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纖維增強熱塑性樹脂成型品、纖維增強熱塑性樹脂成型材料及其制造方法與流程

文檔序號:12692825閱讀:374來源:國知局
纖維增強熱塑性樹脂成型品、纖維增強熱塑性樹脂成型材料及其制造方法與流程

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含碳纖維和有機纖維的纖維增強熱塑性樹脂成型品、纖維增強熱塑性樹脂成型材料及纖維增強熱塑性樹脂成型材料的制造方法。



背景技術(shù):

包含增強纖維和熱塑性樹脂的成型品,由于具輕量性且具有優(yōu)異的力學(xué)特性,所以被廣泛用于體育用品用途、航空航天用途和一般產(chǎn)業(yè)用途等。上述增強纖維可以使用鋁纖維、不銹鋼纖維等金屬纖維,碳化硅纖維、碳纖維等無機纖維,芳族聚酰胺纖維、聚對苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維等有機纖維等,但從比強度、比剛性和輕質(zhì)性之間的均衡性的觀點考慮,碳纖維是優(yōu)選的,其中優(yōu)選使用聚丙烯腈(PAN)類碳纖維。

作為提高碳纖維增強熱塑性樹脂成型品的力學(xué)特性的方法,例如,可舉出增加碳纖維的含量的方法,但是,增加碳纖維含量時,由于碳纖維容易在碳纖維增強熱塑性樹脂成型品中不均勻地存在,所以往往引起沖擊強度的降低。于是,作為提高碳纖維增強熱塑性樹脂成型品的力學(xué)特性的其他方法,例如,可舉出除添加碳纖維之外還添加有機纖維(其具有柔軟性和優(yōu)異的斷裂伸長率)的方法。

作為包含有機纖維和無機纖維的、可獲得具有高剛性和高耐沖擊性的成型體的復(fù)合纖維增強熱塑性樹脂顆粒,例如,提出了下述復(fù)合纖維增強熱塑性樹脂顆粒,所述復(fù)合纖維增強熱塑性樹脂顆粒中,有機纖維/無機纖維=1/1~1/10,熱塑性樹脂/增強纖維=95/5~60/40,增強纖維以大體沿顆粒的長度方向排列且經(jīng)捻(twisted)的狀態(tài)與熱塑性樹脂共同存在(例如,參見專利文獻1)。此外,作為機械強度優(yōu)異、賦予了導(dǎo)電性的長纖維增強復(fù)合樹脂組合物,提出了含有烯烴類樹脂、有機長纖維、碳纖維而成的長纖維增強復(fù)合樹脂組合物(例如,參見專利文獻2)。然而,使用這些技術(shù)獲得的成型品存在沖擊強度、低溫沖擊強度仍不充分的問題。

另一方面,作為旨在同時實現(xiàn)燃料阻隔性和耐沖擊性的樹脂組合物,提出了在熱塑性樹脂中混合有熔點高于該熱塑性樹脂或者為不熔化性的長4~20mm的纖維的樹脂組合物(例如,參見專利文獻3)。然而,使用所述技術(shù)獲得的成型品存在力學(xué)特性、特別是沖擊強度和低溫沖擊強度不充分的問題。

因此,對于現(xiàn)有技術(shù)中將熱塑性樹脂作為基體的纖維增強熱塑性樹脂成型品而言,期望利用簡便的方法開發(fā)出力學(xué)特性優(yōu)異(特別是沖擊強度和低溫沖擊強度優(yōu)異)且能夠呈現(xiàn)出高沖擊特性的纖維增強熱塑性樹脂成型品。

專利文獻1:日本特開2009-24057號公報

專利文獻2:日本特開2009-114332號公報

專利文獻3:美國專利申請公開第2006/68141號說明書



技術(shù)實現(xiàn)要素:

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題,本發(fā)明的目的在于提供力學(xué)特性優(yōu)異、特別是沖擊強度和低溫沖擊強度優(yōu)異的纖維增強熱塑性樹脂成型品。

為了解決上述問題,本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型品具有如下構(gòu)成。即,

纖維增強熱塑性樹脂成型品,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)和熱塑性樹脂(C)的總量100重量份而言,所述纖維增強熱塑性樹脂成型品包含5~45重量份的碳纖維(A)、1~45重量份的有機纖維(B)、20~94重量份的熱塑性樹脂(C),

纖維增強熱塑性樹脂成型品中的所述碳纖維(A)的平均纖維長度(LA)為0.3~1.5mm,并且,碳纖維(A)的從起點到終點的平均纖維端部間距離(DA)和平均纖維長度(LA)滿足下式[1],

纖維增強熱塑性樹脂成型品中的所述有機纖維(B)的平均纖維長度(LB)為1.5~4mm,并且,有機纖維(B)的從起點到終點的平均纖維端部間距離(DB)和平均纖維長度(LB)滿足下式[2],

0.9×LA≤DA≤LA [1],

0.1×LB≤DB≤0.9×LB [2]。

此外,本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型材料具有如下任一種構(gòu)成。即,

纖維增強熱塑性樹脂成型材料,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)的總量100重量份而言,所述纖維增強熱塑性樹脂成型材料包含5~45重量份的碳纖維(A)、1~45重量份的有機纖維(B)、20~93重量份的熱塑性樹脂(C)、1~20重量份的200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D),其中,在使化合物(D)含浸包含碳纖維(A)和有機纖維(B)的纖維束(E)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C),在纖維束(E)的剖面中碳纖維(A)和有機纖維(B)非均勻分布,纖維束(E)的長度與纖維增強熱塑性樹脂成型材料的長度實質(zhì)上相同,

或者,

纖維增強熱塑性樹脂成型材料,包含碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)和有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y),

所述碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)中,相對于碳纖維(A)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)的總量100重量份而言,包含5~45重量份的碳纖維(A)、94~35重量份的熱塑性樹脂(C)、1~20重量份的200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D),在使化合物(D)含浸碳纖維(A)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C),碳纖維(A)的長度與碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料的長度實質(zhì)上相同,

所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)中,相對于有機纖維(B)、熱塑性樹脂(G)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(G)低的化合物(H)的總量100重量份而言,包含1~45重量份的有機纖維(B)、94~35重量份的熱塑性樹脂(G),1~20重量份的化合物(H)。

制造本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型材料的方法具有如下構(gòu)成。即,

制造上述纖維增強熱塑性樹脂成型材料的方法,至少具有將所述碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)和所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)進行干混的工序。

對于本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型品而言,由于成型品中的碳纖維和有機纖維滿足上述特定的纖維長度,所以增強效果高,導(dǎo)電性、力學(xué)特性(特別是沖擊強度、低溫沖擊強度)優(yōu)異。本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型品對電氣·電子設(shè)備、OA設(shè)備、家用電器、殼體和汽車部件等極為有用。

本發(fā)明涉及:

(1)纖維增強熱塑性樹脂成型品,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)和熱塑性樹脂(C)的總量100重量份而言,所述纖維增強熱塑性樹脂成型品包含5~45重量份的碳纖維(A)、1~45重量份的有機纖維(B)、20~94重量份的熱塑性樹脂(C),

纖維增強熱塑性樹脂成型品中的所述碳纖維(A)的平均纖維長度(LA)為0.3~1.5mm,并且,碳纖維(A)的從起點到終點的平均纖維端部間距離(DA)和平均纖維長度(LA)滿足下式[1],

纖維增強熱塑性樹脂成型品中的所述有機纖維(B)的平均纖維長度(LB)為1.5~4mm,并且,有機纖維(B)的從起點到終點的平均纖維端部間距離(DB)和平均纖維長度(LB)滿足下式[2],

0.9×LA≤DA≤LA [1],

0.1×LB≤DB≤0.9×LB [2]。

(2)如(1)所述的纖維增強熱塑性樹脂成型品,其中,23℃時的落錘沖擊強度(I23℃)和-20℃時的落錘沖擊強度(I-20℃)滿足下式[3],

I23℃×0.8≤I-20℃ [3]。

(3)如(1)或(2)所述的纖維增強熱塑性樹脂成型品,其中,斷裂時的所述有機纖維(B)的纖維端面相對于纖維軸的垂直面具有傾斜。

(4)如(1)~(3)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型品,其中,所述有機纖維(B)的拉伸斷裂伸長率為10~50%。

(5)如(1)~(4)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型品,其中,所述有機纖維(B)為選自由聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚芳硫醚纖維和含氟樹脂纖維組成的組中的至少1種。

(6)如(1)~(5)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型品,其中,所述碳纖維(A)的表面氧濃度比[O/C]為0.05~0.5,并且,碳纖維(A)在表面具有環(huán)氧樹脂。

(7)纖維增強熱塑性樹脂成型材料,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)的總量100重量份而言,所述纖維增強熱塑性樹脂成型材料包含5~45重量份的碳纖維(A)、1~45重量份的有機纖維(B)、20~93重量份的熱塑性樹脂(C)、1~20重量份的200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D),其中,在使化合物(D)含浸包含碳纖維(A)和有機纖維(B)的纖維束(E)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C),在纖維束(E)的剖面中碳纖維(A)和有機纖維(B)非均勻分布,纖維束(E)的長度與纖維增強熱塑性樹脂成型材料的長度實質(zhì)上相同,

(8)如(7)所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,在所述纖維束(E)的剖面中,碳纖維(A)將有機纖維(B)內(nèi)包,或者,有機纖維(B)將碳纖維(A)內(nèi)包。

(9)如(7)所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,在所述纖維束(E)的剖面中,碳纖維(A)和有機纖維(B)的各自至少一部分均與外層的熱塑性樹脂(C)相接。

或者,

(10)纖維增強熱塑性樹脂成型材料,包含碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)和有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y),

所述碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)中,相對于碳纖維(A)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)的總量100重量份而言,包含5~45重量份的碳纖維(A)、94~35重量份的熱塑性樹脂(C)、1~20重量份的200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D),在使化合物(D)含浸碳纖維(A)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C),碳纖維(A)的長度與碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料的長度實質(zhì)上相同,

所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)中,相對于有機纖維(B)、熱塑性樹脂(G)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(G)低的化合物(H)的總量100重量份而言,包含1~45重量份的有機纖維(B)、94~35重量份的熱塑性樹脂(G),1~20重量份的化合物(H)。

(11)如(10)所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)是通過將有機纖維(B)、熱塑性樹脂(G)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(G)低的化合物(H)熔融混煉而得到的。制造本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型材料的方法具有如下構(gòu)成。即,

(12)制造如(10)或(11)所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料的方法,至少具有將所述碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)和所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)進行干混的工序。

(13)如(10)~(12)所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)中的有機纖維(B)的平均纖維長度為0.1~10mm。

(14)如(10)~(13)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)中的有機纖維(B)的長度與有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)的長度實質(zhì)上相同。

(15)如(10)~(14)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,是將所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)中的有機纖維(B)經(jīng)熱塑性樹脂(G)含浸而成的。

(16)如(10)~(15)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,是所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)中的有機纖維(B)經(jīng)200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(G)低的化合物(H)含浸、再進一步經(jīng)熱塑性樹脂(G)被覆而成的。

(17)如(7)~(16)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,所述有機纖維(B)的拉伸斷裂伸長率為10~50%。

(18)如(7)~(17)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,所述有機纖維(B)為選自由聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚芳硫醚纖維和含氟樹脂纖維組成的組中的至少1種。

(19)如(7)~(18)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,所述化合物(D)和(H)的數(shù)均分子量為200~50,000。

(20)如(7)~(19)中任一項所述的纖維增強熱塑性樹脂成型材料,其中,所述碳纖維(A)的表面氧濃度比[O/C]為0.05~0.5,并且,碳纖維(A)被環(huán)氧樹脂被覆。

附圖說明

圖1是表示成型品中的碳纖維(A)的纖維長度和纖維端部間距離的示意圖。

圖2是表示成型品中的有機纖維(B)的纖維長度和纖維端部間距離的示意圖。

圖3是表示在纖維束(E)的剖面中、碳纖維(A)將有機纖維(B)內(nèi)包的形態(tài)的成型材料剖面的示意圖。

圖4是表示在纖維束(E)的剖面中、有機纖維(B)將碳纖維(A)內(nèi)包的形態(tài)的成型材料剖面的示意圖。

圖5是表示在纖維束(E)的剖面中、碳纖維(A)束與有機纖維(B)束以被某個邊界部分開的狀態(tài)各自存在的形態(tài)的成型材料剖面的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型品(以下,有時稱為“成型品”)至少包含碳纖維(A)、有機纖維(B)、熱塑性樹脂(C)。此外,本發(fā)明的成型品具有包含碳纖維(A)、彎曲存在的有機纖維(B)、和熱塑性樹脂(C)的構(gòu)成。

碳纖維(A)為連續(xù)的增強纖維束,作為增強材料對成型品賦予高的力學(xué)特性。有機纖維(B)也為連續(xù)的增強纖維束,其特征是具有柔軟性。由于有機纖維(B)具有柔軟性,所以成型時不容易折斷,易于以彎曲且保持長的纖維長度的狀態(tài)存在于成型品中。因此,較之僅由碳纖維(A)(其剛直且脆,難以纏結(jié)且容易折斷)構(gòu)成的纖維束而言,通過使用包含有機纖維(B)的纖維束,可作為增強材料對成型品賦予高的沖擊強度、低溫沖擊強度。熱塑性樹脂(C)為粘度較高且物性(例如韌性等)高的基體樹脂,具有在成型品中牢固地保持碳纖維(A)和有機纖維(B)的作用。本發(fā)明的成型品的特征在于,在熱塑性樹脂(C)內(nèi)包含碳纖維(A)和有機纖維(B),碳纖維(A)以纖維端部間距離與纖維長度大致相等的狀態(tài)存在,而與之相對,有機纖維(B)以其纖維端部間距離比纖維長度短的狀態(tài)(即,彎曲的狀態(tài))存在。此處,在本發(fā)明中,所謂“纖維端部間距離”,是指對于某根單纖維而言,以一個端部為起點、以另一個端部為終點時,以直線連接起點與終點時的直線距離。剛直的纖維和柔軟的纖維在成型品內(nèi)的狀態(tài)不同。在本發(fā)明中,作為纖維為彎曲狀態(tài)的指標(biāo),著眼于纖維端部間距離。例如,成型品中的碳纖維(A)的纖維長度和纖維端部間距離示于圖1。成型品中的有機纖維(B)的纖維長度和纖維端部間距離示于圖2。在圖1中,附圖標(biāo)記1表示碳纖維(A),附圖標(biāo)記2表示碳纖維1的起點,附圖標(biāo)記3表示碳纖維1的終點,附圖標(biāo)記4表示碳纖維1的端部間的距離D。在圖2中,附圖標(biāo)記5表示有機纖維(B),附圖標(biāo)記6表示有機纖維5的起點,附圖標(biāo)記7表示有機纖維5的終點,附圖標(biāo)記8表示有機纖維5的端部間的距離D。如圖1所示,碳纖維(A)的纖維端部間距離通常與纖維長度相等,而與之相對,如圖2所示,有機纖維(B)在成型品內(nèi)彎曲,因此存在纖維端部間距離與纖維長度不同的情況。

對于本發(fā)明的成型品而言,-20℃時的落錘沖擊強度(I-20℃)相對于23℃時的落錘沖擊強度(I23℃)的強度比優(yōu)選為0.8以上,這可以進一步抑制低溫時的落錘沖擊強度的下降。需要說明的是,落錘沖擊強度可如下求出:在試驗溫度分別為23℃、-20℃的條件下,使用錘尖端為圓形的重錘(tup),在錘重量為5.1356kg、落錘速度為0.5m/秒的條件下實施落錘沖擊試驗,由此求出。

此外,對于本發(fā)明的成型品而言,斷裂時的有機纖維(B)的纖維端面相對于纖維軸的垂直面具有傾斜是優(yōu)選的。由此,在成型品斷裂時,有機纖維(B)成為牽切斷裂的形態(tài),從而能夠吸收更多的能量,結(jié)果沖擊強度進一步提高。需要說明的是,通過使有機纖維(B)以有機纖維(B)彼此之間的纏結(jié)少或者碳纖維(A)與有機纖維(B)之間的纏結(jié)少的狀態(tài)存在于成型品內(nèi),能夠使得在斷裂時有機纖維(B)的纖維端面相對于纖維軸的垂直面具有傾斜。需要說明的是,一般而言,碳纖維(A)的纖維端面是垂直于纖維軸的,相對于纖維軸的垂直面不具有傾斜。作為觀察纖維斷裂面的形態(tài)的方法,例如,可舉出如下方法:利用設(shè)定為2,000倍的倍率的掃描電子顯微鏡觀察成型品中的有機纖維(B)的與纖維長度方向垂直的剖面,對獲得的顯微鏡圖像進行圖像處理并進行分析。

相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)和熱塑性樹脂(C)的總量100重量份而言,本發(fā)明的成型品含有5~45重量份的碳纖維(A)。碳纖維(A)的含量低于5重量份時,成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲特性和沖擊強度降低。碳纖維(A)的含量優(yōu)選為10重量份以上。此外,碳纖維(A)的含量高于45重量份時,成型品中的碳纖維(A)的分散性下降,往往引起成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊強度的下降。碳纖維(A)的含量優(yōu)選為30重量份以下。

作為碳纖維(A)的種類,沒有特別限制,可示例PAN類碳纖維、瀝青類碳纖維、纖維素類碳纖維、氣相生長類碳纖維、它們的石墨化纖維等。PAN類碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料的碳纖維。瀝青類碳纖維是以石油焦油、石油瀝青為原料的碳纖維。纖維素類碳纖維是以粘膠人造絲(viscose rayon)、乙酸纖維素等為原料的碳纖維。氣相生長類碳纖維是以烴等為原料的碳纖維。這些碳纖維中,從強度和彈性模量的均衡性優(yōu)異的觀點考慮,PAN類碳纖維是優(yōu)選的。此外,為了賦予導(dǎo)電性,也可以使用被覆有鎳、銅或鐿等金屬的碳纖維。

碳纖維(A)的表面氧濃度比[O/C]優(yōu)選為0.05~0.5。表面氧濃度比[O/C]是利用X射線光電子能譜法測定的、纖維表面的氧(O)與碳(C)的原子數(shù)之比。通過使表面氧濃度比為0.05以上,可以確保在碳纖維表面上有足夠的官能團量,可以獲得更牢固的粘接性,因此力學(xué)特性、特別是彎曲強度和拉伸強度進一步提高。表面氧濃度比更優(yōu)選為0.08以上,進一步優(yōu)選為0.1以上。此外,對表面氧濃度比的上限沒有特別限制,但從碳纖維的操作性、生產(chǎn)率的均衡性考慮,通常優(yōu)選為0.5以下。更優(yōu)選為0.4以下,進一步優(yōu)選為0.3以下。

關(guān)于碳纖維的表面氧濃度比,利用X射線光電子能譜法按如下步驟求出。首先,將用溶劑除去了附著在碳纖維表面的上漿劑等的碳纖維束切成20mm,鋪展排列在銅制的試樣支承臺上后,使用AlKα1,2作為X射線源,將試樣室中保持為1×10-8Torr。作為伴隨著測定時的帶電而產(chǎn)生的峰的校正值,將C1s的主峰的動能值(K.E.)設(shè)置為1,202eV。在K.E.為1,191~1,205eV的范圍內(nèi)畫出直線基線,由此求出C1s峰面積。在K.E.為947~959eV的范圍內(nèi)畫出直線基線,由此求出O1s峰面積。

此處,表面氧濃度比是使用裝置固有的靈敏度校正值、由上述O1s峰面積與C1s峰面積之比以原子數(shù)比的形式算出的。作為X射線光電子能譜裝置,使用國際電氣(株)制Model ES-200,將靈敏度校正值設(shè)為1.74。

作為將表面氧濃度比[O/C]控制為0.05~0.5的方法,沒有特別限定,但可舉出例如電解氧化處理、試劑氧化處理和氣相氧化處理等方法,其中優(yōu)選電解氧化處理。

碳纖維(A)的平均纖維直徑?jīng)]有特別限定,但從成型品的力學(xué)特性和表面外觀的觀點考慮,優(yōu)選為1~20μm,更優(yōu)選為3~15μm。對制成增強纖維束時的單絲數(shù)沒有特別限制,但優(yōu)選為100~350,000根,從生產(chǎn)率的觀點考慮,更優(yōu)選為20,000~100,000根。

出于提高碳纖維(A)與作為基體樹脂的熱塑性樹脂(C)的粘接性等的目的,對碳纖維(A)進行表面處理也是優(yōu)選的。作為表面處理的方法,例如,可舉出電解處理、臭氧處理、紫外線處理等。

出于防止碳纖維(A)起毛、或提高碳纖維(A)與作為基體樹脂的熱塑性樹脂(C)的粘接性等的目的,對碳纖維賦予上漿劑也是優(yōu)選的。作為上漿劑,具體而言,可舉出環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚乙二醇、聚氨酯、聚酯、乳化劑或表面活性劑等。可以使用2種以上的上述上漿劑。上述上漿劑在成型材料中被包含在碳纖維(A)的表面。上漿劑優(yōu)選為水溶性或水分散性,與碳纖維(A)的潤濕性優(yōu)異的環(huán)氧樹脂是優(yōu)選的。其中,更優(yōu)選多官能環(huán)氧樹脂。

作為多官能環(huán)氧樹脂,可舉出雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂、酚醛清漆(phenol novolac)型環(huán)氧樹脂等。其中,容易發(fā)揮與基體樹脂的粘接性的脂肪族環(huán)氧樹脂是優(yōu)選的。脂肪族環(huán)氧樹脂因其柔軟的骨架而容易成為即使在交聯(lián)密度高時韌性也較高的結(jié)構(gòu)。使脂肪族環(huán)氧樹脂存在于碳纖維/基體樹脂之間時,由于其柔軟且難以剝離,所以可以進一步提高成型品的強度。作為多官能的脂肪族環(huán)氧樹脂,可舉出二縮水甘油基醚化合物,例如乙二醇二縮水甘油基醚和聚乙二醇二縮水甘油基醚類、丙二醇二縮水甘油基醚和聚丙二醇二縮水甘油基醚類、1,4-丁二醇二縮水甘油基醚、新戊二醇二縮水甘油基醚、聚丁二醇二縮水甘油基醚(polytetramethylene glycol diglycidyl ether)、聚烷撐二醇二縮水甘油基醚類等。此外,作為多縮水甘油基醚化合物,可舉出甘油多縮水甘油基醚、二甘油多縮水甘油基醚、聚甘油多縮水甘油基醚類、山梨糖醇多縮水甘油基醚類、阿糖醇多縮水甘油基醚類、三羥甲基丙烷多縮水甘油基醚類、三羥甲基丙烷縮水甘油基醚類、季戊四醇多縮水甘油基醚類、脂肪族多元醇的多縮水甘油基醚類等。

上述脂肪族環(huán)氧樹脂中,具有多個反應(yīng)性高的縮水甘油基的脂肪族的多縮水甘油基醚化合物是更優(yōu)選的。脂肪族的多縮水甘油基醚化合物的柔軟性、交聯(lián)密度、與基體樹脂的相容性的均衡性良好,可以進一步提高粘接性。其中,進一步優(yōu)選為甘油多縮水甘油基醚、二甘油多縮水甘油基醚、聚乙二醇縮水甘油基醚類、聚丙二醇縮水甘油基醚類。

相對于100重量份的碳纖維(A)而言,上漿劑附著量優(yōu)選為0.01重量份以上、10重量份以下。上漿劑附著量為0.01重量份以上時,與熱塑性樹脂(C)的粘接性進一步提高。上漿劑附著量更優(yōu)選為0.05重量份以上,進一步優(yōu)選為0.1重量份以上。另一方面,上漿劑附著量為10重量份以下時,能夠以較高的水平維持熱塑性樹脂(C)的物性。上漿劑附著量更優(yōu)選為5重量份以下,進一步優(yōu)選為2重量份以下。

作為上漿劑的賦予方法,沒有特別限定,但例如可舉出經(jīng)由輥將碳纖維浸漬于上漿液的方法、使碳纖維與附著有上漿液的輥接觸的方法、將上漿液以霧狀吹噴至碳纖維的方法等。另外,為分批式、連續(xù)式均可,但生產(chǎn)率良好、可減小偏差的連續(xù)式是優(yōu)選的。此時,優(yōu)選控制上漿液濃度、溫度、紗線張力(yarn tension)等,使得使上漿劑有效成分相對于碳纖維的附著量在適當(dāng)范圍內(nèi)均勻地附著。另外,在賦予上漿劑時,用超聲波振蕩碳纖維是更優(yōu)選的。

干燥溫度和干燥時間應(yīng)當(dāng)根據(jù)化合物的附著量進行調(diào)整,但從縮短用于賦予上漿劑的溶劑的完全除去、干燥所需要的時間的觀點,另一方面,從防止上漿劑的熱劣化、防止經(jīng)上漿劑處理的碳纖維(A)變硬而導(dǎo)致鋪展性惡化的觀點考慮,干燥溫度優(yōu)選為150℃以上、350℃以下,更優(yōu)選為180℃以上、250℃以下。

作為用于稀釋上漿劑的溶劑,例如,可舉出水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮等,從操作容易和防災(zāi)的觀點考慮,優(yōu)選為水。因此,在將不溶或難溶于水的化合物用作上漿劑時,添加乳化劑、表面活性劑而使其分散于水中來進行使用是優(yōu)選的。具體而言,作為乳化劑、表面活性劑,可以使用苯乙烯-馬來酸酐共聚物、烯烴-馬來酸酐共聚物、萘磺酸鹽的甲醛縮聚物、聚丙烯酸鈉等陰離子型乳化劑,聚乙烯亞胺、聚乙烯基咪唑啉等陽離子型乳化劑,壬基酚環(huán)氧乙烷加成物、聚乙烯醇、聚氧乙烯醚酯共聚物、脫水山梨醇酯環(huán)氧乙烷加成物等非離子型乳化劑等,但相互作用小的非離子型乳化劑不容易妨礙多官能化合物的粘接性效果,故優(yōu)選。

此處,本發(fā)明的成型品中的碳纖維(A)的平均纖維長度(LA)為0.3~1.5mm。進而,碳纖維(A)的平均纖維端部間距離(DA)與平均纖維長度(LA)滿足下式[1]的關(guān)系。

0.9×LA≤DA≤LA [1]

碳纖維(A)的平均纖維長度(LA)小于0.3mm時,成型品中的碳纖維(A)的增強效果不能充分展現(xiàn),導(dǎo)致力學(xué)特性、特別是彎曲強度、拉伸強度下降。LA優(yōu)選為0.7mm以上。另一方面,平均纖維長度(LA)大于1.5mm時,碳纖維(A)彼此的單絲之間的纏結(jié)增加,在成型品內(nèi)不均勻分散,故結(jié)果導(dǎo)致上述力學(xué)特性下降。LA優(yōu)選為1.2mm以下。進而,在平均纖維端部間距離(DA)不滿足上式[1]的情況下,剛直的碳纖維(A)直到成型品即將斷裂為止以彎曲的形態(tài)存在于成型品內(nèi),故結(jié)果導(dǎo)致力學(xué)特性降低、特別是彎曲強度、拉伸強度、沖擊強度降低。此處,本發(fā)明中的“平均纖維長度”和“平均纖維端部間距離”,不是將重均分子量的計算方法應(yīng)用于纖維長度和纖維端部間距離的計算、單純地取數(shù)量平均而得到的,而是指由下式(其考慮到了纖維長度和纖維端部間距離的貢獻)計算出的平均纖維長度和平均纖維端部間距離。需要注意的是,下式適用于碳纖維(A)的纖維直徑和密度恒定的情形。

平均纖維長度=Σ(Mi2×Ni)/Σ(Mi×Ni)

Mi:纖維長度(mm)

Ni:纖維長度為Mi的碳纖維的根數(shù)

平均纖維端部間距離=Σ(Mi’2×Ni’)/Σ(Mi’×Ni’)

Mi’:纖維端部間距離(mm)

Ni’:纖維端部間距離為Mi’的碳纖維的根數(shù)

上述平均纖維長度和平均纖維端部間距離,可利用如下方法進行測定。在設(shè)定為300℃的熱臺上,將成型品以夾持在玻璃板之間的狀態(tài)進行加熱,使其成為膜狀并均勻分散,利用光學(xué)顯微鏡(50~200倍)觀察碳纖維均勻分散的膜。測量隨機選取的1,000根碳纖維(A)的纖維長度和纖維端部間距離,由上式計算出平均纖維長度(LA)和平均纖維端部間距離(DA)。

本發(fā)明的成型品除含有上述碳纖維(A)之外還含有有機纖維(B)。由于碳纖維(A)等無機纖維剛直且脆,所以難以纏結(jié)且容易折斷。因此,僅由無機纖維形成的纖維束存在如下問題:在成型品的制造中容易折斷,容易從成型品脫落。因此,通過包含有機纖維(B)(其柔軟而難于折斷,容易在成型品中彎曲存在),可以大幅度地提高成型品的沖擊強度、低溫沖擊強度。在本發(fā)明中,成型材料中的有機纖維(B)的含量,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)和熱塑性樹脂(C)的總量100重量份而言為1~45重量份。有機纖維(B)的含量低于1重量份時,成型品的力學(xué)特性降低,特別是沖擊特性、低溫沖擊特性降低。有機纖維(B)的含量優(yōu)選為5重量份以上。反之,有機纖維(B)的含量高于45重量份時,纖維彼此之間的纏結(jié)增加,有機纖維(B)在成型品中的分散性下降,往往引起成型品的沖擊強度的降低。有機纖維(B)的含量優(yōu)選為30重量份以下。

本發(fā)明中所使用的有機纖維(B)的單纖維纖度優(yōu)選為0.1~10dtex,更優(yōu)選為0.5~5dtex。此外,從調(diào)整有機纖維的平均纖維長度和平均纖維端部間距離使其滿足下文所述的式[2]、進一步提高沖擊特性和低溫沖擊特性的觀點考慮,有機纖維(B)的拉伸斷裂伸長率優(yōu)選為10%以上,進一步優(yōu)選為20%以上。另一方面,從提高纖維強度和成型品的剛性的觀點考慮,優(yōu)選為50%以下,更優(yōu)選為40%以下。

有機纖維(B)的拉伸斷裂伸長率(%)可以利用如下方法求出。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃,65%RH)的室內(nèi),以抓取間隔250mm、拉伸速度300mm/分鐘的條件進行拉伸試驗,測定纖維斷開時的長度(但是,在夾頭附近斷開時,認(rèn)為是夾頭引起的斷裂而從數(shù)據(jù)中排除),利用下式計算到小數(shù)點后2位,將小數(shù)點后第2位四舍五入。求出數(shù)據(jù)量n=3的平均值,作為本發(fā)明中的拉伸斷裂伸長率。

拉伸斷裂伸長率(%)=[(斷開時的長度(mm)-250)/250]×100

有機纖維(B)可以在不大幅降低成型品的力學(xué)特性的范圍內(nèi)進行適當(dāng)選擇。例如,可舉出將聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類樹脂、尼龍6、尼龍66、芳香族聚酰胺等聚酰胺類樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等聚酯類樹脂、聚醚酮、聚醚砜、聚芳硫醚、液晶聚酯等樹脂紡絲而獲得的纖維。可以使用2種以上的上述有機纖維。優(yōu)選地,根據(jù)與作為基體樹脂的熱塑性樹脂(C)的組合,從上述有機纖維(B)中適當(dāng)?shù)剡x擇使用。特別地,有機纖維(B)的熔融溫度優(yōu)選比熱塑性樹脂(C)的成型溫度(熔融溫度)高30℃~150℃,更優(yōu)選比熱塑性樹脂(C)的成型溫度(熔融溫度)高50℃~100℃。或者,就使用與熱塑性樹脂(C)不相容的樹脂而成的有機纖維(B)而言,由于其在成型品內(nèi)始終保持纖維狀態(tài)而存在,所以可以進一步提高成型品的沖擊強度、低溫沖擊強度,故優(yōu)選。作為熔融溫度高的有機纖維(B),可舉出聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚苯硫醚纖維、含氟樹脂纖維等,在本發(fā)明中,作為有機纖維(B),優(yōu)選使用選自由上述纖維組成的組中的至少1種的纖維。

此處,本發(fā)明的成型品中的有機纖維(B)的平均纖維長度(LB)為1.5mm~4mm。進而,有機纖維(B)的平均纖維端部間距離(DB)與平均纖維長度(LB)滿足下式[2]的關(guān)系。

0.1×LB≤DB≤0.9×LB [2]

有機纖維(B)的平均纖維長度(LB)小于1.5mm時,成型品中的有機纖維(B)的增強效果不能充分展現(xiàn),力學(xué)特性、特別是沖擊強度降低。LB優(yōu)選為1.9mm以上。另一方面,平均纖維長度(LB)大于4mm時,有機纖維(B)彼此的單絲之間的纏結(jié)增加,在成型品內(nèi)不均勻分散,故結(jié)果導(dǎo)致上述力學(xué)特性下降。LB優(yōu)選為3mm以下。進而,在平均纖維端部間距離(DB)不滿足上式[2]的情況下,由于有機纖維(B)未彎曲而較直地存在于成型品內(nèi),所以成型品斷裂時的纖維增強效果減弱,結(jié)果導(dǎo)致力學(xué)特性降低,特別是沖擊強度、落錘沖擊強度和低溫落錘沖擊強度降低。此處,與碳纖維(A)同樣地,本發(fā)明中的有機纖維(B)的“平均纖維長度”和“平均纖維端部間距離”,不是將重均分子量的計算方法應(yīng)用于纖維長度和纖維端部間距離的計算、單純地取數(shù)量平均而得到的,而是指由下式(其考慮到了纖維長度和纖維端部間距離的貢獻)計算出的平均纖維長度和平均纖維端部間距離。需要注意的是,下式可適用于有機纖維(B)的纖維直徑和密度恒定的情形。

平均纖維長度=Σ(Mi2×Ni)/Σ(Mi×Ni)

Mi:纖維長度(mm)

Ni:纖維長度為Mi的有機纖維的根數(shù)

平均纖維端部間距離=Σ(Mi’2×Ni’)/Σ(Mi’×Ni’)

Mi’:纖維端部間距離(mm)

Ni’:纖維端部間距離為Mi’的有機纖維的根數(shù)

上述平均纖維長度和平均纖維端部間距離,可利用如下方法進行測定。在設(shè)定為300℃的熱臺上,將成型品以夾持在玻璃板之間的狀態(tài)進行加熱,使其成為膜狀并均勻分散,利用光學(xué)顯微鏡(50~200倍)觀察有機纖維均勻分散的膜。測量隨機選取的1,000根有機纖維(B)的纖維長度和纖維端部間距離,由上式計算出平均纖維長度(LB)和平均纖維端部間距離(DB)。

需要說明的是,成型品中的有機纖維(B)的平均纖維端部間距離(DB)可以根據(jù)例如上述有機纖維(B)的種類、成型條件等進行調(diào)整。作為成型條件,例如,在注射成型的情況下,可舉出背壓、保壓壓力等的壓力條件,注射時間、保壓時間等的時間條件,料筒溫度(cylinder temperature)、模具溫度等的溫度條件等。

關(guān)于本發(fā)明的成型品,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)和熱塑性樹脂(C)的總量100重量份而言,含有20~94重量份的熱塑性樹脂(C),更優(yōu)選為20~93重量份。

在本發(fā)明中,熱塑性樹脂(C)的成型溫度(熔融溫度)優(yōu)選為200~450℃,可舉出聚烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、鹵代乙烯基樹脂、聚縮醛樹脂、飽和聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚芳砜樹脂、聚芳酮樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚芳醚酮樹脂、聚醚砜樹脂、聚苯硫醚砜樹脂、聚芳酯樹脂、聚酰胺樹脂、液晶聚酯樹脂、含氟樹脂等,它們均相當(dāng)于電氣絕緣體??梢允褂?種以上的上述樹脂。

所述熱塑性樹脂(C)中,輕質(zhì)且力學(xué)特性、成型性的均衡性優(yōu)異的聚烯烴樹脂、聚酰胺樹脂、聚碳酸酯樹脂是更優(yōu)選的,從耐化學(xué)藥品性、吸濕性也優(yōu)異的方面考慮,聚丙烯樹脂是進一步優(yōu)選的。

此處所謂的聚丙烯樹脂,既包括未改性的聚丙烯樹脂,也包括經(jīng)改性的聚丙烯樹脂。具體而言,未改性的聚丙烯樹脂為丙烯的均聚物或丙烯與至少1種α-烯烴、共軛二烯、非共軛二烯等的共聚物。作為α-烯烴,例如,可舉出乙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、1-壬烯、1-辛烯、1-庚烯、1-己烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯等除丙烯以外的碳原子數(shù)為2~12的α-烯烴等。作為共軛二烯、非共軛二烯,例如,可舉出丁二烯、乙叉降冰片烯、二環(huán)戊二烯、1,5-己二烯等。它們可以使用2種以上。作為未改性聚丙烯樹脂的骨架結(jié)構(gòu),可舉出丙烯的均聚物、丙烯與上述其他單體的無規(guī)共聚物或嵌段共聚物、或丙烯與其他熱塑性單體的無規(guī)共聚物或嵌段共聚物等。例如,可舉出聚丙烯、乙烯·丙烯共聚物、丙烯·1-丁烯共聚物、乙烯·丙烯·1-丁烯共聚物等作為優(yōu)選的骨架結(jié)構(gòu)。從進一步提高成型品的剛性的觀點考慮,丙烯的均聚物是優(yōu)選的,從進一步提高成型品的沖擊強度的觀點考慮,丙烯與上述其他單體的無規(guī)共聚物或嵌段共聚物是優(yōu)選的。

此外,作為改性聚丙烯樹脂,酸改性聚丙烯樹脂是優(yōu)選的,具有與聚合物鏈鍵合的羧酸和/或其鹽的基團的聚丙烯樹脂是更優(yōu)選的。上述酸改性聚丙烯樹脂可以經(jīng)各種方法獲得,例如,可以通過將具有經(jīng)中和或未中和的羧酸基的單體、或者具有經(jīng)皂化或未皂化的羧酸酯基的單體與聚丙烯樹脂接枝聚合而獲得。

此處,作為具有經(jīng)中和或未中和的羧酸基的單體、或者具有經(jīng)皂化或未皂化的羧酸酯基的單體,例如,可舉出乙烯類不飽和羧酸、其酸酐、它們的酯化物等。進而,也可舉出烯烴以外的具有不飽和乙烯基的化合物等。

作為乙烯類不飽和羧酸,可示例(甲基)丙烯酸、馬來酸、富馬酸、四氫鄰苯二甲酸、衣康酸、檸康酸、巴豆酸、異巴豆酸等,作為其酸酐,可示例納迪克酸TM(內(nèi)順-雙環(huán)[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酸)、馬來酸酐、檸康酸酐等。

作為乙烯類不飽和羧酸的酯化物,可舉出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸芐酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸二環(huán)戊基酯、(甲基)丙烯酸二環(huán)戊烯基酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸酯類,丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸-4-羥基丁酯、內(nèi)酯改性的(甲基)丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯等含有羥基的(甲基)丙烯酸酯類,(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基縮水甘油酯等含有環(huán)氧基的(甲基)丙烯酸酯類,(甲基)丙烯酸-N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二丙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二丁基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二羥乙基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸氨基烷基酯類等。

作為烯烴以外的具有不飽和乙烯基的單體,可舉出異氰酸乙烯酯、異氰酸異丙烯酯等含有異氰酸酯基的乙烯基類單體,苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯等芳香族乙烯基類單體,丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、馬來酸酰胺等含有酰胺基的乙烯基類單體,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯酯類,苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等的不飽和磺酸類,單(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酸式磷酸酯、單(2-丙烯酰氧基乙基)酸式磷酸酯等的不飽和磷酸類等。

上述化合物可以使用2種以上。此外,上述化合物中,乙烯類不飽和羧酸酐類是優(yōu)選的,馬來酸酐是更優(yōu)選的。

此處,為了提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度和拉伸強度,同時使用未改性聚丙烯樹脂和改性聚丙烯樹脂是優(yōu)選的,尤其是從阻燃性、力學(xué)特性的均衡性的觀點考慮,以未改性聚丙烯樹脂與改性聚丙烯樹脂的重量比成為95/5~75/25的方式進行使用是優(yōu)選的。更優(yōu)選為95/5~80/20,進一步優(yōu)選為90/10~80/20。

此外,聚酰胺樹脂是以氨基酸、內(nèi)酰胺、或者二胺和二羧酸為主要原料制得的樹脂。作為其主要原料的代表例,可舉出6-氨基己酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸、對氨基甲基苯甲酸等氨基酸;ε-己內(nèi)酰胺、ω-月桂內(nèi)酰胺等內(nèi)酰胺;1,4-丁二胺、1,6-己二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、1,9-壬二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、2,2,4-/2,4,4-三甲基-1,6-己二胺、5-甲基-1,9-壬二胺等脂肪族二胺;間苯二甲胺、對苯二甲胺等芳香族二胺;1,3-雙(氨基甲基)環(huán)己烷、1,4-雙(氨基甲基)環(huán)己烷、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基環(huán)己烷、雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷、雙(3-甲基-4-氨基環(huán)己基)甲烷、2,2-雙(4-氨基環(huán)己基)丙烷、雙(氨基丙基)哌嗪、氨基乙基哌嗪等脂環(huán)族二胺;己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸等脂肪族二羧酸;對苯二甲酸、間苯二甲酸、2-氯對苯二甲酸、2-甲基對苯二甲酸、5-甲基間苯二甲酸、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、六氫對苯二甲酸、六氫間苯二甲酸等芳香族二羧酸;1,4-環(huán)己烷二甲酸、1,3-環(huán)己烷二甲酸、1,2-環(huán)己烷二甲酸等脂環(huán)族二羧酸等。上述化合物可以使用2種以上。

在本發(fā)明中,從耐熱性、強度優(yōu)異的觀點考慮,具有200℃以上的熔點的聚酰胺樹脂是特別有用的。作為其具體例,可舉出聚己內(nèi)酰胺(尼龍6)、聚己二酰己二胺(尼龍66)、聚己內(nèi)酰胺/聚己二酰己二胺共聚物(尼龍6/66)、聚己二酰丁二胺(尼龍46)、聚癸二酰己二胺(尼龍610)、聚十二烷二酰己二胺(尼龍612)、聚對苯二甲酰己二胺/聚己內(nèi)酰胺共聚物(尼龍6T/6)、聚己二酰己二胺/聚對苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍66/6T)、聚己二酰己二胺/聚間苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍66/6I)、聚己二酰己二胺/聚對苯二甲酰己二胺/聚間苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍66/6T/6I)、聚對苯二甲酰己二胺/聚間苯二甲酰己二胺共聚物(尼龍6T/6I)、聚對苯二甲酰己二胺/聚十二酰胺共聚物(尼龍6T/12)、聚對苯二甲酰己二胺/聚對苯二甲酰-2-甲基戊二胺共聚物(尼龍6T/M5T)、聚苯二亞甲基己二酰胺(尼龍XD6)、聚對苯二甲酰壬二胺(尼龍9T)以及它們的共聚物等。上述聚酰胺樹脂可以使用2種以上。其中,尼龍6、尼龍66是更優(yōu)選的。

對上述聚酰胺樹脂的聚合度沒有特別限制,但相對粘度在1.5~5.0的范圍內(nèi)(尤其是在2.0~3.5的范圍內(nèi))的聚酰胺樹脂是優(yōu)選的,所述相對粘度是于25℃對向25mL的98%濃硫酸中溶解了0.25g聚酰胺樹脂的溶液進行測定而得到的。

此外,聚碳酸酯樹脂是使二元酚與碳酸酯前體反應(yīng)而獲得的??梢允鞘褂?種以上的二元酚或2種以上的碳酸酯前體獲得的共聚物。作為反應(yīng)方法之一例,可舉出界面聚合法、熔融酯交換法、碳酸酯預(yù)聚物的固相酯交換法以、及環(huán)狀碳酸酯化合物的開環(huán)聚合法等。所述聚碳酸酯樹脂本身是已知的,例如,可以使用日本特開2002-129027號公報中記載的聚碳酸酯樹脂。

作為二元酚,例如,可舉出1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環(huán)己烷、雙(4-羥基苯基)烷烴(雙酚A等)、2,2-雙{(4-羥基-3-甲基)苯基}丙烷、α,α’-雙(4-羥基苯基)間二異丙基苯、9,9-雙(4-羥基-3-甲基苯基)芴等。上述二元酚可以使用2種以上。其中,雙酚A是優(yōu)選的,由其可以獲得耐沖擊特性更優(yōu)異的聚碳酸酯樹脂。另一方面,使用雙酚A與其他二元酚獲得的共聚物在高耐熱性或低吸水率方面優(yōu)異。

作為碳酸酯的前體,例如,可使用碳酰鹵、碳酸二酯或鹵代甲酸酯等,具體而言,可舉出碳酰氯、碳酸二苯酯或二元酚的二鹵代甲酸酯等。

由上述二元酚和碳酸酯前體制造聚碳酸酯樹脂時,可以根據(jù)需要使用催化劑、封端劑、抗氧化劑(其用于防止二元酚氧化)等。

此外,本發(fā)明所使用的聚碳酸酯樹脂包括:共聚有三官能以上的多官能性芳香族化合物的支鏈狀聚碳酸酯樹脂、共聚有芳香族或脂肪族(包含脂環(huán)族)的二官能性羧酸的聚酯碳酸酯樹脂、共聚有二官能性醇(包含脂環(huán)族)的共聚聚碳酸酯樹脂、以及同時共聚有所述二官能性羧酸和二官能性醇的聚酯碳酸酯樹脂。這些聚碳酸酯樹脂也是已知的。此外,可以使用2種以上的這些聚碳酸酯樹脂。

聚碳酸酯樹脂的分子量沒有特別規(guī)定,但粘均分子量為10,000~50,000的聚碳酸酯樹脂是優(yōu)選的。粘均分子量為10,000以上時,可以進一步提高成型品的強度。粘均分子量更優(yōu)選為15,000以上,進一步優(yōu)選為18,000以上。另一方面,粘均分子量為50,000以下時,成型加工性提高。粘均分子量更優(yōu)選為40,000以下,進一步優(yōu)選為30,000以下。使用2種以上的聚碳酸酯樹脂時,至少1種聚碳酸酯樹脂的粘均分子量在上述范圍內(nèi)是優(yōu)選的。這種情況下,作為其他聚碳酸酯樹脂,使用粘均分子量大于50,000、優(yōu)選大于80,000的聚碳酸酯樹脂是優(yōu)選的。所述聚碳酸酯樹脂的熵彈性高,在合并使用氣體輔助成型等時是有利的,除此之外,還能發(fā)揮由高熵彈性帶來的特性(抗滴落(anti-drip)特性、牽伸(drawdown)特性和噴射(jetting)改良等改良熔融特性的特性)。

聚碳酸酯樹脂的粘均分子量(M)如下求出:將0.7g聚碳酸酯樹脂溶解在100mL二氯甲烷中得到溶液,將由該溶液于20℃求出的比粘度(ηsp)代入下式從而求出。

ηsp/c=[η]+0.45×[η]2c(其中,“η”為極限粘度)

[η]=1.23×10-4M0.83

c=0.7

本發(fā)明的成型品除了包含碳纖維(A)、有機纖維(B)和熱塑性樹脂(C)之外,還可包含數(shù)均分子量為200~50,000的化合物。數(shù)均分子量為200~50,000的化合物,在常溫下通常為液體或比較脆而容易破碎的固體的情況較多。所述化合物因分子量低而流動性高,可以提高碳纖維(A)和有機纖維(B)向熱塑性樹脂(C)內(nèi)的分散效果。即,數(shù)均分子量為200以上時,可以進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度和拉伸強度。數(shù)均分子量更優(yōu)選為1,000以上。此外,數(shù)均分子量為50,000以下時,由于粘度適度地低,所以向成型品中所含有的碳纖維(A)和有機纖維(B)中的含浸性優(yōu)異,可以進一步提高碳纖維(A)和有機纖維(B)在成型品中的分散性。數(shù)均分子量更優(yōu)選為3,000以下。需要說明的是,所述化合物的數(shù)均分子量可以采用凝膠滲透色譜法(GPC)進行測定。

優(yōu)選地,與熱塑性樹脂(C)的熔融粘度相比,所述數(shù)均分子量為200~50,000的化合物在200℃時的熔融粘度較低。200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)(有時稱為“化合物(D)”)在200℃時的熔融粘度優(yōu)選為5Pa·s以下,更優(yōu)選為2Pa·s以下,進一步優(yōu)選為1.5Pa·s以下。通過將其調(diào)整到該范圍內(nèi),可以進一步提高碳纖維(A)和有機纖維(B)的分散性,進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度、拉伸強度。此處,對于熱塑性樹脂(C)和化合物(D)在200℃時的熔融粘度,可以使用40mm的平行板,以0.5Hz利用粘彈性測定器進行測定。

對于本發(fā)明所使用的化合物(D)而言,根據(jù)與熱塑性樹脂(C)的組合來適當(dāng)?shù)剡x擇使用是優(yōu)選的,例如,優(yōu)選地,成型溫度在150℃~270℃的范圍內(nèi)時使用萜烯樹脂,成型溫度在270℃~320℃的范圍內(nèi)時使用環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明的成型品中的化合物(D)的含量,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)和熱塑性樹脂(C)的總量100重量份而言,優(yōu)選為1~20重量份。化合物(D)的配合量為1重量份以上時,碳纖維(A)和有機纖維(B)在成型品內(nèi)的流動性進一步提高,使得分散性進一步提高。化合物(D)的配合量優(yōu)選為2重量份以上,更優(yōu)選為4重量份以上。另一方面,化合物(D)的配合量為20重量份以下時,可以進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度。化合物(D)的配合量優(yōu)選為15重量份以下,更優(yōu)選為12重量份以下,進一步優(yōu)選為10重量份以下。

對于化合物(D)而言,在成型溫度范圍內(nèi)以10℃/分鐘進行升溫(空氣中)時的加熱減重優(yōu)選為5重量%以下。更優(yōu)選為3重量%以下。所述加熱減重為5重量%以下時,能夠抑制在用化合物(D)含浸碳纖維(A)和有機纖維(B)時產(chǎn)生分解氣體,能夠抑制在成型時產(chǎn)生孔隙(void)。此外,尤其是在高溫下的成型中,能夠抑制氣體的產(chǎn)生。

此處,化合物(D)在成型溫度時的減重可以如下求出:使用鉑樣品盤,在空氣氣氛下,以升溫速度10℃/分鐘的條件利用熱重分析法(TGA)進行測定,由此求出。

此外,在200℃下加熱2小時后的化合物(D)的熔融粘度變化率優(yōu)選為1.5以下,更優(yōu)選為1.3以下。以200℃加熱2小時后的熔融粘度變化率為1.5以下時,可以穩(wěn)定地進行制造,能夠抑制附著不均。

此處,化合物(D)的熔融粘度變化率可以利用如下方法求出。首先,使用40mm的平行板,以0.5Hz利用粘彈性測定器測定200℃時的熔融粘度。然后,將化合物(D)在200℃的熱風(fēng)干燥機中靜置2小時后,同樣地測定200℃時的熔融粘度,利用下式計算出粘度變化率。

熔融粘度變化率=于200℃加熱2小時后的200℃時的熔融粘度/于200℃加熱2小時前的200℃時的熔融粘度

在本發(fā)明中,可優(yōu)選用作為化合物(D)的環(huán)氧樹脂是指下述環(huán)氧樹脂,所述環(huán)氧樹脂為具有2個以上環(huán)氧基的化合物,其實質(zhì)上不含固化劑,即使進行加熱也不發(fā)生由所謂的三維交聯(lián)引起的固化?;衔?D)優(yōu)選具有縮水甘油基,由此容易與碳纖維(A)和有機纖維(B)進行相互作用,在含浸時容易與纖維束(E)融合,從而容易含浸。此外,碳纖維(A)和有機纖維(B)在成型加工時的分散性進一步提高。

此處,作為具有縮水甘油基的化合物,例如,可舉出縮水甘油基醚型環(huán)氧樹脂、縮水甘油基酯型環(huán)氧樹脂、縮水甘油基胺型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)式環(huán)氧樹脂。上述化合物可以使用2種以上。

作為縮水甘油基醚型環(huán)氧樹脂,例如,可舉出雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚AD型環(huán)氧樹脂、鹵代雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、間苯二酚型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂、Novolac型酚醛(phenol novolac)環(huán)氧樹脂、Cresol型酚醛(cresol novolac)環(huán)氧樹脂、具有醚鍵的脂肪族環(huán)氧樹脂、萘型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯芳烷基型環(huán)氧樹脂、二環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂等。

作為縮水甘油基酯型環(huán)氧樹脂,例如,可舉出六氫鄰苯二甲酸縮水甘油基酯、二聚酸(dimer acid)二縮水甘油基酯等。

作為縮水甘油基胺型環(huán)氧樹脂,例如,可舉出異氰脲酸三縮水甘油基酯、四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷、四縮水甘油基間苯二甲胺、氨基苯酚型環(huán)氧樹脂等。

作為脂環(huán)式環(huán)氧樹脂,例如,可舉出3,4-環(huán)氧基-6-甲基環(huán)己基甲基甲酸酯、3,4-環(huán)氧環(huán)己基甲基甲酸酯等。

其中,為了使粘度和耐熱性的均衡性優(yōu)異,優(yōu)選縮水甘油基醚型環(huán)氧樹脂,更優(yōu)選雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂。

此外,本發(fā)明中所使用的環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量優(yōu)選為200~5,000。環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量為200以上時,可以進一步提高成型品的力學(xué)特性。更優(yōu)選為800以上,進一步優(yōu)選為1,000以上。另一方面,環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量為5,000以下時,其對纖維束(E)的含浸性優(yōu)異,可以進一步提高碳纖維(A)和有機纖維(B)的分散性。更優(yōu)選為4,000以下,進一步優(yōu)選為3,000以下。需要說明的是,環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量可以采用凝膠滲透色譜法(GPC)進行測定。

此外,作為萜烯樹脂,例如,可舉出如下化合物:于有機溶劑中,在傅里德-克拉夫茨(Friedel-Crafts)型催化劑存在下,將萜烯單體單獨聚合或者根據(jù)需要將其與芳香族單體等聚合而獲得的聚合物或共聚物等。

作為萜烯單體,例如,可舉出α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、d-苧烯、香葉烯、別羅勒烯、羅勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、異松油烯、1,8-桉樹腦、1,4-桉樹腦、α-萜品醇、β-萜品醇、γ-萜品醇、檜烯、對薄荷二烯類、蒈烯類等單環(huán)式單萜烯等。此外,作為芳香族單體,例如,可舉出苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。

其中,α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、d-苧烯與熱塑性樹脂(C)的相容性優(yōu)異,故優(yōu)選,進而這些萜烯單體的均聚物是更優(yōu)選的。此外,對這些萜烯樹脂進行氫化處理而獲得的氫化萜烯樹脂,與熱塑性樹脂(C)(特別是聚丙烯樹脂)的相容性更優(yōu)異,故優(yōu)選。

另外,萜烯樹脂的玻璃化溫度沒有特別限定,但優(yōu)選為30~100℃。玻璃化溫度為30℃以上時,在成型加工時化合物(D)的操作性優(yōu)異。此外,玻璃化溫度為100℃以下時,可以適度控制成型加工時的化合物(D),提高成型性。

此外,萜烯樹脂的數(shù)均分子量優(yōu)選為200~5,000。數(shù)均分子量為200以上時,可以進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度和拉伸強度。此外,數(shù)均分子量為5,000以下時,由于萜烯樹脂的粘度適度地低,所以含浸性優(yōu)異,可以進一步提高碳纖維(A)和有機纖維(B)在成型品中的分散性。需要說明的是,萜烯樹脂的數(shù)均分子量可以采用凝膠滲透色譜法(GPC)進行測定。

關(guān)于本發(fā)明的成型品,在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi),除了上述(A)~(D)之外還可以含有其他成分。作為其他成分的例子,可舉出熱固性樹脂、碳纖維以外的無機填充材料、阻燃劑、導(dǎo)電性賦予劑、晶核劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、振動阻尼劑、抗菌劑、防蟲劑、防臭劑、防著色劑、熱穩(wěn)定劑、脫模劑、抗靜電劑、增塑劑、潤滑劑、著色劑、顏料、染料、發(fā)泡劑、制泡劑或偶聯(lián)劑等。

接下來,對本發(fā)明的成型材料的制造方法及成型品的制造方法進行說明。

本發(fā)明的成型材料,例如,可以利用如下方法獲得。即,首先,將碳纖維(A)的粗紗(roving)和有機纖維(B)的粗紗相對于纖維長度方向并排地并紗,制作具有碳纖維(A)和有機纖維(B)的纖維束(E)。然后,使熔融的化合物(D)含浸纖維束(E)從而制作復(fù)合體(F),進一步地,將復(fù)合體(F)導(dǎo)入至充滿了熔融的熱塑性樹脂(C)的含浸模中,使熱塑性樹脂(C)被覆在復(fù)合體(F)的外側(cè),通過噴嘴進行拉擠。冷卻固化后制成規(guī)定長度的顆粒從而獲得成型材料。熱塑性樹脂(C)也可以含浸于纖維束(E)中,只要被包含在復(fù)合體(F)的外側(cè)即可。

將獲得的成型材料成型,由此可以獲得成型品。作為成型方法,使用模具的成型方法是優(yōu)選的,尤其是通過使用注射成型機的成型方法,可以連續(xù)地獲得穩(wěn)定的成型品。作為注射成型的條件,沒有特別規(guī)定,例如,優(yōu)選為以下條件:注射時間:0.5秒~10秒,更優(yōu)選為2秒~10秒;背壓壓力:0.1MPa~10MPa,更優(yōu)選為2MPa~8MPa;保壓壓力:1MPa~50MPa,更優(yōu)選為1MPa~30MPa;保壓時間:1秒~20秒,更優(yōu)選為5秒~20秒;料筒溫度:200℃~320℃;模具溫度:20℃~100℃。此處,料筒溫度是指注射成型機的將成型材料加熱熔融的部分的溫度,模具溫度是指用于制成規(guī)定形狀的、注入樹脂的模具的溫度。通過適當(dāng)選擇這些條件(特別是注射時間、背壓壓力和模具溫度),可以容易地調(diào)整成型品中的增強纖維的纖維長度、纖維端部間距離,使它們滿足上文所述的式[1]和式[2]。

接下來,對適合用于獲得本發(fā)明的成型品的、本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型材料(有時稱為“成型材料”)進行說明。在本發(fā)明中,可以合適地使用如下成型材料作為用于獲得本發(fā)明的成型品的成型材料:(1)纖維增強熱塑性樹脂成型材料(以下,有時稱為“第一實施方式的成型材料”),相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)的總量100重量份而言,所述纖維增強熱塑性樹脂成型材料包含5~45重量份的碳纖維(A)、1~45重量份的有機纖維(B)、20~93重量份的熱塑性樹脂(C)、1~20重量份的200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D),其中,在使化合物(D)含浸包含碳纖維(A)和有機纖維(B)的纖維束(E)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C),在纖維束(E)的剖面中碳纖維(A)和有機纖維(B)非均勻分布,纖維束(E)的長度與纖維增強熱塑性樹脂成型材料的長度實質(zhì)上相同;(2)成型材料(以下,有時稱為“第二實施方式的成型材料”),包含碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)和有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y),所述碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)中,相對于碳纖維(A)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)的總量100重量份而言,包含5~45重量份的碳纖維(A)、94~35重量份的熱塑性樹脂(C)、1~20重量份的200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D),在使化合物(D)含浸碳纖維(A)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C),碳纖維(A)的長度與碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料的長度實質(zhì)上相同;所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)中,相對于有機纖維(B)、熱塑性樹脂(G)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(G)低的化合物(H)的總量100重量份而言,包含1~45重量份的有機纖維(B)、94~35重量份的熱塑性樹脂(G),1~20重量份的化合物(H)。

首先,針對第一實施方式的成型材料進行說明。上述為獲得成型品而使用的、本發(fā)明的第一實施方式的成型材料,至少包含碳纖維(A)、有機纖維(B)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D)(有時稱為“化合物(D)”)。此外,本發(fā)明的第一實施方式的成型材料具有如下構(gòu)成:包含復(fù)合體(F),在復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C),所述復(fù)合體(F)是使所述化合物(D)含浸包含碳纖維(A)和有機纖維(B)的纖維束(E)而成的。

與僅由碳纖維(A)(其剛直且脆,難以纏結(jié)且容易折斷)構(gòu)成的纖維束相比,通過使用包含有機纖維(B)的纖維束(E),可以作為增強材料對成型品賦予更高的沖擊強度、低溫沖擊強度。熱塑性樹脂(C)在成型品中具有牢固地保持碳纖維(A)和有機纖維(B)的作用。這些效果正如上文對本發(fā)明的成型品進行說明的那樣。此外,化合物(D)具有作為所謂的含浸助劑·分散助劑的作用,即,與纖維束(E)共同形成復(fù)合體,在成型時有助于使基體樹脂(熱塑性樹脂(C))含浸于纖維束(E),并且有助于碳纖維(A)和有機纖維(B)在基體樹脂(熱塑性樹脂(C))中分散。

本發(fā)明的第一實施方式的成型材料具有下述復(fù)合體(F),所述復(fù)合體(F)中,在熱塑性樹脂(C)內(nèi),在作為連續(xù)纖維束的碳纖維(A)和有機纖維(B)的各單纖維之間充滿了化合物(D)。復(fù)合體(F)為如下狀態(tài):碳纖維(A)和有機纖維(B)像島一樣分散在化合物(D)的海洋中。

本發(fā)明的第一實施方式的成型材料,在使所述化合物(D)含浸所述纖維束(E)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C)。優(yōu)選為如下構(gòu)成:在與成型材料的長度方向垂直的剖面中,熱塑性樹脂(C)以被覆復(fù)合體(F)的周圍的方式配置,或者復(fù)合體(F)和熱塑性樹脂(C)配置為層狀,最外層為熱塑性樹脂(C)。

在本發(fā)明的第一實施方式的成型材料中,化合物(D)的分子量多數(shù)情況下較低,在常溫下通常為液體或比較脆而容易破碎的固體的情況較多。通過制成在復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C)的構(gòu)成,高分子量的熱塑性樹脂(C)將保護復(fù)合體(F),抑制由成型材料在搬運、操作時的沖擊、摩擦等導(dǎo)致的化合物(D)的破碎、飛散等,從而能夠保持成型材料的形狀。從操作性的觀點考慮,本發(fā)明的成型材料保持上述形狀直至實施成型是優(yōu)選的。

復(fù)合體(F)和熱塑性樹脂(C)可以為熱塑性樹脂(C)在邊界附近部分地混入復(fù)合體(F)的一部分中而相容的狀態(tài),也可以成為熱塑性樹脂(C)含浸于纖維束(E)中的狀態(tài)。

對于本發(fā)明的第一實施方式的成型材料而言,碳纖維(A)和有機纖維(B)在纖維束(E)的剖面中非均勻分布是優(yōu)選的。此處,纖維束(E)的剖面是指纖維束(E)的與纖維長度方向垂直的剖面。通過碳纖維(A)和有機纖維(B)在纖維束(E)的剖面中非均勻分布,可以抑制成型時的碳纖維(A)和有機纖維(B)的纏結(jié),獲得碳纖維(A)和有機纖維(B)均勻分散的成型品。因此,可以大幅提高成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊強度和低溫沖擊強度。此處,在本發(fā)明中,“非均勻分布”是指:在纖維束(E)的剖面中,碳纖維(A)和有機纖維(B)并非各自在全部區(qū)域中均等地存在,而是部分地集中存在。例如,可舉出下述結(jié)構(gòu)作為本發(fā)明中的“非均勻分布”的實施方式,所述結(jié)構(gòu)為:所謂的芯鞘型結(jié)構(gòu),例如在纖維束(E)的剖面中、碳纖維(A)將有機纖維(B)內(nèi)包的形態(tài)(如圖3所示),在纖維束(E)的剖面中、有機纖維(B)將碳纖維(A)內(nèi)包的形態(tài)(如圖4所示)等;以及在纖維束(E)的剖面中、碳纖維(A)束和有機纖維(B)束以被某個邊界部分開的狀態(tài)各自存在的結(jié)構(gòu)(如圖5所示)等。此處,在本發(fā)明中,“內(nèi)包”是指:將碳纖維(A)配置在芯部、將有機纖維(B)配置在鞘部的狀態(tài),或者將有機纖維(B)配置在芯部、將碳纖維(A)配置在鞘部的狀態(tài)。在圖5所示的實施方式的情況下,在纖維束(E)的剖面中,碳纖維(A)和有機纖維(B)的各自至少一部分均與外層的熱塑性樹脂(C)相接。此時,碳纖維(A)或有機纖維(B)與熱塑性樹脂(C)相接的實施方式中,也包括碳纖維(A)或有機纖維(B)經(jīng)由化合物(D)與熱塑性樹脂(C)相接的實施方式。

需要說明的是,在本發(fā)明中,作為確認(rèn)碳纖維(A)、有機纖維(B)在纖維束(E)的剖面中非均勻分布的方法,例如,可舉出如下方法:利用設(shè)定為300倍的倍率的光學(xué)顯微鏡觀察與成型材料的纖維長度方向垂直的剖面,對獲得的顯微鏡圖像進行圖像處理并進行分析。

對于本發(fā)明的第一實施方式的成型材料而言,纖維束(E)的長度和成型材料的長度實質(zhì)上相同是優(yōu)選的。通過使纖維束(E)的長度與成型材料的長度實質(zhì)上相同,可以增長成型品中的碳纖維(A)和有機纖維(B)的纖維長度,因此可以獲得更優(yōu)異的力學(xué)特性。需要說明的是,成型材料的長度為成型材料中的纖維束(E)取向方向上的長度。此外,“實質(zhì)上相同的長度”是指:在成型材料內(nèi)部、纖維束(E)未被特意切斷,或?qū)嵸|(zhì)上不含有明顯短于成型材料全長的纖維束(E)。特別地,雖然并沒有對明顯短于成型材料全長的纖維束(E)的量進行限定,但在全部纖維束(E)中,長度為成型材料全長的50%以下的纖維束(E)的含量優(yōu)選為30質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為20質(zhì)量%以下。成型材料在長度方向上保持基本相同的剖面形狀且連續(xù)是優(yōu)選的。

第一實施方式的成型材料的長度通常在3mm~15mm的范圍內(nèi)。

作為第一實施方式的成型材料的各構(gòu)成要素(A)~(D),可以使用上文中針對本發(fā)明的成型品說明過的(A)~(D)。此外,也可以含有針對本發(fā)明的成型品作為其他成分例示過的物質(zhì)。

關(guān)于第一實施方式的成型材料,相對于碳纖維(A)、有機纖維(B)、熱塑性樹脂(C)和化合物(D)的總量100重量份而言,含有5~45重量份的碳纖維(A)是優(yōu)選的。從進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲特性和沖擊強度的觀點考慮,碳纖維(A)的含量更優(yōu)選為10重量份以上。另一方面,從提高成型品中的碳纖維(A)的分散性,進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊強度的觀點考慮,碳纖維(A)的含量更優(yōu)選為30重量份以下。此外,相對于所述(A)~(D)的總量100重量份而言,含有1~45重量份的有機纖維(B)是優(yōu)選的。從進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊特性、低溫沖擊特性的觀點考慮,有機纖維(B)的含量優(yōu)選為5重量份以上。另一方面,從提高成型品中的有機纖維(B)的分散性,進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊強度的觀點考慮,有機纖維(B)的含量更優(yōu)選為30重量份以下。此外,相對于所述(A)~(D)的總量100重量份而言,含有20~93重量份的熱塑性樹脂(C)是優(yōu)選的,含有1~20重量份的化合物(D)是優(yōu)選的。從提高成型加工時的碳纖維(A)和有機纖維(B)的流動性和分散性的觀點考慮,化合物(D)的含量更優(yōu)選為2重量份以上,進一步優(yōu)選為4重量份以上。另一方面,從進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度的觀點考慮,化合物(D)的含量更優(yōu)選為15重量份以下,進一步優(yōu)選為12重量份以下,進一步優(yōu)選為10重量份以下。

接下來,對本發(fā)明的第二實施方式的成型材料進行說明。為獲得上述成型品而使用的、本發(fā)明的第二實施方式的成型材料,優(yōu)選包含碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X)(有時稱為“碳纖維增強成型材料”)和有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)(有時稱為“有機纖維增強成型材料”),所述碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料至少包含碳纖維(A)、熱塑性樹脂(C)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(C)低的化合物(D),所述有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y)至少包含有機纖維(B)、熱塑性樹脂(G)和200℃時的熔融粘度比熱塑性樹脂(H)低的化合物(H)(有時稱為“化合物(H)”)。碳纖維增強成型材料(X)優(yōu)選具有如下構(gòu)成:包含使所述化合物(D)含浸碳纖維(A)而成的復(fù)合體(F),在復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C)。此外,有機纖維增強成型材料(Y)優(yōu)選具有如下構(gòu)成:包含使所述化合物(H)含浸有機纖維(B)而成的復(fù)合體(I),在復(fù)合體(I)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(G)。

通過合并使用包含碳纖維(A)(其剛直且脆,難以纏結(jié)且容易折斷)的碳纖維增強成型材料(X)和包含有機纖維(B)的有機纖維增強成型材料(Y),可以作為增強材料對成型品賦予更高的沖擊強度、低溫沖擊強度。該效果正如上文對本發(fā)明的成型品進行說明的那樣。此外,熱塑性樹脂(C)和熱塑性樹脂(G)為粘度較高且物性(例如韌性等)高的基體樹脂,成型時被碳纖維(A)或有機纖維(B)含浸,在成型品中具有牢固地保持碳纖維(A)和有機纖維(B)的作用。需要說明的是,熱塑性樹脂(C)和熱塑性樹脂(G)可以為同種樹脂。此外,化合物(D)和化合物(H)具有作為所謂的含浸助劑·分散助劑的作用,即,與碳纖維(A)或有機纖維(B)共同形成復(fù)合體,在成型時有助于使基體樹脂(熱塑性樹脂(C)或(G))含浸于碳纖維(A)或有機纖維(B),并且有助于碳纖維(A)或有機纖維(B)在基體樹脂(熱塑性樹脂(C)或(G))中分散。需要說明的是,化合物(D)和化合物(H)可以為同種化合物。

本發(fā)明中的碳纖維增強成型材料(X)優(yōu)選具有下述復(fù)合體(F),所述復(fù)合體(F)中,在熱塑性樹脂(C)內(nèi),在作為連續(xù)纖維束的碳纖維(A)的各單纖維之間充滿了化合物(D)。復(fù)合體(F)優(yōu)選為如下狀態(tài):碳纖維(A)像島一樣分散在化合物(D)的海洋中。此外,有機纖維增強成型材料(Y)也同樣地,優(yōu)選具有在有機纖維(B)的各單纖維之間充滿了化合物(H)的復(fù)合體(I),并優(yōu)選為如下狀態(tài):有機纖維(B)像島一樣分散在化合物(H)的海洋中。

對于本發(fā)明的第二實施方式的成型材料中的碳纖維增強成型材料(X)而言,在使所述化合物(D)含浸所述碳纖維(A)而成的復(fù)合體(F)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C)是優(yōu)選的。優(yōu)選為如下構(gòu)成:在與碳纖維增強成型材料(X)的長度方向垂直的剖面中,熱塑性樹脂(C)以被覆復(fù)合體(F)的周圍的方式配置,或者復(fù)合體(F)和熱塑性樹脂(C)配置為層狀,最外層為熱塑性樹脂(C)。同樣地,有機纖維增強成型材料(Y)也優(yōu)選在使所述化合物(H)含浸所述有機纖維(B)而成的復(fù)合體(I)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(G)。優(yōu)選為如下構(gòu)成:在與有機纖維增強成型材料(Y)的長度方向垂直的剖面中,熱塑性樹脂(G)以被覆復(fù)合體(I)的周圍的方式配置,或者復(fù)合體(I)和熱塑性樹脂(G)配置為層狀,最外層為熱塑性樹脂(G)。

在第二實施方式的成型材料中,化合物(D)和化合物(H)的分子量多數(shù)情況下較低,在常溫下通常為液體或比較脆而容易破碎的固體的情況較多。對于碳纖維增強成型材料(X)、有機纖維增強成型材料(Y)而言,通過制成在復(fù)合體(F)或復(fù)合體(I)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(C)或(G)的構(gòu)成,高分子量的熱塑性樹脂(C)或(G)將保護復(fù)合體(F)或復(fù)合體(I),抑制由成型材料在搬運、操作時的沖擊、摩擦等導(dǎo)致的化合物(D)或(H)的破碎、飛散等,從而能夠保持成型材料的形狀。本發(fā)明的第二實施方式的成型材料優(yōu)選保持上述形狀直至實施成型。

碳纖維增強成型材料(X)中的復(fù)合體(F)和熱塑性樹脂(C)可以為熱塑性樹脂(C)在邊界附近部分地混入復(fù)合體(F)的一部分中而相容的狀態(tài),也可以成為熱塑性樹脂(C)含浸于碳纖維(A)中的狀態(tài)。此外,有機纖維增強成型材料(Y)中的復(fù)合體(I)和熱塑性樹脂(G)也同樣地,可以為熱塑性樹脂(G)在邊界附近部分地混入復(fù)合體(I)的一部分中而相容的狀態(tài),也可以成為熱塑性樹脂(G)含浸于有機纖維(B)中的狀態(tài)。

本發(fā)明中的有機纖維增強成型材料(Y)為包含有機纖維(B)、熱塑性樹脂(G)和化合物(H)的構(gòu)成,可以為通過將它們?nèi)廴诨鞜挾@得的顆粒。經(jīng)熔融混煉而獲得的有機纖維增強成型材料(Y),在使所述化合物(H)含浸所述有機纖維(B)而成的復(fù)合體(I)的外側(cè)包含熱塑性樹脂(G)。此時,復(fù)合體(I)可以為均勻地分散在熱塑性樹脂(G)中的狀態(tài)。此外,復(fù)合體(I)和熱塑性樹脂(G)可以為熱塑性樹脂(G)在邊界附近部分地混入復(fù)合體(I)的一部分中而相容的狀態(tài),也可以成為熱塑性樹脂(G)含浸于有機纖維(B)中的狀態(tài)。

對于本發(fā)明的第二實施方式的成型材料而言,有機纖維增強成型材料(Y)中的有機纖維(B)的平均纖維長度優(yōu)選在0.1mm~10mm的范圍內(nèi)。通過使有機纖維(B)的平均纖維長度在上述范圍內(nèi),可以增長成型品中的有機纖維(B)的纖維長度,所以可以進一步提高成型品的沖擊強度和低溫沖擊強度。1.5mm~10mm的范圍是更優(yōu)選的。

此外,碳纖維增強成型材料(X)中的碳纖維(A)優(yōu)選為與碳纖維增強成型材料(X)的長度實質(zhì)上相同的長度。通過使碳纖維(A)的長度與碳纖維增強成型材料(X)的長度實質(zhì)上相同,可以增長成型品中的碳纖維(A)的纖維長度,所以可以獲得優(yōu)異的力學(xué)特性。需要說明的是,碳纖維增強成型材料(X)的長度為碳纖維增強成型材料中的碳纖維(A)的取向方向上的長度。此外,“實質(zhì)上相同的長度”是指:在成型材料內(nèi)部、碳纖維(A)未被特意切斷,或?qū)嵸|(zhì)上不含有明顯短于成型材料全長的碳纖維(A)。特別地,雖然并沒有對明顯短于成型材料全長的碳纖維(A)的量進行限定,但在全部碳纖維(A)中,長度為成型材料全長的50%以下的碳纖維(A)的含量優(yōu)選為30質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為20質(zhì)量%以下。成型材料在長度方向上保持基本相同的剖面形狀且連續(xù)是優(yōu)選的,但并不限定于此。碳纖維增強成型材料(X)的長度通常在3mm~15mm的范圍內(nèi)。

此外,有機纖維增強成型材料(Y)中的有機纖維(B)優(yōu)選為與有機纖維增強成型材料(Y)的長度實質(zhì)上相同的長度。通過使有機纖維(B)的長度與有機纖維增強成型材料(Y)的長度實質(zhì)上相同,可以增長成型品中的有機纖維(B)的纖維長度,所以可以獲得優(yōu)異的力學(xué)特性。需要說明的是,有機纖維增強成型材料(Y)的長度為有機纖維增強成型材料中的有機纖維(B)的取向方向上的長度。此外,“實質(zhì)上相同的長度”是指:在成型材料內(nèi)部、有機纖維(B)未被特意切斷,或?qū)嵸|(zhì)上不含有明顯短于成型材料全長的有機纖維(B)。更具體而言,是指有機纖維增強成型材料(Y)中的有機纖維(B)的長度方向上的端部間的距離與有機纖維增強成型材料(Y)的長度方向上的長度相同,在全部有機纖維(B)中,長度為成型材料全長的50%以下的有機纖維(B)的含量優(yōu)選為30質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為20質(zhì)量%以下。成型材料在長度方向上保持基本相同的剖面形狀且連續(xù)是優(yōu)選的,但并不限定于此。此外,有機纖維增強成型材料(Y)的長度通常在3mm~15mm的范圍內(nèi)。

此處,本發(fā)明的成型材料的“平均纖維長度”,可以與成型品中的平均纖維長度同樣地求出。

作為第二實施方式的成型材料的各構(gòu)成要素(A)~(D),可以使用上文中針對本發(fā)明的成型品說明過的(A)~(D)。此外,作為(G)和(H),可以分別使用上文中針對本發(fā)明的成型品說明過的(C)和(D)。進而,也可以含有針對本發(fā)明的成型品作為其他成分例示過的物質(zhì)。

第二實施方式的成型材料中,相對于碳纖維(A)、熱塑性樹脂(C)和化合物(D)的總量100重量份而言,碳纖維增強成型材料(X)優(yōu)選含有5~45重量份的碳纖維(A)。從進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲特性和沖擊強度的觀點考慮,碳纖維(A)的含量更優(yōu)選為10重量份以上。另一方面,從提高碳纖維(A)在成型品中的分散性,進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊強度的觀點考慮,碳纖維(A)的含量更優(yōu)選為30重量份以下。此外,優(yōu)選含有35~94重量份的熱塑性樹脂(C),優(yōu)選含有1~20重量份的化合物(D)。從提高成型加工時的碳纖維(A)和有機纖維(B)的流動性和分散性的觀點考慮,化合物(D)的含量更優(yōu)選為2重量份以上,進一步優(yōu)選為4重量份以上。另一方面,從進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度的觀點考慮,化合物(D)的含量更優(yōu)選為15重量份以下,進一步優(yōu)選為12重量份以下,進一步優(yōu)選為10重量份以下。

相對于有機纖維(B)、熱塑性樹脂(G)和化合物(H)的總量100重量份而言,有機纖維增強成型材料(Y)優(yōu)選含有1~45重量份的有機纖維(B)。從進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊特性、低溫沖擊特性的觀點考慮,有機纖維(B)的含量優(yōu)選為5重量份以上。另一方面,從提高成型品中的有機纖維(B)的分散性,進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是沖擊強度的觀點考慮,有機纖維(B)的含量更優(yōu)選為30重量份以下。此外,優(yōu)選含有35~94重量份的熱塑性樹脂(G),優(yōu)選含有1~20重量份的化合物(H)。從提高成型加工時的碳纖維(A)和有機纖維(B)的流動性和分散性的觀點考慮,化合物(H)的含量更優(yōu)選為2重量份以上,進一步優(yōu)選為4重量份以上。另一方面,從進一步提高成型品的力學(xué)特性、特別是彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度的觀點考慮,化合物(H)的含量更優(yōu)選為15重量份以下,進一步優(yōu)選為12重量份以下,進一步優(yōu)選為10重量份以下。

本發(fā)明的第二實施方式的成型材料中的碳纖維增強成型材料(X),例如可以利用如下方法獲得。即,首先,將碳纖維(A)的粗紗沿纖維長度方向排列,然后,使熔融的化合物(D)含浸碳纖維束從而制作復(fù)合體(F),進一步地,將復(fù)合體(F)導(dǎo)入至充滿了熔融的熱塑性樹脂(C)的含浸模中,使熱塑性樹脂(C)被覆在復(fù)合體(F)的外側(cè),通過噴嘴進行拉擠。冷卻固化后制成規(guī)定長度的顆粒從而獲得成型材料。熱塑性樹脂(C)也可以含浸于碳纖維束中,只要被包含在復(fù)合體(F)的外側(cè)即可。此外,本發(fā)明的第二成型材料中的有機纖維增強成型材料(Y),例如可以利用與上述碳纖維增強成型材料(X)相同的方法制造,但作為其他方法,例如可以利用如下方法獲得。即,首先,使熔融的化合物(H)含浸有機纖維束從而制作復(fù)合體(I),然后,在單螺桿或雙螺桿擠出機內(nèi)將復(fù)合體(I)與熱塑性樹脂(G)一起熔融混煉,將從模前端排出的線束冷卻固化后,制成規(guī)定長度的顆粒從而獲得成型材料。

利用干混將本發(fā)明的第二實施方式的成型材料中的碳纖維增強成型材料(X)和有機纖維增強成型材料(Y)混合、成型,由此可以獲得碳纖維(A)和有機纖維(B)的分散性優(yōu)異、沖擊強度和低溫沖擊強度優(yōu)異的纖維增強熱塑性樹脂成型品。作為碳纖維增強成型材料(X)和有機纖維增強成型材料(Y)的混合比,優(yōu)選地,相對于碳纖維增強成型材料(X)和有機纖維增強成型材料(Y)的總量100重量份而言,含有50~80重量份的碳纖維增強成型材料(X),含有20~50重量份的有機纖維增強成型材料(Y)。此外,通過使用經(jīng)熔融混煉而制造的有機纖維增強成型材料(Y),可以獲得生產(chǎn)率更好的纖維增強熱塑性樹脂成型品。作為成型方法,使用模具的成型方法是優(yōu)選的,可以使用注射成型、擠出成型、加壓成型等各種已知的方法。尤其是通過使用注射成型機的成型方法,可以連續(xù)地獲得穩(wěn)定的成型品。

本發(fā)明的成型品為落錘沖擊強度、沖擊強度和低溫沖擊強度優(yōu)異的纖維增強熱塑性樹脂成型品,作為本發(fā)明的成型品的用途,適用于儀表盤、車門防撞梁、下蓋板(underside covers)、燈罩、踏板護罩、散熱器支架、備胎罩、前端(front end)等各種組件等的汽車部件。此外,還可以舉出電話、傳真機、VTR、復(fù)印機、電視機、微波爐、音響設(shè)備、盥洗用品(toiletry goods)、“Laser Disc(注冊商標(biāo))”、冰箱、空調(diào)等家庭·辦公電氣制品部件。此外,還可以舉出用于個人電腦、移動電話等的殼體,以鍵盤支承體(其用于在個人電腦的內(nèi)部支承鍵盤)為代表的電氣·電子設(shè)備用部件等。

實施例

以下示出實施例,進一步具體地說明本發(fā)明,但本發(fā)明并不限定于這些實施例的記載。首先,對本實施例中使用的各種特性的評價方法進行說明。

(1)熔融粘度的測定

針對各實施例和比較例中使用的熱塑性樹脂(C)、(G)、化合物(D)和(H),使用40mm的平行板,以0.5Hz利用粘彈性測定器測定200℃時的熔融粘度。

此外,將化合物(D)和(H)在200℃的熱風(fēng)干燥機中靜置2小時后,同樣地測定200℃時的熔融粘度。此外,將化合物(D)和(H)在200℃的熱風(fēng)干燥機中靜置2小時后,同樣地測定200℃時的熔融粘度。

(2)平均纖維長度和平均纖維端部間距離的測定

在設(shè)定為300℃的熱臺上,將成型品以夾持在玻璃板之間的狀態(tài)進行加熱,使其成為膜狀并均勻分散,利用光學(xué)顯微鏡(50~200倍)觀察碳纖維(A)或有機纖維(B)均勻分散的膜。針對隨機選取的1,000根碳纖維(A)和同樣地隨機選取的1,000根有機纖維(B),分別測量纖維長度和纖維端部間距離,由下式計算出平均纖維長度和平均纖維端部間距離。

平均纖維長度=Σ(Mi2×Ni)/Σ(Mi×Ni)

Mi:纖維長度(mm)

Ni:纖維長度為Mi的纖維的根數(shù)

平均纖維端部間距離=Σ(Mi’2×Ni’)/Σ(Mi’×Ni’)

Mi’:纖維端部間距離(mm)

Ni’:纖維端部間距離為Mi’的纖維的根數(shù)

(3)拉伸斷裂伸長率的測定

關(guān)于有機纖維(B)的拉伸斷裂伸長率(%),在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃,65%RH)的室內(nèi),以抓取間隔250mm、拉伸速度300mm/分鐘的條件進行拉伸試驗,計算出纖維斷開時的長度(但是,在夾頭附近斷開時,認(rèn)為是夾頭引起的斷裂而從數(shù)據(jù)中排除),利用下式計算到小數(shù)點后2位,將小數(shù)點后第2位四舍五入。針對各有機纖維(B)求出數(shù)據(jù)量n=3的平均值,作為拉伸斷裂伸長率。

拉伸斷裂伸長率(%)=[(斷開時的長度(mm)-250)/250]×100

(4)成型品的彎曲強度的測定

針對由各實施例和比較例獲得的ISO型啞鈴狀試驗片,依據(jù)ISO178,使用3點彎曲試驗夾具(壓頭半徑為5mm)將支點距離設(shè)定為64mm,在試驗速度2mm/分鐘的試驗條件下測定彎曲強度。作為試驗機,使用“Instron”(注冊商標(biāo))萬能試驗機5566型(Instron公司制)。

(5)成型品的夏比(Charpy)沖擊強度的測定

切出由各實施例和比較例獲得的ISO型啞鈴狀試驗片的平行部,使用(株)東京試驗機制C1-4-01型試驗機,依據(jù)ISO179實施帶有V形缺口的夏比沖擊試驗,計算出沖擊強度(kJ/cm2)。

(6)成型品的落錘沖擊強度的測定

針對由各實施例和比較例獲得的80mm×80mm×2mm的試驗片,使用錘尖端為圓形的重錘,在錘重量為5.1356kg、落錘速度為0.5m/秒、試驗溫度為23℃的條件下實施落錘沖擊試驗,測定落錘沖擊強度(kJ/cm2)。此外,同樣地,在試驗溫度為20℃的條件下實施落錘沖擊試驗,測定落錘沖擊強度(kJ/cm2)。

(7)對成型品沖擊試驗斷裂面的纖維剖面的評價

利用上述(5)中記載的方法實施夏比沖擊試驗后,將包含斷裂試驗片的剖面的部分切成10mm×10mm×2mm,使用日本電子(株)制InTouchScope JSM-6010LA,在倍率設(shè)定為2,000倍的條件下拍攝斷裂試驗片的剖面圖像,由獲得的顯微鏡圖像進行圖像處理并進行分析。

(8)對成型材料的生產(chǎn)率的評價

對有機纖維增強成型材料(Y)的每小時的制造量進行計量。將10kg/小時以上評價為A,將少于10kg/小時評價為B。

(9)對使用成型材料獲得的成型品的纖維分散性的評價

通過目視計數(shù)存在于由各實施例和比較例獲得的、80mm×80mm×2mm的試驗片的表里各面上的未分散的碳纖維束的個數(shù)。對50片成型品進行評價,按照以下標(biāo)準(zhǔn)針對其總個數(shù)進行纖維分散性的判定,將A、B視為合格。

A:未分散的碳纖維束少于1個

B:未分散的碳纖維束為1個以上且少于5個

C:未分散的碳纖維束為5個以上且少于10個

D:未分散的碳纖維束為10個以上。

(參考例1)碳纖維(A)的制作

由以聚丙烯腈為主要成分的共聚物進行紡絲、燒結(jié)處理、表面氧化處理,獲得總單絲數(shù)為24,000根、單纖維直徑為7μm、單位長度的質(zhì)量為1.6g/m、比重為1.8g/cm3、表面氧濃度比[O/C]為0.2的連續(xù)碳纖維。該連續(xù)碳纖維的線束拉伸強度為4,880MPa,線束拉伸彈性模量為225GPa。接著,制備上漿劑母液(將作為多官能性化合物的聚甘油多縮水甘油基醚以成為2重量%的量溶解在水中),利用浸漬法對碳纖維賦予上漿劑,于230℃進行干燥。由此得到的碳纖維的上漿劑附著量為1.0重量%。

(參考例2)有機纖維(B)

使用聚苯硫醚纖維(東麗(株)制“TORCON”(注冊商標(biāo))400T-100-190,單絲纖度為4.0dtex,熔點為285℃)。利用上述(3)中記載的方法測定所述纖維的斷裂伸長率,結(jié)果為30%。

使用聚酯纖維(東麗(株)制“TETORON”(注冊商標(biāo))2200T-480-705M,單絲纖度為4.6dtex,熔點為260℃)。與上述聚苯硫醚纖維同樣地利用上述(3)中記載的方法測定斷裂伸長率,結(jié)果為15%。

使用聚四氟乙烯纖維(東麗(株)制“TOYOFLON”(注冊商標(biāo))440T-60F-S290-M190,單絲纖度為7.3dtex,熔點為327℃)。與上述聚苯硫醚纖維同樣地利用上述(3)中記載的方法測定斷裂伸長率,結(jié)果為25%。

(參考例3)熱塑性樹脂(C)和(G)

使用將聚丙烯樹脂(Prime Polymer(株)制“Prime Polypro”(注冊商標(biāo))J137)和馬來酸改性的聚丙烯樹脂(三井化學(xué)(株)制“ADMER”(注冊商標(biāo))QE840)(PP)以85/15的重量比進行制粒摻混而得的物質(zhì)。利用上述(1)中記載的方法測定200℃時的熔融粘度,結(jié)果為50Pa·s。

使用聚碳酸酯樹脂(出光(株)制“Panlite”(注冊商標(biāo))L-1225L)(PC)。與上述聚丙烯樹脂同樣地利用上述(1)中記載的方法測定200℃時的熔融粘度,結(jié)果為14,000Pa·s。

(參考例4)化合物(D)和(H)

使用固體氫化萜烯樹脂(Yasuhara Chemical(株)制“Clearon”(注冊商標(biāo))P125,軟化點為125℃)。將其投入涂布有含浸助劑的裝置內(nèi)的罐內(nèi),將罐內(nèi)的溫度設(shè)定為200℃,加熱1小時從而使其成為熔融狀態(tài)。利用上述(1)中記載的方法測定此時的200℃時的熔融粘度,結(jié)果為1Pa·s,此外,計算熔融粘度變化率,結(jié)果為1.2%。

此外,作為將聚碳酸酯樹脂用作熱塑性樹脂(C)時的化合物(D),使用固體雙酚A型環(huán)氧樹脂(三菱化學(xué)(株)制,jER1004AF,軟化點為97℃)。與上述P125同樣地對其進行操作,利用上述(1)中記載的方法測定熔融粘度,結(jié)果為1Pa·s,此外,計算熔融粘度變化率,結(jié)果為1.1%。

(制造例1)碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X-1)

以表1所示的比例使化合物(D)含浸如上所示的碳纖維(A)束從而得到復(fù)合體(F),將所述復(fù)合體(F)送入設(shè)置于(株)日本制鋼所制TEX-30α型雙螺桿擠出機(螺桿直徑為30mm,L/D=32)前端的電線被覆法用的涂布模(coating die)中。另一方面,從TEX-30α型雙螺桿擠出機的主料斗供給表1所示的熱塑性樹脂(C),以200rpm的螺桿轉(zhuǎn)速進行熔融混煉。將熔融的熱塑性樹脂(C)從雙螺桿擠出機排出到模內(nèi),以被覆復(fù)合體(F)的周圍的方式連續(xù)地進行配置。將得到的線束冷卻后,利用切割機切斷成長度為7mm的顆粒,制成碳纖維(A)束的長度與成型材料的長度實質(zhì)上相同的長纖維顆粒(X-1)。此時,調(diào)整碳纖維(A)束的牽引速度,使得相對于(A)、(C)和(D)的總量100重量份而言,碳纖維(A)成為30重量份。

(制造例2)碳纖維增強熱塑性樹脂成型材料(X-2)

以表1所示的比例將如上所示的碳纖維(A)束送入設(shè)置于(株)日本制鋼所制TEX-30α型雙螺桿擠出機(螺桿直徑為30mm,L/D=32)前端的電線被覆法用的涂布模中。另一方面,從TEX-30α型雙螺桿擠出機的主料斗供給表1所示的熱塑性樹脂(C),以200rpm的螺桿轉(zhuǎn)速進行熔融混煉。將熔融的熱塑性樹脂(C)從雙螺桿擠出機排出到模內(nèi),以被覆碳纖維(A)束的周圍的方式連續(xù)地進行配置。將得到的線束冷卻后,利用切割機切斷成長度為7mm的顆粒,制成碳纖維(A)束的長度與成型材料的長度實質(zhì)上相同的長纖維顆粒(X-2)。此時,調(diào)整碳纖維(A)束的牽引速度,使得相對于(A)和(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)成為40重量份。

(制造例3)有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y-1)

以表1所示的比例使化合物(H)含浸如上所示的有機纖維(B)束從而得到復(fù)合體(I),將所述復(fù)合體(I)送入設(shè)置于(株)日本制鋼所制TEX-30α型雙螺桿擠出機(螺桿直徑為30mm,L/D=32)前端的電線被覆法用的涂布模中。另一方面,從TEX-30α型雙螺桿擠出機的主料斗供給表1所示的熱塑性樹脂(G),以200rpm的螺桿轉(zhuǎn)速進行熔融混煉。將熔融的熱塑性樹脂(G)從雙螺桿擠出機排出到模內(nèi),以被覆復(fù)合體(I)的周圍的方式連續(xù)地進行配置。將得到的線束冷卻后,利用切割機切斷成長度為7mm的顆粒,制成有機纖維(B)束的長度與成型材料的長度實質(zhì)上相同的長纖維顆粒(Y-1)。此時,調(diào)整有機纖維(B)束的牽引速度,使得相對于(B)、(G)和(H)的總量100重量份而言,有機纖維(B)成為30重量份。

(制造例4)有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y-2)

與如上所示的制造例3同樣地操作,制作長纖維顆粒(Y-2)。此時,調(diào)整有機纖維(B)束的牽引速度,使得相對于(B)、(G)和(H)的總量100重量份而言,有機纖維(B)成為40重量份。

(制造例5)有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y-3)

與如上所示的制造例3同樣地操作,制作長纖維顆粒(Y-3)。此時,調(diào)整有機纖維(B)束的牽引速度,使得相對于(B)、(G)和(H)的總量100重量份而言,有機纖維(B)成為50重量份。

(制造例6)有機纖維增強熱塑性樹脂成型材料(Y-4)

以表1所示的比例使化合物(H)含浸如上所示的有機纖維(B)束從而獲得復(fù)合體(I),將所述復(fù)合體(I)與在(株)日本制鋼所制TEX-30α型雙螺桿擠出機(螺桿直徑為30mm,L/D=32)內(nèi)進行熔融后的熱塑性樹脂(G)一起,在料筒內(nèi)(將螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為200rpm)進行熔融混煉,將從模前端排出的線束冷卻固化后,利用切割機切斷成長度為7mm的顆粒,制得顆粒(Y-4)。此時,調(diào)整有機纖維(B)束的牽引速度,使得相對于(B)、(G)和(H)的總量100重量份而言,有機纖維(B)成為30重量份。

(實施例1)

使用設(shè)置有電線被覆法用的涂布模(其設(shè)置在(株)日本制鋼所制TEX-30α型雙螺桿擠出機(螺桿直徑為30mm,L/D=32)的前端)的長纖維增強樹脂顆粒制造裝置,將擠出機料筒溫度設(shè)定為220℃,從主料斗供給表2所示的熱塑性樹脂(C),以200rpm的螺桿轉(zhuǎn)速進行熔融混煉。調(diào)整在200℃下加熱熔融后的化合物(D)的排出量,使其相對于(A)~(C)的總量100重量份而言為8重量份,并將該加熱熔融的化合物(D)供給到排出熔融的熱塑性樹脂(C)的模口(直徑3mm),以被覆由碳纖維(A)和有機纖維(B)形成的纖維束(E)的周圍的方式連續(xù)地進行配置。在此時的纖維束(E)的內(nèi)部剖面中,碳纖維(A)和有機纖維(B)非均勻分布。在非均勻分布狀態(tài)下,碳纖維(A)、有機纖維(B)的各自至少一部分與熱塑性樹脂(C)相接。將得到的線束冷卻后,利用切割機切斷成長度為7mm的顆粒,制得長纖維顆粒。此時,調(diào)整牽引速度,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)成為20重量份,有機纖維(B)成為10重量份。

使用(株)日本制鋼所制注射成型機J110AD,以注射時間5秒、背壓5MPa、保壓壓力20MPa、保壓時間10秒、料筒溫度230℃、模具溫度60℃的條件將通過上述工序得到的長纖維顆粒注射成型,由此制得作為成型品的ISO型啞鈴狀試驗片和80mm×80mm×2mm的試驗片。此處,料筒溫度是指注射成型機的將成型材料加熱熔融的部分的溫度,模具溫度是指用于制成規(guī)定形狀的、注入樹脂的模具的溫度。將得到的試驗片(成型品)在恒溫恒濕室(已調(diào)整為溫度23℃、50%RH)中靜置24小時后施行特性評價。將利用上述方法進行評價的評價結(jié)果匯總示于表2中。

(實施例2)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為5重量份,有機纖維(B)為30重量份,熱塑性樹脂(C)為65重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表2中。

(實施例3)

使注射成型中的背壓為10MPa,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表2中。

(實施例4)

使注射成型中的背壓為1MPa,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表2中。

(實施例5)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為7重量份,熱塑性樹脂(C)為83重量份,此外,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,化合物(D)為4重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表2中。

(實施例6)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為35重量份,有機纖維(B)為5重量份,熱塑性樹脂(C)為60重量份,此外,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,化合物(D)為10重量份,使注射成型中的保壓壓力為40MPa、保壓時間為15秒、模具溫度為23℃,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表2中。

(實施例7)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,有機纖維(B)為5重量份,熱塑性樹脂(C)為75重量份,使注射成型中的保壓壓力為10MPa、保壓時間為1秒、模具溫度為23℃,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表2中。

(實施例8)

使注射成型中的注射時間為1秒、模具溫度為23℃,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表3中。

(實施例9)

使注射成型中的注射時間為1秒,使保壓壓力為10MPa、保壓時間為3秒、模具溫度為23℃,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表3中。

(實施例10)

使注射成型中的背壓壓力為3MPa,使保壓壓力為10MPa、保壓時間為3秒、模具溫度為23℃,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表3中。

(實施例11)

使用聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維作為有機纖維(B),除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表3中。

(實施例12)

使用聚四氟乙烯纖維作為有機纖維(B),并且使用聚碳酸酯樹脂作為熱塑性樹脂(C),使用雙酚A型環(huán)氧樹脂作為化合物(D),除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表3中。

(實施例13)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為25重量份,有機纖維(B)為40重量份,熱塑性樹脂(C)為35重量份,此外,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,化合物(D)為0重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表3中。

(實施例14)

使得相對于(A)~(D)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為10重量份,熱塑性樹脂(C)為74重量份,化合物(D)為6重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表4中。

(實施例15)

使得相對于(A)~(D)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為30重量份,熱塑性樹脂(C)為50重量份,化合物(D)為10重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表4中。

(實施例16)

使得相對于(A)~(D)的總量100重量份而言,有機纖維(B)為30重量份,熱塑性樹脂(C)為38重量份,化合物(D)為12重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表4中。

(實施例17)

在纖維束(E)中,碳纖維(A)以將有機纖維(B)內(nèi)包的方式排列,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表4中。

(實施例18)

在纖維束(E)中,有機纖維(B)以將碳纖維(A)內(nèi)包的方式排列,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表4中。

(實施例19)

將由制造例1得到的長纖維顆粒(X-1)和由制造例3得到的長纖維顆粒(Y-1),按照相對于(X-1)和(Y-1)的總量100重量份而言、(X-1)為67重量份、(Y-1)為33重量份的方式進行干混,從而制得成型材料。利用上述方法對得到的成型材料進行評價,將評價結(jié)果匯總示于表5中。

(實施例20)

將由制造例1得到的長纖維顆粒(X-1)、由制造例3得到的長纖維顆粒(Y-1)和表5所示的熱塑性樹脂(C)的顆粒,按照相對于(X-1)、(X-2)和(C)的總量100重量份而言、(X-1)為23重量份、(Y-1)為33重量份、(B)為44重量份的方式進行干混,除此之外,與實施例19同樣地操作,制作成型材料并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表5中。

(實施例21)

將由制造例1得到的長纖維顆粒(X-1)、由制造例4得到的長纖維顆粒(Y-2)和表5所示的熱塑性樹脂(C)的顆粒,按照(X-1)為17重量份、(Y-2)為75重量份、(C)為8重量份的方式進行干混,除此之外,與實施例19同樣地操作,制作成型材料并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表5中。

(實施例22)

將由制造例2得到的長纖維顆粒(X-2)和由制造例4得到的長纖維顆粒(Y-2),按照相對于(X-2)和(Y-2)的總量100重量份而言、(X-2)為75重量份、(Y-2)為25重量份的方式進行干混,除此之外,與實施例19同樣地操作,制作成型材料并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表5中。

(實施例23)

將由制造例1得到的長纖維顆粒(X-1)、由制造例3得到的長纖維顆粒(Y-1)和表5所示的熱塑性樹脂(C)的顆粒,按照相對于(X-1)、(Y-1)和(C)的總量100重量份而言、(X-1)為67重量份、(Y-1)為17重量份、(C)為16重量份的方式進行干混,除此之外,與實施例19同樣地操作,制作成型材料并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表5中。

(實施例24)

除使用長纖維顆粒(Y-1)之外還使用由制造例6得到的顆粒(Y-4),除此之外,與實施例19同樣地操作,制作成型材料并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表5中。

(比較例1)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,有機纖維(B)為0重量份,熱塑性樹脂(C)為80重量份,此外,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,化合物(D)為6重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表6中。

(比較例2)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為3重量份,熱塑性樹脂(C)為87重量份,此外,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,化合物(D)為6重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表6中。

(比較例3)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為50重量份,熱塑性樹脂(C)為40重量份,此外,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,化合物(D)為14重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表6中。

(比較例4)

使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,有機纖維(B)為50重量份,熱塑性樹脂(C)為30重量份,此外,使得相對于(A)~(C)的總量100重量份而言,化合物(D)為16重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表6中。

(比較例5)

使注射成型中的背壓壓力為13MPa,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表6中。

(比較例6)

使注射成型中的注射時間為0.5秒,使背壓壓力為11MPa,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表6中。

(比較例7)

使注射成型中的背壓壓力為12MPa、保壓壓力為10MPa、保壓時間為3秒,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型品并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表6中。

(比較例8)

使得相對于(A)~(D)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為3重量份,有機纖維(B)為20重量份,熱塑性樹脂(C)為70重量份,化合物(D)為7重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表7中。

(比較例9)

使得相對于(A)~(D)的總量100重量份而言,碳纖維(A)為10重量份,有機纖維(B)為50重量份,熱塑性樹脂(C)為26重量份,化合物(D)為14重量份,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表7中。

(比較例10)

在纖維束(E)的內(nèi)部剖面中,使碳纖維(A)和有機纖維(B)以均勻地混在一起的狀態(tài)排列,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作長纖維顆粒并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表7中。

(比較例11)

將由制造例1得到的長纖維顆粒(X-1)和表8所示的熱塑性樹脂(C)顆粒,按照相對于(X-1)和(C)的總量100重量份而言、(X-1)為67重量份、(C)為33重量份的方式進行干混,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型材料并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表8中。

(比較例12)

將由制造例1得到的長纖維顆粒(X-1)、由制造例5得到的長纖維顆粒(Y-3)和表5所示的熱塑性樹脂(C)顆粒,按照相對于(X-1)、(Y-3)和(C)的總量100重量份而言、(X-1)為10重量份、(Y-3)為20重量份、(C)為70重量份的方式進行干混,除此之外,與實施例1同樣地操作,制作成型材料并進行評價。將評價結(jié)果匯總示于表8中。

實施例1~12中的任一種材料(有機纖維(B)以彎曲的狀態(tài)存在于成型品內(nèi))均呈現(xiàn)出了高的沖擊強度(夏比沖擊強度、落錘沖擊強度)、低溫沖擊強度(低溫落錘沖擊強度)。此外,如實施例11~12所示,即使在將有機纖維(B)變更為不同種類的有機纖維的情況下,也呈現(xiàn)出了相同的效果。此外,如實施例13所示,即使在不包含化合物(D)的情況下,也呈現(xiàn)出了相同的效果。

對于實施例14~18中的任一種材料而言,碳纖維(A)和有機纖維(B)的分散性均優(yōu)異,且均呈現(xiàn)出了高的沖擊強度(夏比沖擊強度、落錘沖擊強度)、低溫沖擊強度(低溫落錘沖擊強度)。此處,如實施例17~18的成型材料所示,即使在改變纖維束(E)內(nèi)的碳纖維(A)和有機纖維(B)的排列的情況下,也與實施例14~16同樣地,碳纖維(A)和有機纖維(B)的分散性優(yōu)異,且呈現(xiàn)出了高的沖擊強度和低溫沖擊強度。

對于實施例19~24中的任一種材料而言,在碳纖維(A)和有機纖維(B)的分散性均優(yōu)異,且均呈現(xiàn)出了高的沖擊強度(夏比沖擊強度、落錘沖擊強度)、低溫沖擊強度(低溫落錘沖擊強度)。此處,如實施例24所示,在通過熔融混煉制造有機纖維增強成型材料(Y)的情況下,與實施例19~23同樣地,碳纖維(A)和有機纖維(B)的分散性優(yōu)異,且呈現(xiàn)出了高的沖擊強度和低溫沖擊強度,進而,生產(chǎn)率進一步提高。

另一方面,比較例1中,由于不包含有機纖維(B),所以結(jié)果為,纖維增強效果弱,沖擊強度和低溫沖擊強度低。比較例2中,由于碳纖維(A)的含量少,所以結(jié)果為沖擊強度和彎曲強度低。比較例3中,由于碳纖維(A)的含量多,無法在成型品內(nèi)均勻分散,所以結(jié)果為沖擊強度低。比較例4中,由于有機纖維(B)的含量多,所以有機纖維(B)彼此之間的纏結(jié)多,無法在成型品內(nèi)均勻分散,并且,由于發(fā)生了由纖維彼此之間的接觸增加導(dǎo)致的纖維斷裂,所以結(jié)果為沖擊強度低。比較例5~6中,由于碳纖維(A)或有機纖維(B)的平均纖維長度短,所以結(jié)果為,纖維增強效果弱,沖擊強度和低溫沖擊強度低。比較例7中,由于有機纖維(B)的纖維端部間的距離長,有機纖維(B)以直線狀存在,所以結(jié)果為,成型品斷裂時的纖維增強效果弱,沖擊強度和低溫沖擊強度低。

比較例8中,由于碳纖維(A)的含量少,所以結(jié)果為沖擊強度和彎曲強度低。比較例9中,由于有機纖維(B)的含量多,有機纖維(B)彼此之間的纏結(jié)多,妨礙了其在成型品內(nèi)的均勻分散,所以結(jié)果為沖擊強度低。比較例10中,由于碳纖維(A)和有機纖維(B)在成型材料的纖維束(E)的內(nèi)部剖面中以均勻地混在一起的狀態(tài)排列,所以纖維束(E)內(nèi)的纖維彼此之間的纏結(jié)多,碳纖維(A)的平均纖維長度變短,并且無法在成型品內(nèi)均勻分散,導(dǎo)致沖擊強度和低溫沖擊強度低。

比較例11中,由于不包含有機纖維(B),所以結(jié)果為,纖維增強效果弱,沖擊強度和低溫沖擊強度低。比較例12中,由于碳纖維增強成型材料(X)中的碳纖維(A)的含量少,所以結(jié)果為沖擊強度和彎曲強度低。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的纖維增強熱塑性樹脂成型品具有優(yōu)異的纖維分散性,并且具有優(yōu)異的力學(xué)特性、特別是沖擊強度和低溫沖擊強度,因此可以適用于電氣·電子設(shè)備、OA設(shè)備、家用電器、殼體和汽車部件等。

附圖標(biāo)記

1 碳纖維

2 碳纖維1的起點

3 碳纖維1的終點

4 碳纖維1的端部間的距離

5 有機纖維

6 有機纖維5的起點

7 有機纖維5的終點

8 有機纖維5的端部間的距離

9 碳纖維

10 有機纖維

11 熱塑性樹脂

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