樹脂組合物、樹脂成型體和樹脂組合物的制備方法與流程

本發明涉及樹脂組合物、樹脂成型體和樹脂組合物的制備方法。

背景技術：

在相關技術中，提供了各種樹脂組合物，并將它們用于各種應用中。

特別地，包含熱塑性樹脂的樹脂組合物用于家用電器和汽車的各種部件和殼體中，或用于商業設備及電氣電子設備的殼體等各種部件中。

例如，JP-A-2003-528956公開了一種長纖維強化的聚烯烴結構，其長度為3mm以上，該結構包括：(a)0.1重量％至90重量％的至少一種聚烯烴；(b)0.1重量％至50重量％的至少一種聚酰胺；(c)0.1重量％至15重量％的至少一種改性聚烯烴；(d)5.0重量％至75重量％的至少一種強化纖維；和(e)0.1重量％至10重量％的至少一種含硫添加劑。

另外，JP-A-2014-181307公開了一種聚烯烴樹脂改性劑，其包括：酸聚烯烴嵌段(A)；和聚酰胺嵌段(B)，其中，所述聚烯烴樹脂改性劑含有聚合物(X)，該聚合物中¹³C-NMR檢測的衍生自酰胺基的碳與衍生自甲基、亞甲基和次甲基中的碳之比(α)為0.5/99.5至12/88。此外，JP-A-2014-181307公開了“一種包含無機纖維的聚烯烴樹脂組合物，其包括：上述聚烯烴樹脂改性劑(K)；聚烯烴樹脂(D)；和無機纖維(E)。

技術實現要素：

本發明提供了一種包含聚烯烴和碳纖維的樹脂組合物，與包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂沒有形成圍繞碳纖維的包覆層的情況相比，或者與由樹脂圍繞碳纖維形成的包覆層的厚度小于50nm和大于700nm的情況相比，由本發明的樹脂組合物可以獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

本發明的第一至第十九方面如下所述。

本發明的第一方面為一種樹脂組合物，包含：聚烯烴；碳纖維；包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂；以及相容劑，其中，所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂形成圍繞所述碳纖維的包覆層，并且所述包覆層的厚度為50nm至700nm。

本發明的第二方面為根據本發明第一方面所述的樹脂組合物，其中所述相容劑的層位于所述包覆層和所述聚烯烴之間。

本發明的第三方面為根據本發明第一或第二方面所述的樹脂組合物，其中所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂為聚酰胺。

本發明的第四方面為根據本發明第一至第三方面中任一方面所述的樹脂組合物，其中所述相容劑是改性聚烯烴。

本發明的第五方面為根據本發明第一至第四方面中任一方面所述的樹脂組合物，其中相對于100重量份的所述聚烯烴，所述碳纖維的含量為0.1重量份至200重量份。

本發明的第六方面為根據本發明第一至第五方面中任一方面所述的樹脂組合物，其中相對于100重量份的所述聚烯烴，所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量為0.1重量份至20重量份。

本發明的第七方面為根據本發明第一至第六方面中任一方面所述的樹脂組合物，其中相對于100重量份的所述聚烯烴，所述相容劑的含量為0.1重量份至20重量份。

本發明的第八方面為根據本發明第一至第七方面中任一方面所述的樹脂組合物，其中相對于所述碳纖維的重量，所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量為1重量％至10重量％。

本發明的第九方面為根據本發明第一至第八方面中任一方面所述的樹脂組合物，其中相對于所述碳纖維的重量，所述相容劑的含量為1重量％至15重量％。

本發明的第十方面提供了一種樹脂成型體，包含：聚烯烴；碳纖維；包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂；以及相容劑，其中，所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂形成圍繞所述碳纖維的包覆層，并且所述包覆層的厚度為50nm至700nm。

本發明的第十一方面為根據本發明第十方面所述的樹脂成型體，其中所述相容劑的層位于所述包覆層和所述聚烯烴之間。

本發明的第十二方面為根據本發明第十或第十一方面中任一方面所述的樹脂成型體，其中所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂是聚酰胺。

本發明的第十三方面為根據本發明第十至第十二方面中任一方面所述的樹脂成型體，其中所述相容劑是改性聚烯烴。

本發明的第十四方面為根據本發明第十至第十三方面中任一方面所述的樹脂成型體，其中相對于100重量份的所述聚烯烴，所述碳纖維的含量為0.1重量份至200重量份。

本發明的第十五方面為根據本發明第十至第十四方面中任一方面所述的樹脂成型體，其中相對于100重量份的所述聚烯烴，所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量為0.1重量份至20重量份。

本發明的第十六方面為根據本發明第十至第十五方面中任一方面所述的樹脂成型體，其中相對于100重量份的所述聚烯烴，所述相容劑的含量為0.1重量份至20重量份。

本發明的第十七方面為根據本發明第十至第十六方面中任一方面所述的樹脂成型體，其中相對于所述碳纖維的重量，所述包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量為1重量％至10重量％。

本發明的第十八方面為根據本發明第十至第十七方面中任一方面所述的樹脂成型體，其中相對于所述碳纖維的重量，所述相容劑的含量為1重量％至15重量％。

本發明的第十九方面為一種制備樹脂組合物的方法，包括：將聚烯烴、碳纖維、包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂、以及相容劑熔融捏合。

根據本發明的第一方面，可以提供一種包含聚烯烴和碳纖維的樹脂組合物，與包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂沒有形成圍繞碳纖維的包覆層的情況相比，或者與由所述樹脂圍繞碳纖維形成的包覆層的厚度小于50nm和大于700nm的情況相比，由本發明的樹脂組合物可以獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第二方面，可以提供一種樹脂組合物，與相容劑的層沒有位于包覆層和聚烯烴之間的情況相比，由所述樹脂組合物可以得到具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第三方面，可以提供一種樹脂組合物，與將咪唑用作包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的情況相比，由本發明的樹脂組合物能夠獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第四方面，可以提供一種樹脂組合物，與將環氧共聚物用作相容劑的情況相比，由本發明的樹脂組合物能夠獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明第五方面，可以提供一種樹脂組合物，與相對于100重量份的聚烯烴，碳纖維的含量低于0.1重量份或高于200重量份的情況相比，由本發明的樹脂組合物能夠獲得具有優異的可成型性以及優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明第六方面，可以提供一種樹脂組合物，與相對于100重量份的聚烯烴，包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情況相比，由本發明的樹脂組合物能夠獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第七方面，可以提供一種樹脂組合物，與相對于100重量份的聚烯烴，所述相容劑的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情況相比，由本發明的樹脂組合物能夠獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第八方面，可以提供一種樹脂組合物，與相對于碳纖維的重量，包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量低于1重量％或高于10重量％的情況相比，由本發明的樹脂組合物能夠獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第九方面，可以提供一種樹脂組合物，與相對于碳纖維的重量，所述相容劑的含量低于1重量％或高于15重量％的情況相比，由本發明的樹脂組合物能夠獲得具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十方面，與包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂沒有形成圍繞碳纖維的包覆層的情況相比，或者與由所述樹脂圍繞碳纖維形成的包覆層的厚度低于50nm和高于700nm的情況相比，可以提供一種包含聚烯烴和碳纖維、并且具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十一方面，與相容劑的層沒有位于包覆層和熱塑性樹脂之間的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十二方面，與將聚咪唑用作包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十三方面，與將環氧共聚物用作相容劑的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十四方面，與相對于100重量份的聚烯烴，碳纖維的含量低于0.1重量份或高于200重量份的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十五方面，與相對于100重量份的聚烯烴，包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十六方面，與相對于100重量份的聚烯烴，相容劑的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十七方面，與相對于碳纖維的重量，包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的含量低于1重量％或高于10重量％的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十八方面，與相對于碳纖維的重量，相容劑的含量低于1重量％或高于15重量％的情況相比，可以提供一種具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

根據本發明的第十九方面，可以提供一種制備樹脂組合物的方法，與所述方法包括將聚烯烴和碳纖維與相容劑和包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂的聚合物進行熔融捏合的步驟的情況相比，所述樹脂組合物可以提供具有優異彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

附圖說明

將基于以下附圖對本發明的示例性實施方案進行詳細說明，其中：

圖1為示出了根據本發明的示例性實施方案的樹脂成型體的主要部分的BF-STEM圖像；

圖2為示出了根據本發明示例性實施方案的樹脂成型體的主要部分的一個實例的示意圖；以及

圖3為示出了其中采用微滴法的試驗的示意圖。

具體實施方式

以下，將描述作為根據本發明的樹脂組合物和樹脂成型體的實例的示例性實施方案。

樹脂組合物

根據示例性實施方案的樹脂組合物包含：聚烯烴；碳纖維；包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂；以及相容劑。包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂形成圍繞所述碳纖維的包覆層，并且該包覆層的厚度為50nm至700nm。

以下，將包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂稱為“特定樹脂”。

近年來，為了獲得具有高機械強度的樹脂成型體，使用了包含強化纖維和作為基體的聚烯烴的樹脂組合物。

在樹脂組合物中，當強化纖維與聚烯烴之間的親和性較低時，會在這二者之間的界面處形成空間，并且界面處的密著性降低。

特別地，當將碳纖維用作樹脂組合物中的強化纖維時，需要比玻璃纖維更高的機械強度。因此，碳纖維和聚烯烴之間界面處的密著性降低導致機械強度(特別是彎曲彈性模量和拉伸彈性模量)降低。

根據本示例性實施方案的樹脂組合物包含四種組分，包括：聚烯烴；碳纖維；包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂(特定樹脂)；以及相容劑。

通過包含這四種組分，可以獲得具有優異的彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂組合物。獲得上述效果的原因尚未明確，但據推測原因如下所述。

當對樹脂組合物進行熔融捏合從而由根據本示例性實施方案的樹脂組合物獲得樹脂成型體時，將相容劑和作為基體的聚烯烴熔融，并且相容劑分子的一部分與特定樹脂分子中所包含的酰胺鍵或酰亞胺鍵相容。其結果是，特定樹脂分散于樹脂組合物中。

在這種狀態下，當特定樹脂與碳纖維接觸時，特定樹脂分子中所含的酰胺鍵或酰亞胺鍵與碳纖維表面上存在的極性基團通過親和作用(吸引和氫鍵)彼此物理結合。另外，聚烯烴和特定樹脂的相容性通常較低。因此，由于聚烯烴和特定樹脂之間的排斥，特定樹脂和碳纖維之間的接觸頻率增加。其結果是，與碳纖維結合的特定樹脂的量或區域增加。以這種方式，通過使用特定樹脂從而圍繞碳纖維形成了包覆層(參見圖1)。在圖1中，PP表示聚烯烴，CF表示碳纖維，并且CL表示包覆層。

形成包覆層的特定樹脂也與相容劑分子的一部分相容。因此，通過利用與聚烯烴相容的相容劑，在吸引和排斥之間形成平衡狀態，并且利用特定樹脂形成的包覆層具有為50nm至700nm的較小的厚度并且基本上是均勻的。特別地，碳纖維表面上存在的羧基與特定樹脂分子中所含的酰胺鍵或酰亞胺鍵之間的親和性高。因此，據推測，利用特定樹脂易于圍繞碳纖維形成包覆層，并且該包覆層較薄且具有優異的均勻性。優選的是碳纖維的全部邊界均被包覆層覆蓋，但是碳纖維的部分邊界也可以不被覆蓋。

從上述描述可以推測出，碳纖維和聚烯烴之間的界面處的密著性增加，并且可以獲得具有優異機械強度、特別是優異的彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

在此，根據本示例性實施方案的樹脂組合物具有這樣的結構，其中，通過樹脂組合物(例如，料粒)的制備過程中的熔融捏合和注射成型并利用特定樹脂從而形成了圍繞碳纖維的包覆層，并且其中所述包覆層的厚度為50nm至700nm。

在根據本示例性實施方案的樹脂組合物中，利用特定樹脂形成的包覆層的厚度為50nm至700nm，并且從進一步提高彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的觀點來看，該厚度優選為50nm至650nm。當包覆層的厚度為50nm以上時，彎曲彈性模量和拉伸彈性模量得以改進。當包覆層的厚度為700nm以下時，抑制了在碳纖維和聚烯烴之間形成有包覆層的界面脆化，并且抑制了彎曲彈性模量和拉伸彈性模量降低。

包覆層的厚度是通過以下方法測定的值。在液氮中切斷測量對象，并且利用電子顯微鏡(VE-9800，Keyence Corporation制造)觀察其橫截面。在該橫截面中，在100個位置處測定圍繞碳纖維形成的包覆層的厚度，并且獲得其平均值。

此外，根據示例性實施方案的樹脂組合物(和樹脂成型體)可以具有這樣的構成，其中相容劑確保了包覆層和聚烯烴之間的局部相容性。

具體而言，優選的是，相容劑層位于由特定樹脂形成的包覆層和作為基體的聚烯烴之間(參見圖2)。換言之，優選的是，在包覆層的表面上形成相容劑層，并且包覆層和聚烯烴隔著相容劑層彼此相鄰。雖然相容劑形成的層比包覆層更薄，但是相容劑層的存在使得可提高包覆層和聚烯烴之間的粘著性(結合性)，由此可以容易地得到機械強度、特別是彎曲彈性模量和拉伸彈性模量優異的樹脂成型體。順便提及的是，在圖2中，PP表示聚烯烴，CF表示碳纖維，CL表示包覆層并且CA表示相容劑層。

特別地，優選的是，相容劑層以與包覆層結合(通過氫鍵鍵合或通過相容劑與特定樹脂之間的官能團反應來形成共價鍵而進行結合)并且與聚烯烴相容的狀態存在于包覆層和聚烯烴之間。可以采用(例如)如下類型的相容劑來形成這種結構，這種相容劑不僅具有與作為基體的聚烯烴相似的結構或者與作為基體的聚烯烴相容的結構，而且該相容劑在一部分分子中還包含能夠與上述特定樹脂的官能團發生反應的位點。

更具體而言，優選的是，在聚酰胺用作特定樹脂并且馬來酸酐改性的聚烯烴作為相容劑的示例性情況下，馬來酸酐改性的聚烯烴的層(相容劑層)有利地以這樣的方式位于包覆層和聚烯烴之間，即通過馬來酸酐部分的開環而形成的羧基與聚酰胺內的胺殘基反應而形成鍵合，同時相容劑的聚烯烴部分處于與聚烯烴相容的狀態。

以下將描述用于確定相容劑層位于包覆層和聚烯烴之間的方法。

將紅外光譜儀(NICOLET 6700FT-IR，Thermo Fisher Scientific公司的產品)用作分析儀。例如，在樹脂組合物(或樹脂成型體)包含作為聚烯烴的聚丙烯(以下縮寫為PP)、作為聚酰胺的PA66以及作為改性聚烯烴的馬來酸酐改性的聚丙烯(以下縮寫為MA-PP)的情況下，分別對混合物(即，樹脂組合物)、PP和PA66的混合物、PP和MA-PP的混合物、以及作為對照的PP本身、PA6本身和MA-PP本身進行根據KBr壓片法的紅外光譜測定，并對存在于1820cm^-1波長至1750cm^-1波長范圍內的峰(MA-PP的特征峰)的面積進行比較分析，其中所述面積源于混合物中所包含的酸酐。對于PP、PA66和MA-PP的混合物，經確認源于MA-PP的峰的面積減少，由此確定了MA-PP和PA66之間發生了反應。以這種方式，可以確定相容劑層(結合層)存在于包覆層和聚烯烴之間。更詳細而言，當在MA-PP和PA66之間發生反應時，來自MA-PP中馬來酸酐的環狀分子發生開環，并且與PA66的胺殘基形成化學鍵，由此來自馬來酸酐的環部分的數目減少。因此，能夠確定相容劑層(結合層)存在于包覆層和聚烯烴之間。

以下，將對根據本示例性實施方案的樹脂組合物的各組分進行詳細說明。

聚烯烴

聚烯烴是樹脂組合物的基體，并且是通過碳纖維強化的樹脂組分(也稱為“基體樹脂”)。

作為聚烯烴，可以僅使用單獨一種，或者使用兩種以上的組合。

聚烯烴是含有衍生自烯烴的重復單元的樹脂，并且可以含有相對于樹脂總重量占30重量％的衍生自除烯烴以外的其他單體的重復單元。

聚烯烴是通過烯烴(任選地，和除烯烴以外的單體)的加成聚合獲得的。

另外，關于獲得聚烯烴的各烯烴和除烯烴之外的單體，可以單獨使用其中的一種，或者可以將兩種以上組合使用。

聚烯烴可以是共聚物或均聚物。另外，聚烯烴可以是直鏈或支鏈的。

本文所述的烯烴的實例包括直鏈或支鏈的脂肪族烯烴和脂環族烯烴。

脂肪族烯烴的實例包括α-烯烴，如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。

另外，脂環族烯烴的實例包括環戊烯、環庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯、四環十二碳烯和乙烯基環己烷。

其中，從降低成本的觀點出發，優選α-烯烴，更優選乙烯或丙烯，還更優選丙烯。

另外，除烯烴以外的單體選自公知的可加成聚合的化合物。

可加成聚合的化合物的實例包括：苯乙烯類，如苯乙烯、甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、苯乙烯磺酸及它們的鹽；(甲基)丙烯酸酯類，如(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芐基酯和(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯；鹵代乙烯類，如氯乙烯；乙烯基酯類，如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯；乙烯基醚類，如乙烯基甲基醚；亞乙烯基鹵化物類，如偏二氯乙烯；和N-乙烯基化合物類，如N-乙烯基吡咯烷酮。

示例性實施方案中的聚烯烴的優選實例包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、聚異丁烯、香豆酮-茚樹脂、萜烯樹脂和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)。

其中，僅由衍生自烯烴的重復單元構成的樹脂是優選的。特別地，從降低成本的觀點出發，聚丙烯是特別優選的。

對于聚烯烴的分子量沒有特別的限制，并且可以根據(例如)樹脂的種類、成型條件以及樹脂成型體的用途等來確定。其重均分子量(Mw)優選為10,000至300,000，更優選為10,000至200,000。

與分子量的情況相同，對于聚烯烴的玻璃化轉變溫度(Tg)或熔融溫度(Tm)沒有特別的限制，并且可以根據(例如)樹脂的種類、成型條件以及樹脂成型體的用途等來確定。例如，當聚烯烴是聚烯烴時，其熔融溫度(Tm)優選為100℃至300℃，更優選150℃至250℃。

聚烯烴的重均分子量(Mw)和熔融溫度(Tm)是通過以下方法測定的值。

即，聚烯烴的重均分子量(Mw)是利用凝膠滲透色譜(GPC)在以下條件下測定的。采用高溫GPC系統“HLC-8321GPC/HT”作為GPC系統。采用鄰二氯苯作為洗脫劑。在高溫(140℃至150℃)下，將聚烯烴溶解在鄰二氯苯中，并且將溶液過濾以獲得濾液作為測定樣品。利用RI檢測儀在以下測量條件下進行測定：樣品濃度：0.5％，流速：0.6ml/min，樣品注入量：10μl。另外，采用“聚苯乙烯標準樣品TSK標準”：“A-500”、“F-1”、“F-10”、“F-80”、“F-380”、“A-2500”、“F-4”、“F-40”、“F-128”和“F-700”(Tosoh Corporation生產)10個樣品來繪制校正曲線。

另外，聚烯烴的熔融溫度(Tm)是根據JIS K7121-1987的“塑料轉變溫度測量法”中熔融溫度計算方法中所描述的“熔融峰溫度”，由差示掃描量熱法(DSC)獲得的DSC曲線而計算得到的。

作為基體的聚烯烴的含量可以根據(例如)樹脂成型體的用途來確定。例如，相對于樹脂組合物的總重量，聚烯烴的含量優選為5重量％至95重量％，更優選為10重量％至95重量％，還更優選為20重量％至95重量％。

碳纖維

使用公知的碳纖維作為碳纖維，并且可以使用PAN碳纖維和瀝青碳纖維中的任一種。

碳纖維可以經過公知的表面處理。

對于碳纖維進行的表面處理的實例包括氧化處理和上漿處理。

另外，對于碳纖維的纖維直徑、纖維長度等沒有特別的限制，并且可以根據(例如)樹脂成型體的用途來選擇。

進一步地，對于碳纖維的形態沒有特別限制，并且可以根據(例如)樹脂成型體的用途來選擇。碳纖維形態的實例包括：包含大量單纖維的纖維束、包含纖維束的纖維聚集體和其中纖維是二維或三維編織的織物。

可以使用市售產品作為碳纖維。

PAN碳纖維的市售產品的實例包括“TORAYCA”(注冊商標，Toray Industries,Inc.制造)、“TENAX”(TOHO TENAX Co.,Ltd.制造)和“PYROFIL”(注冊商標，Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制造)。PAN碳纖維的市售產品的其他實例包括由Hexcel Corporation、Cytec Industries Inc.、Dow-Aksa、Formosa Plastics Group以及SGL Carbon Japan Co.,Ltd.制造的市售產品。

瀝青碳纖維的市售產品的實例包括“DYAD”(注冊商標，Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制造)、“GRANOC”(Nippon Graphite Fiber Co.,Ltd.制造)和“KUREKA”(Kureha Corporation制造)。瀝青碳纖維的市售產品的其他實例包括由Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.和Cytec Industries Inc.制造的市售產品。

可以單獨使用這些碳纖維中的一種，或者可以將兩種以上組合使用。

相對于100重量份的作為基體的聚烯烴，碳纖維的含量優選為0.1重量份至200重量份，更優選為1重量份至180重量份，還更優選5重量份至150重量份。

相對于100重量份的聚烯烴，通過將碳纖維的含量調節為0.1重量份以上，樹脂組合物得以強化。另外，相對于100重量份的聚烯烴，通過將碳纖維的含量調節為200重量份以下，樹脂成型體的制備過程中的成型性是優異的。

當不僅將碳纖維而且還將碳纖維之外的其他增強纖維用作增強纖維時，相對于包括碳纖維和其他增強纖維的增強纖維的總重量，碳纖維的含量優選為80重量％以上。

以下，將相對于100重量份的作為基體的聚烯烴的含量(重量份)縮寫為“phr(每百份樹脂)”。

當以該縮寫表示時，碳纖維的含量為0.1phr至200phr。

包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂(特定樹脂)

特定樹脂是通過包含特定的部分結構從而圍繞上述碳纖維形成的樹脂。

下面將對特定樹脂進行詳細描述。

優選的是，特定樹脂是這樣的樹脂，該樹脂的溶解度參數(SP值)不同于作為基體的聚烯烴的溶解度參數。

在此，從聚烯烴和特定樹脂之間相容性和排斥性的觀點出發，聚烯烴的SP值與特定樹脂的SP值之差優選為3以上，更優選為3至6。

SP值是根據費多爾方法計算的值。具體地，例如，可以根據Polym.Eng.Sci.,vol.14,p.147(1974)的描述，使用以下表達式計算溶解度參數(SP值)。

表達式：SP值＝√(Ev/v)＝√(∑Δei/∑Δvi)

(其中，Ev：蒸發能(cal/mol)，v：摩爾體積(cm³/mol)，Δei：各原子或原子團的蒸發能，Δvi：各原子或原子團的摩爾體積)

采用(cal/cm³)^1/2作為溶解度參數(SP值)的單位。然而，根據慣例省略了單位，并且SP值將以無量綱形式表示。

另外，特定樹脂在其分子內包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中的至少一者。

通過包含酰胺鍵或酰亞胺鍵，特定樹脂展示出了對于碳纖維表面上存在的極性基團的親和性。

作為特定樹脂，具體而言使用在其主鏈內包括酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的熱塑性樹脂，并且其具體的實例包括聚酰胺(PA)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)和聚氨基酸。

優選的是，特定樹脂與作為基體的聚烯烴具有低的相容性，并具有與聚烯烴不同的SP值。因此，優選的是，特定樹脂是與作為基體的聚烯烴的種類不同的熱塑性樹脂。

從進一步提高彎曲彈性模量和拉伸彈性模量，并且獲得與碳纖維之間優異密著性的觀點出發，聚酰胺(PA)是特別優選的。

在此，基于例如界面抗剪強度等指數來評價特定樹脂和碳纖維之間的密著性。

使用微滴法測定界面抗剪強度。在此，通過使用圖3示出的試驗的示意圖來描述微滴法。

在利用微滴法進行的試驗中，通過將液體樹脂涂布到單纖維f之上，從而將液滴D(也稱為“樹脂液滴”或“樹脂球”)附著固定到其上，并在箭頭所示的方向上拉出單纖維f，從而評價單纖維f和液滴D之間的界面密著性。

基于該試驗，使用以下表達式計算界面剪切強度(τ)。

在該表達式中，τ表示界面剪切強度，F表示拉出負荷，d表示單纖維的纖維直徑，并且L表示液滴長度。

計算得出的界面剪切強度(τ)的值越高表示碳纖維和特定樹脂之間的密著性越高，并且其還是這樣的一個指數，其表明通過將碳纖維和具有高界面剪切強度的特定樹脂組合，從而可以形成具有高彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的樹脂成型體。

聚酰胺的實例包括通過將二羧酸和二胺進行共縮聚而獲得的產物，以及通過內酰胺開環縮聚而得到的產物。

二羧酸的實例包括草酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、1,4-環己烷二羧酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、壬二酸和鄰苯二甲酸。其中，己二酸或對苯二甲酸是優選的。

二胺的實例包括乙二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、壬二胺、十亞甲基二胺、1,4-環己烷二胺、對苯二胺、間苯二胺和間苯二甲胺。其中，六亞甲基二胺是優選的。

內酰胺的實例包括ε-己內酰胺、十一烷內酰胺和十二烷基內酰胺。在這些中，ε-己內酰胺是優選的。

從與碳纖維之間的親和性(密著性)以及樹脂成型體的可成型性的觀點出發優選的聚酰胺的實例包括使ε-己內酰胺開環縮聚而獲得的聚酰胺(PA6)、尼龍6.6、尼龍6.10、尼龍1～12和作為芳香族尼龍已知的MXD、HT-1m、尼龍6-T、聚氨基三唑、聚苯并咪唑、聚噁二唑、聚酰胺酰亞胺和哌啶聚酰亞胺。其中，尼龍6.6是優選的。

對于特定樹脂的分子量沒有特別的限制，只要它比并存于樹脂組合物中作為基體的聚烯烴更容易熔融即可。例如，當特定樹脂是聚酰胺時，其重均分子量優選為10,000至300,000，更優選為10,000至100,000。

另外，與分子量的情況相同，對于特定樹脂的玻璃化轉變溫度或熔融溫度沒有特別限制，只要它比并存于樹脂組合物中作為基體的聚烯烴更容易熔融即可。例如，當特定樹脂是聚酰胺時，其熔融溫度(Tm)優選為100℃至400℃，更優選150℃至350℃。

相對于100重量份的作為基體的聚烯烴，特定樹脂的含量優選為0.1重量份至20重量份，更優選為0.5重量份至20重量份，還更優選為1重量份至20重量份。

通過將特定樹脂的含量調節到上述范圍內，獲得與碳纖維之間的親和性，并且可以改善彎曲彈性模量和拉伸彈性模量。

從有效地展示出與碳纖維的親和性的觀點出發，特定樹脂的含量優選與碳纖維的上述含量成正比。

相對于碳纖維的重量，特定樹脂的含量優選為1重量％至10重量％，更優選為1重量％至9重量％，并且還更優選為1重量％至8重量％。

當相對于碳纖維的重量，特定樹脂的含量為1重量％以上時，易于獲得碳纖維和特定樹脂之間的親和性。當相對于碳纖維的重量，特定樹脂的含量為10重量％以下時，樹脂的流動性得到改善。

相容劑

相容劑提高了作為基體的聚烯烴和特定樹脂之間的親和性。

可根據作為基體的聚烯烴來確定相容劑。

優選的是，相容劑具有與作為基體的聚烯烴相同的結構或者具有與聚烯烴相容的結構，并且在一部分分子中包含與上述特定樹脂具有親和性的部分或者在一部分分子中包含能夠與特定樹脂中所含的官能團發生反應的部分。

可以將改性聚烯烴用作為相容劑。

在此，當聚烯烴是聚丙烯(PP)時，作為改性聚烯烴優選改性聚丙烯(PP)。同樣地，當聚烯烴是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)時，作為改性聚烯烴優選改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)。

改性聚烯烴的實例包括其中引入了含有羧基、羧酸酐殘基、羧酸酯殘基、亞氨基、氨基、環氧基等的改性位點的聚烯烴。

從進一步提高作為基體的聚烯烴和特定樹脂之間的親和性的觀點出發并考慮成型時的上限溫度，作為引入到聚烯烴的改性位點，優選的是羧酸酐殘基，更優選的是馬來酸酐殘基。

改性聚烯烴可以使用(例如)以下方法獲得：使含有上述改性位點的化合物與聚烯烴反應，使得改性位點直接與聚烯烴化學鍵合，或者使用以下方法獲得：利用包含上述改性位點的化合物形成支鏈，并將該支鏈與聚烯烴結合。

含有上述改性位點的化合物的實例包括馬來酸酐、富馬酸酐、檸檬酸酐、N-苯基馬來酰亞胺、N-環己基馬來酰亞胺、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、乙烯基苯甲酸縮水甘油酯、N-[4-(2,3-環氧丙氧基)-3,5-二甲基芐基]丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸烷基酯，以及它們的衍生物。

特別是，優選通過使作為不飽和羧酸的馬來酸酐與聚烯烴進行反應而獲得的改性聚烯烴。

改性聚烯烴的具體實例包括：酸改性的聚烯烴，如馬來酸酐改性的聚丙烯、馬來酸酐改性的聚乙烯、馬來酸酐改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)，以及它們的加合物或共聚物。

可以使用市售產品作為改性聚烯烴。

改性聚丙烯的實例包括由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造的YOUMEX(注冊商標)系列(100TS、110TS、1001、1010)。

改性聚乙烯的實例包括由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造的YOUMEX(注冊商標)系列(2000)和由Mitsubishi Chemical Corporation制造的MODIC(注冊商標)系列。

改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)的實例包括由Mitsubishi Chemical Corporation制造的MODIC(注冊商標)系列。

對于相容劑的分子量沒有特別的限制，從可操作性的觀點出發，優選為5,000至100,000，更優選為5,000至80,000。

相對于100重量份的作為基體的聚烯烴，相容劑的含量優選為0.1重量份至20重量份，更優選為0.1重量份至18重量份，還更優選為0.1重量份至15重量份。

通過將相容劑的含量調節到上述范圍內，作為基體的聚烯烴和特定樹脂之間的親和性得以提高，并且可以改善彎曲彈性模量和拉伸彈性模量。

從有效地展示出作為基體的聚烯烴和特定樹脂之間的親和性的觀點出發，相容劑的含量優選與上述特定樹脂的含量成正比(與碳纖維的含量成反比)。

相對于碳纖維的重量，相容劑的含量優選為1重量％至15重量％，更優選為1重量％至12重量％，并且還更優選為1重量％至10重量％。

當相對于碳纖維的重量，相容劑的含量為1重量％以上時，易于獲得碳纖維和特定樹脂之間的親和性。當相對于碳纖維的重量，相容劑的含量為15重量％以下(特別是10重量％以下)時，能夠防止由變色或變質引起的未反應的官能團的殘留。

其它組分

根據本示例性實施方案的樹脂組合物可包含除了上述組分之外的其它組分。

其它組分的實例包括已知的添加劑，如阻燃劑、阻燃助劑、加熱時用的滴落抑制劑、增塑劑、抗氧化劑、脫模劑、光阻劑、耐候劑、著色劑、顏料、改性劑、抗靜電劑、水解抑制劑、填料和碳纖維以外的增強劑，(例如滑石、粘土、云母、玻璃片、磨碎的玻璃、玻璃珠、結晶二氧化硅、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁或氮化硼)。

相對于100重量份的作為基體的聚烯烴，其它組分的含量優選為0重量份至10重量份，更優選為0重量份至5重量份。在此“0重量份”是指樹脂組合物中不包括其它組分。

樹脂組合物的制備方法

通過將上述各組分熔融捏合從而制備根據本示例性實施方案的樹脂組合物。

在此，將公知的單元用作熔融捏合單元，并且其實例包括雙螺桿擠出機、亨舍爾混合機、班伯里混合機、單螺桿擠出機、多螺桿擠出機和共捏合機。

熔融捏合時的溫度(料筒溫度)可以根據(例如)構成樹脂組合物的樹脂組分的熔融溫度來確定。

特別地，優選使用以下制備方法獲得根據本示例性實施方案的樹脂組合物，該方法包括：將聚烯烴、碳纖維、特定樹脂和相容劑熔融捏合。當將聚烯烴、碳纖維、特定樹脂和相容劑共同熔融捏合時，使用特定樹脂圍繞碳纖維而形成的包覆層很可能是薄且基本上均勻的，并具有高的彎曲彈性模量和拉伸彈性模量。

樹脂成型體

根據本發明示例性實施方案的樹脂成型體包含以下四種組分，其包括：聚烯烴、碳纖維、包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂、以及相容劑。即，根據本發明示例性實施方案的樹脂成型體具有與根據本發明示例性實施方案的樹脂組合物相同的組成。包含酰胺鍵和酰亞胺鍵中至少一者的樹脂形成圍繞所述碳纖維的包覆層，并且所述包覆層的厚度為50nm至700nm。

根據本發明示例性實施方案的樹脂成型體可以通過制備根據本發明示例性實施方案的樹脂組合物，并將該樹脂組合物成型來獲得，或者可以通過制備包含除碳纖維以外的其它組分的組合物，并且在成型過程中將該組合物與碳纖維混合來獲得。

成型方法的實例包括注射成型、擠出成型、吹塑成型、熱壓成型、壓延、涂布成型、澆鑄成型、浸漬成型、真空成型和傳遞成型。

作為根據示例性實施方案的樹脂成型體的成型方法，從獲得高自由度的形狀的觀點出發，注射成型是優選的。

注射成型時的料筒溫度(例如)為180℃至300℃，優選200℃至280℃。注射成型時的模具溫度(例如)為30℃至100℃，優選30℃至60℃。

可以使用市售的機器進行注射成型，如“NEX150”(Nissei Plastic Industrial Co.,Ltd.制造)、“NEX70000”(Nissei Plastic Industrial Co.,Ltd.制造)或者“SE50D”(Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)。

根據本發明示例性實施方案的樹脂成型體優選用于以下應用中，如電子電氣設備、商用機器、家用電器、汽車內飾、和容器。這些應用的具體實例包括：電子電氣設備和家用電器的殼體；電子電氣設備和家用電器的各種部件、汽車內飾部件；CD-ROM、DVD等的收納箱；餐具；飲料瓶；食品托盤；包裝材料；薄膜；和片材。

特別地，在根據本發明示例性實施方案的樹脂成型體中，碳纖維用作強化纖維，因此機械強度是優越的。因此，根據本發明示例性實施方案的樹脂成型體優選作為金屬部件的替代品。

實施例

以下將通過實施例對本發明進行更加詳細的描述，但是本發明不限于這些實施例。

實施例1至10和比較例1至9

使用雙螺桿擠出機(TEM58SS，Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)，在200℃的料筒溫度下，將表1至2(表中的各數值表示份數)中所示的各組分捏合，由此獲得樹脂組合物的粒料。

使用注射成型機(NEX150，Nissei Plastic Industrial Co.,Ltd.制造)在270℃的料筒溫度和50℃的成型溫度下使獲得的粒料成型，從而獲得ISO多用途啞鈴形試樣(對應于ISO 527拉伸試驗以及ISO 178彎曲試驗；厚：4mm，寬：10mm)以及D2試樣(長：60mm，寬：60mm，厚：2mm)。

評價

使用獲得的兩種試樣進行以下評價。

結果在表1和表2中示出。

彎曲彈性模量

利用萬能測試儀(AUTOGRAPH AG-Xplus，Shimadzu Corporation制造)，根據ISO 178中所定義的方法測定獲得的各ISO多用途啞鈴形試樣的彎曲彈性模量。

拉伸彈性模量和伸長率

利用評價裝置(精密萬能測試儀AUTOGRAPH AG-IS 5kN，Shimadzu Corporation制造)，根據ISO 527中所定義的方法測定獲得的各ISO多用途啞鈴形試樣的拉伸彈性模量和伸長率。

負荷變形溫度(HDT)

利用HDT測量裝置(HDT-3，Toyo Seiki Seisaku-Sho,Ltd.制造)，根據ISO 178彎曲試驗中所定義的方法，測定獲得的各個ISO多用途啞鈴形試樣在1.8MPa的負荷下的變形溫度(℃)。

尺寸變化率

使獲得的各個D2試樣在28℃和31％RH的條件下靜置24小時，然后測定在試樣的TD方向和MD方向上靜置前后的尺寸之間的尺寸變化率(％)。

利用測量顯微鏡(STM6-LM，Olympus Corporation制造)測定所述尺寸變化。

包覆層厚度的測定

使用獲得的各個D2試樣，利用上述方法中的方法測定包覆層的厚度。測量前確定是否形成了包覆層。在表1和表2中，符號“-”表示形成包覆層，并且包覆層的厚度為50nm至700nm。

在表1和表2中所示的材料的細節如下所述。

聚烯烴

·聚丙烯(NOVATEC(注冊商標)PP MA3，Japan Polypropylene Corporation制造)，SP值：9.3

·聚乙烯(ULTZEX 20100J，Prime Polymer Co.,Ltd.制造)，SP值：8.0

·EVA：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(41X，Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co.,Ltd.制造)，SP值：10.0

強化纖維

碳纖維

·碳纖維(經表面處理，TORAYCA(注冊商標)T300，Toray Industries Inc.制造)

·碳纖維(未經表面處理，通過在溶劑中浸漬TORAYCA以除去上漿劑而獲得)

特定樹脂

·聚酰胺(PA6，ZYTEL(注冊商標)7331J，Dupont制造)，SP值：13.6

·聚酰胺(PA66，101L，Dupont制造)，SP值：11.6

·聚酰胺(PA6T，TY-502NZ，Toyobo Co.,Ltd.制造)，SP值：13.5

相容劑

·馬來酸酐改性的聚丙烯(YOUMEX(注冊商標)110TS，Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)

·馬來酸酐改性的聚乙烯(MODIC M142，Mitsubishi Chemical Corporation制造)

·馬來酸酐改性的EVA：馬來酸酐改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(MODIC A543，Mitsubishi Chemical Corporation制造)

改性劑

共聚物A

將馬來酸酐改性的聚丙烯(YOUMEX(注冊商標)110TS，Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)與聚酰胺6(ZYTEL(注冊商標)7331J，Dupont制造)以3:5(YOUMEX 110TS:ZYTEL 7331J)的混合比在干燥狀態下混合(干混)。使用雙螺桿擠出機(TEM58SS，Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)在240℃的料筒溫度下將混合物捏合，從而獲得料粒。將該料粒用作共聚物A。

從上述結果可以發現，與比較例相比，在實施例中能夠獲得具有優越彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的成型體。

特別地，由實施例3和比較例7和8之間的比較可以看出，使用特定樹脂和相容劑的任一者不能充分提高彎曲彈性模量和拉伸彈性模量。

另外，據發現，在相對于作為基體的聚烯烴而言碳纖維的含量相同的情況下，與比較例(比較例4至6)相比，實施例(實施例3)不僅在彎曲彈性模量和拉伸彈性模量方面具有優越的結果，而且在負荷變形溫度(HDT)、伸長率以及尺寸變化率等方面也具有優越的結果。

進一步地，在使用共聚物A并且圍繞碳纖維形成包覆層的比較例9中，包覆層的厚度為754nm。據發現，實施例(例如實施例3)中的包覆層的厚度比比較例9更為合適；作為結果，能夠獲得具有優越彎曲彈性模量和拉伸彈性模量的成型體。當利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察比較例9和實施例(例如實施例3)的包覆層時，證實了與比較例9相比，在實施例(例如實施例3)中圍繞碳纖維形成的包覆層基本上是均勻的。

另外，當根據上述方法對各實施例中獲得的樹脂成型體進行分析時，可以確定所使用的相容劑的層(馬來酸酐改性的聚丙烯層、馬來酸酐改性的聚乙烯層或馬來酸酐改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)層)存在于包覆層和聚烯烴之間(相容劑層在包覆層表面上形成)。