜100倍である。電解重合は、
反応性七ツマ−を含む電解液とCF間に直流電流を通電
して行なうが、その際の電流密度は通常001〜20A
Am2 好ましくは0.1〜2 A / 酬2であり、
電圧は通常5〜25V程度である。電流密度があまシ低
いと重合速度が遅くなり好ましくないし、逆に電流密度
が、あ−19高くなりすぎると、CF自身が劣化するた
め好ましく々い。又、OFは陽極及び陰極のいずれの電
位でも適用できる。
反応時間は約0.1秒乃至約5時間である。
反応温度は約−fiQC〜100C1好ましくはOC〜
80Cで行なわれる。ここで具体的な反応温度は用いる
反応性モノマーによって適宜選択されるが、熱重合が無
視できる程度に抑制される温度で実施することが重要で
あシ、極端に熱重合がおこる様な高温で実施する場合、
生成複合体の合−性及び均一性は限外される。生成複合
体は約10〜:3007:、好オしくは約30〜200
tZ’の温度範囲で乾燥することができる。
尚、CFの表面と本発明方法によって施される重合体と
の間の相互作用は、簡単な吸着ないしは、ファンデルワ
ールス力等による物理的な意味における接着を超えたも
ので6D、この事実はポリマーの良溶媒で抽出処理して
も多量の未抽出ポリマーが認められることから明白であ
る。
次に実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1,2及び比較例1〜3 題極ローラー及びガイドローラーを配置した第1図に示
す電解重合装置に、高強度PAN系CIFロービングを
セットは後、有機チタネート化合物として、(イン−プ
ロポキシチタントリーイン−ステアレート(東洋ンーダ
■製TTS))fi。
g及び支持電解質として硝酸ナトリウム2. F、 、
9−iDMF500gに溶解して調整した電解反応液を
、反応槽中にOFが浸漬する迄注入した・次にCF電位
を陽極として、直流変換器を用いて、OFと電解液間に
直流電流を通電し、室温にて1時間、電解重合反応を行
なった。尚、その際の電流密度は、可変抵抗器により0
.27 A / dn?になる様に調整した。
反応終了後、生成物iDMFにて充分洗浄し、100r
で熱風乾燥して、CFの収束性及び重量測定により、O
Fへのポリマー付着量を求めた。
また’r’rs25yとメククリル酸メチル(MMA)
モノマー259の混合モノマーを使用した場合について
も、同様に実施した。比較のために、通常のビニルモノ
マーであるMMAモノマー、アルコキシド基を持たない
有機チタネート化合物であるテトラプロピルチタン及び
MMAとテトラプロピルチタンの混合物を反応性モノマ
ーとして添加した場合の電解重合挙動についても、同様
の重合操作及び重合後の評価を行い検討した。結果を第
1表に示す。なお部はすべて重量部を示す。
第1表から明らかな様に比較例1,2及び3の場合、C
F収束性が悪く、ポリマー付着量が極めて少ないのに対
して、本発明方法により、OF収束性が、非常に良好と
なると同時に、ポリマー付着量も大巾に増大し、実用性
が飛躍的に向上することを示している。
j騨細書の浄書(1°)’(i:に変更なし)明、+l
!Ifめ浄書(内h゛に変更なし)実施例3〜5 実施例1において、有様チタネート化合物としてTTS
のかわシにTST 、 TOT 、 B−1,(TBT
 ) (以」−東洋ノーダ■製)を反応性モノマーとし
て使用j〜だ以外は、全〈実施例1と同様にして重合を
行ない、CFへのポリマー付着量を測定評価し、実施例
■と比較した結果を第2表に示す。
第  2 表 伺 原料CFを100部とした場合のポリマー付着量来
2.  TTS:Ti(0−i(3H7)(00001
7H,)6−*−3,TST:T1(O−C17H35
)4第2表から明らかな様にTTS  TEIT  T
OT及びB−1(TBT)等のアルコキシド基を有する
、有機チタネート化合物類は、OFへのポリマー付着量
が、いずれも高い水準を示した。
実施例1〜5の方法によって得られる重合体組成物約o
、 i g 2、円筒口紙と共に秤量し、クロロホルム
を抽出溶媒として、24時間のソックスレー抽出試験を
行なうことにより、該組成物の重合体抽出率を測定し友
。比較のためにTT61’i通常の重合触媒によpOF
ロービング存在下にBulk重合して生成した組成物(
比較例4)についても同様の評価を行ない検討した。結
果を第3表に示すが、比較例に示される組成物中の重合
体成分は、24時間の抽出試験で完全に抽出されるのに
対し、本発明方法によって得られるCF複合体の重合体
明細書のr(’ ”*’j (内容に変更なし)成分の
抽出率は小さく大部分は抽出されずにCFに強固に合一
化している。
第3表 ニ1.原料CFを100部とした場合のIリマー付着量
実施例6 CFの種類を変えた以外は、実施例1と同様にして反応
を実施し、得られた組成物を評価した結果を第4表に示
す。
第4表 1   ・             11゛*3電解
重合条件 第4表から明らかな様に、本発明方法は、重合活性に関
するOF選択性が認められず、概ねポリマー付着量は、
良好であると共に、生成複合体中の重合体成分の抽出率
は小さく、大部分は抽出されず、CFと強固に合一化し
ていることがわかる。
実施例7 有機チタネート化合物との共反応性モノマーとしてMM
Aのかわりに第5表に示す反応性モノマーを使用する以
外は実施例2と同様に反応し、得られた組成物を評価し
た結果を第5表に示す。
−4; 朱1.ST:  スチレンモノマー *2.BuA:  アクリル酸n−ブチルエステル米3
.MAA:  メタクリル酸 米4.0MA:  グリシジルメタクリレート、重量比
はF+07fiQ 才5.  HD U :  1.6−Hexameth
ylene d 1eth−−yleneurea。
米6.   A Z M :   2−(1−azir
idinyユ)ethylmet−−hacrylat
e 米7  TDE工: 2.4− Diethylur−
eat、oluidine来&  TAZO:Tetr
amethylolmethane−tri−β−米9
.原料OBl’1100部とした場合のポリマー付着量 第5表から、明らかな様に、本発明に用いられる共反応
性モノマーとしては、通常のラジカル重合しうるビニル
単量体及びアジリジン環含有化合物は、いずれも適用で
きることがわかる。
実施例& 支持電解質として硝酸ナトリウム25019i脱イオン
水fioOJF中に溶解した溶液にPAN系OFロービ
ング0.1239 ’に浸漬し、充分乾燥した後実施例
1と同様にセットされた反応器を用いて、該処理OF全
全量、あらかじめ調整した反応液(TTSをDMFfi
00g中に溶解した溶液)中に浸漬した。次に、CF電
位を陽極として、直流変換器を用いて該処理CFと反応
液間に直流電流を通電し、室温にて1時間、電解重合反
応を行なった。尚、その際の電流密度は、可変抵抗−に
より、0、27 A / dnn”になる様に調整した
。重合終了後、実施例1と同様に評価した結果、OFへ
のポリマー付着量は71部であり、しかも得られた複合
体は、OF衣表面該反応性モノマーの重合体にて、均一
に、かつ強固に固着化された組成物であった。
上述の如くして得た重合体組成物をOFを一方向に引揃
え拡開してシート化し、このものにビスフェノールAタ
イプ汎用エポキシ樹脂を含浸して複合体となしたものよ
υ賦形物を作り、そのストランド強度、層間剪断強度及
び曲げ強度等の機械的特性を評価した。比較のために、
未処理のOF(表中、単純ブレンドとして示す)を同様
に複合化して評価を行なった。
結果を第6表に示す。
第    6    表 米]、、C!F含有率 60Vo1% 第6表から明らかな様に、本発明方法による重合体組成
物は機械的特性等の実用性において、優れた組成物であ
ることを示している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるCFロービングへの電解重合装置
の一実施態様を示す説明図でちる。 符号の説明 ■ ・・・ 電極ローラー(銅製) ■ ・・・ ガイドローラー(ガラス製)■ ・・・ 
OFロービング ■ ・・・ 電解重合液 ■ ・・・ 反応槽(ステンレス製) ■ ・・・ 直流変換器 ■ ・・・ 可変抵抗器 ■・・・電流計 特許出願人 三菱レイヨン株式会社 代理人 弁理士  1)村 武 敏 第1図 丁  わl:?Ili   正  Jl(方式)特許庁
長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和5ε3年狛i!1願第6601号 2、発明の名称 新規手合1本組成物の製造法 3、補正をづる者 事件との関係 特許出願人 東京都中央区京橋二丁目3番19号 (603)三菱レイヨン株式会社 取締役社長  金 澤 脩 三 4゜代理人 東京都港区虎ノ門二丁目8番1号 昭和58年4月26日イ」発送 6、補正の夕・j象 明 細 害(表の枠線) 7 、7+1i正の内容 明細用の浄書く内容に変更なし)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炭素#Aiを電極として、反応性モノマーを電解
    重合づ−るにあfcシ、有機チタネート化合物全反応性
    モノマーの一部または全部として添加することを特徴と
    する炭素繊維と有機チタネート重合体が強固に合一化さ
    れた重合体組成物の製造法。
  2. (2)有機チタネート化合物が下記の一般式〔1〕TB
    o−R1)4−−   (1,1 (式中R1は炭素数1〜5oのアルキル基を示す。) 又は、一般式 〔11〕 l R20−Ti +O−CR3)3    (II)(式
    中R2ハ水素又は炭素数1〜4oのアルキル基であり、
    R3は炭素数1〜4oのアルキル基を示す。) で表わされる有機チタネート化合物でちる特許請求の範
    囲第1項記載の重合体組成物の製造法。
JP660183A 1982-10-19 1983-01-20 新規重合体組成物の製造法 Granted JPS59133204A (ja)

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