JPS61252365A - Sizing agent for carbon fiber - Google Patents
Sizing agent for carbon fiberInfo
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- JPS61252365A JPS61252365A JP9343785A JP9343785A JPS61252365A JP S61252365 A JPS61252365 A JP S61252365A JP 9343785 A JP9343785 A JP 9343785A JP 9343785 A JP9343785 A JP 9343785A JP S61252365 A JPS61252365 A JP S61252365A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は炭素繊維用サイジング剤に関する。[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The present invention relates to a sizing agent for carbon fibers.
炭素繊維は軽量で、高強力且つ高モジュラスという特性
を有するため、コンポジット用補強材として注・目され
ている。ところが、該炭素繊維はもともと、伸度が小さ
く、脆い繊維であるため、機械的摩擦によって容易に毛
羽や糸切れが発生する0そして、これらの毛羽や糸切れ
が炭素繊維の取扱い性を著るしく低下させ、そのコンポ
ジット物性も低下させる。そこで、炭素繊維にサイジン
グ剤を付与して、このサイジング剤によシ、該炭素繊維
を集束し、該炭素繊維に7レキシビ、リティーを与え、
該炭素繊維の耐摩耗性を向上させるとともに、炭素繊維
とマトリックスレジンとの間の本質的には不充分な接着
性を改善して、得られるコンポジットの層間剪断強度を
向上させることが行なわれている。 一
本発明はかかるサイジング剤に関するものである0
〈従来の技術とその問題点〉
従来、炭素繊維用サイジング剤として、次のような芳香
族グリシジルエーテルや芳香族グリシジルアミンを使用
するものが提案されている0先ず、ビスフェノールAジ
グリシジルエーテルを使用するサイジング剤がある(特
公昭57−15229)oこれは、炭素繊維とマトリッ
クスレジンとの接着性をよくするために、マトリックス
レジンと同様の化合物を使用するものである。この種の
サイジング剤によると確かに、前記接着性はよくなる。Carbon fiber is lightweight, has high strength, and high modulus, and is therefore attracting attention as a reinforcing material for composites. However, since carbon fibers are inherently brittle fibers with low elongation, fluffs and thread breakage easily occur due to mechanical friction.And these fuzz and thread breakages significantly affect the handling of carbon fibers. and the physical properties of the composite. Therefore, a sizing agent is applied to the carbon fibers, the sizing agent is used to bundle the carbon fibers, and gives the carbon fibers 7 lexibilities and properties.
In addition to improving the abrasion resistance of the carbon fibers, efforts have been made to improve the essentially insufficient adhesion between the carbon fibers and the matrix resin to improve the interlaminar shear strength of the resulting composite. There is. The present invention relates to such a sizing agent.0 <Prior art and its problems> Conventionally, as a sizing agent for carbon fibers, the following sizing agents using aromatic glycidyl ethers and aromatic glycidyl amines have been proposed. First, there is a sizing agent that uses bisphenol A diglycidyl ether (Japanese Patent Publication No. 57-15229). This is a sizing agent that uses a compound similar to that of the matrix resin in order to improve the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin. It is what you use. Sizing agents of this type certainly improve the adhesion.
しかし、炭素繊維の製織時に該炭素繊維に抱合力と特に
7レキシビリテイーが要求される場合にはかかる性能が
極めて不充分であり、該製織時における毛羽や糸切れの
発生抑制効果が低く、併せてこの種のサイジング剤はメ
チレンクロライドやジクロルエタン等の有機溶剤の使用
を必須とするものであるため、その毒性や引火性の危険
も大きいという問題点がある。However, when weaving carbon fibers, when the carbon fibers are required to have cohesive strength and especially 7 flexibility, such performance is extremely insufficient, and the effect of suppressing the occurrence of fuzz and yarn breakage during weaving is low. Additionally, since this type of sizing agent requires the use of organic solvents such as methylene chloride and dichloroethane, there is a problem in that there is a great danger of toxicity and flammability.
また、ビスフェノールA型エポキシffR脂(−1−ピ
コート828とエビコー)1001を特定割合で混合し
たもの、いずれもシェル社製)を、ポリオキシエチレン
系非イオン界面活性剤を乳化剤とし、水性エマルジョン
として使用するサイジング剤がある(特開昭57 17
1767)oこの場合、有機溶剤を使用しないため、そ
れによる毒性や引火性の危険はない。しかし、乳化剤の
種類や使用量を特定しても、炭素繊維の製織時における
毛羽や糸切れの発生抑制と得られるコンポジットの層間
剪断強度との双方を充足することが困難という問題点が
ある。In addition, a mixture of bisphenol A type epoxy ffR fat (-1-Piquat 828 and Ebicor 1001, both manufactured by Shell) was made into an aqueous emulsion using a polyoxyethylene nonionic surfactant as an emulsifier. There is a sizing agent to be used (JP-A-57-17
1767) o In this case, since no organic solvent is used, there is no danger of toxicity or flammability. However, even if the type and amount of emulsifier used is specified, there is a problem that it is difficult to satisfy both the suppression of fuzz and yarn breakage during weaving of carbon fibers and the interlayer shear strength of the resulting composite.
そして、N、N、N;N−テトラグリシジルフェニレン
ジアミンを使用するサイジング剤がある(特公昭59
9664)oこれは、炭素繊維とマトリックスレジンと
の接着性をよくするものである。There is also a sizing agent that uses N,N,N;N-tetraglycidylphenylenediamine (Japanese Patent Publication No. 59
9664) o This improves the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin.
この種のサイジング剤によると、前記したビスフェノー
ルAジグリシジルエーテルを使用する従来のサイジング
剤よりも、エポキシ基の含量が高いために炭素繊維とマ
トリックスレジンとの接着性はよくな夛、得られるコン
ポジットの層間剪断強度は向上する。しかし、エポキシ
基が経時変化し易く、このサイジング剤で処理した炭素
繊維は経時的にそのフレキシビリティ−を失なって固く
なシ、該炭素繊維の製織時における毛羽や糸切れが増加
するという問題点がある〇
一方、アビエチル基からなるグリシジルエーテル又はグ
リシジルエステルを炭素繊維とマトリックスレジ/との
間のカップリング剤として用いる例がある(特開昭5l
−144468)oこれは、炭素繊維と不飽和マトリッ
クスレジンとの接着性をよくするものである。このカッ
プリング剤を用いると、前記したビスフェノールAジグ
リシジルエーテルを使用する従来のサイジング剤に比べ
れば、炭素繊維と不飽和マトリックスレジンとの接着性
はよくなシ、得られるコンポジットの層間剪断強度はよ
くなる。しかし、このカップリング剤は分子中にオキシ
ラン環を1個しか含有していないため、エポキシ樹脂を
マトリックスレジンとするコンポジットに使用した場合
、炭素繊維とマトリックスレジンとの界面に形成される
中間層としてはオキシラン環濃度が低く、シたがってこ
のカップリング剤で被覆した炭素繊維にマトリックスレ
ジンを含浸させたとき、マトリックスレジンから硬化剤
がカップリング剤の層へ拡散し、オキシラン環と反応し
て強固な結合を形成するには不充分であり、結局、依然
として得られるコンポジットの層間剪断強度が充分な程
度に到らないという問題点がある。This type of sizing agent has a higher content of epoxy groups than the conventional sizing agent using bisphenol A diglycidyl ether, so the adhesion between carbon fibers and matrix resin is better, and the resulting composite is better. The interlaminar shear strength of is improved. However, the problem is that the epoxy group tends to change over time, and carbon fibers treated with this sizing agent lose their flexibility and become hard over time, and that fuzz and thread breakage increase during weaving of the carbon fibers. On the other hand, there is an example in which glycidyl ether or glycidyl ester consisting of abiethyl group is used as a coupling agent between carbon fiber and matrix resin (Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-11111).
-144468) o This improves the adhesion between the carbon fiber and the unsaturated matrix resin. When this coupling agent is used, compared to the conventional sizing agent that uses bisphenol A diglycidyl ether, the adhesion between the carbon fiber and the unsaturated matrix resin is better, and the interlaminar shear strength of the resulting composite is lower. get well. However, since this coupling agent contains only one oxirane ring in its molecule, when it is used in a composite using epoxy resin as a matrix resin, it acts as an intermediate layer formed at the interface between carbon fiber and matrix resin. has a low concentration of oxirane rings, so when carbon fiber coated with this coupling agent is impregnated with matrix resin, the curing agent diffuses from the matrix resin into the layer of coupling agent, reacts with the oxirane rings, and becomes strong. However, there is a problem in that the interlaminar shear strength of the resulting composite still does not reach a sufficient level.
以上要するに、従来提案されている炭素繊維用サイジン
グ剤には、炭素繊維に7レキシビリテイーを与え、炭素
繊維の耐摩耗性を向上させ、炭素繊維の製織時における
毛羽や糸切れの発生を抑制する効果を充分に発揮し、炭
素繊維とマ) IJソックレジンとの接着性をよくして
得られるコンポジットの層間剪断強度を向上する効果を
併せて発揮するというものはないのであって、使用する
有機溶剤によシ毒性や引火性の危険さえもあるというの
が実情なのである。In summary, conventionally proposed sizing agents for carbon fibers impart 7 flexibility to carbon fibers, improve the abrasion resistance of carbon fibers, and suppress the occurrence of fuzz and thread breakage during weaving of carbon fibers. There is no material that can sufficiently exhibit the effect of increasing the interlaminar shear strength of the composite obtained by improving the adhesion between carbon fiber and IJ sock resin. The reality is that solvents can be toxic and even flammable.
〈発明が解決しようとする問題点〉
本発明は、叙上の如き従来の問題点を解決するもので、
炭素繊維に充分な抱合力並びに耐摩耗性を与え、毛羽や
糸切れの発生を抑制して該炭素繊維の取扱い性を大いに
向上し、更に炭素繊維とマトリックスレジンとの接着性
をよくして得られるコンポジットに優れた層間剪断強度
を付与し、併せて有機溶剤を使用する必須性をなくして
その毒性や引火性の危険を排除し得る炭素繊維用サイジ
ング剤を提供するものである。<Problems to be solved by the invention> The present invention solves the conventional problems as described above.
It provides carbon fibers with sufficient cohesive strength and abrasion resistance, greatly improves the handling properties of the carbon fibers by suppressing the occurrence of fuzz and thread breakage, and further improves the adhesion between the carbon fibers and the matrix resin. The purpose of the present invention is to provide a sizing agent for carbon fibers that can impart excellent interlaminar shear strength to a composite made of carbon fibers, eliminate the necessity of using organic solvents, and eliminate the danger of toxicity and flammability.
結果、オキシラン環濃度の高い特定のアビエチルアミン
誘導体エポキシ化合物が正しく好適であることを見出し
、本発明を完成するに到った0すなわち本発明は、次の
一般式(1)で示されるアビエチルアミン誘導体エポキ
シ化合物を含有することを特徴とする炭素繊維用サイジ
ング剤に係から選ばれる1種又は2種以上で、同時に同
一でも又は異なっていてもよく、異なっている場合はラ
ンダム結合でも又はブロック結合でもよい。ここに、n
は0又は1〜6の整数、Rは水ある。〕
本発明に係るサイジング剤は、有機溶剤を使用しなくて
もよいという点において、一般式(I)で示されるアビ
エチルアミン誘導体エポキシ化合物を水系で含有するも
のが好ましい0該アビ工チルアミン誘導体エポキシ化合
物を水系で含有するということは、そのサイジング剤が
水を連続相とする系において使用されることを意味する
。一般式(1)で示されるアビエチルアミン誘導体の水
に対する親和性は、一般式(1)中のX、Yに関し、R
,R:nの内容によって異なシ、それはアビエチルアミ
ン誘導体エポキシ化合物が自己乳化性を示したシ或いは
適切な乳化剤の共存下に乳化性を示したシするが如くで
あって、例えば、R,R’がメチル基又且つnが3よシ
も小さい場合に適切な乳化剤が必要になる0勿論、アビ
エチルアミン誘導体エポキシ化合物が自己乳化性を示す
場合においても、適切な乳化剤を使用することに支障は
ない0いずれにしても、本発明に使用する乳化剤として
は、ポリオキシエチレンアビエチルエーテル、ポリオキ
シエチレンヒドロアビエチルエーテル、ポリオキシエチ
レンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレン
ベンジル化フェニルエーテル、ホリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル等ノ界面活性剤が好適である。一般
式(1)中のX、Yに関し、R,R1’がともに水素で
且つnが6よシも大きい場合、該アビエチルアミン誘導
体エポキシ化合物の水に対する親和性は一層よくなるが
、マトリックスレジンとの接着性が低下し、得られるコ
ンポジットの層間剪断強度が低下するため好ましくない
。総じて、得られるコンポジットの層間剪断強度は、一
般式(1)中のX、Yに関し、nが3に近い場合に良好
となる。As a result, it was discovered that a specific abiethylamine derivative epoxy compound having a high oxirane ring concentration was correctly and suitably suited, and the present invention was completed. One or more sizing agents for carbon fibers characterized by containing a derivative epoxy compound, which may be the same or different at the same time, and if they are different, random bonding or block bonding. But that's fine. Here, n
is 0 or an integer from 1 to 6, and R is water. ] The sizing agent according to the present invention preferably contains the abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula (I) in an aqueous system in that it does not require the use of an organic solvent. Containing a compound in an aqueous system means that the sizing agent is used in a system with water as the continuous phase. The affinity for water of the abiethylamine derivative represented by the general formula (1) is determined with respect to X and Y in the general formula (1), and R
, R: varies depending on the content of n, as the abiethylamine derivative epoxy compound exhibits self-emulsifying properties or exhibits emulsifying properties in the coexistence of an appropriate emulsifier, for example, R, R. An appropriate emulsifier is required when ' is a methyl group and n is smaller than 3. Of course, even when the abiethylamine derivative epoxy compound exhibits self-emulsifying properties, there is no problem in using an appropriate emulsifier. In any case, the emulsifiers used in the present invention include polyoxyethylene abiethyl ether, polyoxyethylene hydroabiethyl ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene benzylated phenyl ether, and holoxyethylene. Surfactants such as nonylphenyl ether are preferred. Regarding X and Y in the general formula (1), when R and R1' are both hydrogen and n is larger than 6, the affinity of the abiethylamine derivative epoxy compound to water is even better, but the affinity with the matrix resin is This is undesirable because it lowers adhesion and lowers the interlayer shear strength of the resulting composite. In general, the interlaminar shear strength of the resulting composite is good when n is close to 3 with respect to X and Y in general formula (1).
本発明に係るサイジング剤は、一般式(I)で示される
アビエチルアミン誘導体エポキシ化合物の他に、必要に
応じて、従来のサイジング剤、平滑剤、界面活性剤等を
適宜、本発明の効果を損なわない範囲で含有することが
できる。これらを例示すると、サイジング剤としては、
ビスフェノールAジグリシジルエーテル系、ノボラック
型グリシジルエーテル系又はN、 N、 i N−テト
ラクリシジルジアミノジフェニルメタン等のエポキシ化
合物があシ、また平滑剤としては、ステアリルラウレー
ト、ラウリルステアレート又はオレイルオレート等の脂
肪酸エステルがあシ、更に界面活性剤としテハ、ポリオ
キシエチレン(6モル)ノニル7エ二ルエーテル又ハホ
リオキシエチレン(30モル)トリスチレン化フェニル
エーテル等の非イオン型界面活性剤がある。いずれの場
合も、本発明に係るサイジング剤は、一般式(1)で示
されるアビエチルアミン誘導体エポキシ化合物を、通常
は10重量%以上、好ましくは50重量%以上含有する
ものである。In addition to the abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula (I), the sizing agent according to the present invention may optionally contain conventional sizing agents, smoothing agents, surfactants, etc. to achieve the effects of the present invention. It can be contained within a range that does not cause any damage. To illustrate these, as a sizing agent,
Epoxy compounds such as bisphenol A diglycidyl ether type, novolac type glycidyl ether type, or N,N,iN-tetracricidyldiaminodiphenylmethane are used, and as a smoothing agent, stearyl laurate, lauryl stearate, oleyl oleate, etc. In addition, there are nonionic surfactants such as polyoxyethylene (6 mol) nonyl 7-enyl ether or haphoryoxyethylene (30 mol) tristyrenated phenyl ether. . In either case, the sizing agent according to the present invention usually contains 10% by weight or more, preferably 50% by weight or more of the abiethylamine derivative epoxy compound represented by general formula (1).
一般式(1)で示されるアビエチルアミン誘導体エポキ
シ化合物は、原料のアビエチルアミンに、無触媒で、グ
リシドール、酸化エチレン及び/又は酸化プロピレンを
反応させる第1工程、次いでその反応生成物に、三弗化
ホ、つ素エーテル錯体等の酸性触媒の存在下で、エピハ
ロヒドリンを反応させてハロヒドリンエーテルを得る第
2工程、更にそのハロヒドリンエーテルを苛性アルカリ
水溶液で分子内閉環反応によジグリシジルエーテルとす
る第3工程、以上の工程で合成することができる。この
際、第2工程で使用するエビハロヒドリンのグリシドー
ルに対するモル比を大きくすることによって、第1工程
による反応生成物の水酸基にオキシラン環を多く導入す
ることができ、エビハロヒドリンとしては、エピブロム
ヒドリンよ)もエピクロルヒドリンの方が工業上有利で
ある。The abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula (1) is produced in the first step of reacting abiethylamine as a raw material with glycidol, ethylene oxide and/or propylene oxide without a catalyst, and then reacting the reaction product with trifluorofluoride. The second step is to react epihalohydrin to obtain a halohydrin ether in the presence of an acidic catalyst such as a hydrogen chloride or a hydrogen ether complex, and further, the halohydrin ether is subjected to an intramolecular ring-closing reaction with an aqueous caustic solution to form diglycidyl. The third step of converting it into an ether can be synthesized by the above steps. At this time, by increasing the molar ratio of epihalohydrin to glycidol used in the second step, it is possible to introduce more oxirane rings into the hydroxyl groups of the reaction product from the first step. ), epichlorohydrin is also industrially more advantageous.
く作用等〉
本発明に係るサイジング剤は、PAN系、ピッチ系又は
レーヨン系等の各種炭素繊維(黒鉛繊維を含む)に適用
され、所期効果を発揮する。適用の具体的手段は、ディ
ップ法、スプレー法又はローラー法等、従来手段のいず
れでもよく、サイジング剤溶液を炭素繊維に含浸後、赤
外線ランプや熱風等で乾燥する。適用に際してサイジン
グ剤を、水系溶液或いはエマルジョンとするか又は有機
溶剤溶液とし、有効成分換算で、通常は10重量%以下
、好ましくは0.5〜3重量%に調整する。該サイジン
グ剤の炭素繊維への付着量は、有効成分換算で、通常は
0.2〜5重量%、好ましくは0.3〜2重量%である
0
〈発明の効果〉
以上説明した通シであるから、本発明には、要約すると
次のような効果がある。Effects, etc.> The sizing agent according to the present invention is applied to various carbon fibers (including graphite fibers) such as PAN-based, pitch-based, or rayon-based fibers, and exhibits the desired effects. The specific application method may be any conventional method such as a dipping method, a spray method, or a roller method, in which carbon fibers are impregnated with a sizing agent solution and then dried using an infrared lamp, hot air, or the like. When applied, the sizing agent is made into an aqueous solution or emulsion, or an organic solvent solution, and is usually adjusted to 10% by weight or less, preferably 0.5 to 3% by weight, in terms of the active ingredient. The amount of the sizing agent attached to the carbon fiber is usually 0.2 to 5% by weight, preferably 0.3 to 2% by weight in terms of the active ingredient. Therefore, the present invention has the following effects in summary.
(1)炭素繊維に優れた抱合力及び耐摩耗性を付与する
ことができるため、該炭素繊維の製織時における毛羽や
糸切れの発生を抑制し、その取扱い性を大幅に向上する
。(1) Since carbon fibers can be endowed with excellent binding strength and abrasion resistance, the occurrence of fuzz and thread breakage during weaving of the carbon fibers is suppressed, and the handling properties thereof are greatly improved.
(2)前記(1)の効果と相まって、炭素繊維とマトリ
ックスレジンとの接着性もよいため、得られるコンポジ
ットの層間剪断強度も向上する。(2) Coupled with the effect of (1) above, the adhesion between the carbon fibers and the matrix resin is also good, so the interlaminar shear strength of the resulting composite is also improved.
(3)有機溶剤の使用を必須とせず、均一安定な水系で
使用することもでき、毒性や引火性の危険がない。(3) It does not require the use of organic solvents, can be used in a uniform and stable aqueous system, and has no danger of toxicity or flammability.
以下、実施例等を挙げて本発明の構成及び効果をより明
瞭にするが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。EXAMPLES Hereinafter, the structure and effects of the present invention will be made clearer with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
〈実施例〉
先ず、前記一般式(1)で示されるアビエチルアミン誘
導体エポキシ化合物につき、第1表記載の合成原料とモ
ル比で、A−1〜A−7を合成した。<Example> First, A-1 to A-7 were synthesized using the abiethylamine derivative epoxy compounds represented by the general formula (1) at molar ratios with the synthesis raw materials listed in Table 1.
第1表
A−1及びA−2の合成方法を以下に挙げる0A−3〜
A−7の合成はA−1やA−2の場合に準じて行なった
。The synthesis methods of Table 1 A-1 and A-2 are listed below from 0A-3 to
A-7 was synthesized in the same manner as A-1 and A-2.
・A−1の合成方法:攪拌機、還流冷却器、滴下ロート
及び温度計を備える1j容の四つロフラスコを使用した
。窒素気流下、この中ヘアビニチルアミン(ハーキュリ
ス社製のアミンD ) 142゜5g(0,5モル)を
加え、110〜130℃に保ちつつ、グリシドール29
6f(4モル)を2時間装して滴下した。滴下終了後、
60分間反応を続けて完結させた。次いで、触媒として
三弗化ホウ素エーテラート2.2g(0,s重量%)を
加え、60〜80℃で、エピクロルヒドリン1llli
’(1,2モル)を滴下した。この後、90〜100℃
で2時間攪拌し、80〜100℃で、水酸化カリウム6
4f(1,2モル)を含有する40チ水溶液を加えて3
時間攪拌を続けた0減圧処理後、副生じた塩を除去し、
生成物A−1を得た0・A−2の合成方法:t、Sjの
オートクレーブにアビエチルアミン(前掲のもの)28
5g(1モル)を仕込み、3〜5〜/i、120〜14
0℃で、グリシドール148f(2モル)と酸化エチレ
ン352g(8モル)の混合物を、3時間を要して反応
させた後、同温で1時間熟成した0この反応生成物に三
弗化ホウ素ニーテラー)8.9g(0,5重量%)を加
え、更に60〜80℃でエピクロルヒドリン832g(
9モル)を2時間装して滴下した。滴下終了後、90〜
100℃で2時間攪拌し、80〜100°で、水酸化カ
リウム225グ(4モル)を含有する40%水溶液を加
えて3時間攪拌を続けた。減圧処理後、副生じた塩を除
去し、生成物A−2を得た。- Synthesis method of A-1: A 1J volume four-loop flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer was used. Under a nitrogen stream, 142.5 g (0.5 mol) of hair vinyl amine (Amine D manufactured by Hercules) was added, and while maintaining the temperature at 110-130°C, glycidol 29.
6f (4 mol) was added dropwise over 2 hours. After the dripping is finished,
The reaction continued for 60 minutes to completion. Then, 2.2 g (0,s wt%) of boron trifluoride etherate was added as a catalyst, and 1 llli of epichlorohydrin was added at 60-80°C.
' (1.2 mol) was added dropwise. After this, 90-100℃
Stir for 2 hours at 80-100°C, add potassium hydroxide 6
Add 40ti aqueous solution containing 4f (1.2 mol)
After 0 decompression treatment with continued stirring for an hour, the by-product salts were removed,
Synthesis method of 0/A-2 that yielded product A-1: Add abiethylamine (previously mentioned) 28 to an autoclave of t, Sj.
Prepare 5g (1 mol), 3~5~/i, 120~14
A mixture of glycidol 148f (2 mol) and ethylene oxide 352 g (8 mol) was reacted at 0°C for 3 hours, and then aged at the same temperature for 1 hour.The reaction product was added with boron trifluoride. Add 8.9 g (0.5% by weight) of epichlorohydrin at 60-80°C.
9 mol) was added dropwise over 2 hours. After completion of dripping, 90~
Stirring was continued at 100°C for 2 hours, and at 80-100°, a 40% aqueous solution containing 225 g (4 moles) of potassium hydroxide was added and stirring continued for 3 hours. After the vacuum treatment, the by-produced salt was removed to obtain product A-2.
次に、かくして合成したA−1〜A−7等を用い、第2
表記載のサイジング剤(実施例1〜7、比較例1〜4)
を調整した。Next, using A-1 to A-7 etc. synthesized in this way, a second
Sizing agent listed in the table (Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 4)
adjusted.
そして、いずれも次のように、炭素繊維を処理し、コン
ポジットを成形して、試験乃至評価した。In each case, carbon fibers were treated and composites were molded and tested and evaluated as follows.
結果を第3表に示した。The results are shown in Table 3.
一炭素繊維のサイジング処理:市販のPAN系炭素繊維
(7μ/3000フイラメント)を有機溶剤にて脱サイ
ズし、これに各サイジング剤を有効成分付着量が1.0
重量%となるようにディップ法で含浸させ、オーブン中
で120℃×5分間乾燥した。- Sizing treatment of carbon fiber: Commercially available PAN-based carbon fiber (7μ/3000 filament) was desized with an organic solvent, and each sizing agent was applied to it to a coating amount of 1.0% of the active ingredient.
It was impregnated by a dipping method so as to have the same weight percent, and was dried in an oven at 120° C. for 5 minutes.
・コンポジットの成形:前記のようにサイジング処理し
た炭素繊維に、エビニー)828 (シェル社製、ビス
フェノールAジグリシジルエーテルモノマー)を1oo
f+ポロントリフルオライドモノメチルアミンを5f+
メチルエチルケトンを25fからなる樹脂液を含浸させ
、120℃で半硬化させて一方向プリプレグを作成した
。このプリプレグを金型中に積層して、170℃×1時
間加圧し、vf(コンポジット中の炭素繊維の体積%)
=60%のコンポジットを成形した。・Composite molding: Add 1 ounce of Eviny) 828 (manufactured by Shell, bisphenol A diglycidyl ether monomer) to the carbon fiber sized as described above.
f+ poron trifluoride monomethylamine 5f+
A unidirectional prepreg was prepared by impregnating a resin liquid consisting of 25f of methyl ethyl ketone and semi-curing at 120°C. This prepreg was laminated in a mold and pressurized at 170°C for 1 hour, and vf (volume % of carbon fiber in the composite)
=60% composite was molded.
・毛羽、糸切れ試験:前記のようにサイジング処理した
炭素繊維について、TM式抱合カテスター(大歯化学精
機社製)を用い、荷重501i’/3000フイラメン
ト、θ=150度、擦過長30囚、クロムメッキ金属櫛
を150回/分の速さで500回往復運動させて、繊維
−金属間の擦過試験を行った。また別に、ラビングテス
ター(東洋精機社製)を用い、内角35度、1回燃シ、
擦過長20m、Zoo回/分の速さで500回往復運動
させて、繊維−繊維間の擦過試験を行った。そして、と
もに以下の5段階基準で評価したOA=毛羽が殆んど発
生しない。- Fluff and thread breakage test: Carbon fibers sized as described above were tested using a TM type conjugation catheter (manufactured by Daito Kagaku Seiki Co., Ltd.), load 501i'/3000 filament, θ = 150 degrees, rubbing length 30 degrees, A chromium-plated metal comb was reciprocated 500 times at a rate of 150 times/min to perform a fiber-to-metal abrasion test. Separately, using a rubbing tester (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.),
A fiber-to-fiber abrasion test was carried out by reciprocating 500 times at a rubbing length of 20 m and a speed of Zoo times/min. Both were evaluated according to the following 5-level criteria: OA = almost no fluff.
B=単数的な毛羽しか発生しない。B=Only singular fuzz is generated.
C=毛羽が集団的に発生する。C=Fuzz occurs in clusters.
D=毛羽が多発し、一部が切断する。D=Fuzzing occurs frequently and some parts are cut off.
E=3000フィラメントが切断する。E=3000 filament breaks.
φ層間剪断強度試験:前記のように成形したコンポジッ
トについて、ASTMのD−2344に準じ測定した(
ILSS)。φ interlaminar shear strength test: The composite molded as described above was measured according to ASTM D-2344 (
ILSS).
・乳化安定性試験:水性エマルジョン型サイジング剤の
有効成分10重量%エマルジョンを調整し、20℃×7
日間放置した。そして、以下の3段階基準で評価した。- Emulsion stability test: A 10% by weight emulsion of the active ingredient of the aqueous emulsion type sizing agent was prepared and heated at 20°C x 7
I left it for days. Then, evaluation was made using the following three-level criteria.
〇=分離なし Δ=ツクリーム分離物が浮いた ×=沈澱が生じた 第2表 注)表中数値は重量部。〇=No separation Δ = cream isolate floated ×=Precipitation occurred Table 2 Note) Values in the table are parts by weight.
*1はエピコート828(前掲のもの)、*2はエピコ
ー)1001 (前掲のもの)、*3はアビエチルグリ
シジルエーテル、以上は従来のサイジング剤に使用のエ
ポキシ化合物。*1 is Epicor 828 (listed above), *2 is Epicor 1001 (listed above), *3 is abiethyl glycidyl ether, and the above are epoxy compounds used in conventional sizing agents.
*4はポリオキシエチレン(10モル)ラウリルエーテ
ル、*5はポリオキシエチレン(15モル)ノニルフェ
ニルグリシジルエーテル、*6はポリオキシエチレン(
25モル)トリスチレン化メチルフェニルエーテル、*
7はポリオキシエチレン(10モル)ヒドロアビエチル
エーテル、以上は乳化剤。*4 is polyoxyethylene (10 mol) lauryl ether, *5 is polyoxyethylene (15 mol) nonylphenyl glycidyl ether, *6 is polyoxyethylene (
25 mol) tristyrenated methyl phenyl ether, *
7 is polyoxyethylene (10 mol) hydroabiethyl ether, and the above is an emulsifier.
*8は水、*9はメチルエチルケトン、以上・は溶媒、
これらの溶媒を除いたものが各サイジング剤の有効成分
。*8 is water, *9 is methyl ethyl ketone, above is solvent,
The active ingredients of each sizing agent are those excluding these solvents.
第3表 注)−印は水性エマルジョンとしなかったもの。Table 3 Note) - indicates that the water-based emulsion was not used.
第3表の結果からも、前述の如き本発明の効果が明白で
ある。From the results in Table 3, the effects of the present invention as described above are clear.
Claims (1)
導体エポキシ化合物を含有することを特徴とする炭素繊
維用サイジング剤。 一般式( I ): ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔但し、X、Yは、▲数式、化学式、表等があります▼
、▲数式、化学式、表等があります▼ から選ばれる1種又は2種以上で、同時に同一でも又は
異なっていてもよく、異なっている場合はランダム結合
でも又はブロック結合でもよい。ここに、nは0又は1
〜6の整数、Rは水素又はメチル基、R′は水素又は ▲数式、化学式、表等があります▼である。〕 2 一般式( I )で示されるアビエチルアミン誘導体
エポキシ化合物を水系で含有する特許請求の範囲第1項
記載の炭素繊維用サイジング剤。[Scope of Claims] 1. A sizing agent for carbon fibers, characterized by containing an abiethylamine derivative epoxy compound represented by the following general formula (I). General formula (I): ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ [However, for X and Y, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼
, ▲Mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ One or more types selected from ▼ may be the same or different at the same time, and if they are different, they may be combined randomly or in blocks. Here, n is 0 or 1
An integer of ~6, R is hydrogen or a methyl group, R' is hydrogen or ▲There are numerical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼. 2. The sizing agent for carbon fibers according to claim 1, which contains the abiethylamine derivative epoxy compound represented by the general formula (I) in an aqueous system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9343785A JPS61252365A (en) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | Sizing agent for carbon fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9343785A JPS61252365A (en) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | Sizing agent for carbon fiber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61252365A true JPS61252365A (en) | 1986-11-10 |
JPH054464B2 JPH054464B2 (en) | 1993-01-20 |
Family
ID=14082291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9343785A Granted JPS61252365A (en) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | Sizing agent for carbon fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61252365A (en) |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP9343785A patent/JPS61252365A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH054464B2 (en) | 1993-01-20 |
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