WO2020174748A1 - 樹脂組成物及びその成形体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin composition and a molded product thereof.
- carbon fiber As a fiber used for reinforcement, carbon fiber (hereinafter sometimes abbreviated as 0) is known as one of the lowest density reinforcing fibers. However, since ⁇ has a small number of functional groups on the fiber surface, it is difficult to improve the adhesive force between the fiber and the resin, that is, the field shear strength.
- a carbon fiber composite material a carbon fiber reinforced composite material having an epoxy resin as a matrix (carbon fiber reinforced plastic; hereinafter sometimes abbreviated as ⁇ ) is known, and its use in aircrafts is progressing. (Patent Document 1).
- the uncured epoxy resin itself has a reactive functional group, and the interfacial shear strength increases during the curing process, so it is possible to provide excellent product strength. it can.
- there is a problem in application to versatile applications due to long curing time, complicated molding process, difficulty in recycling, high cost, etc.
- a carbon fiber composite material having a thermoplastic resin as a matrix (a carbon fiber reinforced thermoplastic resin.
- a carbon fiber reinforced thermoplastic resin hereinafter, may be abbreviated as 0 [3 ⁇ 4].
- Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 20 08 _ 2 0 8 2 0 1
- Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 20 18 _ 1 4 5 2 4 5
- thermoplastic resin When a thermoplastic resin is used as a matrix, as described above, it has advantages such as ease of molding and recycling, but there is a problem in strength of the obtained member.
- Thermoplastic resins do not have reactive functional groups and have low interfacial shear strength with 0. Therefore, by devising a sizing agent for carbon fibers, adding a thermoplastic resin having reactive functional groups, etc. Methods are used to improve the adhesion between fibers and resins. However, for example, when considering application to automobile parts, sufficient product strength cannot be obtained yet, and it is necessary to improve interfacial shear strength and improve product properties.
- the present inventors have studied to obtain a resin composition having high interfacial shear strength at the interface between the resin and the carbon fiber, and having excellent moldability and mechanical strength.
- a resin composition containing a resin containing a polyarylene ether modified with a functional group and a thermoplastic resin, and carbon fiber solves the above-mentioned problems.
- the above-mentioned problems are solved by a manufacturing method including a step of producing a carbon member containing a polyarylene ether not modified with a functional group and a carbon fiber, and a step of adding a thermoplastic resin to the carbon member. I found out what to do. That is, the present invention relates to the following.
- a resin composition comprising a resin (3) containing a polyarylene ether (8) modified with a functional group and a thermoplastic resin (B), and a carbon fiber ( ⁇ 3).
- the dicarboxylic acid-modified polyarylene ether is a fumaric acid-modified polyarylene ether or a maleic anhydride-modified polyarylene ether 20/174748 3 ⁇ (: 171?2019/042220
- the functional group-modified polyarylene ether (8) is included in an amount of 0.5 to 30% by mass, and any one of the above [1] to [3] The resin composition according to any one of the above.
- thermoplastic resin (M) is at least one selected from the group consisting of polycarbonate resin, polystyrene resin, polyamide and polyolefin.
- thermoplastic resin (Mitsumi) is a polystyrene resin.
- the carbon fibers ( ⁇ 3) are 1 ⁇ 1 type carbon fibers, pitch type carbon fibers, thermosetting type carbon fibers, phenol type carbon fibers, vapor grown carbon fibers, recycled carbon fibers (?3 ⁇ 4 ⁇ ).
- a step of producing a carbon member containing the functional group-modified polyarylene ether (8) and the carbon fiber ( ⁇ 3), and the thermoplastic resin (M) to the carbon member Any of the above [10] to [13], including the step of adding ⁇ 2020/174748 4 ⁇ (:171?2019/042220
- a method for producing a resin molded body comprising: a step of producing a carbon member containing a polyarylene ether not modified with a functional group; and a carbon fiber; and a step of adding a thermoplastic resin to the carbon member. ..
- the present invention it is possible to obtain a resin composition having a high interfacial shear strength at the interface between the resin and the carbon fiber and excellent in moldability and mechanical strength, a molded product thereof, and a composite material. it can.
- Fig. 1 is a graph showing the behavior of interfacial shear strength by the microdroplet method.
- a resin (3) containing a polyarylene ether () modified with a functional group and a thermoplastic resin (M), and a resin containing a carbon fiber ( ⁇ ) Provided are a composition, a molded body thereof (including a laminated body), and a method for producing a molded body.
- the second embodiment of the present invention provides a method for producing a resin molded body, the molded body thereof, and a laminate.
- One of the features of the second embodiment is that polyarylene ether which is not modified with a functional group, carbon fiber, and a thermoplastic resin are used as the material for the molded body.
- the term "composition” refers to a material containing the resin (3) and the carbon fiber ( ⁇ 3), and the method of inclusion is not limited.
- Carbon fiber ( ⁇ 3) In the case where is a woven fabric, a non-woven fabric, or a member having the form of a unidirectional material, a composite material obtained by impregnating the carbon fiber member with the resin (3) is also included in the “composition” in the present invention.
- the term "impregnating" a resin or the like in carbon fibers or carbon members means carbon fibers (carbon members). Includes all forms in which resin components, etc. are added, for example, dipping, dipping, dipping, etc.
- the carbon member may be obtained from the step of producing a carbon member containing a polyarylene ether not modified with a functional group and a carbon fiber.
- the specific carbon member manufacturing method does not matter
- the resin (3) contained in the resin composition of the first embodiment of the present invention comprises a functional group-modified polyarylene ether (8) and a thermoplastic resin (M).
- the functional group-modified polyarylene ether (8) contained in the resin composition of the first embodiment is obtained by reacting the following polyarylene ether with the below-mentioned modifier. be able to.
- the polyarylene ether used as a raw material of the functional group-modified polyarylene ether (8) contained in the resin composition of the first embodiment is not particularly limited.
- polyarylene ether examples include poly(2,3-dimethyl-6 ⁇ 2020/174748 6 ⁇ (:171?2019/042220
- polymers and copolymers described in the specifications 306, 875, 3,257,357 and 3,257,358 are also suitable. Further, examples thereof include a graft copolymer and a block copolymer of a vinyl aromatic compound such as polystyrene and the above polyphenylene ether. Of these, poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether) is particularly preferably used.
- the degree of polymerization of the polyarylene ether is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose of use and the like, and usually can be selected from the range of 60 to 400. If the degree of overlap is 60 or more, it will be described in detail later. ⁇ 2020/174748 7 (:171?2019/042220) The strength of the resin composition containing Renether (8) can be improved.If it is 400 or less, good moldability can be maintained.
- Examples of the modifier for modifying the above polyarylene ether include an acid modifier, an amino group-containing modifier, a phosphorus compound, a hydroxyl group-containing modifier, a halogen-containing modifier, an epoxy group-containing modifier, and an unsaturated group. Examples thereof include hydrocarbon group-containing modifiers.
- Examples of the acid modifier include dicarboxylic acids and their derivatives.
- Examples of the dicarboxylic acid used as a modifier include maleic anhydride and its derivatives, and fumaric acid and its derivatives.
- a derivative of maleic anhydride is a compound having an ethylenic double bond and a polar group such as a carboxyl group or an acid anhydride group in the same molecule.
- maleic acid for example, maleic acid, maleic acid monoester, maleic acid ester, maleide and its 1 ⁇ 1 substitution product (eg, 1 ⁇ 1-substituted maleide, maleic acid monoamide, maleic acid diamide, etc.
- maleic acid examples include ammonium salts of acids, metal salts of maleic acid, acrylic acid, methacrylic acid, ester of methacrylic acid and glycidyl methacrylate.
- the fumaric acid derivative include gemester fumarate, metal fumarate, ammonium fumarate, and fumaric acid halide. Of these, fumaric acid or maleic anhydride is particularly preferably used.
- the polyarylene ether modified with the above functional group (8) can be obtained by reacting the above-mentioned polyarylene ether with a modifier.
- the polyarylene ether modified with a functional group is preferably a dicarboxylic acid-modified polyarylene ether, more preferably a fumaric acid-modified polyarylene ether or a maleic acid-modified polyarylene ether.
- (styrene-maleic anhydride)-polyphenylene ether-graft polymer maleic anhydride-modified polyphenylene ether, fumaric acid-modified polyphenylene ether, glycidyl methacrylate-modified polyphenylene ether, amine-modified polyphenylene ether, etc.
- modified polyphenylene ether-based polymers of Among them modified polyphenylene ether is preferable, and maleic anhydride modified polyphenylene ether or fumaric acid modified polyphenylene ether.
- the modification degree (modification degree or modification amount) of the polyarylene ether (8) modified with a functional group can be determined by infrared () absorption spectroscopy or titration method.
- the polyarylene ether (8) modified with a functional group preferably has a modification degree of 0.05 to 20.
- the modified amount is determined by titration, it can be determined as the acid content from the neutralization titration amount measured according to "3 ⁇ 0 0 7 0-1 9 9 2.
- the modified amount of the functional group-modified polyarylene ether (8) is preferably from 0.1 to 20% by mass, and more preferably from ⁇ .
- a modified amount of 5 to 15% by mass, more preferably 1.0 to 10% by mass, and particularly preferably 1.0 to 5.0% by mass can be used.
- a polyarylene ether modified with a functional group (8) is prepared by reacting a polyarylene ether with various modifiers in the presence of a solvent or another resin, in the presence or absence of a radical generator. It can be prepared by Solution modification or melt modification is known as a modification method.
- the polyarylene ether and fumaric acid or its derivative are combined with the radical generator in the presence of an aromatic hydrocarbon solvent and other resins.
- the fumaric acid-modified polyarylene ether can be obtained by reacting in the presence or absence.
- aromatic hydrocarbon solvent, polyarylene ether, fumaric acid or a derivative thereof, and a radical generator which is optionally used are dissolved and ⁇ 2020/174748 9 ⁇ (:171?2019/042220
- benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, chlorobenzene, 6-butylbenzene and the like can be mentioned as suitable ones. Among them, benzene, toluene, chlorobenzene, and 6-butylbenzene, which have small chain transfer constants, are preferably used.
- the solvent may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the ratio of the aromatic hydrocarbon solvent used is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the situation. Generally, it may be set in the range of 1 to 20 times (mass ratio) with respect to the polyarylene ether used.
- the proportion of fumaric acid or its derivative used as a modifier is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 3 to 15 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyarylene ether. is there. If it is 1 part by mass or more, a sufficient amount of modification (modification degree) can be obtained. When the amount is 20 parts by mass or less, post-treatment such as purification after denaturation can be appropriately performed.
- the radical generator optionally used for the solution modification of the polyarylene ether is not particularly limited.
- a compound having a large hydrogen abstraction ability is preferable because it has a decomposition temperature suitable for the reaction temperature and effectively grafts the modifier onto the polyarylene ether.
- di 16-butyl peroxide, dicumyl peroxide, 1, 1 — bis ⁇ 6 _ butylperoxy) cyclohexane, 1, 1, — bis ⁇ 6-butylperoxy) 1, 3, 3, 5 —Trimethylcyclohexane, benzoyl peroxide, decanoyl peroxide, etc. can be mentioned.
- the use ratio of the radical generator is preferably 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyarylene ether.
- amount of the radical generator is 15 parts by mass or less, insoluble components are less likely to be generated, which is preferable.
- a polyarylene ether having a low modification amount (modification degree) for example, modification amount of 0.3 to 0.5 mass%) is obtained.
- the polyarylene ether and the modifier for example, fumaric acid or a derivative thereof is dissolved in an aromatic hydrocarbon solvent to make it uniform, and then the radical generator is added. If used, ⁇ 2020/174748 10 ⁇ (:171?2019/042220
- reaction time can be appropriately selected, in order to effectively act the radical generator, it is preferable to carry out a modification reaction at a predetermined reaction temperature for a time three times or more the half-life of the radical generator.
- reaction solution is added to a poor solvent for polyarylene ether such as methanol, and the precipitated modified polyarylene ether is recovered and dried to obtain the target polyarylene ether modified with a functional group. it can.
- a poor solvent for polyarylene ether such as methanol
- the polyarylene ether is melt-modified, the polyarylene ether is melt-kneaded in the presence or absence of a radical generator with a modifier, for example, fumaric acid or a derivative thereof, using an extruder.
- a polyarylene ether modified with a functional group can be obtained.
- the use ratio of fumaric acid or its derivative is preferably 1 to 5 parts by mass, and more preferably 2 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyarylene ether. If it is 1 part by mass or more, the modification amount (modification degree) will be sufficient. Can be suppressed.
- the radical generator used for the melt modification of the polyarylene ether preferably has a half-life of 1 minute and a temperature of 300 ° C. or higher.
- the modification effect of poly(arylene ether) is not sufficient for substances with a half-life of 1 minute and a temperature of less than 300 ° C, such as peroxides and azo compounds.
- radical generator examples include, for example, 2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane, 2,3-diethyl-2,3-diphenylbutane, 2,
- Examples include 3-diethyl-2,3-diphenylhexane and 2,3-dimethyl-2,3-di(_methylphenyl)butane. Of these, 2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane having a half-life of 1 minute and a temperature of 330° is preferably used. ⁇ 2020/174748 1 1 ⁇ (:171?2019/042220
- the proportion of the radical generator used is selected within the range of preferably 0.1 to 3 parts by mass, and more preferably 0.5 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyarylene ether. If it is 1 part by mass or more, a high denaturing effect can be obtained, and if it is 3 parts by mass or less, the polyarylene ether can be modified efficiently, and insoluble components hardly occur.
- melt-modifying the polyarylene ether for example, polyarylene ether, fumaric acid or a derivative thereof, and a radical generator are uniformly dry-blended at room temperature, and then the kneading temperature of the polyarylene ether is substantially
- the melting reaction can be carried out in the range of 300 to 350°. If it is 300°C or more, the melt viscosity can be appropriately maintained, and if it is 350°C or less, the decomposition of polyarylene ether can be suppressed.
- the amount of modification is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, further preferably 1 to 10% by mass, and particularly preferably 1.0 to 5.0% by mass. Is.
- the modification amount is 0.1% by mass or more, a polyarylene ether having sufficient mechanical properties and heat resistance can be obtained.
- the modification amount of 20% by mass or less is sufficient.
- thermoplastic resin (Mimi) contained in the resin composition of the first embodiment of the present invention is not particularly limited, and specifically, a polyamide resin, an acrylic resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyvinyl chloride resin, Polystyrene resin, polyolefin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyurethane, polypropylene terephthalate, acrylonitrile butadiene styrene (Hachimi 3) resin, modified polyphenylene ether resin, phenoxy resin, polysulfone, polyether sulfone, polyether Examples thereof include ketones, polyether ether ketones, aromatic polyesters and the like. Among them, the group consisting of polycarbonate resin, polystyrene resin, polyamide and polyolefin. ⁇ 0 2020/174748 12 ⁇ (: 17 2019/042220)
- thermoplastic resin is a polystyrene resin or polyamide.
- the polystyrene-based resin is not particularly limited, but the rubber-like polymer is in the form of particles in a matrix composed of a styrene-based compound homopolymer, a copolymer of two or more styrene-based compounds, and a styrene-based polymer.
- examples thereof include rubber-modified polystyrene resin (high-impact polystyrene) that is dispersed in.
- styrene compound as a raw material examples include styrene, ⁇ -methylstyrene, _methylstyrene, 111 _methylstyrene, (3 ⁇ 4_methylstyrene, ethylstyrene, ⁇ 3 ⁇ 4_methyl-_methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene). , Monochlorostyrene, _ 16-butyl styrene and the like.
- the polystyrene-based resin may be a copolymer obtained by using two or more styrene-based compounds in combination, but among them, polystyrene obtained by polymerizing styrene alone is preferable.
- polystyrene having a stereoregular structure such as atactic polystyrene, isotactic polystyrene, syndiotactic polystyrene and the like can be mentioned.
- the thermoplastic resin (Mitsumi) contained in the resin composition of the present invention syndiotactic polystyrene is particularly preferable.
- the syndiotactic polystyrene means a styrene-based resin having a high syndiotactic structure (hereinafter sometimes abbreviated as 33).
- syndiotactic means that phenyl rings in adjacent styrene units are alternately arranged with respect to a plane formed by a main chain of a polymer block (hereinafter referred to as syndiotacticity). Yes) means that a high percentage is being done.
- the triad and five monomer units can be used as pentads to determine the abundance ratio.
- Styrene-based resin having a highly syndiotactic structure means a racemic diad (") of usually 75 mol% or more, preferably 85 mol% or more, or a racemic pentad (" " Usually, polystyrene having a syndiotacticity of 30 mol% or more, preferably 50 mol% or more, poly(hydrocarbon-substituted styrene), poly(halogenated styrene), poly(halogenated alkylstyrene), poly(alkoxy) Styrene), Poly (vinyl benzoate)
- a hydrogenated polymer or a mixture thereof, or a copolymer containing them as a main component A hydrogenated polymer or a mixture thereof, or a copolymer containing them as a main component.
- Examples of poly (hydrocarbon-substituted styrene) include poly (methyl styrene), poly (ethyl styrene), poly (isopropyl styrene), poly Examples include butyl styrene), poly(phenyl) styrene, poly(vinylnaphthalene), and poly(vinyl styrene).
- Examples of poly(halogenated styrene) include poly(chlorostyrene), poly(bromostyrene) and poly(fluorostyrene), and examples of poly(halogenated alkylstyrene) include poly(chloromethylstyrene). It can.
- Examples of poly(alkoxy styrene)s include poly(methoxystyrene) and poly(ethoxystyrene).
- polystyrene particularly preferred are polystyrene, poly (_ methyl styrene), poly ( ⁇ 1 _ methyl styrene), poly —Butylstyrene), poly(_chlorostyrene), poly(01-chlorostyrene), poly(-fluorostyrene).
- a copolymer of styrene and -methylstyrene a copolymer of styrene and 6" butylstyrene, a copolymer of styrene and divinylbenzene, and the like.
- the molecular weight of the above syndiotactic polystyrene is not particularly limited, but from the viewpoint of the fluidity of the resin during molding and the mechanical properties of the resulting molded article, ⁇ 2020/174748 14 ⁇ (:171?2019/042220
- the weight-average molecular weight of 1 X 1 ⁇ 4 or more it is possible to obtain a molded article having satisfactory mechanical properties.
- the weight average molecular weight is 1 XI 0 6 or less, there is no problem with the fluidity of the resin during molding.
- Suitable polyamides include, for example, polyamido 4, polyamido 6, polyamido 6,6, polyamido 3,4, polyamido 12, polyamido 1 1, polyamido 6,10, polyamido 4, , Polyamido, 9 polyamido, 10 polyamido, and polyamido obtained from adipic acid and xylylenediamine. Of these, polyamides 6 and 6 are preferable.
- the carbon fiber ( ⁇ 3) contained in the resin composition of the first embodiment of the present invention is not particularly limited, and polyacrylonitrile is used as a raw material, and the raw material is a coal tar pitch in petroleum or coal.
- Various carbon fibers such as pitch-based and thermosetting resins, for example, phenol-based carbon fibers made of a phenol resin as a raw material can be used.
- Carbon fiber ( ⁇ may be obtained by vapor phase growth method or may be recycled carbon fiber (80).
- carbon fiber ( ⁇ is not particularly limited, -Based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, thermosetting carbon fiber, phenol-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, recycled carbon fiber ⁇ 2020/174748 1 5 (: 171?2019/042220
- the carbon fiber is at least one kind selected from the group consisting of
- Some carbon fibers have a different graphitization degree depending on the quality of raw materials used during production and the firing temperature, but they can be used regardless of the graphitization degree.
- the shape of the carbon fiber ( ⁇ ) is not particularly limited, and it is at least one selected from the group consisting of milled fiber, bundled cut shape (chopped strand), short fiber shape, mouth ving, filament, tow, whiskers, nanotubes, and the like. It is possible to use carbon fibers having the shape of. In the case of the bundled cut form (chopped strand), those having an average fiber length of 0.1 to 5001 01 and an average fiber diameter of 5 to 20 are preferably used.
- the form of the carbon fiber ( ⁇ 3) may be a single fiber or a fiber bundle, or both the single fiber and the fiber bundle may be mixed.
- the number of single fibers may be substantially uniform in each fiber bundle, or may be different.
- Carbon fiber (the average fiber diameter of ⁇ varies depending on the form, but for example, the average fiber diameter is preferably ⁇ 0.04 to 155 ⁇ 01, more preferably 3 to 1501 and even more. Carbon fibers of preferably 5 to 10 can be used.
- the "composition" of the first embodiment only needs to contain the resin (3) and the carbon fiber ( ⁇ , and the method of inclusion is not limited.
- a composite (composite material) obtained by immersing a resin (3) in a member containing carbon fiber ( ⁇ 3) is also included in the “composition” and the “molded product containing the composition” in the present invention.
- a carbon fiber member having the form of a non-woven fabric or a unidirectional material, in which the resin (3) is soaked, can be mentioned.
- composition containing the functional group-modified polyarylene ether (8) in advance to the carbon fiber ( ⁇ ) and then the thermoplastic resin (Mitsumi), and as a result, containing the resin (3) and the carbon fiber ( ⁇ ) May be
- the member containing carbon fibers ( ⁇ 3) is a woven fabric, a non-woven fabric or a unidirectional member, a single fiber having an average fiber diameter of preferably 3 to 15 and more preferably 5 to 7 ⁇ 2020/174748 16 ⁇ (:171?2019/042220
- the carbon fiber (the member containing ⁇ has a form of a woven fabric, a nonwoven fabric, or a unidirectional material
- a bundle of carbon fibers in one direction (fiber bundle) can be used. Included in the members included are 600 single carbon fibers supplied from carbon fiber manufacturers as fiber bundles (6).
- a bundle may be used.
- the fiber bundle may be untwisted yarn, twisted yarn, or untwisted yarn.
- the fiber bundle may be contained in the molded product in an opened state, or may be contained as a fiber bundle without being opened.
- the member containing carbon fibers ( ⁇ 3) is a woven fabric, a non-woven fabric or a unidirectional member, a molded product can be obtained by immersing the resin (3) in the member.
- the thickness of the member containing carbon fiber ( ⁇ ) is 3 The following are preferred. Especially for unidirectional materials, the thickness is 0.2. The following is preferable.
- the lower limit of the thickness of the carbon fiber (member containing ⁇ ) is not particularly limited, but is preferably 7 or more, and from the viewpoint of stable quality, it is 1001 or more, more preferably 200! or more.
- the carbon fiber ( ⁇ 3) contained in the resin composition of the present invention may have a sizing agent attached to its surface.
- the type of the sizing agent can be appropriately selected according to the types of the carbon fibers and the thermoplastic resin and is not particularly limited.
- Various types of carbon fiber such as those treated with epoxy-based sizing agent, urethane-based sizing agent, polyamid-based sizing agent, or those containing no sizing agent are commercially available. It can be used with or without type.
- the polyarylene ether (8) modified with the functional group is contained in 100% by mass of the resin (3).
- the amount of the functional group-modified polyarylene ether (8) in the resin (3) is 0.5 mass% or more, excellent interfacial shear strength can be obtained.
- the amount of polyarylene ether () is 30% by mass or less, the mechanical strength and heat resistance of the obtained molded product can be kept good.
- the carbon fiber ( ⁇ 3) is, relative to 100 parts by mass of the resin), preferably 1 to 500 parts by mass, more preferably 1 to 400 parts by mass. Further, preferably 1 to 350 parts by mass, more preferably 1 to 200 parts by mass, even more preferably 1 to 100 parts by mass, still more preferably 1 to 50 parts by mass. .. Further, in order to obtain excellent strength, it is preferably contained in an amount of 15 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more. When the amount of the carbon fiber ( ⁇ ) is in the above range, the molded product or composite material containing the resin composition of the present invention has excellent mechanical strength.
- the second embodiment of the present invention relates to a method for producing a resin molded article, and a molded article and a laminate obtained by the production method.
- One of the features of the second embodiment is that polyarylene ether which is not modified with a functional group, carbon fiber, and a thermoplastic resin are used as the molding material.
- the method includes: a step of producing a carbon material containing a polyarylene ether not modified with a functional group; and a carbon fiber, and a step of adding a thermoplastic resin to the carbon member. ..
- the polyarylene ether which is not modified with a functional group contained in the carbon member (hereinafter, may be simply referred to as “unmodified polyarylene ether”) is a polyarylene ether modified with a functional group.
- the raw material of (8) include those detailed in the first embodiment.
- poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether) can be preferably used as the polyarylene ether. ⁇ 2020/174748 18 ⁇ (:171?2019/042220
- the degree of polymerization of the unmodified polyarylene ether is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose of use, etc., and can usually be selected from the range of 60 to 400.
- the carbon fibers contained in the carbon member may be the same as those described in detail in the first embodiment.
- the shape of the carbon fiber is not particularly limited, and can be selected from milled fiber, focused cut (chopped strand), short fiber, mouth cavities, filaments, tows, whiskers, nanotubes, and the like. Carbon fibers having at least one shape selected from the group consisting of can be used.
- the form of the carbon fiber may be a single fiber or a fiber bundle, or both the single fiber and the fiber bundle may be mixed. When forming each fiber bundle, the number of single fibers may be substantially uniform in each fiber bundle, or may be different.
- the average fiber diameter of the carbon fibers varies depending on the form, for example, the average fiber diameter is preferably ⁇ 0.04 to 155, more preferably 3 to 15 and even more preferably 5 to 10 Can be used.
- the density of carbon fiber is not particularly limited
- a sizing agent may be attached to the surface of the carbon fiber.
- the carbon member is obtained from the step of producing a carbon member containing unmodified polyarylene ether and carbon fiber.
- the manufacturing method There is no particular limitation on the manufacturing method.
- the method for adding the unmodified polyarylene ether to the carbon fiber is not particularly limited. ⁇ 2020/174748 19 ⁇ (:171?2019/042220
- thermoplastic resin in this embodiment is also not particularly limited, and the same resins as those described in detail in the first embodiment can be mentioned. Among them, at least one selected from the group consisting of polycarbonate resin, polystyrene resin, polyamide and polyolefin is preferable, and polyamide, polycarbonate resin or polystyrene resin is more preferable. .. According to one aspect, the thermoplastic resin is a polystyrene resin or polyamide.
- the polystyrene-based resin is not particularly limited, and the preferred embodiment is the same as that of the first embodiment, and among them, syndiotactic polystyrene is similarly preferred. Details of syndiotactic polystyrene are as described in the first embodiment.
- the polyamide is also not particularly limited, and examples thereof include those described in the first embodiment. Of these, polyamido 6, 6 is also suitable in the present embodiment.
- the unmodified polyarylene ether is preferably contained in an amount of 0.5 to 30 in a total of 100% by mass of the thermoplastic resin and the unmodified polyarylene ether. Mass%, more preferably 0.8 to 15 mass%, and even more preferably 1.0 to 10 mass%. When the amount of unmodified polyarylene ether is 0.5% by mass or more, excellent interfacial shear strength can be obtained. When the amount of the unmodified polyarylene ether is 30% by mass or less, the mechanical strength and heat resistance of the obtained molded product can be kept good.
- the carbon fiber is preferably 1 to 50 relative to 100 parts by mass in total of the thermoplastic resin and the polyarylene ether not modified with a functional group. 0 parts by mass, more preferably 1 to 400 parts by mass, still more preferably ⁇ 2020/174748 20 ⁇ (:171?2019/042220
- the amount is preferably 15 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, still more preferably 40 parts by mass or more.
- the amount of carbon fibers is within the above range, the molded product or composite material obtained according to the second embodiment of the present invention has excellent mechanical strength.
- the resin composition according to the first embodiment of the present invention comprises a resin (3) containing the above-mentioned functional group-modified polyarylene ether (8) and a thermoplastic resin (M), and a carbon fiber ( ⁇ 3) is included.
- the resin composition may contain these components in any manner.
- the method for producing a resin molded body according to the second embodiment of the present invention comprises a step of producing a carbon member containing unmodified polyarylene ether and carbon fiber, and a step of adding a thermoplastic resin to the carbon member. It suffices to include it, and a specific method for producing the carbon member does not matter.
- the present inventors have found that carbon fibers ( ⁇ and thermoplastic resin (M)) that are generally poor in compatibility are modified with a functional group. It was found that a high interfacial shear strength is exhibited by the inclusion of the prepared polyarylene ether (8).Acid-modified polyarylene ether is used as a compatibilizer when glass fiber is used instead of carbon fiber. However, it is considered that the reason is that the compatibility between the functional groups (alkaline) on the glass fiber surface and the acid-modified polyarylene ether increases the compatibility with the thermoplastic resin. Since it has almost no functional groups like glass fiber, it is considered that high interfacial shear strength is expressed by a mechanism different from the above.
- the carbon fiber ( ⁇ ) is expressed with or without sizing agent treatment.Since the sizing agent has many functional groups, it generally tends to increase the affinity with the resin component. However, the present inventors have found that the presence or absence of the functional group does not affect the system of the present invention.
- the graph in Figure 1 shows the amount of polyarylene ether modified with functional groups on the horizontal axis. ⁇ 2020/174748 21 ⁇ (:171?2019/042220
- the vertical axis shows the interfacial shear strength value calculated from the test by the microdroplet method.
- " ⁇ " indicates the behavior of carbon fiber
- " ⁇ " indicates the behavior of glass fiber.
- Fig. 1 In the glass fiber ( ⁇ ), the interfacial shear strength is almost flat when the amount of polyarylene ether modified with functional groups is 2% by mass.
- carbon fiber ( ⁇ ) the interfacial shear strength increases with the amount of polyarylene ether modified with functional groups. From this, too, we believe that the mechanism of development of interfacial shear strength is different from that of glass fiber.
- the molded body (including the laminated body) obtained in this embodiment has high mechanical strength regardless of whether the carbon fiber is treated with a sizing agent. Deserve. Although the detailed mechanism is unknown without being bound by a particular theory, as described above, since the carbon fiber surface has almost no functional groups, the molded product obtained by the manufacturing method of this embodiment is made of glass fiber. It is considered that high mechanical strength is expressed by a mechanism different from the case.
- the resin composition of the first embodiment of the present invention, or the carbon member or the thermoplastic resin of the second embodiment is a rubber-like elastic body that is generally used, as long as the object of the present invention is not impaired, Antioxidant, carbon fiber ( ⁇ 3) or filler other than carbon fiber, cross-linking agent, cross-linking aid, nucleating agent, mold release agent, plasticizer, compatibilizer, colorant and/or antistatic agent, etc.
- Other ingredients can be added. Some of the other ingredients are illustrated below.
- the rubber-like elastic body Various materials can be used as the rubber-like elastic body.
- natural rubber polybutadiene, polyisoprene, polyisoptyrene, chloroprene rubber, polysulfide rubber, thiochol rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, styrene-butadiene block copolymer (3m[3 ⁇ 4), hydrogenated Styrene-butadiene block copolymer (3 ⁇ 2020/174748 22 ⁇ (:171?2019/042220
- styrene-butadiene-styrene block copolymer (3) hydrogenated styrene-butadiene-styrene block copolymer (3), styrene-isoprene block copolymer (3 I [ 3 ⁇ 4), hydrogenated styrene-isoprene block copolymer (3), styrene-isoprene-styrene block copolymer (3 13), hydrogenated styrene-isoprene-styrene block copolymer (3 3), styrene N-butadiene random copolymer, hydrogenated styrene-butadiene random copolymer, styrene-ethylene-propylene random copolymer, styrene-ethylene-ethylene random copolymer, ethylene-propylene rubber , Ethylene Propylene Diene Rubber (Mimi 0 1 ⁇ /1 ), or Acryl
- 3 ⁇ [3 ⁇ 4, 3 6 3 ,3 ⁇ , 3 ⁇ 3, 3 I 1 3 o 9 3 I 3, 3 ⁇ 3, core shell rubber or rubber modified with these is preferred. Used well.
- modified rubber-like elastic body examples include, for example, styrene butyl acrylate block copolymer rubber, styrene-butadiene diene block copolymer (3), and hydrogenated styrene-butadiene diene copolymer.
- an organic filler in addition to carbon fiber ( ⁇ 3) or carbon fiber, an organic filler can be added.
- organic fillers include organic synthetic fibers and natural plant fibers. Specific examples of the organic synthetic fiber include wholly aromatic polyamide fiber and polyimide fiber. The organic filler may be used alone,
- the addition amount is 100 mass parts of the said resin (3) 100 mass parts, or unmodified polyarylene ether and thermoplastic resin total 100 mass parts.
- the amount is preferably 1 to 350 parts by mass, more preferably 5 to 200 parts by mass. If it is 1 part by mass or more, the effect of the filler is sufficiently obtained, and if it is 350 parts by mass or less, the dispersibility is not deteriorated and the moldability is not adversely affected.
- antioxidants especially monophosphates such as tris (2, 4-di 16-butylphenyl) phosphite, tris (mono and zinonylphenyl) phosphite, and diphosphite. Phosphorus antioxidants and phenolic antioxidants are preferred.
- phosphorus compound represented by the above general formula examples include distearyl pentaerythritol diphosphite; dioctyl pentaerythritol diphosphite; diphenyl pentaerythritol diphosphite; bis( 2, 4-di _ 16 _ butyl phenyl) pentaerythritol diphosphite; bis (2, 6-di _ 16 _ butyl 4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite; dicyclohexyl pentaerythritol diphosphite and the like.
- Known phenol-based antioxidants can be used, and specific examples thereof include 2, 6-di-6-butyl-4-methylphenol;
- phosphorus-based antioxidants and phenol-based antioxidants amine-based antioxidants, sulfur-based antioxidants and the like can be used alone or in combination of two or more.
- the above-mentioned antioxidant is usually used in an amount of 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (3) or 100 parts by mass of the unmodified poly(arylene ether) and the thermoplastic resin.
- the blending ratio of the antioxidant is 0.005 parts by mass or more, the decrease in the molecular weight of the thermoplastic resin () or the thermoplastic resin can be suppressed. If it is 5 parts by mass or less, good mechanical strength can be maintained.
- the total amount is preferably adjusted so as to fall within the above range.
- the antioxidant content is more preferably 0.001 to 4 parts by mass per 100 parts by mass of the resin (3) or 100 parts by mass of the unmodified polyarylene ether and the thermoplastic resin. Parts, more preferably 0.02 to 3 parts by mass.
- a metal salt of a carboxylic acid such as aluminum di (_ 6-butyl benzoate), methylene bis (2, 4-G-Shi 6 "1;-Putylphenol) acid phosphate sodium
- a metal salt of a carboxylic acid such as aluminum di (_ 6-butyl benzoate), methylene bis (2, 4-G-Shi 6 "1;-Putylphenol) acid phosphate sodium
- Specific product names include Adekastab 81, manufactured by 80 Mihachi Co., Ltd. 1 0, Adeka Stab 8 1 1 1, Adeka Stab 8 1 2 1, Adeka Stub 8 1 3 0, Adeka Stab 8 1 3 5, Adeka Stab 8 1 7 0, Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd. Dingumi 1!
- nucleating agents may be used singly or in combination of two or more kinds.
- the blending amount of the nucleating agent is not particularly limited, but resin (3) 100 parts by mass, or
- the total amount of unmodified polyarylene ether and thermoplastic resin is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.04 to 2 parts by mass based on 100 parts by mass.
- Examples of the release agent include polyethylene wax, silicone oil, and long-chain carbon. ⁇ 2020/174748 26 ⁇ (:171?2019/042220
- the amount of the release agent is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 3 parts by mass, and more preferably ⁇ with respect to 100 parts by mass of the resin composition, or 100 parts by mass of the total resin molding material. .2 to 1 part by mass.
- the method for preparing the resin composition of the present invention is not particularly limited, but may be mixing with a known mixer, or melt kneading with an extruder or the like.
- a member containing carbon fibers may be impregnated with the molten resin.
- a resin), carbon fiber (O), and optionally the above-mentioned various components may be molded into a composition, and injection molding may be performed.
- injection molding a mold having a predetermined shape may be used for molding, and in extrusion molding, a film and a sheet may be die-molded, and the film and sheet obtained by heating and melting may be extruded into a predetermined shape. ..
- the resin composition can be press-molded, and known methods such as a cold press method and a hot press method can be used.
- a resin (3) is immersed in a member containing carbon fiber ( ⁇ 3) to obtain a composite member, specifically, a solution of resin (3) is added to a member containing carbon fiber ( ⁇ 3) ( Woven fabric, non-woven fabric, 110 material, etc.).
- ⁇ 3 Woven fabric, non-woven fabric, 110 material, etc.
- It may be a single sheet or a laminated body in which two or more sheets are laminated.
- the resin composition of the present invention is a carbon fiber composite material ( ⁇ [3 ⁇ 4), which contains a resin (3) and carbon fibers ( ⁇ ) and has a thermoplastic resin as a matrix. Although not specified, it has a high interfacial shear strength between the resin (3) and the carbon fiber ( ⁇ .
- the interfacial shear strength can be evaluated by, for example, the “micro-droblet method”.
- the "microdroplet method” is a method in which resin particles (droplets) are added to single fibers. ⁇ 2020/174748 27 ⁇ (:171?2019/042220
- the interfacial shear strength is calculated from the following formula.
- the resin composition of the present invention has high interfacial shear strength regardless of whether or not the carbon fiber ( ⁇ 3) is subjected to the sizing treatment.
- syndiotactic polystyrene was used as the thermoplastic resin (Mitsumi)
- fumaric acid-modified polyarylene ether was used as the functionalized polyarylene ether (8).
- the interfacial shearing is preferably 2 0 1 ⁇ /1 3 or more, more preferably 2 3 1 ⁇ /1 3 or more.
- Have strength Perform the test by the microdroplet method 20 to 30 times, and calculate the average value of the interfacial shear strength obtained as a result.
- the test by the microdroplet method under the above-mentioned conditions is, specifically, a composite material interface property evaluation device manufactured by Toei Sangyo Co., Ltd. Can be done using 10. Since the resin composition of the present invention is excellent in moldability, it is suitable for various applications such as automobile parts, and specifically for application to large molded articles.
- the molded body of the resin composition of the first embodiment of the present invention is obtained by molding the composition by mixing, melt-kneading, or crushing the resin (3) and the carbon fiber ( ⁇ ).
- a step of producing a carbon member containing a polyarylene ether () modified with a functional group and the carbon fiber ( ⁇ 3), the carbon member, the thermoplastic resin And the step of adding ⁇ 2020/174748 28 ⁇ (:171?2019/042220
- the molded body can also be molded by the molding method.
- the means for producing the carbon member containing the polyarylene ether (eighth) modified with a functional group and the carbon fiber ( ⁇ is not particularly limited.
- the carbon fiber is modified with the functional group in a suitable solvent.
- the carbon fiber ( ⁇ 3) may be in the form of at least one selected from chopped strands, woven fabrics, non-woven fabrics or unidirectional materials. Can be mentioned.
- thermoplastic resin (Mitsumi) is added to the carbon member obtained in the above step.
- the method of adding the thermoplastic resin (Mitsumi) to the carbon member is not limited, and the thermoplastic resin (Mitsumi) may be in a solution state or a molten state.
- a method of immersing a thermoplastic resin (Mitsumi) in a carbon member in an appropriate solvent, a method of laminating a film containing a thermoplastic resin (Mitsumi) and performing melt pressing, and a method of applying heat to a carbon member examples include a method in which the powder of the plastic resin (Mitsumi) is directly added and then the powder is melted and added.
- the carbon member only needs to contain polyarylene ether () modified with a functional group and carbon fiber ( ⁇ ), and may be added with a thermoplastic resin (Mitsumi) in the form of woven fabric, nonwoven fabric or unidirectional material, A carbon member having a shape such as a woven fabric may be cut into a chopped shape, and then a thermoplastic resin (Mitsumi) may be added thereto. After adding the thermoplastic resin (Mitsumi) to the carbon material, a molded body can be manufactured by various molding methods described later.
- the method includes a step of producing a carbon member containing unmodified polyarylene ether and carbon fiber, and a step of adding a thermoplastic resin to the carbon member.
- a molded product can be produced by the method.
- the method for producing the carbon member containing the unmodified polyarylene ether and the carbon fiber is the same as the method for producing the carbon member of the first embodiment described above. This process ⁇ 2020/174748 29 ⁇ (:171?2019/042220
- thermoplastic resin to the carbon member obtained in the above
- the same method as in the first embodiment can be mentioned.
- the form of carbon fiber include at least one form selected from woven fabric, non-woven fabric, and unidirectional material.
- a molded body can be manufactured by the various molding methods described above.
- Molded article containing the resin composition of the __ embodiment of the present invention, or the shape of the molded article obtained by the production method of the second embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a sheet, a film, a fiber, a woven fabric, Non-woven fabrics, _ direction materials (110 materials), containers, injection molded products, blow molded products, etc. can be mentioned.
- the molded product containing the resin composition of the present invention may be an injection molded product as described above.
- the molded product may be a _ direction fiber reinforcement or a molded product containing at least one member selected from woven carbon fibers and non-woven carbon fibers.
- a plurality of the molded bodies may be laminated to form a laminated body. This laminated body is also included in the “molded body” in the present specification.
- the molded body containing at least one member selected from the group consisting of the unidirectional fiber reinforcement, the woven carbon fiber and the non-woven carbon fiber of the present invention has high mechanical strength.
- the bending strength measured at a fulcrum distance of 40 and a test speed of 2 mm / m I n % temperature of 23 ° is based on I 3 0 17 8: 2 0 10 !3 or more, more preferably 3001 ⁇ /1 3 or more.
- a molded product obtained by molding the resin composition of the first embodiment of the present invention, or a molded product obtained by the manufacturing method of the second embodiment is an electric/electronic material (connector/printed circuit board or the like). It is suitable for industrial materials such as industrial structural materials, automobile parts (vehicle-mounted connectors, wheel caps, cylinder head covers, etc.), home appliances, various machine parts, pipes, sheets, trays, films, etc.
- a molded product containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or a molded product obtained by the production method of the second embodiment is specifically, a thermoplastic carbon fiber reinforced plastic ( ⁇ [ 3 ⁇ 4) As an automobile/ ⁇ 2020/174748 30 units (:171?2019/042220
- the molded product containing the resin composition of the first embodiment of the present invention or the molded product obtained by the manufacturing method of the second embodiment has a short molding time and excellent recyclability, and resin crushing during molding is prevented. Since it is easy and has sufficient mechanical strength, it can be used in a wide range of applications.
- Specific examples include automobile applications, motorcycle/bicycle applications, water heaters and eco-cute related applications, home appliance applications/electronic device applications, building material applications, daily necessities applications.
- Automotive applications include sliding parts such as gears, automotive panel members, millimeter-wave radomes, ⁇ Housing, radiator grills, meter hoods, ender boats, front engine covers, front strut tower panels, mission center tunnels, and radios.
- front dash door inner, rear luggage back panel, rear luggage side panel, rear luggage floor, rear luggage partition, roof, door frame pillar, seat back, headrest support, engine parts, crash box, Automotive parts such as front floor tunnels, front floor panels, under covers, under support rods, impact beams, front cowls, and front strut towers can be exemplified.
- a molded body containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or a molded body obtained by the manufacturing method of the second embodiment is, for example, a power electronic unit, a rapid charging plug, or an in-vehicle charging.
- a battery, a lithium-ion battery, a battery control unit, a power electronic control unit, a three-phase synchronous motor, a household charging plug, etc. can be suitably configured.
- a molded article containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or a molded article obtained by the production method of the second embodiment may be, for example, a solar twilight sensor, an alternator, or a Electronic Injector Dry ⁇ 2020/174748 31 ⁇ (:171?2019/042220
- a molded body containing the resin composition according to the _th embodiment of the present invention or a molded body obtained by the manufacturing method according to the second embodiment is further used, for example, for sealing a sensor included in an in-vehicle sensor module. It is also suitably used as a sealing material.
- the sensor is not particularly limited.
- an atmospheric pressure sensor for example, for correction of high altitude
- a boost pressure sensor for example, fuel injection control
- an atmospheric pressure sensor for example, air bag
- an atmospheric pressure sensor for example, air bag
- Accelerometer for example, Gauge pressure sensor (for seat condition control), Tank internal pressure sensor (for fuel tank leak detection), Refrigerant pressure sensor (for air control control, etc.)
- Coil driver for example, (Exhaust gas recirculation) Valve sensor, (For fuel injection control) Air flow sensor, (For fuel injection control) Intake pipe pressure (
- the molded body containing the resin composition according to the _th embodiment of the present invention or the molded body obtained by the manufacturing method according to the second embodiment is not limited to the above-described automobile parts.
- the molded body containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or the molded body obtained by the manufacturing method of the second embodiment is suitably used for motorcycle parts and bicycle parts, and more specifically, Examples include motorcycle parts, motorcycle cowls, and bicycle parts. Examples of motorcycle/bicycle applications include motorcycle parts, motorcycle cowls, and bicycle parts.
- the molded body containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or the molded body obtained by the manufacturing method of the second embodiment is also excellent in chemical resistance and therefore used in various electrical appliances. be able to.
- a water heater specifically, a component of a natural refrigerant heat pump water heater known as a so-called "EcoCute (registered trademark)".
- Such parts include, for example, shower parts, pump parts, and piping parts, and more specifically, one-port circulation connection fittings, relief valves, mixing valve units, heat-resistant traps, pump casings, compound water valves. , Water inlet fittings, resin fittings, piping parts, resin pressure reducing valves, water supply valve elbows, etc.
- the molded body containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or the molded body obtained by the manufacturing method of the second embodiment is suitably used for home electric appliances and electronic devices, and more specifically, Include telephones, mobile phones, microwave ovens, refrigerators, vacuum cleaners, OA equipment, power tool components, electrical component applications, antistatic applications, high frequency electronic components, high heat dissipation electronic components, high voltage components, and electromagnetic wave shielding.
- the molded product containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or the molded product obtained by the manufacturing method of the second embodiment is suitably used as a building material, and more specifically, an outer wall panel, a back wall.
- the components include panels, partition wall panels, signal lights, emergency lights, and wall materials.
- the molded product containing the resin composition of the _th embodiment of the present invention or the molded product obtained by the manufacturing method of the second embodiment is suitably used for sundries, daily necessities, and the like. Include chopsticks, lunch boxes, tableware containers, food trays, food packaging materials, water tanks, tanks, toys, sports equipment, surfboards, door caps, doorsteps, pachinko machine parts, remote control cars, remote control cases, stationery, musical instruments, Components such as tumblers, dumbbells, helmet box products, blade members for shutters used in cameras, rack members for table tennis and tennis, plate members for skis and snowboards, etc. To be chopsticks, lunch boxes, tableware containers, food trays, food packaging materials, water tanks, tanks, toys, sports equipment, surfboards, door caps, doorsteps, pachinko machine parts, remote control cars, remote control cases, stationery, musical instruments, Components such as tumblers, dumbbells, helmet box products, blade members for shutters used in cameras, rack members for table tennis and tennis, plate members
- Each of the various components described above is partially or wholly formed of a molded product containing the resin composition of the first embodiment of the present invention or a molded product obtained by the manufacturing method of the second embodiment. obtain.
- Polyarylene ether [manufactured by BLUESTAR NEW CHEMICAL MATERIALS Co. LTD.: LXR040; poly (2,6-dimethyl-1,4-phenyl ether)] 100 parts by mass, radical generator (NOF CORPORATION: NOFMER) BC 9 0 ;2,3-Dimethyl 2,3-diphenylbutane) 4 parts by mass, modifier (fumaric acid) 1 part by mass are dry blended, and a twin-screw kneader (Coperion) having a cylinder diameter of 32 mm is used. (Manufactured by ZSK32MC), the screw speed is 200 rpm, and the set temperature is 300.
- Modification amount was determined as the acid content from the neutralization titration amount measured according to JIsK0070-1992. The amount of variability was 1.60% by mass.
- a pellet was prepared under the same conditions as in Production Example 1 except that the amount of the modifier was 2 parts by mass, and the amount of modification was also measured.
- the modified amount of the polyarylene ether modified with a functional group was 1.74% by mass.
- a pellet was prepared under the same conditions as in Production Example 1 except that the amount of the modifier was 3 parts by mass, and the amount of modification was also measured.
- the modification amount of the polyarylene ether modified with a functional group was 2.05% by mass.
- the test by the microdroplet method was performed using Toei Sangyo Co., Ltd.: MODEL H M410, in a nitrogen atmosphere, at a droplet preparation temperature of 270°C, withdrawal speed of 0.12 mm/min, and maximum mouth cell temperature. It was carried out with a load of 1 N. The test was performed 20 times, and the interfacial shear strength was calculated from the average value. ⁇ 2020/174748 35 horses (:171?2019/042220
- melt flow rates (1 ⁇ /1 [3 ⁇ 4) of the resins used in the examples and comparative examples are in accordance with "1 3 ⁇ 7 2 1 0-1: 2 0 1 4 and the measurement temperature is 3 Load 2.
- the above microdroplet test was conducted to measure the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber. Specifically, after 3100% by mass was kneaded by a biaxial kneader, the interfacial shear strength between the resin and the carbon fiber was measured by a microdroplet method. As shown in Table 1, the interfacial shear strength is Met.
- the above microdroplet test was conducted to measure the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber. Specifically, the above-mentioned 339 mass% and 1 mass% of the polyarylene ether modified with the functional group obtained in Production Example 1 were kneaded with a biaxial kneader, and then the microdroplet method was used. Then, the interfacial shear strength between the resin and the carbon fiber was measured. Shown in Table 1 ⁇ 2020/174748 36 ⁇ (:171?2019/042220
- the interfacial shear strength was 2 3 1 ⁇ /1 3 .
- a composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of 33 was 95% by mass and the amount of the functional group-modified polyarylene ether (Production Example 1) was 5% by mass. It was The interface shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Example 1. As shown in Table 1, the interfacial shear strength is 3 Was 3 .
- the above microdroplet test was conducted to measure the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber. Specifically, the above-mentioned 339 mass% and 1 mass% of the polyarylene ether modified with the functional group obtained in Production Example 2 were kneaded with a biaxial kneader, and then the microdroplet method was used. Then, the interfacial shear strength between the resin and the carbon fiber was measured. As shown in Table 1, the interfacial shear strength was 2 41 ⁇ /1 3 .
- a composition was obtained in the same manner as in Example 3, except that the amount of 33 was 95% by mass and the amount of the functional group-modified polyarylene ether (Production Example 2) was 5% by mass. It was The interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Example 3. As shown in Table 1, the interfacial shear strength is 3 1 Met.
- Example 5 SPS (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.: Zarek 300 ZC, MF R: 30 g/10 min) 99 mass% and polyarylene ether modified with the functional group obtained in Production Example 3 (modification amount: 2. 05 parts by mass) 1 part by mass of resin consisting of 100 parts by mass of carbon fiber (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: TR50S15L, filament diameter 7 fji m) 30 parts by mass, cylinder diameter 32 mm Using a shaft kneader (manufactured by Coperion: ZSK32MC), the carbon fibers were side-fed and kneaded to obtain a composition.
- SPS manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.: Zarek 300 ZC, MF R: 30 g/10 min
- the above microdroplet test was conducted to measure the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber. Specifically, 9% by mass of the above SPS and 1% by mass of the polyarylene ether modified with the functional group obtained in Production Example 3 were kneaded with a biaxial kneader, and then the microdroplet method was used. The interfacial shear strength between the resin and the carbon fiber was measured. As shown in Table 1, the interfacial shear strength was 23 MPa.
- a composition was obtained in the same manner as in Example 5, except that the amount of SPS was 95% by mass and the amount of the functional group-modified polyarylene ether (Production Example 3) was 5% by mass. ..
- the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Example 5. As shown in Table 1, the interfacial shear strength was 32 MPa.
- the above microdroplet test was performed. Specifically, the above-mentioned 339% by mass and 1% by mass of the polyarylene ether which is not modified with the above functional group are kneaded by a biaxial kneader, and then the resin is mixed with the resin by a microdroplet method. The interfacial shear strength with the carbon fiber was measured. As shown in Table 1, the interface fracture strength was 17 IV! 3.
- a composition was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the amount of 33 was changed to 95% by mass and the amount of polyarylene ether not modified with a functional group was changed to 5% by mass.
- the interface shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Comparative Example 2. As shown in Table 1, the interfacial shear strength is
- the above microdroplet test was conducted by specifically kneading the above-mentioned 339 mass% and fumaric acid-modified polyphenylene ether at 1 mass% with a twin-screw kneader.
- the interfacial shear strength between the resin and the carbon fiber was measured by the G. method as shown in Table 1. Met.
- a composition was obtained in the same manner as in Example 7, except that the amount of 33 was 97.5% by mass and the amount of fumaric acid-modified amine was 2.5% by mass.
- the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Example 7. ⁇ 2020/174748 39 ⁇ (:171?2019/042220
- a composition was obtained in the same manner as in Example 7, except that the amount of 33 was 95% by mass, and the amount of fumaric acid-modified amine was 5% by mass.
- the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Example 7. As shown in Table 1, the interfacial shear strength is Met.
- a composition was obtained in the same manner as in Example 7, except that the amount of 33 was 90% by mass and the amount of fumaric acid-modified densities was 10% by mass.
- the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Example 7. As shown in Table 1, the interfacial shear strength was 3 9 1 ⁇ /1 3 .
- the amount of 3 3 was 90% by mass, the amount of fumaric acid modified resin was 10% by mass, and the sizing agent was removed (desizing treatment), except that carbon fibers were used, in the same manner as in Example 7, A composition was obtained.
- the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber was measured in the same manner as in Example 7. As shown in Table 1, the interfacial shear strength was 40 IV! 3 .
- the sizing removal of the carbon fiber was performed by washing with acetone.
- the resulting pellet is injection molding machine [stock company Niigata machine Techno Co., 1 ⁇ 100] using a cylinder temperature 2 9 0 ° ⁇ performs injection molding under the conditions of mold temperature 8 0 ° ⁇ , specimen Got The mold used was a 30-piece mold. Using this test piece, a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: Autograph ⁇ 550 0 ⁇ ), the initial chuck distance is 100, and the pulling speed is Tensile strength 0 ⁇ 3) was measured by conducting a tensile test at room temperature for 3 minutes. As shown in Table 1, the tensile strength was 79 IV! 8.
- the tensile strength of the test piece obtained after injection molding was measured by the same method as in Example 12 except that the amount of 3 3 was changed to 96% by mass and the amount of fumaric acid-modified quanto was changed to 4% by mass. .. As shown in Table 1, the tensile strength is 91 Met.
- the tensile strength of the test piece obtained after injection molding was measured by the same method as in Example 12 except that the amount of 3 3 was changed to 92% by mass and the amount of fumaric acid-modified to 8% by mass. .. As shown in Table 1, the tensile strength is 1 1 Met.
- the examples having the composition of the present invention have high interfacial shear strength and high interfacial shear strength between the resin and the carbon fiber, and thus are excellent in mechanical properties.
- Comparative Example 1 containing no polyarylene ether and Comparative Examples 2 and 3 containing polyarylene ether not modified with a functional group in the absence of the functional group-modified polyarylene ether (8), It can be seen that the interfacial shear strength does not appear. From the results of Example 10 and Example 11, it can be seen that the interface between the resin and the carbon fiber has a high interfacial shear strength without being affected by the presence or absence of the sizing agent on the surface of the carbon fiber.
- the above microdroplet test was performed to measure the interfacial shear strength between the resin constituting the composition and the carbon fiber. Specifically, the above-mentioned 3395% by mass and 5% by mass of fumaric acid-modified Titanium were kneaded by a twin-screw kneader, and then the interfacial shear strength between the resin and carbon fiber was measured by a microdroplet method. Was measured.
- the pellets obtained by kneading with a twin-screw kneader were used with an injection molding machine [Sumitomo Heavy Industries, Ltd., 300] under conditions of cylinder temperature of 300°° and mold temperature of 150°°. Injection molding was carried out to obtain a test piece.
- the mold used was a 30 mold. The following tests were conducted using this test piece.
- Bending test pieces (40!0! thickness) were prepared by injection molding using the pellets obtained under the above conditions. ⁇ 30 1 78: 201 0 compliant, bending point distance 4_Rei, temperature 23 ° (:, bending rate of 2 / ⁇ of ⁇ n conditions strength The bending elastic modulus (%) was measured. The larger the value, the better the bending property.
- the obtained pellets were injection-molded under the above conditions to prepare Charpy test pieces (41111 thickness).
- Example 15 A composition was obtained in the same manner as in Example 15 except that the amounts of 33 and the amount of fumaric acid-modified densities were as shown in the table. Microdroplet test, tensile strength test, bending test and impact resistance test were performed in the same manner as in Example 15. The results are shown in Table 2.
- Example 15 A composition was obtained in the same manner as in Example 15 using the composition ratios shown in the table except that the fumaric acid-modified Nami was not included. Microdroplet test, tensile strength test, bending test and impact resistance test were performed in the same manner as in Example 15. The results are shown in Table 2.
- Polyamide resin (nylon 6,6: Ascend Performance Materials, Vydyne (registered trademark) 50BWFS) 100 parts by mass, carbon fiber (Mitsubishi Chemical: TR06UB4E, chopped carbon fiber) 27 parts by mass.
- ZSK32MC twin-screw kneader manufactured by Coperion Co.
- Polyamide resin (nylon 6,6: Ascend Performance Materials, Vydyne (registered trademark) 50BWFS) 100 parts by weight of glass fiber (Nitto Boseki Co., Ltd., CS 3 D E-456 S, chopped glass fiber) 40 parts by mass were kneaded by side-feeding and kneading the glass fibers with a twin-screw kneader having a cylinder diameter of 32 mm (ZSK32MC manufactured by Coperion). As in Example 15, a microdroplet test, a tensile strength test, a bending test and an impact resistance test were performed. The results are shown in Table 2.
- Example 18 In the same manner as in Example 18 except that 40 parts by mass of glass fiber (CS 3 D E-4 56 S, chopped glass fiber manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) was side-fed instead of carbon fiber. A composition was obtained. A microdroplet test, a tensile strength test, a bending test and an impact resistance test were conducted in the same manner as in Example 15. ⁇ 0 2020/174748 45 ⁇ (: 17 2019/042220
- the examples of the present invention have high interfacial shear strength and high interfacial shear strength between the resin and the carbon fiber, and thus are excellent in mechanical properties. From the results of Example 18 it can be seen that the molded article of the present invention has high mechanical properties even when the thermoplastic resin is a mixture of 33 resin and polyamide.
- Carbon fiber as carbon fiber (made by Mitsubishi Chemical Co.: Pyrofil woven fabric, Ding 31 10 11/1, Basis weight 2 0 0 9 /01 2 , Thickness per sheet ⁇ .
- a carbon member was prepared by cutting to 111.
- the thickness of the obtained resin laminate is 1.6 Met.
- test piece was prepared by cutting the sample into widths and annealing (drying at 120° for 12 hours). This test ⁇ 2020/174748 48 ⁇ (:171?2019/042220
- a pressure of 1 IV! 3 was applied for 1 minute, and the mixture was cooled at 40° ⁇ for 1 minute to obtain a resin film having a thickness of 200 and a resin film having a thickness of 100 001.
- a Kapton film or an aluminum plate was appropriately used as a spacer.
- the obtained film was cut into 1001111X8001 to prepare a resin film member.
- Carbon fiber as carbon fiber (Made by Mitsubishi Chemical Corp.: Pyrofil woven fabric, Ding 3110 11/1, Unit weight 2009/01 2 , Thickness per sheet ⁇ .
- Example 19 Seven resin film members thus obtained and six carbon member members were laminated in the same manner as in Example 19 to obtain a laminate. Bending strength as in Example 19 was measured. The results are shown in Table 3.
- Example of Example 1 except that the deboned force cloth was soaked in 5% by mass of an unmodified polyphenylene ether (Mitsubishi Chemical Corporation, Upiace?1001_, polyphenylene ether)/chloroform solution for 6 hours. A laminate was obtained in the same manner as in 20. Bending strength as in Example 19 was measured. result ⁇ 2020/174748 49 Table (:171?2019/042220)
- Carbon fiber as carbon fiber (Made by Mitsubishi Chemical Corp.: Pyrofil woven fabric, Ding 3110 11/1, Unit weight 2009/01 2 , Thickness per sheet ⁇ .
- Carbon fiber Rikibon cloth (Made by Mitsubishi Chemical Corporation: 8 ° I ⁇ woven fabric, Ding 3110, basis weight 20 ⁇ 9/ ⁇ 1 2 , thickness 0.23 ⁇ 101)
- a molded product obtained by the production method including a step of producing a carbon member containing the polyarylene ether of the present invention and carbon fibers and a step of adding a thermoplastic resin to the carbon member has the step.
- the mechanical strength is excellent regardless of whether the polyarylene ether is modified or unmodified.
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Abstract
官能基で変性されたポリアリーレンエーテル(A)及び熱可塑性樹脂(B)を含む樹脂(S)と、炭素繊維(C)とを含む、樹脂組成物を提供する。
Description
\¥0 2020/174748 1 卩(:17 2019/042220 明 細 書
発明の名称 : 樹脂組成物及びその成形体
技術分野
[0001 ] 本発明は、 樹脂組成物及びその成形体に関する。
背景技術
[0002] 近年特に自動車分野においては、 その重量を軽くすることによる燃費の改 善が検討されている。 例えば、 従来の金属製の構造部材を繊維強化プラスチ ックにより代替えする動きが活発となっており、 優れた強度を有する繊維強 化プラスチックが求められている。
[0003] 強化に使用する繊維として、 炭素繊維 (以下、 0 と略記することがある 。 ) が最も低密度な補強繊維の一つとして知られている。 しかしながら、 〇 は繊維表面の官能基の数が少ないため、 繊維と樹脂の接着力、 すなわち界 面せん断強度を向上させにくいことが課題となっている。 炭素繊維複合材と しては、 エポキシ樹脂をマトリクスとする炭素繊維強化複合材料 (炭素繊維 強化プラスチック。 以下、 〇 と略記することがある。 ) が知られてい て、 航空機等で使用が進んでいる (特許文献 1) 。 熱硬化性のエポキシ樹脂 を用いた〇 [¾ は、 未硬化のエポキシ樹脂自体が反応性官能基を持ち、 硬 化過程で界面せん断強度が高くなるために、 優れた製品強度を持たせること ができる。 しかしながら、 硬化時間が長いこと、 成形加工の煩雑さ、 リサイ クルのしにくさ、 高コスト等により汎用性を持った用途への適用には問題が ある。
[0004] _方で、 熱可塑性樹脂をマトリクスとする炭素繊維複合材料 (炭素繊維強 化熱可塑性樹脂。 以下、 0 [¾丁 と略記することがある。 ) は、 成形加工 の容易さ、 リサイクルのしやすさを利点として、 実用化に向けた検討が進め られている (特許文献 2) 。
先行技術文献
特許文献
〇 2020/174748 2 卩(:171?2019/042220
[0005] 特許文献 1 :特開 2 0 0 8 _ 2 0 8 2 0 1号公報
特許文献 2 :特開 2 0 1 8 _ 1 4 5 2 4 5号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0006] 熱可塑性樹脂をマトリクスとして用いた場合、 上述した通り、 成形加工の 容易さ、 リサイクルのしやすさ等の利点は有するものの、 得られる部材の強 度に課題を有する。
熱可塑性樹脂は反応性官能基を持たず、 0 との界面せん断強度が低いた め、 炭素繊維のサイジング剤を工夫すること、 反応性官能基を持つ熱可塑性 樹脂を添加すること等により、 炭素繊維と樹脂との接着を向上させる方法が 用いられている。 しかしながら、 例えば自動車部材への適用を考えた場合に 、 未だ十分な製品強度を得ることができず、 界面せん断強度を改良し製品物 性を向上させることが求められる。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明者等は上記課題に鑑み、 樹脂と、 炭素繊維との界面に高い界面せん 断強度を有すると共に、 成形性及び機械強度に優れる樹脂組成物を得るべく 検討した。 その結果、 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル及び熱可 塑性樹脂を含む樹脂と、 炭素繊維とを含む樹脂組成物が、 上記課題を解決す ることを見出した。 さらに、 官能基で変性されていないポリアリーレンエー テルと、 炭素繊維とを含む炭素部材を作製する工程と、 前記炭素部材に、 熱 可塑性樹脂を加える工程とを含む製造方法により、 上記課題を解決すること を見出した。 すなわち、 本発明は以下に関する。
[0008] [ 1 ] 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) 及び熱可塑性樹脂 (B) を含む樹脂 (3) と、 炭素繊維 (<3) とを含む、 樹脂組成物。
[ 2 ] 前記官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) が、 ジカルボ ン酸変性ポリアリーレンエーテルである、 上記 [ 1 ] に記載の樹脂組成物。
[ 3 ] 前記ジカルボン酸変性ポリアリーレンエーテルが、 フマル酸変性ポリ アリーレンエーテル又は無水マレイン酸変性ポリアリーレンエーテルである
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、 上記 [2] に記載の樹脂組成物。
[4] 前記樹脂 (3) 1 0 0質量%中、 前記官能基で変性されたポリアリー レンエーテル (八) を〇. 5〜 3 0質量%含む、 上記 [1] 〜 [3] のいず れか 1つに記載の樹脂組成物。
[5] 前記樹脂 (3) 1 0 0質量部に対し、 前記炭素繊維 (<3) を 1〜 5 0 〇質量部含む、 上記 [1] 〜 [4] のいずれか 1つに記載の樹脂組成物。
[6] 前記樹脂 (3) 1 0 0質量部に対し、 前記炭素繊維 (<3) を 1〜 5 0 質量部含む、 上記 [1] 〜 [4] のいずれか 1つに記載の樹脂組成物。
[7] 前記熱可塑性樹脂 (巳) が、 ポリカーボネート系樹脂、 ポリスチレン 系樹脂、 ポリアミ ド及びポリオレフィンからなる群から選択される少なくと も 1種である、 上記 [1] 〜 [6] のいずれか 1つに記載の樹脂組成物。
[8] 前記熱可塑性樹脂 (巳) がポリスチレン系樹脂である、 上記 [7] に 記載の樹脂組成物。
[9] 前記炭素繊維 (<3) が、 1\1系炭素繊維、 ピッチ系炭素繊維、 熱硬 化系炭素繊維、 フエノール系炭素繊維、 気相成長炭素繊維、 リサイクル炭素 繊維 (?¾〇 ) からなる群から選択される少なくとも 1種の炭素繊維である 、 上記 [1] 〜 [8] のいずれか 1つに記載の樹脂組成物。
[1 0] 上記 [1] 〜 [9] のいずれか 1つに記載の樹脂組成物を含む、 成 形体。
[1 1] 射出成形体である、 上記 [1 〇] に記載の成形体。
[1 2] —方向繊維強化材である、 上記 [1 0] に記載の成形体。
[1 3] 織物状炭素繊維及び不織布状炭素繊維からなる群から選択される少 なくとも 1種の部材を含む、 上記 [ 1 〇] に記載の成形体。
[1 4] 上記 [1 0] 〜 [1 3] のいずれか 1つに記載の成形体を複数積層 させてなる、 積層体。
[1 5] 前記官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) と、 前記炭 素繊維 (<3) とを含む炭素部材を作製する工程と、 前記炭素部材に、 前記熱 可塑性樹脂 (巳) を加える工程とを含む、 上記 [1 0] 〜 [1 3] のいずれ
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か 1つに記載の成形体の製造方法。
[1 6] 官能基で変性されていないポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維と を含む炭素部材を作製する工程と、 前記炭素部材に、 熱可塑性樹脂を加える 工程とを含む、 樹脂成形体の製造方法。
[1 7] 前記炭素部材が、 織物、 不織布又は一方向材から選択される少なく とも 1種の形態を有する、 上記 [1 6] に記載の樹脂成形体の製造方法。
[ 1 8] 上記 [ 1 6] 又は [ 1 7] に記載の製造方法により得られる、 樹脂 成形体。
[1 9] 上記 [1 8] に記載の成形体を複数積層させてなる、 積層体。
発明の効果
[0009] 本発明によれば、 樹脂と、 炭素繊維との界面に高い界面せん断強度を有す ると共に、 成形性及び機械強度に優れる樹脂組成物及びその成形品、 並びに 複合材を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]図 1は、 マイクロドロップレッ ト法による界面せん断強度の挙動を示す グラフである。
発明を実施するための形態
[001 1] 本発明の第一の実施形態においては、 官能基で変性されたポリアリーレン エーテル ( ) 及び熱可塑性樹脂 (巳) を含む樹脂 (3) と、 炭素繊維 (〇 ) とを含む樹脂組成物、 その成形体 (積層体も含む) 、 並びに成形体の製造 方法を提供する。
本発明の第二の実施形態においては、 樹脂成形体の製造方法とその成形体 及び積層体を提供する。 第二の実施形態においては、 官能基で変性されてい ないポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維と、 熱可塑性樹脂とを成形体材料 として用いることを特徴の 1つとする。
[0012] 以下、 本発明の樹脂組成物及びその成形品、 並びに複合材について詳述す る。 本明細書において、 好ましいとされている規定は任意に採用することが でき、 好ましいもの同士の組み合わせはより好ましい。 本明細書において、
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「乂乂〜丫丫」 の記載は、 「乂乂以上丫丫以下」 を意味する。
[0013] 本発明の第一の実施形態において、 「組成物」 との語は、 上記樹脂 (3) と炭素繊維 (<3) とを含有する物を指し、 含有の方法は問わない。 例えば、 樹脂 (3) と炭素繊維 (〇 とを配合した物、 炭素繊維 (<3) を含む部材に 樹脂 (3) を浸潰させた物等を挙げることができる。 炭素繊維 (<3) が織物 、 不織布又は一方向材の形態を有する部材の場合には、 当該炭素繊維部材に 樹脂 (3) を浸潰させた複合材も、 本発明における 「組成物」 に含まれる。 なお、 第一の実施形態及び第二の実施形態ともに共通して、 本明細書にお いては、 炭素繊維や炭素部材に樹脂等を 「浸潰させる」 という場合には、 炭 素繊維 (炭素部材) に樹脂成分等が加わるあらゆる形態を含む。 例えば、 単 に漬ける、 浸潰する、 含浸する、 ディップする等、 加える方法は問わないこ ととする。
[0014] 本発明の第二の実施形態において、 炭素部材は、 官能基で変性されていな いポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維とを含む炭素部材を作製する工程か ら得られるものであればよく、 具体的な炭素部材の作製方法は特に問わない
[0015] 1 . 本発明の第一実施形態
[樹脂 ⑻ ]
本発明の第一の実施形態の樹脂組成物に含まれる樹脂 (3) は、 官能基で 変性されたポリアリーレンエーテル (八) 及び熱可塑性樹脂 (巳) を含む。
[0016] <官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) >
第一の実施形態の樹脂組成物中に含まれる、 官能基で変性されたポリアリ —レンエーテル (八) は、 下記に記載のポリアリーレンエーテルを、 下記に 記載の変性剤と反応させることにより得ることができる。
[0017] 第一の実施形態の樹脂組成物中に含まれる、 官能基で変性されたポリアリ —レンエーテル (八) の原料として使用するポリアリーレンエーテルは特に 限定されない。
ポリアリーレンエーテルとしては、 例えば、 ポリ (2 , 3—ジメチルー 6
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—エチルー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2—メチルー 6—クロロ メチルー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2—メチルー 6—ヒドロキ シエチルー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2—メチルー 6_门 _ブ チルー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2—エチルー 6—イソプロピ ルー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ
- 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2, 3, 6—トリメチルー 1 , 4 —フエニレンエーテル) , ポリ 〔2— (4, ーメチルフエニル) 一 1 , 4— フエニレンエーテル〕 , ポリ (2—フエニルー 1 , 4—フエニレンエーテル
) , ポリ (2—クロロー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2—メチル - 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2—クロロー 6—エチルー 1 , 4 —フエニレンエーテル) , ポリ (2—クロロー 6—ブロモ _ 1 , 4—フエニ レンエーテル) , ポリ (2, 6—ジ _门 _プロピルー 1 , 4—フエニレンエ
—テル) , ポリ (2—メチルー 6—イソプロピルー 1 , 4—フエニレンエー テル) , ポリ (2—クロロー 6—メチルー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2—メチルー 6—エチルー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2 , 6—ジブロモー 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2, 6—ジクロロ
- 1 , 4—フエニレンエーテル) , ポリ (2, 6—ジエチルー 1 , 4—フエ ニレンエーテル) , ポリ (2, 6—ジメチルー 1 , 4—フエニレンエーテル
) 等が挙げられる。 あるいは、 米国特許第 3, 306, 874号, 同第 3,
306, 875号, 同第 3, 257, 357号及び同第 3, 257, 358 号の各明細書に記載のポリマー及び共重合体も適切である。 更に、 例えば、 ポリスチレン等のビニル芳香族化合物と前記のポリフエニレンエーテルとの グラフト共重合体及びブロック共重合体が挙げられる。 これらのなかでは、 特にポリ (2, 6—ジメチルー 1 , 4—フエニレンエーテル) が好ましく用 いられる。
[0018] ポリアリーレンエーテルの重合度に特に制限はなく、 使用目的等に応じて 適宜選定でき、 通常は、 60〜 400の範囲から選定することができる。 重 合度が 60以上であれば、 後に詳述するが、 官能基で変性されたポリアリー
〇 2020/174748 7 卩(:171?2019/042220 レンェーテル (八) を含む樹脂組成物の強度を向上させることができる。 4 0 0以下であれば良好な成形性を維持することができる。
[0019] 上記ポリアリーレンェーテルを変性する変性剤としては、 酸変性剤、 アミ ノ基含有変性剤、 リン化合物、 水酸基含有変性剤、 ハロゲン含有変性剤、 ェ ポキシ基含有変性剤、 不飽和炭化水素基含有変性剤等を挙げることができる 。 酸変性剤としては、 例えばジカルボン酸及びその誘導体が例示される。
[0020] 変性剤として用いられるジカルボン酸としては、 無水マレイン酸及びその 誘導体、 フマル酸およびその誘導体が挙げられる。 無水マレイン酸の誘導体 は、 ェチレン性二重結合とカルボキシル基または酸無水物基のような極性基 とを同一分子内に持つ化合物である。 具体的には、 例えばマレイン酸, マレ イン酸モノェステル, マレイン酸ジェステル, マレイミ ド及びその 1\1置換体 (例えば 1\1 -置換マレイミ ド, マレイン酸モノアミ ド, マレイン酸ジアミ ド 等) , マレイン酸のアンモニウム塩, マレイン酸の金属塩, アクリル酸, メ タクリル酸, メタクリル酸ェステル, グリシジルメタクリレート等が挙げら れる。 フマル酸誘導体の具体例としては、 フマル酸ジェステル, フマル酸金 属塩, フマル酸アンモニウム塩, フマル酸ハロゲン化物等が挙げられる。 こ れらの中でもフマル酸または無水マレイン酸が特に好ましく用いられる。
[0021 ] 上記官能基で変性されたポリアリーレンェーテル (八) は、 上記したポリ アリーレンェーテルと変性剤とを反応させることにより得ることができる。 官能基で変性されたポリアリーレンェーテルとしては、 ジカルボン酸変性ポ リアリーレンェーテルが好ましく、 フマル酸変性ポリアリーレンェーテル又 はマレイン酸変性ポリアリーレンェーテルがより好ましい。 具体的には、 ( スチレンー無水マレイン酸) ーポリフェニレンェーテルーグラフトポリマー , 無水マレイン酸変性ポリフェニレンェーテル, フマル酸変性ポリフェニレ ンェーテル, グリシジルメタクリレート変性ポリフェニレンェーテル, アミ ン変性ポリフェニレンェーテル等の変性ポリフェニレンェーテル系ポリマー 等が挙げられる。 中でも変性ポリフェニレンェーテルが好ましく、 無水マレ イン酸変性ポリフェニレンェーテル又はフマル酸変性ポリフェニレンェーテ
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ルがより好ましく、 フマル酸変性ポリフエニレンエーテルが特に好ましい。
[0022] 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) の変性度合 (変性度又 は変性量) は、 赤外線 (丨 ) 吸収分光法や滴定法により求めることができ る。
赤外線 (丨 8) 吸収分光法から変性度を求める場合には、 変性剤として用 いる化合物の吸収を示すピーク強度と、 該当するポリアリーレンエーテルの 吸収を示すピーク強度のスぺクトルの強度比から求めることができる。 例え ばフマル酸変性ポリフエニレンエーテルの場合、 フマル酸の吸収を示す 1 7 9 のピーク強度 (八) とポリフエニレンエーテル ( 巳) の吸収を 示す 1 7 0 4〇 -1のピーク強度の比 (巳) から式:変性度 = (八) / (巳) を用いることで求める。 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) の変性度は、 〇. 0 5〜 2 0であることが好ましい。
[0023] 滴定により変性量を求める場合は、 」 丨 3 < 0 0 7 0 - 1 9 9 2に準拠 して測定された中和滴定量から酸含有量として求めることができる。 官能基 で変性されたポリアリーレンエーテル (八) の変性量は、 ポリアリーレンエ —テル質量に対して、 好ましくは〇. 1〜 2 0質量%、 より好ましくは〇.
5〜 1 5質量%、 さらに好ましくは 1 . 〇〜 1 0質量%、 特に好ましくは 1 . 〇〜 5 . 0質量%の変性量のものを使用することができる。
[0024] より詳述する。 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) は、 任 意に溶媒や他樹脂の存在下で、 ポリアリーレンエーテルと、 種々の変性剤と を、 ラジカル発生剤の存在下又は不存在下で反応させることにより調製でき る。 変性方法としては、 溶液変性あるいは溶融変性が知られる。
[0025] 上述したフマル酸又はその誘導体を変性剤として用いる場合には、 任意に 芳香族炭化水素溶媒及び他樹脂の存在下で、 ポリアリーレンエーテルとフマ ル酸又はその誘導体を、 ラジカル発生剤の存在下あるいは不存在下で反応さ せることにより、 フマル酸変性ポリアリーレンエーテルを得ることができる 。 芳香族炭化水素溶媒としては、 ポリアリーレンエーテル、 フマル酸または その誘導体、 及び任意に用いられるラジカル発生剤を溶解し、 かつ発生ラジ
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カルに対して不活性なものであればよく、 特に限定されない。 具体的には、 例えばベンゼン, トルエン, エチルベンゼン, キシレン, クロロベンゼン, 士 6 ーブチルベンゼン等を好適なものとして挙げることができる。 中でも、 連 鎖移動定数の小さいベンゼン, トルエン, クロロベンゼン, 6 ーブチルべ ンゼンを用いることが好ましい。 溶媒は単独でも、 2種以上を混合して用い てもよい。 芳香族炭化水素溶媒の使用割合も、 特に制限はなく、 状況に応じ て適宜選定すればよい。 一般には、 使用するポリアリーレンエーテルに対し て 1〜 2 0倍 (質量比) の範囲で定めればよい。
[0026] 変性剤として用いられるフマル酸またはその誘導体の使用割合については 、 ポリアリーレンエーテル 1 0 0質量部に対して、 好ましくは 1〜 2 0質量 部、 より好ましくは 3〜 1 5質量部である。 1質量部以上であれば、 十分な 変性量 (変性度) が得られる。 2 0質量部以下であれば、 変性後の精製等の 後処理を適切に行うことができる。
[0027] ポリアリーレンエーテルの溶液変性に任意に用いられるラジカル発生剤は 特に限定されない。 反応温度に適した分解温度を持ち、 変性剤のポリアリー レンエーテルへのグラフトを効果的に行うため、 水素引抜き能が大きなもの が好ましい。 具体的には、 例えば、 ジー 16 ーブチルパーオキシド, ジクミ ルパーオキシド, 1 , 1 —ビス 〇6 _プチルパーオキシ) シクロヘキサン , 1 , 1 —ビス 〇6 ーブチルパーオキシ) 一3 , 3 , 5—トリメチルシク ロヘキサン, ベンゾイルパーオキシド, デカノイルパーオキシド等を挙げる ことができる。 ラジカル発生剤の使用割合は、 ポリアリーレンエーテル 1 0 〇質量部に対して、 1 5質量部以下とすることが好ましい。 ラジカル発生剤 が、 1 5質量部以下であれば、 不溶成分を生じにくく好ましい。 ラジカル発 生剤の不存在下で上記変性を行うと、 変性量 (変性度) が低い (例えば変性 量が〇. 3〜〇. 5質量%) ポリアリーレンエーテルが得られる。
[0028] ポリアリーレンエーテルを溶液変性する場合は、 具体的には、 ポリアリー レンエーテル及び変性剤として例えばフマル酸又はその誘導体を芳香族炭化 水素溶媒に溶解させ均一になった後、 ラジカル発生剤を用いる場合には、 ラ
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ジカル発生剤の半減期が 1時間以下になる任意の温度でラジカル発生剤を加 え、 当該温度で反応を行う。 使用するラジカル発生剤の半減期が 1時間を超 えるような温度は、 長い反応時間が必要なため好ましくない。
反応時間は適宜選択できるが、 ラジカル発生剤を有効に作用させるため、 所定の反応温度でラジカル発生剤の半減期の 3倍以上の時間変性反応を行う のが好ましい。
反応終了後、 反応溶液をメタノール等のポリアリーレンエーテルの貧溶媒 に加え、 析出した変性ポリアリーレンエーテルを回収, 乾燥して、 目的とす る、 官能基で変性されたポリアリーレンエーテルを得ることができる。
[0029] ポリアリーレンエーテルを溶融変性する場合には、 ラジカル発生剤の存在 下あるいは不存在下で、 ポリアリーレンエーテルと、 変性剤として例えばフ マル酸又はその誘導体とを押出機を用いて溶融混練することにより、 官能基 で変性されたポリアリーレンエーテルを得ることができる。 フマル酸又はそ の誘導体の使用割合は、 ポリアリーレンエーテル 1 0 0質量部に対して、 好 ましくは 1〜 5質量部、 より好ましくは 2〜 4質量部である。 1質量部以上 であれば十分は変性量 (変性度) となり、 5質量部以下であれば、 フマル酸 やその誘導体の変性効率を良好に保ち、 ペレツ ト中に残留するフマル酸等の 量を抑制することができる。
[0030] ポリアリーレンエーテルの溶融変性に用いられるラジカル発生剤は、 半減 期 1分間を示す温度が 3 0 0 °〇以上のものが好ましい。 半減期 1分間を示す 温度が 3 0 0 °〇未満のもの、 例えば過酸化物やアゾ化合物等では、 ポリアリ -レンエーテルの変性効果が充分でない。
ラジカル発生剤としては、 具体的には、 例えば 2 , 3—ジメチルー 2 , 3 —ジフエニルブタン, 2 , 3—ジエチルー 2 , 3—ジフエニルブタン, 2 ,
3—ジエチルー 2 , 3—ジフエニルヘキサン, 2 , 3—ジメチルー 2 , 3 - ジ ( _メチルフエニル) ブタン等がある。 中でも、 半減期 1分間を示す温 度が 3 3 0 °〇である 2 , 3—ジメチルー 2 , 3—ジフエニルブタンが好適に 用いられる。
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ラジカル発生剤の使用割合は、 ポリアリーレンエーテル 1 0 0質量部に対 して、 好ましくは〇. 1〜 3質量部、 より好ましくは〇. 5〜 2質量部の範 囲で選定される。 〇. 1質量部以上であれば高い変性効果が得られ、 3質量 部以下であれば、 効率よくポリアリーレンエーテルを変性することができ、 不溶成分も生じにくい。
[0031 ] ポリアリーレンエーテルを溶融変性する方法としては、 例えば、 ポリアリ —レンエーテル、 フマル酸又はその誘導体、 およびラジカル発生剤を室温で 均一にドライブレンドした後、 実質的にポリアリーレンエーテルの混練温度 である 3 0 0〜 3 5 0 °〇の範囲で溶融反応を行う方法を挙げることができる 。 3 0 0 °〇以上であれば、 溶融粘度を適切に維持することができ、 3 5 0 °〇 以下であれば、 ポリアリーレンエーテルの分解を抑制することができる
[0032] 以上詳述した方法により得られた、 官能基で変性されたポリアリーレンエ —テルのうち、 特に好ましいフマル酸変性ポリアリーレンエーテルの場合、 上記した滴定法により求められる変性量 (変性剤含有量) は、 好ましくは 0 . 1〜 2 0質量%、 より好ましくは〇. 5〜 1 5質量%、 さらに好ましくは 1〜 1 〇質量%、 特に好ましくは 1 . 〇〜5 . 0質量%である。 変性量が 0 . 1質量%以上であれば、 充分な力学物性、 耐熱性を有するポリアリーレン エーテルを得ることができる。 該変性量は 2 0質量%以下で十分である。
[0033] <熱可塑性樹脂 (巳) >
本発明の第一の実施形態の樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂 (巳) は特 に限定されず、 具体的には、 ポリアミ ド樹脂、 アクリル樹脂、 ポリフエニレ ンスルフィ ド樹脂、 ポリ塩化ビニル樹脂、 ポリスチレン系樹脂、 ポリオレフ ィン、 ポリアセタール樹脂、 ポリカーボネート系樹脂、 ポリウレタン、 ポリ プチレンテレフタレート、 アクリロニトリルブタジエンスチレン (八巳 3) 樹脂、 変性ポリフエニレンエーテル樹脂、 フエノキシ樹脂、 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 、 芳香族ポリエステル等を挙げることができる。 中でも、 ポリカーボネート 系樹脂、 ポリスチレン系樹脂、 ポリアミ ド及びポリオレフィンからなる群か
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ら選択される少なくとも 1種であることが好ましく、 ポリアミ ド、 ポリカー ボネート系樹脂又はポリスチレン系樹脂であることがより好ましい。 一の側 面によれば、 熱可塑性樹脂 (巳) はポリスチレン系樹脂又はポリアミ ドであ る。
[0034] ポリスチレン系樹脂は特に限定されないが、 スチレン系化合物の単独重合 体、 2種以上のスチレン系化合物の共重合体およびスチレン系化合物の重合 体よりなるマトリックス中にゴム状重合体が粒子状に分散してなるゴム変性 ポリスチレン樹脂 (ハイインパクトポリスチレン) 等を挙げることができる 。 原料となるスチレン系化合物としては、 例えば、 スチレン、 〇 -メチルス チレン、 _メチルスチレン、 111 _メチルスチレン、 (¾ _メチルスチレン、 エチルスチレン、 <¾ _メチルー _メチルスチレン、 2 , 4—ジメチルスチ レン、 モノクロロスチレン、 _ 16 ーブチルスチレン等が挙げられる。
[0035] ポリスチレン系樹脂は 2種以上のスチレン系化合物を併用して得られる共 重合体でもよいが、 中でもスチレンを単独で用いて重合して得られるポリス チレンが好ましい。 例えば、 アタクチックポリスチレン、 アイソタクチック ポリスチレン、 シンジオタクチックポリスチレン等の立体規則構造を有する ポリスチレンを挙げることができる。 本発明の樹脂組成物に含まれる熱可塑 性樹脂 (巳) としては、 中でもシンジオタクチックポリスチレンが好ましい
[0036] シンジオタクチックポリスチレンとは、 高度なシンジオタクチック構造を 有するスチレン系樹脂 (以下、 3 3と略記することがある) を意味する。 本明細書において 「シンジオタクチック」 とは、 隣り合うスチレン単位にお けるフエニル環が、 重合体ブロックの主鎖によって形成される平面に対して 交互に配置 (以下において、 シンジオタクティシティと記載する) されてい る割合が高いことを意味する。
タクティシティは、 同位体炭素による核磁気共鳴法 (13〇- 1\/| [¾法) によ り定量同定できる。
法により、 連続する複数の構成単位、 例えば 連続した 2つのモノマーユニッ トをダイアッ ド、 3つのモノマーユニッ トを
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トリアッ ド、 5つのモノマーユニッ トをペンタッ ドとしてその存在割合を定 量することができる。
[0037] 「高度なシンジオタクチック構造を有するスチレン系樹脂」 とは、 ラセミ ダイアッ ド (「) で通常 7 5モル%以上、 好ましくは 8 5モル%以上、 又は ラセミペンタッ ド (「 「 「 〇 で通常 3 0モル%以上、 好ましくは 5 0モル %以上のシンジオタクティシティを有するポリスチレン、 ポリ (炭化水素置 換スチレン) 、 ポリ (ハロゲン化スチレン) 、 ポリ (ハロゲン化アルキルス チレン) 、 ポリ (アルコキシスチレン) 、 ポリ (ビニル安息香酸エステル)
、 これらの水素化重合体若しくは混合物、 又はこれらを主成分とする共重合 体を意味する。
[0038] ポリ (炭化水素置換スチレン) としては、 ポリ (メチルスチレン) , ポリ (エチルスチレン) , ポリ (イソプロピルスチレン) , ポリ
プチル スチレン) , ポリ (フエニル) スチレン, ポリ (ビニルナフタレン) 及びポ リ (ビニルスチレン) 等を挙げることができる。 ポリ (ハロゲン化スチレン ) としては、 ポリ (クロロスチレン) 、 ポリ (ブロモスチレン) 及びポリ ( フルオロスチレン) 等が、 ポリ (ハロゲン化アルキルスチレン) としては、 ポリ (クロロメチルスチレン) 等を挙げることができる。 ポリ (アルコキシ スチレン) としては、 ポリ (メ トキシスチレン) 及びポリ (エトキシスチレ ン) 等を挙げることができる。
[0039] 上記スチレン系重合体のうち特に好ましいものとして、 ポリスチレン、 ポ リ ( _メチルスチレン) 、 ポリ (〇1 _メチルスチレン) 、 ポリ
—ブチルスチレン) 、 ポリ ( _クロロスチレン) 、 ポリ (01—クロロスチ レン) 、 ポリ ( ーフルオロスチレン) を挙げることができる。
さらにはスチレンと ーメチルスチレンとの共重合体、 スチレンと _士6「 プチルスチレンとの共重合体、 スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体 等を挙げることができる。
[0040] 上記シンジオタクチックポリスチレンの分子量については特に制限はない が、 成形時の樹脂の流動性及び得られる成形体の機械的性質の観点から、 重
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量平均分子量が 1 X 1 04以上 1 X 1 〇6以下であることが好ましく、 50, 0 00以上 500, 000以下であることがより好ましく、 50, 000以上
300, 000以下であることがさらに好ましい。 重量平均分子量が 1 X 1 〇4以上であれば、 十分な機械的性質を有する成形品を得ることができる。 一 方、 重量平均分子量が 1 X I 〇6以下であれば成形時の樹脂の流動性にも問題 がない。
温度 300°〇、 荷重 1.
干の条件下でシンジオタクチックポリスチ レンの IV! 測定を行った場合は、 該 IV! が 29/1 0分以上、 好ましく は 49/1 0分以上であることが好ましく、 この範囲であれば、 成形時の樹 脂の流動性にも問題がない。 上記 IV! が 509 / 1 0分以下、 好ましくは
409 /分以下、 さらに好ましくは 309 /分以下であれば十分な機械的性 質を有する成形品を得ることができる。
[0041] ポリアミ ドとして公知のポリアミ ドのすべてを使用することができる。
適切なポリアミ ドとしては、 例えばポリアミ ドー 4 , ポリアミ ドー 6 , ポ リアミ ドー 6 , 6, ポリアミ ドー 3 , 4 , ポリアミ ドー 1 2 , ポリアミ ドー 1 1 , ポリアミ ドー6, 1 0, ポリアミ ドー4丁, ポリアミ ドー6丁, ポリ アミ ドー 9丁, ポリアミ ドー 1 0丁, 並びにアジピン酸及び ーキシリレン ジアミンから得られるポリアミ ド等を挙げることができる。 中でも、 ポリア ミ ドー 6, 6が好適である。
[0042] [炭素繊維 (<3) ]
本発明の第一の実施形態の樹脂組成物に含まれる炭素繊維 (<3) は特に限 定されず、 ポリアクリロニトリルを原料とした 八 1\1系、 石油や石炭中のコ —ルタールピッチを原料としたピッチ系、 熱硬化性樹脂、 例えばフエノール 樹脂を原料としたフエノール系等の各種の炭素繊維を用いることができる。 炭素繊維 (〇 は、 気相成長法により得られるものであってもよく、 リサイ クル炭素繊維 (80 ) であってもよい。 このように炭素繊維 (〇 は特に 限定されないが、 八1\1系炭素繊維、 ピッチ系炭素繊維、 熱硬化系炭素繊維 、 フエノール系炭素繊維、 気相成長炭素繊維、 リサイクル炭素繊維
〇 2020/174748 1 5 卩(:171?2019/042220
) からなる群から選択される少なくとも 1種の炭素繊維であることが好まし い。
炭素繊維は製造時の原料品質や焼成温度により黒鉛化度を変えたものがあ るが、 黒鉛化度によらず使用可能である。 炭素繊維 (〇) の形状は特に限定 されず、 ミルドファイバー、 集束切断状 (チョップドストランド) 、 短繊維 状、 口ービング、 フィラメント、 トウ、 ウイスカー、 ナノチユーブ等からな る群から選択される少なくとも 1種の形状を有する炭素繊維を用いることが できる。 集束切断状 (チョップドストランド) の場合、 平均繊維長が 0 . 1 〜 5 0 01 01 , 平均繊維径が 5〜 2〇 のものが好ましく用いられる。
炭素繊維の密度は特に限定されないが、 1 . 7 5 ~ 1 . 9 5 9 /〇〇13のも のが好ましい。
[0043] 炭素繊維 (<3) の形態は、 単繊維でも、 繊維束でもよく、 単繊維と繊維束 の両者が混在していてもよい。 各繊維束を構成する場合の単繊維の数は、 各 繊維束においてほぼ均一であってもよく、 あるいは異なっていてもよい。 炭 素繊維 (〇 の平均繊維径は形態により異なるが、 例えば、 平均繊維径が好 ましくは〇. 0 0 0 4〜 1 5 ^ 01、 より好ましくは 3〜 1 5 〇1、 さらによ り好ましくは 5〜 1 0 である炭素繊維を用いることができる。
[0044] 上述したように、 本明細書においては、 第一の実施形態の 「組成物」 は、 樹脂 (3) と炭素繊維 (〇 とを含有していればよく、 含有の方法は問わな い。 炭素繊維 (<3) を含む部材に、 樹脂 (3) を浸潰させた物 (複合材) も 本発明における 「組成物」 及び 「組成物を含む成形品」 に包含される。 織物 、 不織布又は一方向材の形態を有する炭素繊維部材に、 樹脂 (3) を浸潰さ せたものを挙げることができる。
また、 予め炭素繊維 (〇) に官能基変性ポリアリーレンエーテル (八) を 加えた後に、 熱可塑性樹脂 (巳) を加え、 結果として樹脂 (3) と炭素繊維 (〇) とを含有する組成物としてもよい。
[0045] 炭素繊維 (<3) を含む部材が織物、 不織布又は一方向材の場合には、 平均 繊維径が好ましくは 3〜 1 5 、 より好ましくは 5〜 7 である単繊維
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を用いることができる。 また、 炭素繊維 (〇 を含む部材が織物、 不織布又 は一方向材の形態を有する場合に、 炭素繊維を一方向に束ねたもの (繊維束 ) を用いることができる。 当該炭素繊維 (〇 を含む部材には、 繊維束とし て炭素繊維メーカーから供給される炭素繊維の単繊維を 6 0 0 0本 (6 )
、 1 2 0 0 0本 (1 2<) 、 2 4 0 0 0本 (2 4<) 、 又は 6 0 0 0 0木 ( 6 0 ) などを束ねた製品をそのまま用いても、 これらをさらに束ねたもの を用いてもよい。 繊維束は、 無撚糸、 有撚糸、 解撚糸のいずれであってもよ い。 当該繊維束は、 成形体に開繊された状態で含まれていてもよく、 開繊さ れずに繊維束として含まれることもあり得る。 炭素繊維 (<3) を含む部材が 織物、 不織布又は一方向材の場合には、 当該部材に、 樹脂 (3) を浸潰させ ることにより成形体を得ることができる。
[0046] 炭素繊維 (<3) を含む部材、 特に織物、 不織布、 _方向材は、 厚みが薄い ものが好ましい。 薄い炭素繊維複合材を得るとの観点からは、 炭素繊維 (〇 ) を含む部材の厚みは 3
以下が好ましい。 特に一方向材の場合は、 厚み が〇. 2
以下であることが好ましい。 炭素繊維 (〇 を含む部材の厚み の下限は特に限定されないが、 7 以上であるとよく、 品質の安定の観点 からは、 1 0 〇1以上、 より好ましくは 2 0 〇!以上である。
[0047] (サイジング剤)
本発明の樹脂組成物に含まれる炭素繊維 (<3) は、 表面にサイジング剤が 付着しているものであってもよい。 サイジング剤が付着している炭素繊維を 用いる場合、 当該サイジング剤の種類は、 炭素繊維及び熱可塑性樹脂の種類 に応じて適宜選択でき、 特に限定されない。 炭素繊維は、 エポキシ系サイジ ング剤、 ウレタン系サイジング剤、 ポリアミ ド系サイジング剤で処理したも の、 或いはサイジング剤を含まないものなど種々製品化されているが、 本発 明においてはサイジング剤の種類、 有無にかかわらず使用可能である。
[0048] 上記の樹脂 (3) と炭素繊維 (〇 との界面せん断強度を高める観点から 、 前記樹脂 (3) 1 0 0質量%中、 前記官能基で変性されたポリアリーレン エーテル (八) を好ましくは〇. 5〜 3 0質量%、 より好ましくは〇. 8〜
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1 5質量%、 さらに好ましくは 1 . 〇〜 1 0質量%含む。 樹脂 (3) 中の官 能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) の量が〇. 5質量%以上で あれば、 優れた界面せん断強度を得ることができる。 ポリアリーレンエーテ ル ( ) の量が 3 0質量%以下であれば、 得られる成形品の機械強度や耐熱 性を良好に保つことができる。
[0049] 本発明の樹脂組成物には、 炭素繊維 (<3) が、 樹脂 ) 1 0 0質量部に 対し、 好ましくは 1〜 5 0 0質量部、 より好ましくは 1〜 4 0 0質量部、 さ らに好ましくは 1〜 3 5 0質量部、 よりさらに好ましくは 1〜 2 0 0質量部 、 よりさらに好ましくは 1〜 1 0 0質量部、 よりさらに好ましくは 1〜 5 0 質量部含まれる。 また、 優れた強度を得るためには好ましくは 1 5質量部以 上、 さらに好ましくは 2 0質量部以上含むことが好ましい。 炭素繊維 (〇) の量が上記範囲であれば、 本発明の樹脂組成物を含む成形品又は複合材が優 れた機械強度を有する。
[0050] 2 . 本発明の第二実施形態
本発明の第二の実施形態は、 樹脂成形体の製造方法、 並びに該製造方法に より得られる成形体及び積層体に関する。 第二の実施形態においては、 官能 基で変性されていないポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維と、 熱可塑性樹 脂とを成形体材料として用いることを特徴の 1つとする。 具体的には、 官能 基で変性されていないポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維とを含む炭素部 材を作製する工程と、 前記炭素部材に、 熱可塑性樹脂を加える工程とを含む ことを特徴とする。
[0051 ] <官能基で変性されていないポリアリーレンエーテル>
本実施形態において炭素部材に含まれる、 官能基で変性されていないポリ アリーレンエーテル (以下、 単に 「未変性ポリアリーレンエーテル」 と称す ることもある) としては、 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八 ) の原料として第一の実施形態に詳述したものを挙げることができる。 中で も、 第一の実施形態と同様に、 ポリアリーレンエーテルとしては、 ポリ (2 , 6—ジメチルー 1 , 4—フエニレンエーテルを好ましくは用いることがで
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きる。
未変性ポリアリーレンエーテルの重合度に特に制限はなく、 使用目的等に 応じて適宜選定でき、 通常は、 6 0〜 4 0 0の範囲から選定することができ る。
[0052] <炭素繊維>
本実施形態において炭素部材に含まれる炭素繊維としては、 第一の実施形 態に詳述したものと同じものを挙げることができる。 第一の実施形態と同様 に特に限定されないが、 八1\1系炭素繊維、 ピッチ系炭素繊維、 熱硬化系炭 素繊維、 フエノール系炭素繊維、 気相成長炭素繊維、 リサイクル炭素繊維 ( [¾〇 ) からなる群から選択される少なくとも 1種の炭素繊維であることが 好ましい。
[0053] 第一の実施形態と同様に、 炭素繊維の形状も特に限定されず、 ミルドファ イバー、 集束切断状 (チョップドストランド) 、 短繊維状、 口ービング、 フ イラメント、 トウ、 ウイスカー、 ナノチユーブ等からなる群から選択される 少なくとも 1種の形状を有する炭素繊維を用いることができる。 炭素繊維の 形態も、 単繊維でも、 繊維束でもよく、 単繊維と繊維束の両者が混在してい てもよい。 各繊維束を構成する場合の単繊維の数は、 各繊維束においてほぼ 均一であってもよく、 あるいは異なっていてもよい。 炭素繊維の平均繊維径 は形態により異なるが、 例えば、 平均繊維径が好ましくは〇. 0 0 0 4〜 1 5 、 より好ましくは 3〜 1 5 、 さらにより好ましくは 5〜 1 〇 である炭素繊維を用いることができる。 炭素繊維の密度は特に限定されない
第一の実施形態と同様に、 炭素繊維の表面にサイジング剤が付着していて もよい。
[0054] 本発明の第二の実施形態においては、 炭素部材が、 未変性ポリアリーレン エーテルと、 炭素繊維とを含む炭素部材を作製する工程から得られるもので あればよく、 具体的な炭素部材の作製方法は特に問わない。
炭素繊維に未変性ポリアリーレンエーテルを加える方法は特に限定されな
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い。 例えば、 適切な溶媒の存在下、 炭素繊維に未変性ポリアリーレンエーテ ルを浸潰させる方法、 炭素繊維に未変性ポリアリーレンエーテル粉末を直接 加える方法、 炭素繊維と未変性ポリアリーレンエーテルとを混ぜて圧力をか ける方法等を挙げることができる。
[0055] <熱可塑性樹脂>
本実施形態における熱可塑性樹脂も特に限定されず、 上記第一の実施形態 で詳述したものと同じものを挙げることができる。 中でも、 ポリカーボネー 卜系樹脂、 ポリスチレン系樹脂、 ポリアミ ド及びポリオレフィンからなる群 から選択される少なくとも 1種であることが好ましく、 ポリアミ ド、 ポリカ —ボネート系樹脂又はポリスチレン系樹脂であることがより好ましい。 一の 側面によれば、 熱可塑性樹脂はポリスチレン系樹脂又はポリアミ ドである。
[0056] ポリスチレン系樹脂は特に限定されず、 好ましい態様は第一の実施形態と 同様であり、 中でもシンジオタクチックポリスチレンが同様に好ましい。 シ ンジオタクチックポリスチレンの詳細は第一の実施形態に記載した通りであ る。
ポリアミ ドも特に限定されず、 第一の実施形態に記載したものを挙げるこ とができる。 中でも、 本実施形態においても同様に、 ポリアミ ドー6 , 6が 好適である。
[0057] 本発明の第二の実施形態においては、 上記の熱可塑性樹脂と未変性ポリア リーレンエーテルの合計 1 0 0質量%中、 前記未変性ポリアリーレンエーテ ルを好ましくは〇. 5〜 3 0質量%、 より好ましくは〇. 8〜 1 5質量%、 さらに好ましくは 1 . 〇〜 1 〇質量%含む。 未変性ポリアリーレンエーテル の量が〇. 5質量%以上であれば、 優れた界面せん断強度を得ることができ る。 未変性ポリアリーレンエーテルの量が 3 0質量%以下であれば、 得られ る成形品の機械強度や耐熱性を良好に保つことができる。
[0058] 本発明の第二の実施形態においては、 炭素繊維が、 熱可塑性樹脂と官能基 で変性されていないポリアリーレンエーテルの合計 1 0 0質量部に対し、 好 ましくは 1〜 5 0 0質量部、 より好ましくは 1〜 4 0 0質量部、 さらに好ま
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しくは 1〜 3 5 0質量部、 よりさらに好ましくは 1〜 2 0 0質量部、 よりさ らに好ましくは 1〜 1 〇〇質量部、 よりさらに好ましくは 1〜 5 0質量部含 まれる。 優れた曲げ強度を得るために、 好ましくは 1 5質量部以上、 さらに 好ましくは 2 0質量部以上、 更により好ましくは 4 0質量部以上含むことが 好ましい。 炭素繊維の量が上記範囲であれば、 本発明の第二の実施形態によ り得られる成形品又は複合材が優れた機械強度を有する。
[0059] 本発明の第一の実施形態の樹脂組成物は、 上述した官能基で変性されたポ リアリーレンエーテル (八) 及び熱可塑性樹脂 (巳) を含む樹脂 (3) と、 炭素繊維 (<3) とを含む。 先に定義した通り、 本樹脂組成物はこれら成分の 含有の仕方は問わない。 本発明の第二の実施形態の樹脂成形体の製造方法は 、 未変性ポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維とを含む炭素部材を作製する 工程と、 該炭素部材に、 熱可塑性樹脂を加える工程とを含んでいればよく、 具体的な炭素部材の作製方法は問わない。
[0060] 特定の理論に拘束されないが、 第一の実施形態において本発明者等は、 一 般的には相溶性が低い炭素繊維 (〇 と熱可塑性樹脂 (巳) とが、 官能基で 変性されたポリアリーレンエーテル (八) が介在することにより、 高い界面 せん断強度を発現することを見出した。 炭素繊維ではなく、 ガラス繊維を用 いる場合に相溶化剤として酸変性ポリアリーレンエーテルが用いられること はあるが、 その理由はガラス繊維表面の官能基 (アルカリ性) と酸変性ポリ アリーレンエーテルとの反応により、 熱可塑性樹脂への相溶性を高めている ためと考えられる。 一方で、 炭素繊維表面にはガラス繊維のような官能基が ほぼ存在しないため、 上記とは異なる機構で高い界面せん断強度を発現して いると考えられる。 当該樹脂 (3) と炭素繊維 (〇 との高い界面せん断強 度は、 炭素繊維 (〇) のサイジング剤処理の有無に関わらず発現することも 驚くべきことである。 サイジング剤は多くの官能基を有するため、 一般に樹 脂成分との親和性を高める傾向にあるが、 本発明者等は、 本発明の系では当 該官能基の有無は影響しないことを見出した。
図 1のグラフは、 横軸に官能基で変性されたポリアリーレンエーテル量を
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、 縦軸にマイクロドロップレッ ト法による試験から算出した界面せん断強度 値を示す。 「〇 」 は炭素繊維の挙動を、 「〇 」 はガラス繊維の挙動を示 している。 図 1から以下のことが分かる。 ガラス繊維 (〇 ) では、 官能基 で変性されたポリアリーレンエーテル量が 2質量%のところでほぼ界面せん 断強度は横ばいになっている。 これに対し、 炭素繊維 (〇 ) では、 官能基 で変性されたポリアリーレンエーテル量に従って、 界面せん断強度が上昇し ている。 このことからも、 界面せん断強度の発現メカニズムがガラス繊維と は異なると考えている。
上記効果は、 官能基で変性されていないポリアリーレンエーテルでは得ら れない。
[0061 ] 本発明の第二の実施形態においても、 炭素繊維のサイジング剤処理の有無 に関わらず、 本形態において得られる成形体 (積層体を含む) は高い機械強 度を有することも注目に値する。 特定の理論に拘束されず、 詳細なメカニズ ムは不明であるが、 上記した通り、 炭素繊維表面には官能基がほぼ存在しな いため、 本形態の製造方法において得られる成形体は、 ガラス繊維の場合と 異なる機構で、 高い機械強度を発現していると考える。
[0062] <その他成分>
本発明の第一の実施形態の樹脂組成物、 又は第二の実施形態の炭素部材若 しくは熱可塑性樹脂には、 本発明の目的を阻害しない範囲で、 一般に使用さ れるゴム状弾性体、 酸化防止剤、 上記炭素繊維 (<3) 又は炭素繊維以外の充 填剤、 架橋剤、 架橋助剤、 核剤、 離型剤、 可塑剤、 相溶化剤、 着色剤及び/ 又は帯電防止剤等のその他成分を添加することができる。 その他成分のいく つかを以下に例示する。
[0063] ゴム状弾性体としては、 様々なものが使用可能である。 例えば、 天然ゴム , ポリブタジエン, ポリイソプレン, ポリイソプチレン、 クロロプレンゴム 、 ポリスルフイ ドゴム、 チオコールゴム、 アクリルゴム、 ウレタンゴム、 シ リコーンゴム、 エピクロロヒドリンゴム、 スチレンーブタジエンブロック共 重合体 (3巳 [¾) , 水素添加スチレンーブタジエンブロック共重合体 (3巳
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巳) , スチレンーブタジェンースチレンブロック共重合体 (3巳3) , 水素 添加スチレンーブタジェンースチレンブロック共重合体 (3巳巳3) , スチ レンーイソプレンブロック共重合体 (3 I [¾) , 水素添加スチレンーイソプ レンブロック共重合体 (3巳 ) , スチレンーイソプレンースチレンブロッ ク共重合体 (3 1 3) , 水素添加スチレンーイソプレンースチレンブロック 共重合体 (3巳 3) , スチレンーブタジェンランダム共重合体, 水素添加 スチレンーブタジェンランダム共重合体, スチレンーェチレンープロピレン ランダム共重合体, スチレンーェチレンープチレンランダム共重合体、 ェチ レンプロピレンゴム
, ェチレンプロピレンジェンゴム (巳 0 1\/1 ) 、 あるいはアクリロニトリルーブタジェンースチレンーコアシェルゴム ( 八巳3) , メチルメタクリレートーブタジェンースチレンーコアシェルゴム (1\/1巳3) , メチルメタクリレートープチルアクリレートースチレンーコア シェルゴム (1\/1八3) , オクチルアクリレートーブタジェンースチレンーコ アシェルゴム (1\/1八巳3) , アルキルアクリレートーブタジェンーアクリロ 二トリルースチレンコアシェルゴム (八八巳3) , ブタジェンースチレンー コアシェルゴム (3巳[¾) 、 メチルメタクリレートープチルアクリレートシ ロキサンをはじめとするシロキサン含有コアシェルゴム等のコアシェルタイ プの粒子状弾性体、 又はこれらを変性したゴムなどが挙げられる。
これらの中で、 特に、 3巳[¾、 3 6 3 , 3巳巳、 3巳巳3、 3 I 1 3 º 9 3 I 3 , 3巳 3、 コアシェルゴム又はこれらを変性したゴム等が好ま しく用いられる。
[0064] 変性されたゴム状弾性体としては、 例えば、 スチレンープチルアクリレー 卜共重合体ゴム、 スチレンーブタジェンブロック共重合体 (3巳[¾) 、 水素 添加スチレンーブタジェンブロック共重合体 (3巳巳) 、 スチレンーブタジ ェンースチレンブロック共重合体 (3巳3) 、 水素添加スチレンーブタジェ ンースチレンブロック共重合体 (3巳巳3) 、 スチレンーイソプレンブロッ ク共重合体 (3 I [¾) 、 水素添加スチレンーイソプレンブロック共重合体 ( 3巳 ) 、 スチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体 (3 1 3) 、
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水素添加スチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体 (3巳 3) 、 スチレンーブタジェンランダム共重合体、 水素添加スチレンーブタジェンラ ンダム共重合体、 スチレンーェチレンープロピレンランダム共重合体、 スチ レンーェチレンープチレンランダム共重合体、 ェチレンプロピレンゴム (巳 [¾) , ェチレンプロピレンジェンゴム (巳 0 1\/1) などを、 極性基を有す る変性剤によって変性を行ったゴム等が挙げられる。
[0065] 充填剤として、 炭素繊維 (<3) あるいは炭素繊維の他に、 有機フィラーも 加えることができる。 有機フィラーとして、 有機合成繊維, 天然植物繊維等 が挙げられる。 有機合成繊維の具体例としては、 全芳香族ポリアミ ド繊維, ポリイミ ド繊維等が挙げられる。 上記有機フィラーは 1種用いてもよいし、
2種以上を組み合わせて用いてもよく、 その添加量は、 上記樹脂 (3) 1 0 〇質量部、 又は未変性ポリアリーレンェーテルと熱可塑性樹脂との合計 1 〇 〇質量部に対して 1〜 3 5 0質量部であることが好ましく、 5〜 2 0 0質量 部であることがより好ましい。 1質量部以上であれば、 充填剤の効果が十分 に得られ、 3 5 0質量部以下であれば分散性に劣らず、 成形性に悪影響を与 えない。
[0066] 酸化防止剤としては様々なものがあるが、 特にトリス (2 , 4 -ジー 16 —ブチルフェニル) ホスフアイ ト, トリス (モノおよびジーノニルフェニル ) ホスフアイ ト等のモノホスフアイ トやジホスフアイ ト等のリン系酸化防止 剤およびフェノール系酸化防止剤が好ましい。
ジホスフアイ トとしては、 _般式
(式中、 [¾ 30及び はそれぞれ独立に炭素数 1〜 2 0のアルキル基, 炭素数 3〜 2 0のシクロアルキル基あるいは炭素数 6〜 2 0のアリール基を示す。
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で表されるリン系化合物を用いることが好ましい。
[0067] 上記一般式で表されるリン系化合物の具体例としては、 ジステアリルペン タエリスリ トールジホスファイ ト ;ジオクチルペンタエリスリ トールジホス ファイ ト ;ジフエニルペンタエリスリ トールジホスファイ ト ; ビス (2, 4 —ジ _16 _プチルフエニル) ペンタエリスリ トールジホスファイ ト ; ビス (2, 6—ジ _16 _プチルー 4—メチルフエニル) ペンタエリスリ トール ジホスファイ ト ;ジシクロヘキシルペンタエリスリ トールジホスファイ トな どが挙げられる。
[0068] フエノール系酸化防止剤としては既知のものを使用することができ、 その 具体例としては、 2, 6 -ジー士6 ーブチルー 4 -メチルフエノール; 2,
6—ジフエニルー 4—メ トキシフエノール; 2, 2, _メチレンビス (6—16 ーブチルー 4—メチルフエノール) ; 2, 2,ーメチレンビスー (6—士6
—ブチルー 4—メチルフエノール) ; 2, 2, _メチレンビス 〔4—メチルー 6— («_メチルシクロヘキシル) フエノール〕 ; 1 , 1 —ビス (5_士6「士 —ブチルー 4—ヒドロキシー 2—メチルフエニル) ブタン; 2, 2’ーメチレ ンビス (4—メチルー 6—シクロヘキシルフエノール) ; 2, 2, _メチレン ビス (4—メチルー 6—ノニルフエノール) ; 1 , 1 , 3—トリス (5—士6「 士ーブチルー 4—ヒドロキシー 2—メチルフエニル) ブタン; 2, 2—ビス (
シルメルカプトブタン;エチレングリコールービス 〔3, 3—ビス (3—士6「 士ーブチルー 4—ヒドロキシフエニル) プチレート〕 ; 1 , 1 —ビス (3, 5 —ジメチルー 2—ヒドロキシフエニル) 一3— (门ードデシルチオ) ーブタ ン; 4, 4,ーチオピス (6—士6 ーブチルー 3—メチルフエノール) ; 1 , 3, 5—トリス (3, 5—ジー士6 ーブチルー 4—ヒドロキシベンジル) 一 2, 4, 6—トリメチルベンゼン; 2, 2—ビス (3, 5—ジ _士6 _プチ ルー 4 -ヒドロキシベンジル) マロン酸ジオクタデシルエステル; 门ーオク タデシルー 3— (4—ヒドロキシー3, 5—ジー士6 ーブチルフエニル) プ ロビオネート ;テトラキス 〔メチレン (3, 5—ジー 16 ーブチルー 4—ヒ
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ドロキシハイ ドロシンナメート) 〕 メタンなどが挙げられる。
上記リン系酸化防止剤, フエノール系酸化防止剤の他に、 アミン系酸化防 止剤, 硫黄系酸化防止剤などを単独で、 あるいは複数種を混合して用いるこ とができる。
[0069] 上記の酸化防止剤は、 前記の樹脂 (3) 1 0 0質量部、 又は未変性ポリア リーレンエーテルと熱可塑性樹脂との合計 1 0 0質量部に対し、 通常、 〇.
〇〇 5質量部以上 5質量部以下である。 酸化防止剤の配合割合が〇. 0 0 5 質量部以上であれば、 熱可塑性樹脂 ( ) 又は熱可塑性樹脂の分子量低下を 抑制することができる。 5質量部以下であれば、 機械的強度を良好に維持す ることができる。 酸化防止剤として複数種の酸化防止剤を組成物中に含む場 合には、 合計量が上記範囲となるように調整することが好ましい。 酸化防止 剤の配合量は、 樹脂 (3) 1 0 0質量部、 又は未変性ポリアリーレンエーテ ルと熱可塑性樹脂との合計 1 〇〇質量部に対し、 より好ましくは〇. 0 1〜 4質量部、 さらに好ましくは〇. 0 2〜 3質量部である。
[0070] 核剤としては、 アルミニウムジ ( _士6 _ブチルベンゾエート) をはじ めとするカルボン酸の金属塩、 メチレンビス (2 , 4—ジー士6「1;—プチルフ エノール) アシッ ドホスフエートナトリウムをはじめとするリン酸の金属塩 、 タルク、 フタロシアニン誘導体等、 公知のものから任意に選択して用いる ことができる。 具体的な商品名としては、 株式会社八 0巳 八製のアデカス タブ 八一 1 0、 アデカスタブ 八一 1 1、 アデカスタブ 八一2 1、 アデ カスタブ 八一 3 0、 アデカスタブ 八一 3 5、 アデカスタブ 八一 7 0、 大日本インキ化学工業株式会社製の 丁巳巳 一 !_等が挙げられる。 これ らの核剤は一種のみを単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができ る。 核剤の配合量は特に限定されないが、 樹脂 (3) 1 0 0質量部、 又は未 変性ポリアリーレンエーテルと熱可塑性樹脂との合計 1 〇〇質量部に対して 好ましくは〇. 0 1〜 5質量部、 より好ましくは〇. 0 4〜 2質量部である
[0071 ] 離型剤としては、 ポリエチレンワックス, シリコーンオイル, 長鎖カルボ
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ン酸, 長鎖カルボン酸金属塩等公知のものから任意に選択して用いることが できる。 これらの離型剤は一種のみを単独で、 又は二種以上を組み合わせて 用いることができる。 離型剤の配合量は特に限定されないが、 樹脂組成物 1 0 0質量部、 又は樹脂成形体材料合計 1 〇〇質量部に対して、 好ましくは 0 . 1〜 3質量部、 より好ましくは〇. 2〜 1質量部である。
[0072] <樹脂組成物>
本発明の樹脂組成物を調製する方法は特に限定されないが、 公知のミキサ —による混合でもよく、 押出機等にて溶融混練してもよい。 炭素繊維を含む 部材に、 溶融した樹脂を浸潰させてもよい。 例えば樹脂 ) と、 炭素繊維 (〇) と、 必要に応じて上記の各種成分とを添加した組成物を成形し、 射出 成形をすることができる。 射出成形では所定形状の金型を用い成形すればよ く、 押出成形では、 フィルム及びシートを丁ーダイ成形し、 得られたフィル ム及びシートを加熱溶融したものを押出して所定形状にすればよい。
二軸混練機を用いて炭素繊維をサイ ドフィードする方法や、 溶融樹脂に炭 素繊維口ービングを浸潰させて引き抜き成形後に、 所望のペレッ ト長に切断 するいわゆる長繊維ペレッ トの製造方法を用いると、 炭素繊維の折損を抑制 できるため好ましい。 樹脂組成物をプレス成形することもでき、 コールドプ レス法、 ホッ トプレス法等の既知の方法を用いることができる。
炭素繊維 (<3) を含む部材に樹脂 (3) を浸潰させて複合部材を得る場合 には、 具体的には、 樹脂 (3) の溶液を、 炭素繊維 (<3) を含む部材 (織物 、 不織布、 11 0材等) に浸潰させる。 樹脂を浸潰させる対象となる部材は、
1枚であってもよいし、 2枚以上積層した積層体であってもよい。
[0073] 本発明の樹脂組成物は、 樹脂 (3) と炭素繊維 (〇 とを含む、 熱可塑性 樹脂をマトリクスとする炭素繊維複合材料 (〇 [¾丁 ) である。 上述した 通りそのメカニズムは特定されないが、 樹脂 (3) と炭素繊維 (〇 との高 い界面せん断強度を有する。 上記界面せん断強度は、 例えば 「マイクロドロ ッブレッ ト法」 により評価することができる。
[0074] 「マイクロドロップレッ ト法」 は、 単繊維に樹脂粒 (ドロップレッ ト) を
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付着させ、
ドロップレッ トを固定した後、 ドロップレッ トからの単繊維の引き抜き試験 を行うことに
より、 単繊維と樹脂との界面接着性を評価する方法である。 マイクロドロッ プレッ ト法
においては、 下記式から界面せん断強度が算出される。
式中、 ては界面せん断強度、 は最大引き抜き荷重、 1_はドロップレッ ト に埋め込まれた部分の単繊維の長さ、 口は繊維径である。
[0075] 本発明の樹脂組成物は、 炭素繊維 (<3) のサイジング処理の有無に関わら ず、 高い界面せん断強度を有する。 例えば、 熱可塑性樹脂 (巳) としてシン ジオタクチックポリスチレンを、 官能基で変性されたポリアリーレンエーテ ル (八) としてフマル酸変性ポリアリーレンエーテルを用いて、 引き抜き速 度〇.
口ードセル最大荷重 1 1\1の条件でマイクロドロップレ ッ ト法による試験を行った際に、 好ましくは 2 0 1\/1 3以上、 より好ましく は 2 3 1\/1 3以上の界面せん断強度を有する。 マイクロドロップレッ ト法に よる試験は 2 0〜 3 0回行い、 その結果求められる界面せん断強度の平均値 を算出する。 上記条件でのマイクロドロップレッ ト法による試験は、 具体的 には、 東栄産業 (株) 社製複合材料界面特性評価装置 1\/1 0 0巳 1_
1 0 を使用して行うことができる。 本発明の樹脂組成物は成形性にも優れるため 、 自動車部材用途などの様々な用途、 具体的には大型の成形品への適用に適 する。
[0076] <樹脂成形体の製造方法>
本発明の第一の実施形態の樹脂組成物の成形体は、 上述した通り、 樹脂 ( 3) と炭素繊維 (〇 とを混合、 溶融混練、 又は浸潰させることにより組成 物を成形して得ることができる。 他の方法として、 官能基で変性されたポリ アリーレンエーテル ( ) と、 前記炭素繊維 (<3) とを含む炭素部材を作製 する工程と、 前記炭素部材に、 前記熱可塑性樹脂 (巳) を加える工程とを含
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む方法により、 成形体を成形することもできる。
[0077] 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) と炭素繊維 (〇 とを 含む炭素部材を作製する手段は特に限定されない。 例えば、 適切な溶媒下、 炭素繊維に官能基で変性されたポリアリーレンエーテルを浸潰させる方法、 適切なビヒクルにポリアリーレンエーテル (八) を混合した混合物を炭素繊 維に塗布する方法、 サイジング材に官能基で変性されたポリアリーレンエー テル (八) を混合して炭素繊維に加える方法等を挙げることができる。 この 方法を用いる場合、 炭素繊維 (<3) の形態としては、 チョップドストランド 、 織物、 不織布又は一方向材から選択される少なくとも 1種の形態を挙げる ことができる。
[0078] 上記工程により得られた炭素部材に、 続く工程で熱可塑性樹脂 (巳) を加 える。 炭素部材に熱可塑性樹脂 (巳) を加える方法は限定されず、 熱可塑性 樹脂 (巳) が溶液状態であっても、 溶融状態であってもよい。 具体的には、 適切な溶媒下で、 炭素部材に熱可塑性樹脂 (巳) を浸潰させる方法、 熱可塑 性樹脂 (巳) を含むフィルムを積層して溶融プレスを行う方法、 炭素部材に 熱可塑性樹脂 (巳) の粉末を直接加えた後、 溶融させることにより加える方 法等を挙げることができる。
炭素部材は官能基で変性されたポリアリーレンエーテル ( ) と炭素繊維 (〇) とを含んでいればよく、 織物、 不織布又は一方向材の形態で熱可塑性 樹脂 (巳) を加えてもよく、 織物等の形態を有する炭素部材を短くカッ トし たチョップドの形態とした後、 熱可塑性樹脂 (巳) を加えてもよい。 炭素部 材に熱可塑性樹脂 (巳) を加えた後、 後述する各種成形法により成形体を製 造することができる。
[0079] 本発明の第二の実施形態によれば、 未変性ポリアリーレンエーテルと、 炭 素繊維とを含む炭素部材を作製する工程と、 前記炭素部材に、 熱可塑性樹脂 を加える工程とを含む方法により、 成形体を製造することができる。
未変性ポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維とを含む炭素部材の作製方法 は、 上述した第一の実施形態の炭素部材の作製方法と同様である。 この工程
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で得られた炭素部材に熱可塑性樹脂を加える方法としても、 上記第一の実施 形態と同様のものを挙げることができる。 炭素繊維の形態としては、 織物、 不織布又は一方向材から選択される少なくとも 1種の形態を挙げることがで きる。 炭素部材に熱可塑性樹脂を加えた後、 上記した各種成形法により成形 体を製造することができる。
[0080] <成形体>
本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体、 又は第二の実施形態 の製造方法により得られる成形体の形状は特に限定されず、 例えば、 シート , フィルム, 維維, 織物、 不織布, _方向材 (11 0材) 、 容器, 射出成形品 , ブロー成形体等を挙げることができる。 本発明の樹脂組成物を含む成形体 は、 上述した通り射出成形体であってもよい。 用いる炭素繊維の形態によっ ては、 上記成形体は、 _方向繊維強化材、 または織物状炭素繊維及び不織布 状炭素繊維から選択される少なくとも 1種の部材を含む成形体でもあり得る 。 当該成形体を複数積層させて、 積層体とすることもできる。 この積層体も 、 本明細書においては、 「成形体」 に含まれるものとする。
[0081 ] 本発明の一方向繊維強化材、 織物状炭素繊維及び不織布状炭素繊維からな る群から選択される少なくとも 1種の部材を含む成形体は、 高い機械強度を 有する。 例えば、 I 3 0 1 7 8 : 2 0 1 0に準拠し、 支点間距離 4〇 、 試 験速度が 2 m m / m I n % 温度 2 3 °〇で測定した曲げ強度が、 2 5 0 IV! 3 以上、 より好ましくは 3 0 0 1\/1 3以上となる機械強度を有する。
[0082] 本発明の第一の実施形態の樹脂組成物を成形してなる成形体、 又は第二の 実施形態の製造方法により得られる成形体は、 電気 ·電子材料 (コネクタ · プリント基板等) 、 産業構造材、 自動車部品 (車両搭載用コネクター、 ホイ —ルキャップ、 シリンダーヘッ ドカバー等) 、 家電品、 各種機械部品、 パイ プ、 シート、 トレイ、 フィルム等の産業用資材として好適である。
[0083] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 具体的には、 熱可塑性炭素繊維強化ブラ スチック (〇 [¾丁 ) として、 さらなる軽量化が求められている自動車/
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航空機/スポーツ用品など、 幅広い用途に展開することができる。 この用途 の成形体には、 高荷重 ·高温といった高負荷環境下での耐性が求められる、 エンジニアリングプラスチックの改良にも応用することが可能である。 本発 明の第一の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の製造方 法により得られる成形体は、 成形時間も短くリサイクル性に優れ、 成形時の 樹脂浸潰が容易であり、 機械強度が十分であるため、 広い用途に実用可能で ある。
[0084] 具体的には、 自動車用途、 二輪車/自転車用途、 給湯器及びエコキュート 関連用途、 家電用途/電子機器用途、 建材用途、 日用品用途を挙げることが できる。
自動車用途としては、 ギアなどの摺動部品、 自動車用パネル部材、 ミリ波 レドーム、 丨 〇巳丁ハウジング、 ラジエターグリル、 メーターフード、 フエ ンダーサボート、 フロントエンジンカバー、 フロントストラッ トタワーパネ ル、 ミッションセンタートンネル、 ラジコアサボート、 フロントダッシュ、 ドアインナー、 リアラゲッジバックパネル、 リアラゲッジサイ ドパネル、 リ アラゲッジフロア、 リアラゲッジパーティション、 ルーフ、 ドアフレームピ ラー、 シートバック、 ヘッ ドレストサボート、 エンジン部品、 クラッシュボ ックス、 フロントフロアトンネル、 フロントフロアパネル、 アンダーカバー 、 アンダーサボートロッ ド、 インパクトビーム、 フロントカウル、 フロント ストラッ トタワーパー等の自動車用部品が例示できる。
[0085] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 例えば、 パワーエレクトロニックュニッ 卜、 急速充電用プラグ、 車載充電器、 リチウムイオン電池、 バッテリーコン トロールユニッ ト、 パワーエレクトロニック · コントロールユニッ ト、 三相 同期モーター、 家庭充電用プラグ等を好適に構成し得る。
[0086] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 さらに例えば、 ソーラートワイライ トセ ンサー、 オルタネーター、 巳 0 11 (エレクトロニックインジエクタードライ
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バーユニッ ト) 、 電子スロッ トル、 タンブルコントロールバルブ、 スロッ ト ル開度センサー、 ラジェーターファンコントローラー、 スティックコイル、 八/〇パイプジョイント、 ディーゼル微粒子捕集フィルター、 ヘッ ドライ ト 反射板、 チャージェアダクト、 チャージェア冷却ヘッ ド、 インテークェア温 度センサー、 ガソリン燃料プレッシャーセンサー、 カム/クランクポジショ ンセンサー、 コンビネーシヨンバルブ、 ェンジンオイル圧カセンサー、 トラ ンスミッションギア角度センサー、 無段変速機オイルプレッシャーセンサー 、 巳 1_〇1\/1 (ェバポリークチェックモジュール) ポンプ、 ウォーターポンプ インペラー、 ステアリングロールコネクター、
(ェンジンコンピュー タユニッ ト) コネクター、 八巳3 (アンチロックブレーキシステム) リザー バーピストン、 アクチュェーターカバー等を好適に構成し得る。
[0087] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 さらに例えば、 車載センサーモジュール が備えるセンサーを封止するための封止材としても好適に用いられる。 当該 センサーは特に限定されず、 具体的には、 (例えば高地補正用) 大気圧セン サー、 (例えば燃料噴射制御用) ブースト圧センサー、 (丨 〇化) 大気圧セ ンサー、 (例えばェアバッグ用) 加速度センサー、 (例えばシートコンディ ション制御用) ゲージ圧センサー、 (例えば燃料タンク漏れ検出用) タンク 内圧センサー、 (例えばェアコン制御用) 冷媒圧センサー、 (例えば点火コ イル制御用) コイルドライバー、
(排気再循環) バルブセンサー、 ( 例えば燃料噴射制御用) ェアフローセンサー、 (例えば燃料噴射制御用) 吸 気管圧 (|\/|八 ) センサー、 オイルパン、 ラジェーターキャップ、 インテー クマニホールド等を挙げることができる。
[0088] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 上記に例示した自動車部品に限定されず 、 例えば、 高電圧 (ハーネス) コネクター、 ミリ波レドーム、 丨 〇巳丁 (絶 縁ゲートバイポーラトランジスタ) ハウジング、 バッテリーヒューズターミ ナル、 ラジェターグリル、 メーターフード、 インバーター冷却用ウォーター
ポンプ、 電池監視ユニッ ト、 構造部品、 インテークマニホールド、 高電圧コ ネクター、 モーター制御 E C U (エンジンコンピユータユニッ ト) 、 インバ —夕一、 配管部品、 キヤニスターパージバルブ、 パワーユニッ ト、 バスバー 、 モーター減速機、 キヤニスター等にも好適に用いられる。
本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 二輪車部品、 自転車部品にも好適に用い られ、 より具体的には、 自動二輪車用部材、 二輪車用カウル、 自転車用部材 等が挙げられる。 二輪車/自転車用途としては、 自動二輪車用部材、 二輪車 用カウル、 自転車用部材を挙げることができる。
[0089] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 耐薬品性にも優れることから各種電化製 品にも用いることができる。 例えば給湯器、 具体的には、 いわゆる 「エコキ ュート (登録商標) 」 等として知られる自然冷媒ヒートポンプ給湯器の部品 を構成することも好ましい。 当該部品としては、 例えば、 シヤワー部品、 ポ ンプ部品、 配管部品等が挙げられ、 より具体的には、 一口循環接続金具、 逃 し弁、 混合弁ユニッ ト、 耐熱トラップ、 ポンプケーシング、 複合水弁、 入水 金具、 樹脂継手、 配管部品、 樹脂減圧弁、 給水栓用エルボ等が挙げられる。
[0090] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 家電用途、 電子機器にも好適に用いられ 、 より具体的には、 電話機、 携帯電話、 電子レンジ、 冷蔵庫、 掃除機、 〇 A 機器、 電動工具部品、 電装部品用途、 静電気防止用途、 高周波電子部品、 高 放熱性電子部品、 高電圧用部品、 電磁波遮蔽用部品、 通信機器製品、 A V機 器、 パソコン、 レジスター、 扇風機、 換気扇、 ミシン、 インク周辺部品、 リ ボンカセッ ト、 エアークリーナー部品、 温水洗浄便座部品、 便座、 便蓋、 炊 飯器部品、 光ピックアップ機器、 照明器具用部品、 D V D、 D V D - R A M 、 D V Dピックアップ部品、 D V D用ピックアップ基盤、 スイッチ部品、 ソ ケッ ト、 ディスプレイ、 ビデオカメラ、 フィラメント、 プラグ、 高速カラー 複写機 (レーザープリンター) 、 インパーター、 エアコン、 キーボード、 コ
ンバーター、 テレビ、 ファクシミリ、 光コネクター、 半導体チップ、 L E D 部品、 洗濯機 ·洗濯乾燥機部品、 食器洗浄機 ·食器乾燥機用部品等の構成部 材を挙げることができる。
本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 建材にも好適に用いられ、 より具体的に は、 外壁パネル、 バックパネル、 間仕切壁パネル、 信号灯、 非常灯、 壁材等 の構成部材が挙げられる。
[0091] 本発明の第 _の実施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の 製造方法により得られる成形体は、 雑貨、 日用品等にも好適に用いられ、 よ り具体的には、 箸、 弁当箱、 食器容器、 食品トレイ、 食品包装用材料、 水槽 、 タンク、 玩具、 スポーツ用品、 サーフボード、 ドアキャップ、 ドアステッ プ、 パチンコ台部品、 リモコンカー、 リモコンケース、 文房具、 楽器、 タン ブラー、 ダンべル、 ヘルメッ トボックス製品、 カメラ等に用いられるシャッ 夕一用羽根部材、 卓球用やテニス用などのラケッ ト部材、 スキー用やスノー ボード用などの板部材等の構成部材が挙げられる。
以上に説明した各種部品のそれぞれは、 一部又は全部が本発明の第一の実 施形態の樹脂組成物を含む成形体又は第二の実施形態の製造方法により得ら れる成形体によって構成され得る。
実施例
[0092] 本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、 本発明はこれらに何ら 制限されるものではない。
[0093] 製造例 1
ポリアリーレンエーテル [BLUESTAR NEW CHEMICAL MATERIALS Co. LTD.製 : LXR040 ;ポリ (2 , 6 -ジメチルー 1 , 4 -フエニルエーテル) ] 1 0 0 質量部、 ラジカル発生剤 (日油 (株) 製: ノフマー B C 9 0 ; 2 , 3 -ジメ チルー 2 , 3 -ジフエニルブタン) 4質量部、 変性剤 (フマル酸) 1質量部 をドライブレンドし、 3 2 m mのシリンダ径を有する二軸混練機 (Coper i on 社製: ZSK32MC) を用いて、 スクリュー回転数 2 0 0 r p m , 設定温度 3 0 0
°cで溶融混練した。 このときの樹脂温度は、 約 330 °Cであった。 ストランドを冷却後ペレッ ト化し、 フマル酸変性ポリアリーレンエーテル を得た。 変性度合 (変性量) の測定のために、 J I s K 0070— 1 99 2に準拠して測定された中和滴定量から酸含有量として変性量を求めた。 変 性量は 1. 60質量%であった。
[0094] 製造例 2
変性剤の量を 2質量部としたこと以外は、 製造例 1 と同様の条件でペレッ 卜を作成し、 変性量も測定した。 官能基で変性されたポリアリーレンエーテ ルの変性量は 1. 74質量%であった。
[0095] 製造例 3
変性剤の量を 3質量部としたこと以外は、 製造例 1 と同様の条件でペレッ 卜を作成し、 変性量も測定した。 官能基で変性されたポリアリーレンエーテ ルの変性量は 2. 05質量%であった。
[0096] <マイクロドロップレッ ト試験>
樹脂組成物中の樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を評価するために、 以下のマイクロドロップレッ ト法による試験を行った。
製造例 1〜 3により得られた官能基で変性されたポリアリーレンエーテル 、 又は後述するフマル酸変性ポリフエニレンエーテル (出光興産 (株) 製: CX- 1) と、 シンジオタクチックポリスチレン (出光興産 (株) 製:ザレ ック 300 ZC, MF R = 30 g/1 0分) とを、 シリンダ径が 32 mmで ある二軸混練機 ((^叩6「_1 社製: å31<321^) を用いて樹脂 (S) を得た。 マイ クロドロップレッ ト法を用いて、 得られた樹脂 (S) と炭素繊維 (C) との 間の界面せん断強度の測定を行った。 以下において、 シンジオタクチックポ リスチレンを 「S PS」 と略記することがある。
上記マイクロドロップレッ ト法による試験は、 東栄産業 (株) 製: MODEL H M410を用いて、 窒素雰囲気中、 ドロップレッ ト作製温度 270°C、 引き抜き 速度 0. 1 2 mm/分、 口ードセル最大荷重 1 Nで実施した。 試験は 20回 行い、 その平均値から界面せん断強度を求めた。
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[0097] < 1\/1 〇
実施例及び比較例で用いられる樹脂のメルトフローレート (1\/1 [¾) は、 」 1 3 < 7 2 1 0 - 1 : 2 0 1 4に準拠し、 測定温度 3 0 0 °〇、 荷重 2 .
1 6 1< 9で測定した。 単位は 9 / 1 0分である。
[0098] 比較例 1
分) 1 〇〇質量%からなる樹脂 1 〇〇質量部に対して、 炭素繊維 (三菱ケミ カル (株) 製:丁(¾503151_, フィラメント径 7 ) 3 0質量部を、 シリンダ
を用いて炭素繊維 をサイ ドフィードして混練して、 組成物を得た。
当該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を測定するた め、 上記のマイクロドロップレッ ト試験を行った。 具体的には、 上記 3 3 1 〇〇質量%を二軸混練機で混練したのち、 マイクロドロップレッ ト法にて 、 該樹脂と、 上記炭素繊維との間の界面せん断強度を測定した。 表 1 に示す 通り、 界面せん断強度は
であった。
[0099] 実施例 1
分) 9 9質量%と、 製造例 1で得られた官能基で変性されたポリアリーレン エーテル (変性量: 1 . 6 0質量%) 1質量%とからなる樹脂 1 0 0質量部 に対して、 炭素繊維 (三菱ケミカル (株) 製:丁(¾503151_, フィラメント径 7 〇!) 3 0質量部を、 シリンダ径が 3 2〇!〇!である二軸混練機 ((^〇 6「 _1〇门社 製: å31<321^) を用いて炭素繊維をサイ ドフィードして混練して、 組成物を得 た。
当該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を測定するた め、 上記のマイクロドロップレッ ト試験を行った。 具体的には、 上記 3 3 9 9質量%と、 製造例 1で得られた官能基で変性されたポリアリーレンエー テル 1質量%とを二軸混練機で混練したのち、 マイクロドロップレッ ト法に て、 該樹脂と、 上記炭素繊維との間の界面せん断強度を測定した。 表 1 に示
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す通り、 界面せん断強度は 2 3 1\/1 3であった。
[0100] 実施例 2
3 3の量を 9 5質量%、 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル ( 製造例 1) の量を 5質量%にしたこと以外は、 実施例 1 と同様の方法にて組 成物を得た。 該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を、 実施例 1 と同様に測定した。 表 1 に示す通り、 界面せん断強度は 3
3 であった。
[0101 ] 実施例 3
分) 9 9質量%と、 製造例 2で得られた官能基で変性されたポリアリーレン エーテル (変性量: 1 . 7 4質量%) 1質量%とからなる樹脂 1 0 0質量部 に対して、 炭素繊維 (三菱ケミカル (株) 製:丁(¾503151_, フィラメント径 7 〇!) 3 0質量部を、 シリンダ径が 3 2〇!〇!である二軸混練機 ((^〇 6「 _1〇门社 製: å31<321^) を用いて炭素繊維をサイ ドフィードして混練して、 組成物を得 た。
当該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を測定するた め、 上記のマイクロドロップレッ ト試験を行った。 具体的には、 上記 3 3 9 9質量%と、 製造例 2で得られた官能基で変性されたポリアリーレンエー テル 1質量%とを二軸混練機で混練したのち、 マイクロドロップレッ ト法に て、 該樹脂と、 炭素繊維との間の界面せん断強度を測定した。 表 1 に示す通 り、 界面せん断強度は 2 4 1\/1 3であった。
[0102] 実施例 4
3 3の量を 9 5質量%、 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル ( 製造例 2) の量を 5質量%にしたこと以外は、 実施例 3と同様の方法にて組 成物を得た。 該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を、 実施例 3と同様に測定した。 表 1 に示す通り、 界面せん断強度は 3 1
であった。
[0103] 実施例 5
S P S (出光興産 (株) 製:ザレック 300 ZC, MF R : 30 g/1 0 分) 99質量%と、 製造例 3で得られた官能基で変性されたポリアリーレン エーテル (変性量: 2. 05質量%) 1質量%とからなる樹脂 1 00質量部 に対して、 炭素繊維 (三菱ケミカル (株) 製: TR50S15L, フィラメント径 7 fji m) 30質量部を、 シリンダ径が 32 m mである二軸混練機 (Coper i on社 製: ZSK32MC) を用いて炭素繊維をサイ ドフィードして混練して、 組成物を得 た。
当該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を測定するた め、 上記マイクロドロップレッ ト試験を行った。 具体的には、 上記 S PS 9 9質量%と、 製造例 3で得られた官能基で変性されたポリアリーレンエーテ ル 1質量%とを二軸混練機で混練したのち、 マイクロドロップレッ ト法にて 、 該樹脂と、 炭素繊維との間の界面せん断強度を測定した。 表 1 に示す通り 、 界面せん断強度は 23MP aであった。
[0104] 実施例 6
S PSの量を 95質量%、 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル ( 製造例 3) の量を 5質量%にしたこと以外は、 実施例 5と同様の方法にて組 成物を得た。 該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を、 実施例 5と同様に測定した。 表 1 に示す通り、 界面せん断強度は 32MP a であった。
[0105] 比較例 2
S P S (出光興産 (株) 製:ザレック 300 ZC, MF R : 30 g/1 0 分) 99質量%と、 官能基で変性されてないポリアリーレンエーテル (BLUES TAR NEW CHEMICAL MATERIALS Co. LTD. 製: LXR040, ポリフエニレンエーテ ル) 1質量%とからなる樹脂 1 〇〇質量部に対して、 炭素繊維 (三菱ケミカ ル (株) 製: TR50S15L, フィラメント径 7 Mm) 30質量部を、 シリンダ径 が 32 mmである二軸混練機 (Coperion社製: ZSK32MC) を用いて炭素繊維を サイ ドフィードして混練して、 組成物を得た。
当該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を測定するた
〇 2020/174748 38 卩(:171?2019/042220
め、 上記マイクロドロップレッ ト試験を行った。 具体的には、 上記 3 3 9 9質量%と、 上記官能基で変性されていないポリアリーレンエーテル 1質量 %とを二軸混練機で混練したのち、 マイクロドロップレッ ト法にて、 該樹脂 と、 炭素繊維との間の界面せん断強度を測定した。 表 1 に示す通り、 界面せ ん断強度は 1 7 IV! 3であった。
[0106] 比較例 3
3 3の量を 9 5質量%、 官能基で変性されていないポリアリーレンエー テルの量を 5質量%に変えたこと以外は、 比較例 2と同様の方法にて組成物 を得た。 該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を、 比較 例 2と同様に測定した。 表 1 に示す通り、 界面せん断強度は
った。
[0107] 実施例 7
分) 9 9質量%と、 フマル酸変性ポリフエニレンエーテル (出光興産 (株) 製: 〇乂_ 1、 変性量 1 . 7質量%) 1質量%とからなる樹脂 1 0 0質量部 に対して、 炭素繊維 (三菱ケミカル (株) 製:丁(¾503151_, フィラメント径 7 〇!) 3 0質量部を、 シリンダ径が 3 2〇!〇!である二軸混練機 ((^〇 6「 _1〇门社 製: å31<321^) を用いて炭素繊維をサイ ドフィードして混練して、 組成物を得 た。 該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を測定するた め、 上記マイクロドロップレッ ト試験を行った。 具体的には、 上記 3 3 9 9質量%、 フマル酸変性ポリフエニレンエーテル 1質量%を二軸混練機で混 練したのち、 マイクロドロップレッ ト法にて、 該樹脂と、 炭素繊維との間の 界面せん断強度を測定した。 表 1 に示す通り、 界面せん断強度は 2 1
であった。
[0108] 実施例 8
3 3の量を 9 7 . 5質量%、 フマル酸変性 巳量を 2 . 5質量%とし たこと以外は、 実施例 7と同様の方法にて、 組成物を得た。 該組成物を構成 する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を、 実施例 7と同様に測定した。
〇 2020/174748 39 卩(:171?2019/042220
表 1 に示す通り、 界面せん断強度は 2 5 !\/1 3であった。
[0109] 実施例 9
3 3の量を 9 5質量%、 フマル酸変性 巳量を 5質量%としたこと以 外は、 実施例 7と同様の方法にて、 組成物を得た。 該組成物を構成する樹脂 と、 炭素繊維との界面せん断強度を、 実施例 7と同様に測定した。 表 1 に示 す通り、 界面せん断強度は
であった。
実施例 1 〇
3 3の量を 9 0質量%、 フマル酸変性 巳量を 1 0質量%としたこと 以外は、 実施例 7と同様の方法にて、 組成物を得た。 該組成物を構成する樹 脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を、 実施例 7と同様に測定した。 表 1 に 示す通り、 界面せん断強度は 3 9 1\/1 3であった。
[01 10] 実施例 1 1
3 3の量を 9 0質量%、 フマル酸変性 巳量を 1 0質量%、 サイジン グ剤を除去した (デサイズ処理) 炭素繊維を用いたこと以外は、 実施例 7と 同様の方法にて、 組成物を得た。 該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との 界面せん断強度を、 実施例 7と同様に測定した。 表 1 に示す通り、 界面せん 断強度は 4 0 IV! 3であった。 炭素繊維のサイジング除去は、 アセトン洗浄 により行った。
[01 1 1] 実施例 1 2
3 ? 3 (出光興産 (株) 製:ザレック 1 3 0 〇,
1 5 9 / 1 0 分) 9 8質量%、 フマル酸変性 巳 (出光興産 (株) 製: 〇乂一 1 , 変性 量 1 . 7質量%) 2質量%からなる樹脂 1 0 0質量部に対して、 炭素繊維 ( 三菱ケミカル社製:丁(¾06 4£, チョップド炭素繊維) 3 0質量部を、 シリン ダ径が
である二軸混練機
を用いて炭素繊 維をサイ ドフィードして混練した。 得られたペレッ トは、 射出成形機 [株式 会社ニイガタマシンテクノ製, 1^100] を用い、 シリンダ温度 2 9 0 °〇、 金型 温度 8 0 °◦の条件で射出成形を行い、 試験片を得た。 金型は丨 3 0金型を用 いた。
この試験片を用いて、 丨 3〇 5 2 7 - 1 : 2 0 1 2 (第 2版) に準拠して 、 引張試験機 (島津製作所社製、 商品名 :オートグラフ 〇 5 0 0 0巳) に て、 初期チャック間距離 1 〇〇 、 引張速度
分の室温条件で、 引 張試験を行って引張強度 0^3) を測定した。 表 1 に示す通り、 引張強度は 7 9 IV! 8であった。
[01 12] 実施例 1 3
3 3の量を 9 6質量%、 フマル酸変性 巳量を 4質量%に変えたこと 以外は、 実施例 1 2と同様の方法にて、 射出成形後に得られる試験片の引張 強度を測定した。 表 1 に示す通り、 引張強度は 9 1
であった。
実施例 1 4
3 3の量を 9 2質量%、 フマル酸変性 巳量を 8質量%に変えたこと 以外は、 実施例 1 2と同様の方法にて、 射出成形後に得られる試験片の引張 強度を測定した。 表 1 に示す通り、 引張強度は 1 1
であった。
[01 13]
〔¾二 表 1
〇 2020/174748 42 卩(:171?2019/042220
[01 14] 本発明の組成を有する実施例は高い界面せん断強度を有し、 樹脂と炭素繊 維との界面せん断強度が高いため、 機械物性に優れることがわかる。 ポリア リーレンエーテルを含まない比較例 1や、 官能基で変性されていないポリア リーレンエーテルを含む比較例 2及び 3から、 官能基で変性されたポリアリ —レンエーテル (八) の不存在下では、 高い界面せん断強度は発現しないこ とが分かる。 実施例 1 0及び実施例 1 1の結果から、 炭素繊維表面のサイジ ング剤の有無の影響を受けることなく、 樹脂と炭素繊維との界面に高い界面 せん断強度を有することが分かる。
実施例 1 2〜 1 4から、 本発明の組成物を含む成形体は、 高い機械物性を 有することが分かる。
[01 15] 実施例 1 5
分) 9 5質量%、 フマル酸変性 巳 (出光興産 (株) 製: 〇乂一 1 , 変性 量 1 . 7質量%) 5質量%からなる樹脂 1 0 0質量部に対して、 炭素繊維 ( 三菱ケミカル社製:丁(¾06 4£, チョップド炭素繊維) 2 8質量部を、 シリン ダ径が
である二軸混練機
を用いて炭素繊 維をサイ ドフィードして混練して組成物を得た。
該組成物を構成する樹脂と、 炭素繊維との界面せん断強度を測定するため 、 上記マイクロドロップレッ ト試験を行った。 具体的には、 上記 3 3 9 5 質量%、 フマル酸変性 巳 5質量%を二軸混練機で混練したのち、 マイク ロドロップレッ ト法にて、 該樹脂と、 炭素繊維との間の界面せん断強度を測 定した。
[01 16] <機械特性試験>
二軸混練機で混練して得られたペレッ トを、 射出成形機 [住友重機械株式 会社製, 3 00] を用い、 シリンダ温度 3 0 0 °〇、 金型温度 1 5 0 °〇の条件で 射出成形を行い、 試験片を得た。 金型は丨 3 0金型を用いた。 この試験片を 用いて、 以下の試験を行った。
1 . 引張強度試験
I 30 527 - 1 : 201 2 (第 2版) に準拠して、 引張試験機 (島津製作 所社製、 商品名 :オートグラフ八〇 5000巳) にて、 初期チャック間距離 1 1 5〇〇!、 引張速度 5
分の室温条件で、 引張試験を行って引張強度 (MP a) を測定した。 表 1 に示す通り、 引張強度は 791\/1 3であった。
2. 曲げ試験
得られたペレッ トを用いて上記条件で射出成形して、 曲げ試験片 (4〇!0! 厚) を作製した。 丨 30 1 78 : 201 0に準拠して、 支点間距離 4〇 、 温度 23°(:、 曲げ速度 2 /〇! 丨 nの条件で曲げ強度
及び曲げ 弾性率 (%) を測定した。 数値が大きいほど、 曲げ特性が良好であることを 示す。
3. 耐衝撃性試験
得られたペレッ トを上記条件で射出成形して、 シャルピー試験片 (4〇1111 厚) を作成した。 この試験片に後加工でノッチ (「= 0. 25〇1111±0. 0 を付与した試験片を用いて、 1 3〇 1 79 - 1 : 201 0に準拠し て、 23 °〇におけるシャルピー衝撃強度を測定した。
[0117] 実施例 1 6及び 1 7
3 3の量と、 フマル酸変性 巳の量を表の通りにしたこと以外は、 実 施例 1 5と同様の方法にて、 組成物を得た。 実施例 1 5と同様に、 マイクロ ドロップレッ ト試験、 引張強度試験、 曲げ試験及び耐衝撃試験を行った。 結 果を表 2に示す。
[0118] 比較例 4
フマル酸変性 巳を含めないこと以外は、 表に記載の組成比を用いて、 実施例 1 5と同様の方法にて組成物を得た。 実施例 1 5と同様に、 マイクロ ドロップレッ ト試験、 引張強度試験、 曲げ試験及び耐衝撃試験を行った。 結 果を表 2に示す。
[0119] 実施例 1 8
S P S (出光興産 (株) 製:ザレック 300 ZC, MF R : 30 g/1 0 分) 28質量%、 ポリアミ ド樹脂 (ナイロン 6, 6 : Ascend Performance Ma
ter i a Is 社製, Vydyne (登録商標) 50BWFS) 68質量%、 フマル酸変性 P P E (出光興産 (株) 製: CX- 1 , 変性量 1. 7質量%) 4質量%からなる 樹脂 1 〇〇質量部に対して、 炭素繊維 (三菱ケミカル社製: TR06UB4E, チョ ップド炭素繊維) 27質量部を、 シリンダ径が 32 mmである二軸混練機 (C ope r ion社製: ZSK32MC) を用いて炭素繊維をサイ ドフィードして混練して組 成物を得た。 実施例 1 5と同様に、 マイクロドロップレッ ト試験、 引張強度 試験、 曲げ試験及び耐衝撃試験を行った。 結果を表 2に示す。
[0120] 比較例 5
ポリアミ ド樹脂 (ナイロン 6, 6 : Ascend Performance Materials 社製, Vydyne (登録商標) 50BWFS) 1 00質量部に対して、 炭素繊維 (三菱ケミカ ル社製: TR06UB4E, チョップド炭素繊維) 27質量部を、 シリンダ径が 32 mmである二軸混練機 (Coper ion社製: ZSK32MC) を用いて炭素繊維をサイ ド フィードして混練して組成物を得た。 実施例 1 5と同様に、 マイクロドロッ ブレッ ト試験、 引張強度試験、 曲げ試験及び耐衝撃試験を行った。 結果を表 2に示す。
[0121] 比較例 6
ポリアミ ド樹脂 (ナイロン 6, 6 : Ascend Performance Materials 社製, Vydyne (登録商標) 50BWFS) 1 00質量部に対して、 ガラス繊維 (日東紡績 株式会社製、 CS 3 D E-456 S, チョップドガラス繊維) 40質量部 を、 シリンダ径が 32 m mである二軸混練機 (Coper ion社製: ZSK32MC) を用 いてガラス繊維をサイ ドフィードして混練して組成物を得た。 実施例 1 5と 同様に、 マイクロドロップレッ ト試験、 引張強度試験、 曲げ試験及び耐衝撃 試験を行った。 結果を表 2に示す。
[0122] 比較例 7
炭素繊維に変えて、 ガラス繊維 (日東紡績株式会社製、 CS 3 D E-4 56 S, チョップドガラス繊維) 40質量部をサイ ドフィードしたこと以外 は、 実施例 1 8と同様の方法にて組成物を得た。 実施例 1 5と同様に、 マイ クロドロップレッ ト試験、 引張強度試験、 曲げ試験及び耐衝撃試験を行った
\¥0 2020/174748 45 卩(:17 2019/042220
。 結果を表 2に示す。
[0123]
表 2
炭素繊維((:):三菱ケミカル社製:丁叨61^4巳, チョップド炭素繊維
〇 2020/174748 47 卩(:171?2019/042220
[0124] 本発明の実施例は高い界面せん断強度を有し、 樹脂と炭素繊維との界面せ ん断強度が高いため、 機械物性に優れることがわかる。 実施例 1 8の結果か ら、 熱可塑性樹脂が 3 3樹脂とポリアミ ドの混合物である場合にも、 本発 明の成形体は、 高い機械物性を有することが分かる。
[0125] 実施例 1 9
分) 9 5質量%と、 フマル酸変性ポリフエニレンエーテル (出光興産 (株) 製: 〇乂一 1、 変性量 1 . 7質量%) 5質量%からなる樹脂ペレッ トを、 プ レス用金型を用いて、 まず 3 0 0 °〇で 2分間溶融及び滞留させ、 1分間 1 1\/1 3の圧力をかけて保持、 4 0 °〇で 1分間冷却して、 厚み 2 0 0 の樹脂 フィルムと、 厚み 1 0 0 〇1の樹脂フィルムとを得た。 この際、 樹脂フィル ムの厚みを調整するために、 適宜カプトンフィルムやアルミ板をスぺーサー として用いた。 得られたフィルムを、 1 0〇 01 X 8〇 01にカツ トして、 樹脂 フィルム部材を用意した。
、 アセトンを用いてデサイズ処理した後、 1 2時間風乾した後、 6 0 °〇の才 —ブンで 6 0分乾燥させた。 デサイズ後の力ーボンクロスを 1 0 0 01 X 8。
111にカッ トし、 炭素部材を用意した。
得られた樹脂フィルム部材 7枚と、 炭素部材 6枚とを、 炭素部材が樹脂フ ィルム部材間に位置するように交互に積層させた。 その際、 最外層には 1 0 〇 の樹脂フィルムを配置した。 積層させた部材を、 真空プレス機にて、 真空度一〇.
以下、 3 3 0 °〇の条件で、 プレス圧力
ダイヤモンドカッターを用いて、 上記樹脂積層体を 1
幅にカッ トし、 アニール (1 2 0 °〇で 1 2時間乾燥) させて、 試験片を作成した。 この試験
〇 2020/174748 48 卩(:171?2019/042220
片を用いて、 丨 3〇 1 78 : 201 0に準拠して、 温度 23°〇、 圧子の半径 支点間距離 4〇 01、 試験速度 20101/分の条件で曲げ強度 (IV! 8 ) を測定した。 結果を表 3に示す。
[0126] 実施例 20
分) を、 プレス用金型を用いて、 まず 300°〇で 2分間溶融及び滞留させ、
1分間 1 IV! 3の圧力をかけて保持、 40°〇で 1分間冷却して、 厚み 200 の樹脂フィルムと、 厚み 1 00 〇1の樹脂フィルムとを得た。 この際、 樹脂フィルムの厚みを調整するために、 適宜カプトンフィルムやアルミ板を スぺーサーとして用いた。 得られたフィルムを、 1 00111X8001にカツ ト して、 樹脂フィルム部材を用意した。
、 アセトンを用いてデサイズ処理した後、 1 2時間風乾した後、 60°〇の才 —ブンで 60分乾燥させた。 デサイズ後の力ーボンクロスを、 5質量%のフ マル酸変性ポリフエニレンエーテル/クロロホルム溶液に 6時間浸潰した後 、 取り出した。 フマル酸変性ポリフエニレンエーテルとして出光興産 (株) 製: 〇乂_ 1、 変性量 1. 7質量%を用いた。 フマル酸変性 巳を浸潰さ せた力ーボンクロスを、 1 2時間風乾した後、 60°〇の才ーブンで 60分乾 燥後、 1 00111X80111にカッ トし、 炭素部材を用意した。
[0127] 実施例 2 1
デサイズ後の力ーボンクロスを、 5質量%の未変性ポリフエニレンエーテ ル (三菱化学株式会社製, ユピエース?乂1001_, ポリフエニレンエーテル) / クロロホルム溶液に 6時間浸潰したこと以外は、 実施例 20と同様の方法に て積層体を得た。 実施例 1 9と同様に曲げ強度
を測定した。 結果
〇 2020/174748 49 卩(:171?2019/042220 表〇に:^す。
[0128] 比較例 8
分) 1 〇〇質量%からなる樹脂部材を、 プレス用金型を用いて、 まず 300 °〇で 2分間溶融及び滞留させ、
の圧力をかけて保持、 40°〇 で 1分間冷却して、 厚み 200 〇1の樹脂フィルムと、 厚み 1 00 〇1の樹 脂フィルムとを得た。 この際、 樹脂フィルムの厚みを調整するために、 適宜 カプトンフィルムやアルミ板をスぺーサーとして用いた。 得られたフィルム を、 1 0〇 01X8〇 にカッ トして、 樹脂フィルム部材を用意した。
、 アセトンを用いてデサイズ処理した後、 1 2時間風乾した後、 60°〇の才 —ブンで 60分乾燥させた。 乾燥後、 1 00111X80111にカッ トし、 炭素部 材を用意した。
[0129]
〔谢3- 表 3
* 巳=ポリアリーレンエーテル
炭素繊維:力ーボンクロス (三菱ケミカル社製:八 °イ□フィル織物, 丁 3110 , 目付 20〇9/〇12、 1枚当たりの厚さ 0.23〇1〇1)
^諸麵 〔 2室^鎌露謠鶉遂钟 ^ ^^〇 ^03-
20/174748 51 卩(:171?2019/042220
優れた機械物性を有することが分かる。 さらに、 本発明のポリアリーレンエ _テルと炭素繊維とを含む炭素部材を作製する工程と、 該炭素部材に熱可塑 性樹脂を加える工程を有する製造方法により得られる成形体は、 該工程を有 することにより、 ポリアリーレンエーテルの変性/未変性を問わず、 機械強 度に優れることがわかる。
Claims
[請求項 1 ] 官能基で変性されたポリアリーレンエーテル ( ) 及び熱可塑性樹 月旨 (巳) を含む樹脂 (3) と、 炭素繊維 (<3) とを含む、 樹脂組成物
[請求項 2] 前記官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) が、 ジカル ボン酸変性ポリアリーレンエーテルである、 請求項 1 に記載の樹脂組 成物。
[請求項 3] 前記ジカルボン酸変性ポリアリーレンエーテルが、 フマル酸変性ポ リアリーレンエーテル又は無水マレイン酸変性ポリアリーレンエーテ ルである、 請求項 2に記載の樹脂組成物。
[請求項 4] 前記樹脂 (3) 1 0 0質量%中、 前記官能基で変性されたポリアリ
—レンエーテル (八) を〇. 5〜 3 0質量%含む、 請求項 1〜 3のい ずれか一項に記載の樹脂組成物。
[請求項 5] 前記樹脂 (3) 1 0 0質量部に対し、 前記炭素繊維 (<3) を 1〜 5
0 0質量部含む、 請求項 1〜 4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
[請求項 6] 前記樹脂 (3) 1 0 0質量部に対し、 前記炭素繊維 (<3) を 1〜 5
〇質量部含む、 請求項 1〜 4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
[請求項 7] 前記熱可塑性樹脂 (巳) が、 ポリカーボネート系樹脂、 ポリスチレ ン系樹脂、 ポリアミ ド及びポリオレフィンからなる群から選択される 少なくとも 1種である、 請求項 1〜 6のいずれか一項に記載の樹脂組 成物。
[請求項 8] 前記熱可塑性樹脂 (巳) がポリスチレン系樹脂である、 請求項 7に 記載の樹脂組成物。
[請求項 10] 請求項 1〜 9のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、 成形体。
〇 2020/174748 53 卩(:171?2019/042220
[請求項 1 1 ] 射出成形体である、 請求項 1 〇に記載の成形体。
[請求項 12] —方向繊維強化材である、 請求項 1 〇に記載の成形体。
[請求項 13] 織物状炭素繊維及び不織布状炭素繊維からなる群から選択される少 なくとも 1種の部材を含む、 請求項 1 〇に記載の成形体。
[請求項 14] 請求項 1 〇〜 1 3のいずれか一項に記載の成形体を複数積層させて なる、 積層体。
[請求項 15] 前記官能基で変性されたポリアリーレンエーテル (八) と、 前記炭 素繊維 (<3) とを含む炭素部材を作製する工程と、 前記炭素部材に、 前記熱可塑性樹脂 (巳) を加える工程と を含む、 請求項 1 〇〜 1 3のいずれか一項に記載の成形体の製造方法
[請求項 16] 官能基で変性されていないポリアリーレンエーテルと、 炭素繊維と を含む炭素部材を作製する工程と、
前記炭素部材に、 熱可塑性樹脂を加える工程と を含む、 樹脂成形体の製造方法。
[請求項 17] 前記炭素部材が、 織物、 不織布又は一方向材から選択される少なく とも 1種の形態を有する、 請求項 1 6に記載の樹脂成形体の製造方法
[請求項 18] 請求項 1 6又は 1 7に記載の製造方法により得られる、 樹脂成形体
[請求項 19] 請求項 1 8に記載の成形体を複数積層させてなる、 積層体。
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