TW201825731A - 切股氈及利用該切股氈的樹脂纖維複合材料 - Google Patents

切股氈及利用該切股氈的樹脂纖維複合材料 Download PDF

Info

Publication number
TW201825731A
TW201825731A TW106141085A TW106141085A TW201825731A TW 201825731 A TW201825731 A TW 201825731A TW 106141085 A TW106141085 A TW 106141085A TW 106141085 A TW106141085 A TW 106141085A TW 201825731 A TW201825731 A TW 201825731A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
fiber
resin
composite material
felt
fibers
Prior art date
Application number
TW106141085A
Other languages
English (en)
Inventor
早乙女廣樹
堀江茂
池內孝介
染谷昌男
Original Assignee
日商三菱瓦斯化學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商三菱瓦斯化學股份有限公司 filed Critical 日商三菱瓦斯化學股份有限公司
Publication of TW201825731A publication Critical patent/TW201825731A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/587—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives characterised by the bonding agents used
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/39—Aldehyde resins; Ketone resins; Polyacetals
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/507—Polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/507—Polyesters
    • D06M15/513—Polycarbonates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/53—Polyethers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/59—Polyamides; Polyimides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/63—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing sulfur in the main chain, e.g. polysulfones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本發明係提供一種切股氈(chopped strand mat)，包含纖維黏接劑與纖維，該纖維黏接劑包含飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物。

Description

切股氈及利用該切股氈的樹脂纖維複合材料
本發明係關於切股氈(chopped strand mat)及包含切股氈之樹脂纖維複合材料。
切股氈係藉由纖維黏接劑將纖維相互黏接成形為墊狀的補強材料。由於其輕量性及優良之機械強度，以熱塑性樹脂進行複合化而得之樹脂纖維複合材作為強化結構材料使用於多種用途中。能使用於例如油箱蓋、引擎下護板等汽車用構造材料、管接頭、內裝材料等工業材料。
就切股氈而言，為了將纖維間予以接合並保持為墊形狀，使用為樹脂組成物之纖維黏接劑。由例如專利文獻1及2可知，現有之切股氈之纖維黏接劑，係使用熱塑性之不飽和聚酯。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5348611號 [專利文獻2]日本專利第5353646號
[發明所欲解決之課題] 另一方面，就含有切股氈之樹脂纖維複合材料之製造中，因為包括將熱塑性樹脂熔融並含浸至纖維間的步驟，會有將切股氈暴露於200℃以上之高溫的情事。已知使用上述之不飽和聚酯作為纖維黏接劑而得之切股氈，取決於複合化之加熱條件，會因纖維黏接劑中所含之成分的變質等而著色成為褐色等。若樹脂纖維複合材料著色成為深色色調，會有無法獲得期望之色調之製品的情況。而且，各個製得之製品的色調偏差大，欠缺色調之安定性之情事也會成為問題。亦即，有獲得之製品的色調不安定，作為工業製品的價值降低的可能性。
本發明之目的係提供即使進行高溫加熱處理仍不會發生變色的切股氈，及包含該切股氈且有良好之色調的樹脂纖維複合材料。 [解決課題之手段]
本案發明者們對於該課題深入進行一系列研究之結果，發現適合使用纖維黏接劑包含飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物之切股氈，及包含該切股氈之樹脂纖維複合材料，而完成了本發明。 亦即，本發明係如同下述。
＜1＞ 一種切股氈，包含纖維黏接劑與纖維，該纖維黏接劑包含飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物。 ＜2＞ 如＜1＞之切股氈，其中，該纖維黏接劑係該飽和熱塑性樹脂之寡聚物。 ＜3＞ 如＜1＞或＜2＞之切股氈，其中，該飽和熱塑性樹脂係選自於由聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚硫醚及酮系樹脂構成之群組中之1種或2種以上。 ＜4＞ 如＜1＞~＜3＞中任一項之切股氈，其中，該纖維黏接劑之含量相對於該切股氈之總量為1~70質量%。 ＜5＞ 如＜1＞~＜4＞中任一項之切股氈，其中，該纖維為無機纖維及/或有機纖維。 ＜6＞ 如＜1＞~＜5＞中任一項之切股氈，其中，該纖維之纖維長為5mm~300mm。 ＜7＞ 一種樹脂纖維複合材料之製造方法，包括以下步驟： 將如＜1＞~＜6＞中任一項之切股氈與基質樹脂予以複合化。 ＜8＞ 一種樹脂纖維複合材料，包含如＜1＞~＜6＞中任一項之切股氈。 [發明之效果]
藉由本發明之切股氈，可提供即使在高溫進行成形也不會發生變色，且具高彎曲特性之樹脂纖維複合材料。
以下將詳細地說明本發明之實施形態。此外，下列實施形態係用於說明本發明之示例，本發明並非僅限定於該實施之形態。
本發明之切股氈係包含纖維黏接劑與纖維，該纖維黏接劑包含飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物。
本發明之纖維黏接劑係包含飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物。藉此，相較於使用例如不飽和聚酯等係含有反應性多重鍵之樹脂的纖維黏接劑的情況，本發明之切股氈可抑制因反應性多重鍵的反應所致之促進空洞產生的狀況。
「飽和熱塑性樹脂」係指將為其原料之反應性單體聚合後，在該樹脂成分中之分子骨架中不包含乙烯基等反應性多重鍵的樹脂。此處，「反應性多重鍵」係指不包括芳香環中所含之多重鍵的碳原子與碳原子的多重鍵，係藉由加熱等處理而能產生新的鍵結之多重鍵。 「寡聚物」係指上述飽和熱塑性樹脂之寡聚物。 「飽和熱塑性樹脂」的「飽和」係指於飽和熱塑性樹脂之分子骨架中不包含反應性多重鍵。另外，熱塑性樹脂可包含芳香環。 上述飽和熱塑性樹脂係將為原料之反應性單體聚合成為數目平均分子量10000以上而得者，上述寡聚物係將為原料之反應性單體聚合成為數目平均分子量未達10000而得者，亦可包含反應性單體本身。如此之飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物可藉由加成聚合型、開環聚合型、聚加成型、縮聚合型等之聚合反應來獲得，其聚合形式並沒有特別之限定。此處之數目平均分子量可藉由後述之實施例記載的方法進行測定。 如此之纖維黏接劑，在鈍性氣體環境或真空條件下，即使進行高溫加熱也不會著色成為褐色等。此外，即使在空氣中也不會著色，除非長時間地暴露於高溫以致因為氧化導致變色。因此，使飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物附著於纖維成形而得之切股氈，作為樹脂纖維複合材的基材，可製成即使進行高溫加熱處理也不會著色，具安定色調之製品。
上述寡聚物係數目平均分子量比上述飽和熱塑性樹脂低，且加熱熔融時之黏度低。因此，對於纖維之含浸性良好且纖維間之黏接強度高，故考慮含浸性之觀點，上述纖維黏接劑宜為上述飽和熱塑性樹脂的寡聚物。此外，考慮獲得更優良之彎曲特性的觀點，上述寡聚物之數目平均分子量宜為8000以下，更宜為5000以下。
就上述飽和熱塑性樹脂而言，可舉例如聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚硫醚、及酮系之樹脂。此等樹脂可僅使用1種，也可混合2種以上使用。尤其考慮將此等樹脂含浸至纖維後之彎曲特性等機械強度之觀點，宜為聚醯胺樹脂。
(聚醯胺樹脂) 上述聚醯胺樹脂係藉由二胺成分及二羧酸成分之2種反應性單體之聚合反應獲得之樹脂。此外，也可使用從胺基酸、肽等具有胺基及羧基之兩者之末端官能基的反應性單體、或ε‐己內醯胺等環狀單體聚合而得之樹脂。
(聚酯樹脂) 上述聚酯樹脂係藉由二醇成分與二羧酸成分之2種反應性單體之聚合反應所獲得之樹脂。此外，也可使用從胺基酸或肽等具有羥基及羧基之兩者作為末端官能基之反應性單體聚合而得之樹脂。
(聚碳酸酯樹脂) 上述聚碳酸酯樹脂係藉由二胺成分、與碳酸二酯成分或光氣(phosgene)之2種的反應性單體的聚合反應所獲得之樹脂。
就上述二胺成分而言，其種類沒有特別之限制，具體而言例如四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、2-甲基戊烷二胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、八亞甲基二胺、九亞甲基二胺、十亞甲基二胺、十二亞甲基二胺、2,2,4-三甲基-六亞甲基二胺、2,4,4-三甲基六亞甲基二胺等脂肪族二胺；1,3-雙(胺基甲基)環己烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-二胺基環己烷、1,4-二胺基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、2,2-雙(4-胺基環己基)丙烷、雙(胺基甲基)十氫萘、雙(胺基甲基)三環癸烷等脂環族二胺；間苯二甲胺、對苯二甲胺、雙(4-胺基苯基)醚、對苯二胺、雙(胺基甲基)萘等具有芳香環之二胺類等，可含有1種或2種以上來自此等二胺的構成單元。尤其考慮獲得優良之韌性的觀點，更宜為間苯二甲胺、或間苯二甲胺與對苯二甲胺的混合物等芳香族骨架者。
就上述二羧酸成分而言，其種類沒有特別之限制，可列舉對苯二甲酸、間苯二甲酸、2,6-萘二羧酸等芳香族二羧酸；琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,10-癸烷二羧酸、1,11-十一烷二羧酸、1,12-十二烷二羧酸、1,14-十四烷二羧酸、1,16-十六烷二羧酸、1,18-十八烷二羧酸、乙二酸、丙二酸等脂肪族二羧酸。
就上述二醇成分而言，其種類沒有特別之限定，可舉例如1,1’-聯苯基-4,4’-二醇、雙(4-羥基苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、雙(4-羥基苯基)醚、雙(4-羥基苯基)亞碸、雙(4-羥基苯基)硫醚、雙(4-羥基苯基)碸、雙(4-羥基苯基)酮、2,2-雙(4-羥基-3-第三丁基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷[=雙酚C]、1,1-雙(4-羥基苯基)環戊烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷[=雙酚Z]、2,2-雙(4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(4-羥基苯基)二苯基甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷、9,9-雙(4-羥基苯基)芴、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)芴、α,ω-雙[2-(對羥基苯基)乙基]聚二甲基矽氧烷、α,ω-雙[3-(鄰羥基苯基)丙基]聚二甲基矽氧烷、及4,4’-[1,3-伸苯基雙(1-甲基亞乙基)]雙酚等。
就上述碳酸二酯而言，其種類沒有特別之限定，具體而言可列舉碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、雙(氯苯基)碳酸酯、碳酸間甲苯酚酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二環己酯等。
上述聚醚樹脂，例如可藉由將乙二醇等骨架中具有烷基之二醇化合物、氫醌(hydroquinone)衍生物、雙酚衍生物等骨架中具有芳香環的化合物作為原料進行縮合來獲得。
上述聚硫醚樹脂，例如可藉由將對溴苯硫酚等化合物作為原料進行縮合來獲得。
上述酮系樹脂可列舉PEK、PEEK、PEKK等聚芳基醚酮樹脂等，例如將具有氟基之化合物與具有羥基之化合物作為原料進行縮合來獲得。
此外，上述纖維黏接劑除含有上述飽和熱塑性樹脂及其寡聚物以外，還可含有為樹脂原料的反應性單體、溶劑等。
本發明之切股氈，上述纖維黏接劑之含量相對於切股氈之總量(100質量%)宜為1~70質量%，更宜為1~60質量%，進一步宜為1~50質量%。 藉由使纖維黏接劑之含量為1質量%以上，有抑制機械強度降低的傾向。此外，藉由使纖維黏接劑之含量為70質量%以下，有抑制柔軟性降低、成形步驟之作業性降低的傾向，此外，因為切股氈之纖維間存在適當之間隙，故有抑制獲得樹脂纖維複合材料時之樹脂含浸性惡化，且抑制複合材料之機械強度降低的傾向。
切股氈之每單位面積的質量宜為50~400g/m2 ，更宜為80~350g/m2 ，進一步宜為100~300g/m2 。
本發明中使用之纖維宜為強化纖維。就強化纖維而言宜為玻璃纖維、碳纖維、玄武岩纖維、SiC纖維等無機纖維及/或有機纖維。例如更宜使用玻璃纖維、碳纖維、玄武岩纖維、SiC纖維等無機纖維，或聚芳醯胺纖維(aramid fiber)、麻纖維等有機纖維。其中，更宜使用玻璃纖維、碳纖維、玄武岩纖維、SiC纖維等無機纖維，特別宜使用玻璃纖維或碳纖維。
上述纖維在複合材料中的比率宜為1~90體積%。亦即，將基質樹脂與纖維進行複合化而獲得之複合材料中之纖維的摻合比率，相對於成形體體積，纖維宜為1~90體積%之範圍，考慮作業性或獲得高機械強度之觀點，更宜為20~70體積%之範圍，進一步宜為25~55體積%。
為了獲得高強度可為纖維之摻合比率高者，但另一方面，若纖維之摻合比率提高，基質樹脂無法充分地含浸至存在於強化纖維之間的間隙等，其結果，會有獲得之複合材料中產生空洞之情事。若產生如此空洞，則複合材料之強度急遽降低。然而，根據本發明，即使在纖維之摻合比率高的情況，連纖維之間基質樹脂也能完全地含浸，故不會導致因空洞產生所造成之強度的降低，而能提高纖維的摻合比率。考慮如此觀點，纖維之摻合比率的下限值可為40體積%以上，也可為45體積%以上，亦可為50體積%以上。
本發明之纖維的纖維長宜為5mm~300mm。製成樹脂纖維複合材料時，考慮獲得高機械強度的觀點，更宜為20~200mm，進一步宜為30~150mm，更進一步宜為35~120mm，尤其宜為40~100mm。
藉由對於將纖維切斷成為適當之長度而得的切股纖維添加纖維黏接劑，使切股纖維相互黏接，可獲得切股氈。纖維黏接劑之添加方法並沒有特別之限定，例如宜藉由將切股纖維以均等無序之狀態堆積成為片狀，散布纖維黏接劑並進行加熱後，將已軟化流動之纖維黏接劑進行冷却固化來獲得。
就上述纖維而言，可使用非連續纖維。就非連續纖維之形狀而言，宜為纖維長度與纖維直徑的比為50以上者，更宜為1000以上。
此外，上述非連續纖維之纖維長宜為0.5mm~100mm。考慮保持複合材料之高機械強度且維持賦形之觀點，更宜為10~80mm，進一步宜為20~50mm。 就玻璃纖維而言，可舉例如E玻璃、S玻璃、C玻璃等，其中宜為E玻璃。此外，玻璃纖維單絲之截面可為圓形，也可為橢圓形等扁平形狀。
碳纖維有下列3種：將煤焦油瀝青或石油瀝青作為原料之「瀝青系」、將聚丙烯腈作為原料之「PAN系」、及將纖維素纖維作為原料之「嫘縈(rayon)系」；不管何種碳纖維皆能用於本發明中。
本發明係包含上述切股氈之樹脂纖維複合材料。亦即，藉由將上述切股氈以適當之片數進行疊層，並與基質樹脂進行複合化，可獲得樹脂纖維複合材料。此處，基質樹脂係指使經疊層之切股氈黏接，成為複合材料之母材的樹脂，可為上述纖維黏接劑、或飽和熱塑性樹脂或其寡聚物，也可為除此之外的物質，亦可為此等之組合。
基質樹脂之種類沒有特別之限制，配合用途可使用環氧樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等熱硬化性樹脂、或聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚硫醚、及酮系樹脂等飽和熱塑性樹脂。另外，也可使用上述飽和熱塑性樹脂之寡聚物作為基質樹脂。寡聚物係具有大量之反應性官能基，反應性高。因此，在進行複合化時，藉由調整複合化溫度、減壓度、加熱時間，可將寡聚物予以聚合物化，亦即能就地聚合(in-situ polymerization)。考慮有提高切股氈彼此之黏接性的傾向，複合化步驟宜包含高分子量化步驟、亦即聚合物化步驟。另外，在高分子量化步驟，亦即聚合物化步驟中，數目平均分子量的上升宜為1000以上。然而，基質樹脂宜包含並非寡聚物之飽和熱塑性樹脂。飽和熱塑性樹脂更宜為包含聚醯胺樹脂。
上述複合化之方法並沒有特別之限定，可舉例如含浸方法或成形方法等。含浸方法係藉由經加熱之熔融狀態的基質樹脂來填埋存在於切股氈疊層體之空隙的方法。就含浸方法而言，可舉例如利用塗布機、壓製機、雙帶壓製機等之含浸方法，或使用傳遞模具(transfer molding)法之含浸方法。此外，就成形方法而言，可舉例如使用壓製機、雙帶壓製機、傳遞模具成形機的成形方法。
使用上述含浸方法含浸飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物時的熔融溫度條件，會根據樹脂原料之組成成分的種類、分子之聚合度而不相同，可為120~400℃之範圍。若考慮所述之提高含浸性的觀點，為熔點以上之溫度，宜為180~400℃，更宜為220~400℃。
在上述含浸方法之樹脂熔融時施加於複合材料的壓力並沒有特別之限定，考慮除去成形而得之複合材料中殘留之空隙的觀點，為0.1~30MPa，更宜為0.5~30MPa。
此外，含浸方法中之樹脂熔融也可於減壓條件下進行。在含浸時周圍之減壓度高的情況下，樹脂更容易含浸至纖維間。考慮提高含浸性之觀點，減壓度宜為0~0.095MPa，更宜為0~0.05MPa，進一步宜為0~0.01MPa。另外，此處之減壓度係表示絕對壓力。
就在上述就地聚合反應中，可在加熱時設定成為減壓條件之方法而言，沒有特別之限定，可列舉使用Va-RTM裝置、真空壓製機、高壓釜等裝置的方法。藉由使用此等裝置的方法，可將樹脂纖維複合材料成形為板狀或片狀等形狀。
在獲得之樹脂纖維複合材料中切股氈之纖維的摻合比率，相對於成形體體積，強化用纖維為1~90體積%之範圍。考慮作業性、獲得高機械強度之觀點，更宜為20~70體積%，進一步宜為25~55體積%。 [實施例]
以下展示實施例及比較例來更詳地說明本發明，但本發明並不限定為此等。
＜數目平均分子量(Mn)之測定＞ 於實施例、比較例獲得之切股氈所含之纖維黏接劑的數目平均分子量的評價係藉由GPC(Gel Permeation Chromatography：凝膠滲透層析)測定來實施。測定裝置係Shodex製GPC-104，於其使用2支Shodex製LF-404的管柱。令測定溫度為40℃、樣本濃度為0.2重量%，以0.3mL/min之流量分離樣本。測定溶劑係使用六氟異丙醇(添加三氟乙酸鈉5mol/L)，標準品係使用PMMA(Poly Methyl Methacrylate)進行分析。此處，切股氈所含之各纖維黏接劑的樣本係以物理方式削切來採取切股氈之樹脂部分。
＜纖維黏接劑A之製備＞ 將為二羧酸之癸二酸90g、及作為添加劑之乙酸鈉80mg、次亞磷酸鈉一水合物80mg加至反應容器中，邊流通氮氣邊於145℃熔融。於此緩慢地滴加作為二胺成分之間苯二甲胺與對苯二甲胺的混合物60.1g，將溫度升溫至200℃，於常壓下進行20分鐘熔融攪拌，獲得纖維黏接劑A。
＜纖維黏接劑B之製備＞ 將作為二羧酸之富馬酸51.2g、及作為添加劑之乙酸鈉80mg、次亞磷酸鈉一水合物80mg加至反應容器中，邊流通氮氣邊加熱至145℃。於此緩慢滴加作為二胺成分之間苯二甲胺與對苯二甲胺的混合物60.1g，於常壓下邊進行攪拌20分鐘邊將溫度升溫至200℃，獲得纖維黏接劑B。
(實施例1) 將直徑12μm之玻璃纖維粗紗剪切為50mm，將經剪切之纖維2.0g均勻地舖成100×100mm四方形而成為墊狀。從其上方散布上述獲得之平均粒徑100μm的纖維黏接劑A1.4g，以225℃、0.2MPa進行加熱壓製，將纖維予以黏接。之後，藉由將纖維黏接劑冷却固化，獲得200g/m2 單位面積重量的切股氈A。冷却固化後之切股氈A所含之纖維黏接劑的數目平均分子量為4800。
＜樹脂纖維複合材料＞ 在100mm(W)×100mm(D)×1.5mm(T)大小之長方體型壓製模具內重疊6片上述製備之切股氈A。更於模具內加入作為基質樹脂之聚醯胺樹脂(三菱瓦斯化學(股)製：Lexter8500)15g。將以此種方式填充了樹脂及切股氈A的壓製模具於10kPa之減壓條件下，以溫度260℃、壓製壓力3.5MPa之條件進行30分鐘壓製，獲得纖維填充量30體積%之成形為板狀的樹脂纖維複合材料。
(實施例2) 將聚對苯二甲酸丁二酯(PBT、三菱工程塑料(股)製：NOVADURAN　5010R5)作為纖維黏接劑，令壓製溫度為240℃，除此以外，以與上述實施例1同樣的方法獲得200g/m2 單位面積重量的切股氈B。冷却固化後之切股氈B所含之纖維黏接劑的數目平均分子量為7700。另外，以與上述實施例1同樣之方法，獲得纖維填充量30體積%之成形為板狀的樹脂纖維複合材料。
(實施例3) 將樹脂纖維複合材料之基質樹脂作為纖維黏接劑A，除此之外，以與上述實施例1同樣的方法，獲得纖維填充量30體積%之成形為板狀的樹脂纖維複合材料。
(實施例4) 將聚醯胺樹脂(三菱瓦斯化學(股)製：Lexter8500)作為纖維黏接劑，以與上述實施例1同樣之方法獲得200g/m2 單位面積重量的切股氈C。冷却固化後之切股氈C所含之纖維黏接劑的數目平均分子量為12000。另外，以與上述實施例1同樣之方法，獲得纖維填充量30體積%之成形為板狀的樹脂纖維複合材料。
(比較例1) 將不飽和聚酯樹脂(昭和電工(股)製：M-411)作為纖維黏接劑，以與上述實施例1同樣的方法獲得200g/m2 單位面積重量的切股氈D。冷卻固化後之切股氈D所含之纖維黏接劑的數目平均分子量為2600。另外，以與上述實施例1同樣之方法，獲得纖維填充量30體積%之成形為板狀的樹脂纖維複合材料。
(比較例2) 將上述製備之纖維黏接劑B作為纖維黏接劑，令壓製溫度為280℃，除此之外，以與上述實施例1同樣的方法獲得200g/m2 單位面積重量的切股氈E。冷却固化後之切股氈E所含之纖維黏接劑的數目平均分子量為3500。另外，令壓製溫度為280℃，除此以外以與上述實施例1同樣的方法，獲得纖維填充量30體積%之成形為板狀的樹脂纖維複合材料。
實施例及比較例之纖維黏接劑與基質樹脂組成比、樹脂纖維複合材料的評價結果係如表1所示。
＜著色評價＞ 於實施例、比較例獲得之樹脂纖維複合材料的著色評價，係目視觀察獲得之樹脂纖維複合材料，並依循下列基準進行評價。 ○：於成形前後聚醯胺樹脂(淡黄色)的色調沒有變化。 ×：於成形前後能觀察到聚醯胺樹脂變色。
＜空洞評價＞ 於實施例、比較例獲得之樹脂纖維複合材料的空洞係藉由實施截面觀察來評價。 空洞評價係使用數位顯微鏡VHX-2000(KEYENCE CORPORATION製)觀察獲得之樹脂纖維複合材料的截面，並依循下列基準進行評價。 ○：樹脂纖維複合材料之基質部分有空隙 ×：樹脂纖維複合材料之基質部分沒有空隙
＜含浸評價＞ 為了對於實施例、比較例獲得之樹脂纖維複合材料的含浸狀態進行評價，實施截面觀察。 含浸評價係使用數位顯微鏡VHX-2000(KEYENCE CORPORATION製)觀察獲得之樹脂纖維複合材料的截面，並依循下列基準進行評價。 ○：樹脂有進入至樹脂纖維複合材料之纖維束內部 ×：樹脂沒有進入至樹脂纖維繊維複合材料之纖維束內部
＜彎曲特性試驗＞ 為了評價於實施例、比較例獲得之樹脂纖維複合材料的機械強度，實施彎曲特性試驗。使用AUTOGRAPH AG5000B(島津製作所製)實施3點彎曲。試驗片形狀係高度h=1.5mm、寬度b=15mm、長度l=60mm且彎曲跨距(span)為40mm。測定溫度係於25℃進行。
【表1】
從表1可以明瞭，確認本發明之切股氈、或使用本發明之切股氈之樹脂纖維複合材料，與使用了以往之切股氈的情況相比，具有不會損傷機械強度，不會發生因高溫加熱處理所致之變色的特性。
本申請案係基於2016年11月30日向日本專利局提申之日本專利申請案(日本特願2016-232018號)，其內容納入於此作為參考。 [產業上利用性]
如同以上說明，本發明之切股氈、樹脂纖維複合材料能夠理想地使用於汽車構造材料、其他工業材料等之用途。

Claims (8)

  1. 一種切股氈(chopped strand mat)，包含纖維黏接劑與纖維，該纖維黏接劑包含飽和熱塑性樹脂及/或其寡聚物。
  2. 如申請專利範圍第1項之切股氈，其中，該纖維黏接劑係該飽和熱塑性樹脂之寡聚物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之切股氈，其中，該飽和熱塑性樹脂係選自於由聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚硫醚及酮系樹脂構成之群組中之1種或2種以上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之切股氈，其中，該纖維黏接劑之含量相對於該切股氈之總量為1~70質量%。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之切股氈，其中，該纖維為無機纖維及/或有機纖維。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之切股氈，其中，該纖維之纖維長為5mm~300mm。
  7. 一種樹脂纖維複合材料之製造方法，包括以下步驟： 將如申請專利範圍第1至6項中任一項之切股氈與基質樹脂予以複合化。
  8. 一種樹脂纖維複合材料，包含如申請專利範圍第1至6項中任一項之切股氈。
TW106141085A 2016-11-30 2017-11-27 切股氈及利用該切股氈的樹脂纖維複合材料 TW201825731A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016232018 2016-11-30
JP2016-232018 2016-11-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201825731A true TW201825731A (zh) 2018-07-16

Family

ID=62241557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106141085A TW201825731A (zh) 2016-11-30 2017-11-27 切股氈及利用該切股氈的樹脂纖維複合材料

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2018101145A1 (zh)
TW (1) TW201825731A (zh)
WO (1) WO2018101145A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2935041B2 (ja) * 1988-11-24 1999-08-16 株式会社クラレ チョップドストランドマットおよび熱可塑性樹脂シート材料
JP5251342B2 (ja) * 2008-07-31 2013-07-31 東レ株式会社 炭素繊維ウェブの製造方法
JP2014047445A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Sanyo Chem Ind Ltd 無機繊維不織布用バインダー
JP6239298B2 (ja) * 2013-03-25 2017-11-29 Art&Tech株式会社 多層シートおよび成形品

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018101145A1 (ja) 2019-10-24
WO2018101145A1 (ja) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4894982B1 (ja) ポリアミド樹脂系複合材およびその製造方法
US10316158B2 (en) Production method for fibre-reinforced composite material, prepreg, particle-containing resin composition, and fibre-reinforced composite material
KR20120036808A (ko) 입자-강인화된, 섬유-보강 중합체 복합재
EP2155474A1 (fr) Article polyamide composite
KR20120016636A (ko) 입자-강인화된 중합체 조성물
WO2011003786A1 (fr) Article polyamide composite
EP3481890B1 (fr) Structure barrière à base de copolyamide bact/xt de haute température de transition vitreuse
JP2020524616A (ja) 反応性熱可塑性プレポリマーを含浸させた繊維材料
FR2953847A1 (fr) Article composite a base de resines polyamides de faibles masses moleculaires
KR20220104687A (ko) 수지 조성물, 수지 성형체 및 그의 제조방법
TW201825731A (zh) 切股氈及利用該切股氈的樹脂纖維複合材料
JP6693960B2 (ja) 高流動性を有する熱可塑性樹脂組成物
JP2005313607A (ja) 強化繊維基材、プリプレグ、繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法
KR102086309B1 (ko) 복합 재료의 제조 방법 및 복합 재료
JP2015163468A (ja) 成形品の製造方法および成形品
WO2018229114A1 (fr) Procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite a partir de prépolymères
CN105764965A (zh) 预浸料、纤维强化复合材料及含有颗粒的树脂组合物
KR20180096673A (ko) 높은 Tg를 가지는 MPMDT/XT 코폴리아미드를 기반으로 하는 배리어 구조
US11351762B2 (en) Barrier structure made from MXDT/XT copolyamide with a high Tg
US20230080953A1 (en) Mixture of non-reactive thermoplastic polymer and reactive thermoplastic polymer and use thereof for preparing composites