TW202102588A - 碳纖維強化複合材料之成形品及其製造方法 - Google Patents

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fiber composite
less
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光岡秀人
尾關雄治
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日商東麗股份有限公司
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Abstract

本發明的課題在於提供一種碳纖維強化複合材料之成形品，其無需選擇組合使用的接著劑、金屬的種類便能夠使其良好地接著，再者即使在接著後經過了長時間後，也能夠維持其接合力。然後，本發明係一種碳纖維強化複合材料之成形品，其係至少包含碳纖維和樹脂組成物的纖維強化複合材料之成形品，其特徵為前述纖維強化複合材料之成形品的表面粗糙度Ra為0.01μm以上2μm以下，且在表面上透過厚度0.1mm以上3mm以下的含有環氧化合物的接著劑層使其與金屬接合時的拉伸剪斷接合強度(F0 )為10MPa以上40MPa以下。

Description

碳纖維強化複合材料之成形品及其製造方法
本發明係關於在與金屬材料的接著接合中顯示出高拉伸剪斷接合強度的碳纖維強化複合材料之成形品的發明。
為了將成形品與其他相同種類或不同種類的材料的成形品接合，有如下的手法：以螺栓、螺絲進行機械性地締結的手法；使用接著劑進行接合的手法；使材料的表面暫時地軟化後，在硬化前使其與其他材料接觸，從而進行接合的手法等，關於利用接著劑的接合，例如，有如下所示的例子。
在經碳纖維強化的熱硬化性樹脂、和熱塑性樹脂的接合方面，已知：將熱塑性樹脂組成物的總表面自由能和熱硬化性樹脂組成物的總表面自由能的差的絕對值設為10mJ/m2 ，從而兩者良好地接著(專利文獻1)。
在透過接著層來將結晶性熱塑性樹脂彼此接合的情況下，已知：藉由乾式處理來控制處理前後的材料的表面自由能的變化率，從而良好地接著(專利文獻2)。
在透過基於熱硬化樹脂的接著層來將鋁和熱塑性樹脂接合的情況下，已知：控制形成在鋁表面的基底處理被膜的表面自由能、熱硬化樹脂層的表面自由能的關係性、和鋁表面的基底處理被膜的表面粗糙度，從而良好地接著(專利文獻3)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1　日本特開2004-269878號公報 專利文獻2　日本特開2017-128683號公報 專利文獻3　日本特開2008-132650號公報
[發明所欲解決的課題]
在透過接著劑來將碳纖維複合材料之成形品和金屬接合的情況下，係針對其碳纖維複合材料之成形品、接著劑、金屬，基於其特性的相對關係性來選擇材料的設計、組合，因此即使是在開發出具有優異的特性的碳纖維複合材料的情況下，也有因組合使用的其他接著劑、或接合的金屬材料的特性的關係而難以使用該碳纖維複合材料之成形品的情況。
又，為了在將碳纖維複合材料成形而作成成形品之際，容易從成形模具取出成形品，而有如下的情況：在成形作業前將脫模劑塗布於成形模具的情況、以脫模薄膜包夾成形的材料來進行成形的情況。在這樣的情況下，脫模劑、脫模薄膜的成分的一部分附著於從成形模具取出的成形品的表面。此附著物有在後續步驟、使用成形品時的加工中，妨礙利用接著劑的接合，使接合力降低這樣的情況。
再者，在後續步驟中，在透過接著劑來將成形品與其他樹脂、纖維強化樹脂的成形品或金屬接合的情況下，藉由以噴擊(blast)處理、剝離層(peel ply)等的處方磨耗成形品的表面來去除脫模劑、脫模薄膜成分、或實施使凹凸形成於表面等的事前處理。因此，有因加工所造成的製造步驟的產出時間(tact time)的增加、或加工成本的增加等的課題。
本發明的目的係為了解決上述問題所完成者。即，本發明的目的在於提供一種碳纖維強化複合材料之成形品，其無需選擇組合使用的接著劑、金屬的種類便能夠使其良好地接著，再者即使在接著後經過了長時間後，也能夠維持其接合力。 又，本發明的目的在於提供一種成形品，其即使在成形後不實施花費加工時間的噴擊處理等，也能夠以接著劑良好地接合。 [用以解決課題的手段]
本發明者等發現能夠利用以下的發明來解決上述課題。
作為碳纖維強化複合材料之成形品，有以下的發明。 (1)一種碳纖維強化複合材料之成形品，其係至少包含碳纖維和樹脂組成物的纖維強化複合材料之成形品，其特徵為前述成形品的表面粗糙度Ra為0.01μm以上2μm以下，且在表面上透過厚度0.1mm以上3mm以下的含有環氧化合物的接著劑層使其與金屬接合時的拉伸剪斷接合強度(F0 )為10MPa以上40MPa以下。
然後，作為碳纖維強化複合材料之成形品的較佳態樣，有以下的發明。 (2)如前述碳纖維複合材料之成形品，其中前述成形品的表面自由能(γTOTAL )為30mJ/m2 以上80mJ/m2 以下，構成前述表面自由能(γTOTAL )的表面自由能分散成分(γd )和表面自由能極性成分(γp )的比{γp /γd }為0以上1以下。 (3)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中藉由X線光電子分光法所測定的前述成形品的表面的氟(F)和碳(C)的原子數的比{F/C}為0以上0.5以下。 (4)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中藉由X線光電子分光法所測定的前述成形品的表面的氧(O)和碳(C)的原子數的比{O/C}為0.2以上1.2以下。 (5)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中在藉由X線光電子分光法在成形品的表面所測定的窄掃描(narrow scan)C1s波峰分割中，歸屬於C-O及C-N的波峰(X)相對於主波峰(M)的強度比{X/M}為0.4以上0.8以下。
(6)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中在藉由X線光電子分光法在成形品的表面所測定的窄掃描C1s波峰分割中，歸屬於C=O的波峰(Y)相對於主波峰(M)的強度比{Y/M}為0.1以上0.3以下。 (7)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中在藉由X線光電子分光法在成形品的表面所測定的窄掃描C1s波峰分割中，歸屬於C(=O)-O的波峰(Z)相對於主波峰(M)的強度比{Z/M}為0.1以上0.3以下。 (8)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中前述成形品中所含的碳纖維的平均直徑為1~20μm，平均長度為10mm以上，碳纖維複合材料中所含的碳纖維的含量為5~75體積%。 (9)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中前述碳纖維複合材料之成形品中所含的樹脂組成物為含有環氧樹脂的熱硬化性樹脂組成物。 (10)如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品，其特徵為拉伸剪斷接合強度(F0 )、和在濕熱處理後測定的拉伸剪斷接合強度(F11 )的比{F11 /F0 }為0.75以上1以下。
然後，作為為了製造上述碳纖維複合材料之成形品的較佳的方法，有以下的發明。 (11)一種碳纖維複合材料之成形品的製造方法，其係將碳纖維複合材料成形，如前述任一項的碳纖維複合材料之成形品的製造方法，其特徵為在成形之際，使用包含氟元素的脫模劑或包含氟元素的脫模薄膜。 (12)一種碳纖維複合材料之成形品的製造方法，其係碳纖維複合材料之成形品的前述製造方法，其特徵為進行加壓(press)成形後，進一步將碳纖維複合材料的表面進行電漿處理。 [發明的效果]
本發明的碳纖維複合材料之成形品能夠提供一種碳纖維強化複合材料之成形品，其無需選擇組合使用的接著劑、金屬的種類便能夠使其良好地接著，再者即使在接著後經過了長時間後，也能夠維持其接合力。
依此方式，由於無需選擇組合使用的接著劑、金屬的種類便能夠使其良好地接著，因此藉由使用本發明的碳纖維複合材料之成形品，能夠實現例如：能夠與具有完全不同的力學特性的材料接合等，在設計最終產品之際，創造出具有以往不可能的形狀、特性的構造體。
又，即使是在像以往一樣在將碳纖維複合材料進行成形之際，使用脫模劑、脫模薄膜等的情況下，也不必在接合前進行噴擊處理等需要長處理時間的前處理，因此可以有助於低成本化。
[用以實施發明的形態]
首先，針對碳纖維複合材料進行說明。將碳纖維複合材料成形的物質也是碳纖維複合材料，在將碳纖維複合材料成形為所要的形態前的物質也是碳纖維複合材料。但是為了區別成形前後的物質，將前者稱為碳纖維複合材料之成形品，將後者僅稱為碳纖維複合材料。
就本發明的碳纖維複合材料而言，為了展現出其優異的機械特性、其特性的設計容易性，使用碳纖維是重要的。
碳纖維複合材料至少包含碳纖維和樹脂組成物。若相對於樹脂組成物中有的樹脂，存在有1質量%以上的碳纖維的話，則該碳纖維在碳纖維的周圍與形成基質的樹脂良好地緊貼，碳纖維複合材料展現出優異的力學特性。
作為本發明的碳纖維複合材料中所使用的碳纖維，較佳為使用聚丙烯腈系碳纖維。藉由碳纖維為聚丙烯腈系，在使比強度、比剛性、輕量性、導電性具有良好的均衡性，同時能夠實現便宜的成本的觀點上，成為優異的。
本發明的碳纖維複合材料、及來自其的成形品中的碳纖維，其平均纖維直徑較佳為1~20μm，再更佳為3~15μm，最佳為4~10μm。
藉由在上述範圍內，本發明的碳纖維複合材料之成形品能夠展現出優異的力學特性、和加工特性。
本發明的碳纖維複合材料、及來自其的成形品中的碳纖維可以是連續纖維，也可以是不連續的，但其平均長度較佳為10mm以上2000mm以下。藉由在上述範圍，能夠賦予優異的比強度、非剛性。
本發明的碳纖維複合材料、及來自其的成形品，較佳為包含5~75體積%的碳纖維。藉由在上述範圍，能夠對本發明的碳纖維複合材料賦予優異的成形性，又，對成形品賦予力學特性。此含量再更佳為10~65體積%。
本發明中的碳纖維複合材料、及來自其的成形品的基質部分為樹脂組成物是重要的。藉由樹脂組成物包含樹脂，能夠使與碳纖維的複合化變容易，同時能夠將成形品的比強度及比剛性和製造價格維持在良好的均衡性。 作為樹脂組成物，沒有特別的限定，例如，能夠使用熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂等。
本發明的碳纖維複合材料使用的樹脂組成物，從其力學特性及成型時的加工特性的觀點來看，較佳為包含熱硬化性樹脂。
作為熱硬化性樹脂，例如，能使用：不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、環氧樹脂、酚樹脂(可溶酚醛樹脂型)、脲．三聚氰胺樹脂、聚醯亞胺樹脂等、或此等的共聚物、改性體、或者是摻合2種以上的樹脂等。
其中，為了得到力學特性優異的碳纖維複合材料之成形品，從樹脂和碳纖維的摻合為容易來看，較佳為環氧樹脂。也有若使用環氧樹脂則成形為容易這樣的特長。其中，以雙酚A型環氧樹脂為主要成分的環氧樹脂，從經濟性、力學特性的均衡性的觀點來看是較佳的。
又，為了提升耐衝擊性，可以在熱硬化性樹脂組成物中添加彈性體或者是橡膠成分。 作為這樣的碳纖維複合材料的例子，可舉出：使用織物、單向連續的碳纖維的熱硬化性預浸物(prepreg)、熱塑性預浸物、使碳纖維不連續地無規分散的碳纖維強化SMC、碳纖維強化可沖壓基材、射出成形使用的長纖維粒料(pellet)、短纖維粒料等。
作為本發明的碳纖維複合材料之成形方法，可以從樹脂轉移成型(RTM)成形法、高壓釜成形法、加壓成形法、 纏繞成型成形法等適宜選擇，但沒有特別的限定。
以下，說明供由上述的本發明中的碳纖維複合材料所得到的成形品達成高拉伸剪斷接合強度和耐久性用的較佳態樣。
本發明中的碳纖維複合材料之成形品的表面粗糙度Ra為0.01μm以上2μm以下是重要的。對應於該成形品的Ra的值越小，成形品的表面越平滑。在Ra的值小於0.01μm的情況下，有該成形品的處理性明顯降低的情況。另一方面，在成形品的Ra大於2μm的情況下，有碳纖維在材料表面露出、或材料表面劣化，強度降低等，表面變得容易破壞的情況。
為了得到Ra為0.01~2μm的碳纖維複合材料之成形品，重要的是碳纖維均勻地分散於樹脂組成物中、或在成形時與樹脂組成物接觸的模具、薄膜使用平滑性高的材料、素材、或適切地調整與模的緊貼性、脫模性。
例如，在將已使熱硬化性樹脂含浸於碳纖維的預浸物進行加壓成形而將碳纖維複合材料製成成形品的情況下，藉由在該預浸物與加壓裝置的模具之間使用表面粗糙度小的薄膜、或使加工時溫度變低，其結果使薄膜表面的凹凸變得難以轉印，藉此可得到所要的表面粗糙度Ra。
進一步地，對碳纖維複合材料之成形品，以下述條件施加大氣壓電漿處理，從而即使是在成形時使用脫模劑、脫模薄膜等的情況下，也可以一邊將Ra的值保持在上述範圍內，一邊在短時間內賦予與其他構件的良好的接著接合性。
大氣壓電漿處理條件的一例： 電漿噴嘴旋轉數1000~3000rpm 電漿噴嘴的背壓40~60mbar 來自電漿噴嘴的氣體的流量Q35~55L/min 電漿的電力Pp：400~490W 使用氣體：空氣、氧或氮處理速度(處理時的電漿噴嘴的移動速度)：1m/min~10m/min 處理距離(電漿噴嘴最前端與被處理的材料的距離)：1mm~30mm。
在本發明中，在進行大氣壓電漿的情況下，從由使電漿產生的電壓值和電流值決定的電力Pp(電漿功率)、和每單位時間流入的氣體的流量Q，以下述式所定義的電漿密度Pd較佳為7.2~14。 Pd=Pp/Q。
本發明中的碳纖維複合材料之成形品的表面粗糙度RSm較佳為0.01μm以上250μm以下。這是因為：藉由在此範圍，能夠一邊使材料表面的碳纖維露出的情形盡量變少，一邊材料表面的微細的凹凸與接著劑組合，展現出錨定效果，從而提高接著接合性。
又，本發明的碳纖維複合材料之成形品，在其表面上透過厚度0.1mm以上3mm以下的含有環氧化合物的接著劑使金屬接合時的拉伸剪斷接合強度為10MPa以上40MPa以下是重要的。
在形成於本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面的接著劑的厚度小於0.1mm的情況下，有在碳纖維複合材料之成形品和金屬受到因熱所產生的應變的情況下無法緩和其膨脹度的差而剝離的情形。另一方面，在該接著劑層的厚度大於3mm的情況下，有剪斷應力降低，就接合體而言，對於從外部所施加的力變得不穩定的情況。
形成於本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面的接著劑的厚度，從接著強度及生產性的觀點來看，較佳為0.2mm~2.5mm，再更佳為0.3mm~2mm。
例如，為了使接著劑的層厚在上述範圍內，例如，有如下的方法：在本發明的碳纖維複合材料之成形品和金屬中的任一者或兩者的面塗布接著劑並加以貼合之際，在添加具有相當於所要的厚度的粒徑的玻璃製珠粒(bead)、或設置具有相當於所要的厚度的直徑的金屬製絲線(wire)後，以夾子挾持接合位置的成形品和金屬、或將任一方固定，而從挾持有接著劑的另一方的材料的表面朝他方側施加壓力來進行固定。
本發明的碳纖維複合材料之成形品，在其表面透過含有環氧化合物的接著劑使金屬接合時的拉伸剪斷接合強度為10MPa以上40MPa以下是重要的。本發明中使用的接著劑含有環氧化合物是重要的。所謂環氧化合物，係具有環氧基的化合物。藉由含有環氧化合物，其環氧基與存在於成形品的表面的官能基進行化學反應，能夠藉由由反應所產生的化學相互作用來賦予良好的接著性和優異的拉伸剪斷接合強度。
在本發明的碳纖維複合材料之成形品在其表面透過含有環氧化合物的接著劑使金屬接合時的拉伸剪斷接合強度小於10MPa的情況下，由於接著接合力弱，因此用於汽車、飛機、建築等的構造構件的接合的實用性變低。
另一方面，在拉伸剪斷接合強度大於40MPa的情況下，有在本發明的碳纖維複合材料之成形品與金屬因熱而發生歪曲時，接著層無法追隨其變形，接合體受到破壞的情形。
拉伸剪斷接合強度，從接合體的實質強度、和由熱所產生的變形時的耐久性的觀點來看，較佳為15MPa~35MPa，更佳為20~30MPa。
為了使將本發明的碳纖維複合材料之成形品和金屬接著接合的試驗體的拉伸剪斷接合強度成為10~40MPa，使用接著劑中具有較多的環氧基的接著劑，將接著劑均勻地塗布於接著面整面、和為了使塗布的接著劑中不產生空隙、氣泡而在塗布前先將接著劑充分地脫泡是重要的。這是因為：接著劑中的環氧基變得越多，與存在於本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面的官能基的化學相互作用變得越強，接著劑中的空隙、氣泡越少，接著劑層本身的剪斷強度變得越高。
本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面自由能(γTOTAL )較佳為30mJJ/m2 以上80mJ/m2 以下。更佳為35~75mJ/m2 。藉由表面自由能為30~80mJ/m2 ，能夠對本發明的成形品的表面賦予良好的接著活性，因而較佳。
本發明的成形品的表面自由能，有越高則上述特性越優異的傾向而較佳。然而，若表面自由能過高，則有材料的表面變脆的情況、或其活性無法長期間持續，而在接著劑塗布時無法展現出良好的接著性的可能性。
碳纖維複合材料之成形品的表面自由能，能夠藉由在成形時使用的脫模劑、脫模薄膜、成形後的表面處理來控制。脫模劑、脫模薄膜所含的氟元素的含量越少，表面自由能變得越大。又，能夠藉由對成形後的碳纖維複合材料的表面施加大氣壓電漿處理，來使表面自由能變高。
表面自由能(γTOTAL )，能夠藉由將形成碳纖維複合材料的基質樹脂使用環氧樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚丙烯樹脂、乙烯酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、氰酸酯酯樹脂等的樹脂來使其變化。
本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面自由能分散成分(γd )和表面自由能極性成分(γp )的比{γp /γd }較佳為0以上1以下，更佳為0.1~1，再更佳為0.2~1，最佳為0.3~1。藉由表面自由能分散成分和表面自由能極性成分的比在上述範圍內，能夠對本發明的成形品的表面賦予良好的與接著劑的反應性。然後，同時能夠良好地保持本發明的成形品表面的強度。其結果，能夠在從外部對與金屬的接合體施加衝擊之際，使在接著劑與成形品之間的界面的剝離破壞難以發生、或使碳纖維複合材料之成形品本身的表面附近難以受到破壞。
關於表面自由能極性成分(γp )，能夠藉由在成形時使用的脫模劑、脫模薄膜、成形後的表面處理來控制。例如，能夠在對成形後的碳纖維複合材料之成形品的表面進行大氣壓電漿處理之際，藉由使用的氣體的種類、處理時的電漿噴嘴與成形品間的距離、處理速度來調整導入至成形品表面的官能基的種類、量，從而進行控制。
本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面，係藉由X線光電子分光法所測定的碳纖維複合材料之成形品的表面的氟(F)和碳(C)的原子數的比{F/C}較佳為0以上0.5以下。更佳為0~0.4，再更佳為0~0.3，最佳為0~0.2。
本發明的成形品的表面的氟濃度越低，越能夠賦予高接著性。這是因為：氟元素會妨礙接著劑的環氧基與本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面的化學相互作用。
氟濃度，能夠藉由在成形時使用的脫模劑、脫模薄膜、在成形後本發明的成形品的表面處理來控制。能夠藉由利用氟元素的含量少的脫經劑、脫模薄膜的成形、或在成形後對碳纖維複合材料的表面施加大氣壓電漿處理，來使氟元素的濃度減少。
在成形中，若是使用包含氟的脫模劑、脫模薄膜的話，則實際上可以是0.1以上3.0以下。
本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面，係藉由X線光電子分光法所測定的碳纖維複合材料之成形品的表面的氧(O)和碳(C)的原子數的比{O/C}較佳為0.2以上1.2以下。更佳為0.2~1.0，最佳為0.2~0.8。
本發明的成形品的表面的氧濃度越高，越能夠賦予高接著性。這是因為：許多包含氧元素的官能基存在於碳纖維複合材料之成形品的表面，與接著劑的環氧基變得容易形成化學相互作用。
在{O/C}的值大於1.2的情況下，由於成形品的表面會與空氣中的水蒸氣等進行反應，因此在{O/C}大的狀態下進行保管實質上是困難的。
表面的氧(O)和碳(C)的原子數的比，能夠藉由在成形後將其表面進行處理來控制。例如，能夠藉由將所得到的成形品的表面進行大氣壓電漿處理來對本發明的碳纖維複合材料之成形品的表面導入更多的氧元素。為了控制導入的氧元素的量，可舉出：使照射大氣壓電漿的噴嘴與成形品的距離變短來進行處理、或使處理速度變慢的方法。進一步地，能夠將在電漿照射時導入至電漿產生噴嘴的氣體使用氧氣、氮氣來取代乾燥空氣，進一步地調整該等的氣體濃度、混合比、流量(L/min)，從而提高成形品的表面的氧濃度。
本發明的碳纖維複合材料之成形品，係在藉由X線光電子分光法測定其表面，將其窄掃描C1s的資料進行波峰分割的情況下，歸屬於C-O及C-N的波峰(X)相對於在284.6eV附近所觀測到的波峰面積最大的主波峰(M)(歸屬於CHx、C-C的鍵結)的面積比{X/M}較佳為0.4以上0.8以下。再更佳為0.6~0.8。
本發明的成形品，係在藉由X線光電子分光法測定其表面，將其窄掃描C1s的資料進行波峰分割的情況下，歸屬於C=O的波峰(Y)相對於波峰面積最大的主波峰(M)的強度比{Y/M}較佳為0.1以上0.3以下。再更佳為0.15~0.3。
本發明的成形品，係在藉由X線光電子分光法測定其表面，將其窄掃描C1s的資料進行波峰分割的情況下，歸屬於C(=O)-O的波峰(Z)相對於波峰面積最大的主波峰(M)的強度比{Z/M}較佳為0.1以上0.3以下。再更佳為0.15~0.3。
關於存在於本發明的成形品的表面的官能基，在C-O、C-N、C=O、C(=O)-O這樣的官能基多的情況下，可與接著劑中的環氧基進行化學相互作用的點增加，能夠在碳纖維複合材料與接著劑之間賦予良好的接著強度。此等之中，與環氧基的反應性高的C=O的波峰強度高是最佳的。
關於本發明的成形品的表面的官能基的種類，能夠藉由碳纖維複合材料中所含的樹脂組成物的種類、成形後的表面處理來控制。例如，關於樹脂組成物，使用在樹脂的化學構造中包含許多C-O、C-N、C=O、C(=O)-O這樣的成分的樹脂、或在將成形後的表面進行大氣壓電漿處理之際，提高產生電漿的氣體環境的氧的濃度，從而能夠調整上述的官能基的濃度。
本發明的碳纖維複合材料之成形品，在其表面透過含有環氧化合物的接著劑層使金屬接合的接合體的拉伸剪斷接合強度(F0 )、和在室熱處理後測定同樣地準備的接合體的拉伸剪斷接合強度(F11 )的比{F11 /F0 }較佳為0.75以上1以下。再更佳為0.80~1，最佳為0.85~1。
藉由拉伸剪斷接合強度的比{F11 /F0 }在上述範圍，在將透過接著劑層接合本發明的成形品和金屬的接合體用作汽車構件、飛機構件、建築構件的情況下，能夠長期間保持所要的接合強度。因此，能夠對該等最終製品賦予高耐久性、可靠性，因而較佳。
此拉伸剪斷接合強度的比{F11 /F0 }，就使用的接著劑而言，能夠藉由調整環氧基的含量、吸濕性、耐熱性來控制。
以下，顯示使用加壓成形法，以碳纖維預浸物為成形前的碳纖維複合材料的情況的成形品的製造方法的一例。
例如，將單向預浸物 P3842S-20(Toray股份有限公司製)以如碳纖維的方向成為平行(0/0)的構成進行積層，在此積層體的兩表面設置聚丙烯薄膜(Toray(股)製“Torayfan”(註冊商標)BO2500 厚度50μm，有光澤類型)後，使用加熱加壓，在120℃、壓力2MPa下進行加熱加壓壓縮40分鐘而得到厚度約3mm的積層板。
以如下的形式實施處理：對於所得到的積層板，使用日本Plasmatreat公司的電漿產生裝置(產生器FG5001，旋轉噴嘴RD1004)，將電漿處理噴嘴與積層板的距離設為5mm，將處理噴嘴在積層板上移動的速度設為5m/min，將在常溫常濕下、在空氣中產生的電漿照射於積層板，從而可得到具有本發明的特徵的碳纖維複合材料之成形品。
作為電漿處理的處理條件，較佳為電漿噴嘴旋轉數1000~3000rpm、電漿噴嘴的背壓40~60mbar、來自電漿噴嘴的氣體的流量35~55L/min。再更佳為電漿噴嘴旋轉數為1500~2800rpm、電漿噴嘴的背壓45~55mbar、來自電漿噴嘴的氣體的流量40~50L/min。藉由以此條件進行處理，可以將官能基有效且有效率地導入至碳纖維複合材料之成形品的表面。
本發明的碳纖維複合材料之成形品能夠透過接著劑層而形成與金屬的牢固的接合。特別是，在用作最終製品完成後難以解體．修正的汽車、飛機、建築物的構造構件之際，與金屬材料的接合性優異，能夠長期維持其接合強度，因此與以往的碳纖維複合材料之成形品相比，能夠賦予高可靠性，因而較佳。 [實施例]
基於實施例，說明本發明。以下，將碳纖維複合材料之成形品僅稱為成形品。
I.特性的測定方法 特性的測定方法係如下所述。
1.拉伸剪斷接合強度 使用在成形品的接著面上塗布接著劑，並使金屬材料接著於該處的疊置試驗片，進行拉伸剪斷接合強度測定。利用萬能試驗機實施拉伸試驗，進行疊置試驗片破壞時的荷重以及接合部的破壞狀態的目視觀測。
此外，拉伸試驗係在23℃、50%RH的氣體環境下，將試驗機的夾具間的距離設為115mm來實施。
2.接合部的破壞狀態 觀察接合部的破壞狀態，如以下進行分類。在顯示結果的表中記載為A、B、C。 A.接著劑凝集破壞…係指在拉伸剪斷試驗後，關於已被破壞的試驗體，接著劑附著於金屬側和成形品側兩邊的狀態。 B.在成形品與接著劑的界面剝離…係指在拉伸剪斷試驗後，關於已被破壞的試驗體，接著劑層全部殘留在金屬側的狀態，碳纖維複合材料側沒有接著劑附著的狀態。 C.在金屬與接著劑的界面剝離…係指在拉伸剪斷試驗後，關於已被破壞的試驗體，接著劑層全部殘留在成形品側的狀態，金屬側沒有接著劑附著的狀態。
3.表面自由能 將欲測定的試驗片設置在水平地設置的玻璃板上。使用KRUSS GmbH製全自動手持式接觸角計MSA和軟體ADVANCE(Ver.1.8)，在此試驗片上滴下超純水(“CAS RN”：7732-18-5)、二碘甲烷(“CAS RN”：75-11-6)的各液體2μL。在從滴下起3秒鐘後，從正側面觀察形成在試驗片上的液滴，測定試驗片與液滴所構成的接觸角θ。
在接觸角θ(°)的算出方面，係在該試驗片上的任意5個位置上實施同樣的測定，將排除其最大值、最小值後的3點的測定結果的平均值作為該試驗體的接觸角θ(°)。
使用所得到的接觸角θ(°)，藉由Owens-Wendt-Rable-Kaelble法，算出該成形品的表面自由能(γTOTAL )、表面自由能分散成分(γd )、表面自由能極性成分(γp )。
超純水的接觸角的測定條件係如下所述。 接觸角測定氣體環境溫度：20℃ 在算出表面自由能之際使用的超純水的表面張力資料：72.8mN/m(極性51.0mN/m、分散21.8mN/m)(引用文獻：J. Colloid Interface Sci, 127, 1989, 189-204，作者名：Janczuk, B.)
二碘甲烷的接觸角測定條件係如下所述。 接觸角測定氣體環境溫度：25℃ 在算出表面自由能之際使用的二碘甲烷的表面張力資料：50.8mN/m(極性0mN/m、分散50.8mN/m)(引用文獻：J. Colloid Interface Sci, 119, 1987, 352-361，作者名：Strom, G.)
4.X線光電子分光法測定 使用PHI公司製光電子分光裝置(型號Quantera SHM)，將本發明的成形品的小片排列在試料支撐台。將試料腔室內保持為1×108 Torr，以碳元素(C1s)為對象，實施以下述條件掃描全部能量範圍而高感度地進行元素的檢測的定性分析(寬掃描分析)、及在高能量分解條件下掃描狹窄範圍的能量範圍的高分解能分析(窄掃描分析)。其中，實施了資料處理．解析。針對各個分析，在0~1100eV、278~298eV的範圍內畫出直線的基線，從而算出各波峰的面積強度。
關於C1s的窄掃描分析，係如圖1所示，在以使284.61eV附近的波峰成為CHx、C-C、C=C鍵結的波峰、使286.34eV附近的波峰成為C-O或C-N鍵結的波峰、使287.66eV附近的波峰成為C=O鍵結的波峰、使289.01eV附近的波峰成為O=C-O鍵結的波峰、使290.80eV附近的波峰成為π-π＊伴峰、O-C(=O)-O鍵結的波峰的方式進行分割後，算出各個波峰面積。
將從寬掃描分析所得到的元素的原子數比(atomic%)設為相當的元素的該成形品的表面的原子數。又，將由窄掃描分析所得到的C-O及C-N的鍵結的波峰的強度設為X，將CHx 、C-C、C=C鍵結的波峰的強度設為M，將C=O鍵結的波峰的強度設為Y，將O=C-O鍵結的波峰的強度設為Z。
測定條件係如下所述。 激發X線：monochromatic Al Kα1,2 線(1486.6eV) X線直徑：200μm 光電子檢測角度：45°(檢測器對試料表面的傾斜度) X線輸出：15kV、45W。
資料處理係如下所述。 平滑化：9-point smoothing 橫軸補正：將C1s掃描的主波峰(M)(CHx、C-C的鍵結)設為284.6eV。
5.表面粗糙度Ra 使用觸針式表面粗糙度計以下述條件測定成形品的中心線平均粗糙度Ra。在與成形品的碳纖維成直角的方向上掃描20次並進行測定，將所得到的結果的平均值設為本發明的平均粗糙度Ra。 測定裝置：小坂研究所製高精度薄膜階差測定器ET-10 觸針前端半徑：0.5μm 觸針荷重：5mg 測定長度：1mm 截止值：0.08mm 測定環境：溫度23℃濕度65%RH。
6.10點平均粗糙度Rz及粗糙度曲線要素的平均長度RSm 使用小坂研究所的三維微細形狀測定器(型號ET-350K)及三維表面粗糙度解析系統(型號TDA-22)測定表面粗糙度Rz(10點平均粗糙度)、及粗糙度曲線要素的平均長度RSm。條件係如下所述，以20次的測定的平均值作為各自的值。 觸針直徑：2μm 觸針的荷重：0.04mN 縱向倍率：5萬倍 截止：0.5mm 饋間距：5μm 測定長度：0.5mm 測定面積：0.2mm2 測定速度：0.1mm/秒鐘。
7.接著劑塗布前的材料表面處理所花費的前處理時間。
關於成形品的成形後，從模具等脫模之後，在塗布接著劑前實施的成形品的表面加工所花費的處理時間，從生產步驟的產出時間的觀點來看，依下述基準進行評價。 將為了均勻地處理寬度25mm、長度100mm的試驗體的表面所需的時間如以下進行分類。 處理時間1分鐘以下：A 處理時間超過1分鐘：B。
8.耐久性試驗 使用高度加速壽命試驗器(ESPEC(股)製Lightspec恆溫恆濕器LHU-114型)，將以接著劑接合的疊置試驗片放置在85℃、95%RH的氣體環境的濕熱下30天後，自然冷卻，在標準狀態(23±2℃，50±5%RH)下放置24小時。針對此接合試驗體進行與前述相同條件的拉伸試驗20次，求出其破壞時的荷重的平均值(F11 )。由所得到的荷重的平均值(F11 )、和F0 ，以下式求出強度保持率F11/F0。 強度保持率(%)=(F11 /F0 )×100。
9.綜合評價 依以下的基準進行評價。此外，所謂「接合強度在規定內」，意指「拉伸剪斷接合強度(F0 )為10MPa以上40MPa以下」。 接合強度為規定外的情況：不良 前處理時間超過1分鐘的情況：不良 接合強度為規定內的情況，且處理1分鐘以內，且F11 /F0 大於0.8的情況：優秀 接合強度為規定內的情況，且處理1分鐘以內，且F11 /F0 大於0.75且0.8以下的情況：良好 接合強度為規定內的情況，且處理1分鐘以內，且F11 /F0 大於0.6且0.75以下的情況：普通 II.實施例、比較例中的成形品及其中使用的材料 >成形品1> 使纖維方向全部一致地積層16片單向性碳纖維預浸物(Toray(股)製P3832S-20)，在此積層體的兩表面設置聚丙烯薄膜(Toray(股)製“Torayfan”(註冊商標)BO2500 厚度50μm，有光澤類型)後，藉由加壓成形法得到平均厚度3mm的成形品1。將使用此成形品1的後述的各實施例中的表面自由能、表面自由能分散成分、表面自由能極性成分、基於X線光電子分光法的測定結果以及解析結果顯示於表中。之後，將各成形品進行切削加工為45mm×10mm的短條片。
>成形品2> 除了在成形品1的製作中，使用氟樹脂薄膜(AGC(股)製“AFLEX”(註冊商標)25MW1080NT)取代聚丙烯薄膜外，同樣地進行成形而得到成形品2。將使用此成形品2的後述的各實施例中的表面自由能、表面自由能分散成分、表面自由能極性成分、基於X線光電子分光法的測定結果以及解析結果顯示於表中。
之後，將各成形品進行切削加工為45mm×10mm的短條片。
>接著劑1> 使用3M公司製2液硬化型環氧系接著劑『“AutomixTM (註冊商標)Panelbond 8115』，使用專用的手槍(handgun)(3M公司製Automix手槍8117)和專用的混合噴嘴(3M公司製Automix混合噴嘴8193)，塗布於試驗片。此外，為了控制接著面積，使用遮蔽紙(masking paper)，以接著劑不會附著於所要的面積以上的方式操作。此外，接著劑層厚度係以φ0.5±0.1mm的玻璃珠粒來調整。 >接著劑2> 使用LORD公司製2液硬化型胺基甲酸酯系接著劑「“LORD”(註冊商標)7545-A/D」(A為主要材料，D為硬化劑)，使用手槍和專用的混合噴嘴，塗布於試驗片。此外，為了控制接著面積，使用遮蔽紙，以接著劑不會附著於所要的面積以上的方式操作。此外，接著劑層厚度係以φ0.5±0.1mm的玻璃珠粒來調整。
>金屬1> 以雷射將鐵(等級SPCC-SD)(厚度1.5mm)切削加工為45mm×10mm的短條片後，在以丙酮將短條片的表面進行脫脂後使用。
>成形品3> 除了在成形品1的製作中，使用聚-4-甲基戊烯-1薄膜(三井化學Tohcello(股)製“Opulent”(註冊商標)X88B)取代聚丙烯薄膜外，同樣地進行成形而得到成形品3。將使用此成形品3的後述的各實施例中的表面自由能、表面自由能分散成分、表面自由能極性成分、基於X線光電子分光法的測定結果以及解析結果顯示於表1中。
之後，將各成形品進行切削加工為45mm×10mm的短條片。
>成形品4> 除了在成形品1的製作中，使用聚-4-甲基戊烯-1薄膜(三井化學Tohcello(股)製“Opulent”(註冊商標)X44B)取代聚丙烯薄膜外，同樣地進行成形而得到成形品4。將使用此成形品4的後述的各實施例中的表面自由能、表面自由能分散成分、表面自由能極性成分、基於X線光電子分光法的測定結果以及解析結果顯示於表中。
之後，將各成形品進行切削加工為45mm×10mm的短條片。
>成形品5> 除了在成形品1的製作中，使用環烯烴聚合物薄膜(日本Zeon(股)製“ ZEONORFILM”(註冊商標)ZF16-050)取代聚丙烯薄膜外，同樣地進行成形而得到成形品5。將使用此成形品5的後述的各實施例中的表面自由能、表面自由能分散成分、表面自由能極性成分、基於X線光電子分光法的測定結果以及解析結果顯示於表1中。
之後，將各成形品進行切削加工為45mm×10mm的短條片。 III.實施例、比較例 (實施例1) 對成形品1的短條片的表面施加大氣壓電漿處理。大氣壓電漿處理係以如下的形式實施處理：使用日本Plasmatreat公司的電漿產生裝置(產生器FG5001，旋轉噴嘴RD1004)，將電漿處理噴嘴與成形品的距離設為5mm，將處理噴嘴在成形品1上移動的速度設為5m/min，在電漿噴嘴的旋轉數1600RPM、導入至處理噴嘴的空氣流量45L/分鐘、升壓後的瓦特數433W下，將在常溫常濕下、在空氣中產生的電漿照射於碳纖維複合材料1。
將此電漿處理後的成形品1的表面自由能、表面自由能分散成分、表面自由能極性成分、基於X線光電子分光法的測定以及解析結果顯示於表中。
在從處理起30分鐘以內，在成形品1的經電漿處理的面上塗布接著劑1，與金屬1接合，製作ISO 19095-2(2015)中記載的疊置試驗片類型B(接著厚度：0.5mm)。
疊置試驗片製作時，塗布的接著劑係藉由在熱風烘箱內，在乾燥空氣氣體環境下，在60℃下靜置5小時，來使接著劑完全硬化，製作成形品和金屬的疊置試驗片。該試驗片係保管在25℃、50%RH氣體環境下。
在從此疊置試驗片製作起1週以內，使用ISO 19095-3(2015)中記載的拉伸剪斷接著強度評價用裝置的試驗片保持具，在室溫25℃下，在試驗速度5mm/min下實施拉伸試驗。拉伸試驗機使用INSTRON公司製萬能試驗機5969，以n數3進行評價，將其平均值設為拉伸剪斷接合強度(F0 )。
又，製作疊置試驗片後，以上述耐久性試驗中記載的方法製作試料後，使用ISO 19095-3(2015)中記載的試驗片保持具，在室溫25℃下，在試驗速度5mm/min下實施拉伸試驗。拉伸試驗機使用INSTRON公司製萬能試驗機5969，以n數3進行評價，將其平均值設為拉伸剪斷接合強度(F11 )。
將所得到的疊置試驗片的評價結果顯示於表中。
(實施例2) 除了在實施例1中，使用成形品2來取代成形品1外，將在與實施例1同樣的條件下實施的情況作為實施例2。
(實施例3) 在成形品1的表面的任一面塗布接著劑1，與金屬1接合，製作ISO 19095-2(2015)中記載的疊置試驗片(接著厚度：0.5mm)。
在從此疊置試驗片製作起1週以內，使用ISO 19095-3(2015)中記載的試驗片保持具，在室溫25℃下，在試驗速度5mm/min下實施拉伸試驗。拉伸試驗機使用INSTRON公司製萬能試驗機5969，以n數3進行評價，將其平均值設為拉伸剪斷接合強度(F0 )。
又，製作疊置試驗片後，進行濕熱處理後，使用ISO 19095-3(2015)中記載的試驗片保持具，在室溫25℃下，在試驗速度5mm/min下實施拉伸試驗。拉伸試驗機使用INSTRON公司製萬能試驗機5969，以n數3進行評價，將其平均值設為拉伸剪斷接合強度(F11 )。
將所得到的疊置試驗片的評價結果顯示於表1。
(實施例4) 除了在實施例1中，使用成形品3來取代成形品1外，將在與實施例1同樣的條件下實施的情況作為實施例4。
(實施例5) 除了在實施例1中，使用成形品4來取代成形品1外，將在與實施例1同樣的條件下實施的情況作為實施例5。
(實施例6) 除了在實施例1中，使用成形品5來取代成形品1外，將在與實施例1同樣的條件下實施的情況作為實施例6。 (實施例7) 除了在實施例1中，將導入至處理噴嘴的氣體設為氧70體積%、空氣30體積%的混合氣體流量45L/分鐘而非空氣，使用在常溫常濕下產生的電漿，和在將成形品切削加工為45mm×10mm的短條片後實施利用丙酮的脫脂之後才使用的點外，將在與實施例1同樣的條件下實施的情況作為實施例7。
(實施例8) 除了在實施例1中，將導入至處理噴嘴的氣體設為氮70體積%、空氣30體積%的混合氣體流量45L/分鐘而非空氣，使用在常溫常濕下產生的電漿，和在將成形品切削加工為45mm×10mm的短條片後實施利用丙酮的脫脂之後才使用的點外，將在與實施例1同樣的條件下實施的情況作為實施例8。
(實施例9) 除了在成形品2的成形時，並未在積層對的兩表面設置“AFLEX”(註冊商標)25MW 1080NT)，而是將Neos股份有限公司製“Frelease”(註冊商標)65以蒸餾水稀釋5倍並噴霧在加壓裝置的模具的表面來進行成形，和在將成形品切削加工為45mm×10mm的短條片後實施利用丙酮的脫脂之後才使用的點外，將在與實施例2同樣的條件下實施的情況作為實施例9。
(實施例10) 除了在成形品2的成形時，並未在積層對的兩表面設置“AFLEX”(註冊商標)25MW 1080NT)，而是將Daikin工業股份有限公司製“DAIFREE”(註冊商標)GW-251以蒸餾水稀釋5倍並噴霧在加壓裝置的模具的表面來進行成形，和在將成形品切削加工為45mm×10mm的短條片後實施利用丙酮的脫脂之後才使用的點外，將在與實施例2同樣的條件下實施的情況作為實施例10。
(實施例11) 除了使用LORD公司製二液胺基甲酸酯接著劑LORD 7545的接著劑2來取代使用接著劑1，和在將成形品切削加工為45mm×10mm的短條片後實施利用丙酮的脫脂之後才使用的點外，將在與實施例2同樣的條件下實施的情況作為實施例11。
(比較例1) 除了在實施例1中，使用成形品2來取代成形品1外，將在與實施例1同樣的條件下實施的情況作為比較例1。
(比較例2) 雖然使纖維方向全部一致地積層16片單向性碳纖維預浸物(Toray(股)製P3832S-20)，在此積層體的兩表面設置聚乙烯醇薄膜(KURARAY(股)製“POVAL”(註冊商標)薄膜#4000)後，藉由加壓成形法得到平均厚度3mm的成形品，但在加壓成形後無法將聚乙烯醇薄膜從成形體剝下，因此不能製作試驗片。
[表1]
  實施例1 實施例2 實施例3 實施例4
脫模薄膜 或脫模劑   聚丙烯薄膜 氟樹脂薄膜 聚丙烯薄膜 聚-4-甲基戊烯-1薄膜
接著劑   二液環氧 二液環氧 二液環氧 二液環氧
表面處理   大氣壓電漿 大氣壓電漿 無 無
電漿處理 使用氣體(混合比例)   空氣 (100%) 空氣 (100%) - -
電漿產生電力 W 400 400 - -
電漿處理 氣體流量 L/min 55 55 - -
電漿密度   7.3 7.3 - -
純剪斷強度 (F0 ) (MPa) 25 23 22 23
純剪斷強度 (F11 ) (MPa) 23 20 17 17
F11 /F0   0.92 0.87 0.77 0.74
接合部的破壞狀態   A A A A
表面粗糙度 Ra (μm) 0.5 1.8 0.3 1.3
表面粗糙度 Rz (μm) 7 20 5 11
表面粗糙度 RSm (μm) 135 140 110 120
表面自由能 (mJ/m2 ) 72 54 44 40
表面自由能 極性成分(γp ) (mJ/m2 ) 30 25 7 5
表面自由能 分散成分(γd ) (mJ/m2 ) 42 29 37 35
γp /γd   0.7 0.9 0.2 0.1
{F/C}   0.1 0.4 0.1 0.1
{O/C}   0.5 0.4 0.3 0.2
{X/M}   0.8 0.7 0.5 0.3
{Y/M}   0.3 0.2 0.2 0.1
{Z/M}   0.2 0.1 0.1 0.1
前處理時間   A A A A
綜合評價   良好 良好 良好 普通
[表2]
  實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9
脫模薄膜 或脫模劑   聚-4-甲基戊烯-1薄膜 環烯烴 聚合物薄膜 氟樹脂 薄膜 氟樹脂 薄膜 “Frelease”65
接著劑   二液環氧 二液環氧 二液環氧 二液環氧 二液環氧
表面處理   無 無 大氣壓電漿 大氣壓電漿 大氣壓電漿
電漿處理 使用氣體(混合比例)   - - 氧70% 空氣30% 氮70% 空氣30% 空氣 (100%)
電漿產生電力 W - - 440 440 420
電漿處理 氣體流量 L/min - - 40 40 50
電漿密度   - - 11.0 11.0 8.4
純剪斷強度 (F0 ) (MPa) 23 22 25 25 20
純剪斷強度 (F11 ) (MPa) 16 15 24 24 16
F11 /F0   0.70 0.68 0.94 0.94 0.80
接合部的破壞狀態   A A A A A
表面粗糙度 Ra (μm) 1.6 1.0 2.0 1.9 0.3
表面粗糙度 Rz (μm) 15 10 25 23 5
表面粗糙度 RSm (μm) 122 115 150 147 130
表面自由能 (mJ/m2 ) 40 33 60 58 49
表面自由能 極性成分(γp ) (mJ/m2 ) 5 3 30 28 20
表面自由能 分散成分(γd ) (mJ/m2 ) 35 30 30 30 29
γp /γd   0.1 0.1 1.0 0.9 0.7
{F/C}   0.1 0.1 0.2 0.3 0.4
{O/C}   0.2 0.2 1.0 0.5 0.4
{X/M}   0.2 0.2 0.8 0.7 0.6
{Y/M}   0.1 0.1 0.3 0.2 0.2
{Z/M}   0.1 0.1 0.3 0.2 0.1
前處理時間   A A A A A
綜合評價   普通 普通 優秀 優秀 良好
[表3]
  實施例10 實施例11 比較例1 比較例2
脫模薄膜 或脫模劑   “DAIFREE” GW-251 氟樹脂 薄膜 氟樹脂 薄膜 聚乙烯醇 薄膜
接著劑   二液環氧 二液胺基甲酸酯 二液環氧 -
表面處理   大氣壓電漿 大氣壓電漿 無 -
電漿處理 使用氣體(混合比例)   空氣 (100%) 空氣 (100%) - -
電漿產生電力 W 420 400 - -
電漿處理 氣體流量 L/min 50 55 - -
電漿密度   8.4 7.3 - -
純剪斷強度 (F0 ) (MPa) 20 12 5 -
純剪斷強度 (F11 ) (MPa) 16 10 3 -
F11 /F0   0.80 0.83 0.60 -
接合部的破壞狀態   A A B -
表面粗糙度 Ra (μm) 0.4 1.8 1.1 -
表面粗糙度 Rz (μm) 6 20 11 -
表面粗糙度 RSm (μm) 132 140 134 -
表面自由能 (mJ/m2 ) 51 54 28 -
表面自由能 極性成分(γp ) (mJ/m2 ) 23 25 8 -
表面自由能 分散成分(γd ) (mJ/m2 ) 28 29 20 -
γp /γd   0.8 0.9 0.4 -
{F/C}   0.4 0.4 0.6 -
{O/C}   0.4 0.4 0.1 -
{X/M}   0.6 0.7 0.3 -
{Y/M}   0.2 0.2 0 -
{Z/M}   0.1 0.1 0 -
前處理時間   A A A A
綜合評價   良好 優秀 不良 不良
[產業上的可利用性]
本發明的碳纖維複合材料之成形品，與以往的碳纖維複合材料相比，接著性和接著性的長期穩定性優異，因此在具有需要利用接著劑來與金屬接合的部位的汽車、飛機、建築領域中特別有用。特別是在汽車車體的引擎蓋、車門等的嵌板構造等中，適合將金屬材料的外部構件和內部構件接合的接合構造。再者，例如，由於可以藉由改變與碳纖維組合的樹脂組成物來自由地調整接著性以外的特性，因此可以展開廣泛的用途。
無。
圖1係顯示以X線光電子分光法測定本發明的碳纖維複合材料之成形品的窄掃描C1s波峰分割的圖表。
無。

Claims (12)

  1. 一種碳纖維強化複合材料之成形品，其係至少包含碳纖維和樹脂組成物的纖維強化複合材料之成形品，其特徵為該成形品的表面粗糙度Ra為0.01μm以上2μm以下，且在表面上透過厚度0.1mm以上3mm以下的含有環氧化合物的接著劑層使其與金屬接合時的拉伸剪斷接合強度(F0 )為10MPa以上40MPa以下。
  2. 如請求項1的碳纖維複合材料之成形品，其中該成形品的表面自由能(γTOTAL )為30mJ/m2 以上80mJ/m2 以下，構成該表面自由能(γTOTAL )的表面自由能分散成分(γd )和表面自由能極性成分(γp )的比{γp /γd }為0以上1以下。
  3. 如請求項1或2的碳纖維複合材料之成形品，其中藉由X線光電子分光法所測定的碳纖維複合材料的表面的氟(F)和碳(C)的原子數的比{F/C}為0以上0.5以下。
  4. 如請求項1至3中任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中藉由X線光電子分光法所測定的該成形品的表面的氧(O)和碳(C)的原子數的比{O/C}為0.2以上1.2以下。
  5. 如請求項1至4中任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中在藉由X線光電子分光法在成形品的表面所測定的窄掃描(narrow scan)C1s波峰分割中，歸屬於C-O及C-N的波峰(X)相對於主波峰(M)的強度比{X/M}為0.4以上0.8以下。
  6. 如請求項1至5中任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中在藉由X線光電子分光法在成形品的表面所測定的窄掃描C1s波峰分割中，歸屬於C=O的波峰(Y)相對於主波峰(M)的強度比{Y/M}為0.1以上0.3以下。
  7. 如請求項1至6中任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中在藉由X線光電子分光法在成形品的表面所測定的窄掃描C1s波峰分割中，歸屬於C(=O)-O的波峰(Z)相對於主波峰(M)的強度比{Z/M}為0.1以上0.3以下。
  8. 如請求項1至7中任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中該成形品中所含的碳纖維的平均直徑為1~20μm，平均長度為10mm以上，碳纖維複合材料中所含的碳纖維的含量為5~75體積%。
  9. 如請求項1至8中任一項的碳纖維複合材料之成形品，其中該碳纖維複合材料之成形品中所含的樹脂組成物為含有環氧樹脂的熱硬化性樹脂組成物。
  10. 如請求項1至9中任一項的碳纖維複合材料，其中拉伸剪斷接合強度(F0 )、和在濕熱處理後測定的拉伸剪斷接合強度(F11 )的比{F11 /F0 }為0.75以上1以下。
  11. 一種碳纖維複合材料之成形品的製造方法，其係將碳纖維複合材料成形，如請求項1至10中任一項的碳纖維複合材料成形品的製造方法，其特徵為在加壓成形之際，使用包含氟元素的脫模劑或包含氟元素的脫模薄膜。
  12. 一種碳纖維複合材料之成形品的製造方法，其係如請求項11的碳纖維複合材料之成形品的製造方法，其特徵為進行加壓(press)成形後，進一步將碳纖維複合材料的表面進行電漿處理。
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