等,作為脂肪族系聚碳化二亞胺,有日清紡化學社制乂 arbodilite(注冊商 標 Γ HMV-15CA、HMV-8CA、LA-1、10M-SP 等。
[014引另外,成分(B)的150°C下的烙融粘度優選為0.001~10化· S,更優選為0.01~ 8化· S。進而,優選為0.1~5Pa · Sd150°C下的烙融粘度低于O.OOlPa · S時,有時成分(B)的 機械強度低,因此,損害成型品的機械特性,在其超過10化· S的情況下,有時成分(B)的粘 度高,不能得到高的生產率。
[0149] 另外,成分(B)的150°C下的加熱2小時后的粘度變化率優選為1.5W下,更優選為 1.3W下。在150°C下加熱2小時后的粘度變化率超過2的情況下,有時不能確保制造穩定性 而產生附著不均。通過將上述的粘度變化率設為2W下,可W確保穩定的制造。
[0150] 在此,在150°c下加熱2小時后的粘度變化率根據下式得到。
[0151] 粘度變化率=在150°C下加熱2小時后的150°C下的烙融粘度/在150°C下加熱2小 時前的150°C下的烙融粘度
[0152] 在成分(B)中,在不損害本發明的效果的范圍內可W含有在50°C下為液體狀的聚 碳化二亞胺化合物(B-1)或在50°C下固體的聚碳化二亞胺化合物(B-2)W外的添加劑。作為 添加劑的實例,可舉出:熱固化性樹脂、熱塑性樹脂、或無機填充材料、阻燃劑、導電性賦予 劑、結晶核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、抗振劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭劑、防著色劑、熱穩定 劑、脫模劑、防靜電劑、增塑劑、潤滑劑、著色劑、顏料、染料、發泡劑、制泡劑、粘度調整劑、或 偶聯劑。
[0153] 特別是在使成分(B)含浸于強化纖維(A)的工序中,從調整烙融粘度的觀點出發, 優選添加粘度調整劑。
[0154] 作為粘度調整劑,沒有特別限定,優選使用與在50°C下為液體狀的聚碳化二亞胺 化合物(B-1)或在50°C下固體的聚碳化二亞胺化合物(B-2)相溶性良好,且150°C下的反應 性較低的環氧樹脂。
[0155] 在此所說的環氧樹脂為具有縮水甘油基的化合物。另外,是指在此所說的環氧樹 脂中實質上不含有固化劑,即使進行加熱,也不進行所謂的Ξ維交聯引起的固化的化合物。
[0156] 在此,作為具有縮水甘油基的化合物,可舉出:縮水甘油酸型環氧樹脂、縮水甘油 醋型環氧樹脂、縮水甘油基胺型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂。
[0157] 作為縮水甘油酸型環氧樹脂,可舉出:雙酪A型環氧樹脂、雙酪F型環氧樹脂、雙酪 AD型環氧樹脂、面化雙酪A型環氧樹脂、雙酪S型環氧樹脂、間苯二酪型環氧樹脂、氨化雙酪A 型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、酪醒清漆型環氧樹脂、甲酪酪醒清漆型環氧樹脂、糞型環氧 樹脂、聯苯型環氧樹脂、聯苯芳烷基型環氧樹脂、二環戊二締型環氧樹脂等。
[0158] 作為縮水甘油醋型環氧樹脂,可舉出:六氨鄰苯二甲酸縮水甘油醋、二聚物酸二縮 水甘油酸等。
[0159] 作為縮水甘油基胺型環氧樹脂,可舉出:Ξ縮水甘油基異氯脈酸醋、四縮水甘油基 二氨基二苯基甲燒、四縮水甘油基間二甲苯二胺、氨基苯酪型環氧樹脂等。
[0160] 作為脂環式環氧樹脂,可舉出:3,4環氧基-6甲基環己基甲基簇酸醋、3,4環氧基環 己基甲基簇酸醋等。
[0161] 在成分(B)中含有在50°C下為液體狀的聚碳化二亞胺化合物(B-1)或在50°C下固 體的聚碳化二亞胺化合物(B-2)W外的添加劑時,成分(B)中的成分(B-1)或成分(B-2)優選 為20~100質量%,更優選為30~100質量%,進一步優選為50~100質量%。即,成分(B-1) 或成分(B-2)的量為20質量% W上時,可得到具有高的力學特性的成型品,因此優選。
[0162] 另外,對于成分(B)的含量,將成分(A)~(C)的合計設為100質量份,需要為1~20 質量份。優選為2~15質量份,更優選為4~12質量份。通過將成分(B)在該范圍內使用,在成 型加工時,成分(A)的流動性良好,可得到具有高的力學特性的成型品,因此優選。
[0163] 另外,成分(A)和成分(B)在成分(A)/成分(B) = 5/l~3/1(質量比)的范圍內,可W 有效地提高纖維分散性,可得到具有高的力學特性的成型品,因此優選。
[0164] 就熱塑性樹脂(C)而言,從提高極性而增大與強化纖維(A)或成分(B)的親和性的 觀點出發,需要在主鏈的重復單元結構中含有碳W外的元素,從與強化纖維的界面粘接性 或纖維強化復合材料的成型性的觀點出發,更具體而言,優選為選自聚碳酸醋、聚醋、聚芳 撐硫酸、聚酷胺、聚甲醒、聚酸酷亞胺、聚酸諷、聚酸酬、聚酸酸酬及聚酸酬酬中的至少巧中熱 塑性樹脂。另外,就熱塑性樹脂(C)而言,從與強化纖維(A)或成分(B)的粘接性的觀點出發, 優選分子中至少具有1個選自簇基、徑基及氨基中的至少1種官能團。
[0165] 就熱塑性樹脂(C)而言,其重均分子量優選為10,000~80,000,更優選為10,000~ 60,000,進一步優選為10,000~40,000。重均分子量小的熱塑性樹脂(C)的烙融粘度越低, 得到的纖維強化復合材料的成型加工性越優異,因此優選。
[0166] 另外,就本發明的成型材料而言,有如下傾向:越是重均分子量小的熱塑性樹脂 (C),得到的纖維強化復合材料的彎曲強度運樣的力學特性越高。該理由推測是因為,在成 型材料的成型工序中,熱塑性樹脂(C)具有的官能團與聚碳化二亞胺化合物(B-1)或成分 (B-2)的官能團進行化學反應,越是重均分子量小的熱塑性樹脂(C),存在于末端的官能團 越相對地增加,與聚碳化二亞胺化合物(B-1)或成分(B-2)的反應點越增加。從運樣的理由 出發,在本發明的成型材料中,將熱塑性樹脂(C)的重均分子量設為10,000~40,000的范 圍,可高水平實現得到的纖維強化復合材料的力學特性,可W與成型加工性并存,因此 特別優選。
[0167] 予W說明,熱塑性樹脂(C)的重均分子量可W利用尺寸排除色譜法(SEC)進行測 定。可W通過利用SEC算出聚苯乙締換算的重均分子量而求出。
[0168] 在此,對于成分(C)的含量,將成分(A)~(C)的合計設為100質量份,需要為30~94 質量份。優選為45~88質量份,更優選為55~83質量份。通過在該范圍內使用,可W得到力 學特性優異的成型品。
[0169] 在此,本發明的成型材料的在成分(A)中含浸有成分(B)的復合纖維束(D)需要為 被成分(C)被覆了的復合體。
[0170] 在此,復合纖維束(D)的制造工序具有:將成分(B)供給至成分(A)、在50~300°C的 烙融狀態下使成分(B)與成分(A)接觸的工序(I);將與成分(B)接觸的成分(A)進行加熱并 使成分(B)的供給量的80~100質量%含浸于成分(A)的工序(II)。通過含有上述的復合纖 維束(D)的制造工序,可W有效地制造本發明的成型材料。
[0171] 作為工序(I),可W使用公知的制造方法,其中,優選浸潰或涂敷,作為具體的涂 敷,優選使用逆轉漉、正旋轉漉、吻漉、噴霧、幕式。
[0172] 在此,浸潰是指用累將成分(B)供給至烙融浴,在該烙融浴內使成分(A)通過的方 法。通過將成分(A)浸潰于成分(B)的烙融浴,可W使可靠地成分(B)附著于成分(A)。另外, 逆轉漉、正旋轉漉、吻漉是指將用累使其烙融的成分(B)供給至漉、在成分(A)上涂布成分 (B)的烙融物的方法。進而,逆轉漉為2根漉相互在逆方向旋轉、在漉上涂布烙融的成分(B) 的方法,正旋轉漉為2根漉在相同的方向旋轉、在漉上涂布烙融的成分(B)的方法。通常,可 使用在逆轉漉、正旋轉漉中插入成分(A)、進而設置漉、使成分(B)可靠地附著的方法。另一 方面,吻漉為僅通過漉與成分(A)接觸而使成分(B)附著的方法。因此,吻漉優選粘度比較低 時的使用,但即使使用任一種漉的方法,也涂布加熱烙融的成分(B)的規定量,一邊使成分 (A)接觸一邊使其運行,由此可W使纖維束的單位長度附著規定量的成分(B)。噴霧為利用 噴霧的原理的方法,為將烙融的成分(B)形成霧狀而噴涂于成分(A)的方法,幕式為使烙融 的成分(B)從小孔自然落下并涂布的方法、或從烙融槽使其溢出并涂布的方法。由于容易調 節涂布中需要的量,因此,可W減少成分(B)的損失。
[0173] 另外,在成分(B)含有在50°C下為液體狀的聚碳化二亞胺化合物(B-1)的情況下, 作為供給時的烙融溫度,優選50~150°C。當其低于50°C時,有時成分(B)的粘度升高,在供 給時產生附著不均。另外,當其超過150°C時,有時在工序(II)中容易產生強化纖維絨毛,有 時出現絨毛導致的斷絲、或為了除去絨毛而降低生產率。在成分(B)含有在50°C下為固體的 聚碳化二亞胺化合物(B-2)的情況下,作為供給時的烙融溫度,優選100~300°C。當其低于 100°C時,有時成分(B)的粘度升高,在供給時產生附著不均。另外,當其超過300°C時,在經 長時間制造的情況下,有可能成分(B)進行熱分解。
[0174] 接著,作為工序(II),將工序(I)中得到的、與成分(B)接觸的狀態的成分(A)進行 加熱,使成分(B)的供給量的80~100質量%含浸于成分(A)。具體而言,對于與成分(B)接觸 的狀態的成分(A),在成分(B)烙融的溫度下,通過用漉或棒施加張力的擴幅、重復集束的施 加壓力或振動等操作而將成分(B)含浸至成分(A)的內部的工序。作為更具體的實例,可舉 出W在被加熱的多個漉或棒的表面接觸纖維束的方式通過而進行擴幅等的方法,其中,優 選使用擠棒口模、擠棒漉、漉加壓、雙重帶加壓而含浸的方法。在此,擠棒口模為口模直徑朝 向進行方向變窄的口模,為一邊使強化纖維束集束、一邊刮取多余地附著的成分(B),同時 促進含浸的噴嘴。另外,擠棒漉為通過用漉對強化纖維束施加張力而刮取多余地附著的成 分(B),并且促進含浸的漉。另外,漉加壓為用2個漉間的壓力連續地除去強化纖維束內部的 空氣,同時促進含浸的裝置,雙重帶加壓為通過從強化纖維束的上下經由帶加壓而促進含 浸的裝置。
[0175] 另外,在工序(II)中,優選將成分(B)的供給量的80~100質量%含浸于成分(A)。 由于對收率直接產生影響,因此,從經濟性、生產率的觀點出發,越高越優選。更優選為85~ 100質量%,進一步優選為90~100質量%。另外,當其低于80質量%時,從不僅經濟性的觀 點出發,而且成分(B)在工序(II)中,有可能產生揮發成分,有時在成分(A)內部中殘存空 隙。
[0176] 另外,在工序(II)中,成分(B)含有在50°C下為液體狀的聚碳化二亞胺化合物(B-1)時,成分(B)的最高溫度優選為50~200°C,更優選為50~150°C下。當其低于50°C時,不能 將成分(B)充分地烙融,有可能成為含浸不足的強化纖維束,當其超過200°C時,有時容易產 生強化纖維絨毛,有時出現絨毛導致的斷絲、或為了除去絨毛而降低生產率。成分(B)含有 在50°C下固體的聚碳化二亞胺化合物(B-2)時,成分(B)的最高溫度優選為150~400°C。優 選為150~350°C,更優選為150°C~300°C。當其低于150°C時,不能將成分(B)充分地烙融, 有可能成為含浸不足的強化纖維束,當其為400°CW上時,有時產生引起成分(B)的交聯反 應或分解反應等不優選的副反應。
[0177] 作為工序(II)中的加熱方法,沒有特別限定,具體而言,可W例示使用加熱的室的 方法、或使用熱社漉同時進行加熱和加壓的方法。
[0178] 另外,從抑制成分(B)的交聯反應或分解反應等不優選的副反應的產生的觀點出 發,優選在非氧化性氛圍下進行加熱。在此,非氧化性氛圍是指氧濃度為5體積%^下、優選 2體積%^下、進一步優選不含有氧的氛圍、即為氮氣、氮氣、氣氣等惰性氣體氛圍,其中,從 特別經濟性及處理的容易程度方面考慮,優選氮氣氛圍。
[0179] 另外,由于復合纖維束(D)的牽引速度對工序速度直接產生影響,因此,從經濟性、 生產率的觀點出發,越高越優選。具體而言,作為牽引速度,優選10~100m/分鐘。更優選為 20~100m/分鐘,進一步優選為30~100m/分鐘。作為牽引方法,可舉出用社漉引出的方法、 或用圓筒絡紗機卷繞的方法、或用直接鋼絞線切割器等一邊切成一定長度、一邊牽引復合 纖維束(D)的方法。
[0180] 圖1是表示本發明中的復合纖維束(D)的橫截面形態的一例的概略圖。圖1中,符號 1是指黑部分,符號2是指白部分。予W說明,本發明中,橫截面是指與軸屯、方向正交的面上 的截面。由工序得到的復合纖維束(D)是在成分(A)上涂布成分(B)并使其含浸而 形成的。該復合纖維束(D)的形態如圖1所示,在成分(A)的各單纖維間充滿成分(B)。即,為 在成分(B)的海中成分(A)的各單纖維如島那樣分散的狀態。
[0181] 通過制成成分(B)良好地含浸于成分(A)的復合纖維束(D),例如與熱塑性樹脂(C) 一起進行注射成型時,具有作為所謂的含浸助劑?分散助劑的作用,其幫助在注射成型機 的機筒內烙融混煉了的成分(B)擴散至成分(C),成分(A)分散于成分(C),同時幫助成分(C) 置換為成分(A)并含浸。
[0182] 另外,在復合纖維束(D)中,優選成分(A)通過成分(B)而完全含浸,但現實而言,運 是困難的,在復合纖維束(D)中存在某種程度的空隙(成分(A)或成分(B)都不存在的部分)。 在特別成分(A)的含有率大的情況下,空隙變多,但在存在某種程度的空隙的情況下,顯示 含浸·纖維分散促進的效果。但是,空隙率超過40%時,顯著地含浸、纖維分散促進的效果 變小,因此,優選空隙率低于40%。更優選空隙率的范圍為20% W下。空隙率可W利用ASTM D2734Q997)試驗法測定復合纖維束(D)、或在復合纖維束(D)或復合體的橫截面中通過由 成分(A)和成分(B)形成的復合部的總面積和空隙部的總面積、使用下式而算出。
[0183] 空隙率(%)=空隙部的總面積/(復合部的總面積+空隙部的總面積)X 100。
[0184] 本發明的成型材料的如上述那樣得到的復合纖維束(D)用成分(C)被覆而作為復 合體形成。予W說明,本發明中,成型材料是指在將成型品通過注射成型等進行成型時使用 的原材料。
[0185] 用成分(C)被覆復合纖維束(D)的方法沒有特別限定,具體而言,可W舉出:使用擠 出機和電線被覆法用的涂敷模、連續地在復合纖維束(D)的周圍被覆成分(C)的方法;從用 漉等進行了扁平化的復合纖維束(D)的兩面使用擠出機和T模配置烙融的膜狀的成分(C), 用漉等使其一體化的方法。
[0186] 圖2是表示本發明的成型材料的優選的縱截面形態的一例的概略圖。圖2中,符號1 是指黑色部分,符號2是指白色部分。予W說明,本發明中,縱截面是指包含軸屯、方向的面上 的截面。本發明的成型材料的一例如圖2所示,成分(A)與成型材料的軸屯、方向大致平行地 排列,且成分(A)的長度為與成型材料的長度實質上相同的長度。
[0187] 在此所說的"大致平行地被排列"表示成分(A)的長軸的軸線和成型材料的長軸的 軸線指向同方向的狀態,軸線彼此的角度的偏移優選為20° W下,更優選為10° W下,進一步 優選為5° W下。另外,"實質上相同的長度"是指例如在顆粒狀的成型材料中、在顆粒內部的 中途將成分(A)切斷、或實質上不含有與顆粒全長相比顯著地短的成分(A)。特別是關于與 其顆粒全長相比短的成分(A)的量不一定被規定,但在顆粒全長的50% W下的長度的成分 (A)的含量為30質量% W下的情況下,評價為實質上不含有與顆粒全長相比顯著地短的成 分(A)。進而,顆粒全長的50% W下的長度的成分(A)的含量優選為20質量% ^下。予W說 明,顆粒全長為顆粒中的成分(A)取向方向的長度。通過成分(A)具有與成型材料同等長度, 可W使成型品中的強化纖維長度變長,因此,可W得到優異的力學特性。
[0188] 圖3~5分別示意性地表示本發明的成型材料的縱截面形態的一例,圖6~9分別示 意性地表示本發明的成型材料的橫截面形態的一例。
[0189] 就成型材料的截面形態而言,只要由成分(A)和成分(B)構成的復合纖維束(D)被 成分(C)被覆,就不限定于圖中所示的截面形態,優選如圖3~5所示,復合纖維束(D)成為忍 材且被成分(C)W層狀插入而配置的構成。
[0190] 另外,如圖6~8所示,優選將復合纖維束作為忍結構,配置成將其周圍被成分(C) 被覆的忍銷結構的構成。另外,圖9所示的多個復合纖維束被成分(C)被覆時,復合纖維束 (D)的數優選2~6左右。
[0191] 復合纖維束(D)與成分(C)的邊界被粘接,在邊界附近成分(C)部分地進入復合纖 維束(D)的一部分,可W成為與構成復合纖維束(D)的成分(B)相溶的狀態、或者含浸于強化 纖維(A)中的狀態。
[0192] 本發明的成型材料優選為1~50mm的范圍的長度,因此,在上述的制造方法中,優 選包含在使成分(C)與復合纖維束(D)接觸而得到復合體之后,切成1~50mm的長度的工序。 通過制備成該長度,可W充分地提高成型時的流動性、處理性。運樣,作為切成適當的長度 而成的成型材料特別優選的方式可W例示注射成型用的長纖維顆粒。
[0193] 作為使用有本發明中得到的成型材料的成型方法,沒有特別限定,可W適用于注 射成型、熱壓成型、加壓成型、沖壓成型等生產率優異的成型方法,也可W將運些方法組合 而使用。另外,也可W容易地實施嵌件成型、基體上注塑成型(outsed molding)等一體化 成型。進而,也可W充分利用在成型后加熱的矯正處理、或熱焊接、振動焊接、超聲波焊接等 生產率優異的粘接方法。
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