成型材料、其制造方法及用于其的母料技术

一种成型材料、用于得到其的制造方法、及其制造方法中优选使用的母料，将以下成分(A)～(C)的合计设为100质量份，所述成型材料含有：强化纤维(A)5～50质量份，所述强化纤维(A)附着有上浆剂(s)；成分(B)1～20质量份，所述成分(B)含有50℃下为液体状的聚碳化二亚胺化合物(B-1)或50℃下为固体状的聚碳化二亚胺化合物(B-2)；以及热塑性树脂(C)30～94质量份，所述热塑性树脂(C)的主链重复单元结构中含有碳以外的元素，所述成型材料是在成分(A)中含浸有成分(B)的复合纤维束(D)被成分(C)被覆了的复合体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对强化纤维束的树脂的含浸性良好、制造时的工艺稳定性优异、可以得到具有优异的力学特性的成型品的成型材料及其制造方法、以及使用其的成型品、进而在高温成型工艺下处理性和保存时的功能稳定性优异的母料。
技术介绍
由强化纤维和热塑性树脂制成的成型材料轻量且具有优异的力学特性，因此，在体育用品用途、航空宇宙用途及一般产业用途中被广泛使用。这些成型材料中所使用的强化纤维根据其使用用途以各种各样的形态强化成型品。在这些强化纤维中，使用铝纤维或不锈钢纤维等金属纤维、芳族聚酰胺纤维或PBO纤维等有机纤维及碳化硅纤维等无机纤维或碳纤维等，从比强度、比刚性及轻量性的平衡的观点出发，优选碳纤维，其中，优选使用聚丙烯腈系碳纤维。此外，作为以连续的强化纤维束和热塑性树脂为基质的成型材料，已知有热塑性的预浸料坯、纱线、玻璃毡(GMT)等多种多样的形态。这种成型材料具有如下特征：有效利用热塑性树脂的特性而容易进行成型，不需要热固化性树脂那样的贮藏的负荷，另外，得到的成型品的韧性高，再循环性优异。尤其是加工成颗粒状的成型材料可以适用于注射成型或冲压成型等经济性、生产率优异的成型法，作为工业材料是有用的。但是，在制造成型材料的过程中，为了使热塑性树脂含浸于连续的强化纤维束，在经济性、生产率方面存在问题，不那么广泛使用为现状。例如，众所周知，树脂的熔融粘度越高，对强化纤维束的含浸越困难。韧性或伸长率等力学特性优异的热塑性树脂尤其是高分子量体，与热固化性树脂相比粘度高，另外，工艺温度也需要更高温，因此，不适于容易地、生产率好地制造成型材料。另一方面，从含浸的容易程度方面考虑，将低分子量的、即低粘度的热塑性树脂用于基质树脂时，存在得到的成型品的力学特性大幅度降低的问题。在专利文献1中公开了一种成型材料，其是在由与低分子量的热塑性聚合物连续的强化纤维构成的复合体中以高分子量的热塑性树脂相接的方式配置而成的。在该成型材料中，通过在对连续的强化纤维束的含浸中使用低分子量体，在基质树脂中使用高分子量体，实现经济性、生产率和力学特性的并存。另外，对该成型材料进行利用注射成型法的成型时，在成型时的材料可塑化的阶段中将强化纤维的折损抑制到最小限，并且与基质树脂容易地混合，可以制造纤维的分散性优异的成型品。因此，得到的成型品可以与现有相比提高强化纤维的纤维长度，可以兼备良好的力学特性和优异的外观品位。但是，近年来，纤维强化复合材料的关注度增大，另外用途也不同地细分化，由此，要求成型性、处理性、得到的成型品的力学特性更优异的成型材料，另外，工业上也需要更高的经济性、生产率。例如，需要通过进一步提高低分子量体的含浸性来降低工序上的负荷、或提出进一步提高了耐热性的成型材料、或通过进一步提高成型时的纤维分散性而进一步提高纤维长度并提高力学特性、或谋求表面外观的进一步提高等多种多样的技术开发。在专利文献2中，公开了在由与聚芳撑硫醚预聚物连续的强化纤维制成的复合体中以与高分子量的热塑性树脂相接的方式配置而成的成型材料。聚芳撑硫醚预聚物为由于容易地含浸于强化纤维束，因此提高成型材料的生产率，进而在成型工序中容易地分散或相溶于基质树脂，由此提高强化纤维在成型品中的分散优异的材料。但是，聚芳撑硫醚预聚物的熔融温度高达200～260℃左右，在对强化纤维的含浸中需要200℃以上的高温。在成为含浸温度为200℃以上的高温的情况下，有时在含浸工序中容易产生强化纤维绒毛，往往出现绒毛导致的断丝、或为了除去绒毛而降低生产率。为了提高该成型材料的生产率，作为一个方法，考虑使用取代聚芳撑硫醚预聚物的、熔融温度低的物质。在专利文献3中，公开了在将满足特定条件的环氧树脂进行加热熔融并含浸于强化纤维束的、强化纤维束与热塑性树脂粘接起来的成型材料。所公开的环氧树脂的熔融温度比较低，在150℃左右含浸于强化纤维，如果与专利文献2的技术进行比较，则生产率得到改良。但是，将成型材料进行成型而得到的成型品的力学特性不充分，要求开发生产率和高的力学特性并存的成型材料。另外，特别是在基质树脂中，耐热性高的树脂、例如玻璃化转变温度为140℃以上的聚碳酸酯、被分类为超级工程塑料的耐热性的非常高的热塑性树脂在汽车领域中出于车身轻量化的目的而被用作金属的代替材料，在电气、电子领域中，从环境方面考虑，无铅焊锡的使用变多，为了使焊锡熔融而需要更高温，其结果，对使用的树脂材料要求更严格的耐热性的场面变多，因此，被使用的机会增加。耐热性树脂的使用扩大，另一方面，在将这些树脂进行成型的情况下，当然需要高的工艺温度，在这种工艺中，也需要操作性或处理性良好的成型材料。在专利文献2中，公开了在由聚芳撑硫醚预聚物和连续的强化纤维构成的复合体中以高分子量的热塑性树脂相接的方式配置而成的成型材料。聚芳撑硫醚预聚物由于容易含浸于强化纤维束，因此，提高成型材料的生产率，进而在成型工序中容易地分散或相溶于基质树脂，由此提高对强化纤维的成型品的分散的优异的材料。但是，在强化纤维和基质树脂的界面强度方面仍留有课题，期望进一步提高力学特性。此外，用于这些成型材料的母料为预先在树脂中配合用于赋予强度、冲击、阻燃、着色等功能的添加剂，且仅少量配合于基质树脂中而可以显现功能的成型材料。由于许多添加剂为粉末状或细的薄片状，因此大多处理性难，在使用时进行母料化的方法处理性容易，因此，被广泛用于树脂的改性或功能性赋予。近年来，在基质树脂中，耐热性高的树脂、例如玻璃化转变温度为140℃以上的聚碳酸酯、被分类为超级工程塑料的耐热性的非常高的热塑性树脂在汽车领域中出于车身轻量化的目的而被用作金属的代替材料，在电气电子领域中，从环境方面考虑，无铅焊锡的使用变多，为了使焊锡熔融而需要更高温，其结果，对使用的树脂材料要求更严格的耐热性的场面变多，因此，被使用的机会增加。耐热性树脂的使用扩大，另一方面，将这些树脂进行成型时，当然需要高的工艺温度，在这种工艺中，也需要操作性或处理性的良好的母料。例如，由热塑性树脂和强化纤维构成的纤维增强热塑性树脂，其轻量性和力学特性的平衡优异，因此，作为飞机或汽车、船舶等结构用部件、电气电子设备机箱或运动用途、建筑材料等工业材料被广泛使用，但由于进一步要求耐热性，因此，要求在高温下也赋予基质树脂的改性或功能性、可以改善与强化纤维的粘接性的母料。在专利文献4中，公开了在聚酯中添加含有碳化二亚胺化合物的封端剂，利用挤出机进行熔融混炼的母粒。该母粒相对于聚酯以外的树脂，基质树脂不同，因此，作为母料，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成型材料，将以下成分(A)～(C)的合计设为100质量份，所述成型材料含有：强化纤维(A)5～50质量份，所述强化纤维(A)附着有上浆剂(s)，成分(B)1～20质量份，所述成分(B)含有50℃下为液体状的聚碳化二亚胺化合物(B‑1)或50℃下为固体状的聚碳化二亚胺化合物(B‑2)，热塑性树脂(C)30～94质量份，所述热塑性树脂(C)的主链重复单元结构中含有碳以外的元素，所述成型材料是在成分(A)中含浸有成分(B)的复合纤维束(D)被成分(C)被覆了的复合体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.29 JP 2013-224131;2013.12.27 JP 2013-271321.一种成型材料，将以下成分(A)～(C)的合计设为100质量份，所述成型材料含有：
强化纤维(A)5～50质量份，所述强化纤维(A)附着有上浆剂(s)，
成分(B)1～20质量份，所述成分(B)含有50℃下为液体状的聚碳化二亚胺化合物(B-1)
或50℃下为固体状的聚碳化二亚胺化合物(B-2)，
热塑性树脂(C)30～94质量份，所述热塑性树脂(C)的主链重复单元结构中含有碳以外
的元素，
所述成型材料是在成分(A)中含浸有成分(B)的复合纤维束(D)被成分(C)被覆了的复
合体。
2.根据权利要求1所述的成型材料，其长度为1～50mm。
3.根据权利要求1或2所述的成型材料，成分(A)和成分(B)的质量比在成分(A)/成分
(B)＝5/1～3/1的范围内。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的成型材料，成分(B)中含有20～100质量％的成分
(B-1)或成分(B-2)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的成型材料，聚碳化二亚胺化合物(B-1)或聚碳化
二亚胺化合物(B-2)为脂肪族系聚碳化二亚胺。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的成型材料，成分(C)为选自聚碳酸酯、聚酯、聚芳
撑硫醚、聚酰胺、聚甲醛、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮及聚醚酮酮中的至少1种热
塑性树脂。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的成型材料，成分(C)为分子中具有至少1个选自羧
基、羟基及氨基中的至少1种官能团的热塑性树脂。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的成型材料，附着于成分(A)的上浆剂(s)为1分子
内具有2个以上的选自羧基、羟基、氨基及环氧基中的至少1种官能团的化合物。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的成型材料，成分(A)为碳纤维。
10.一种权利要求1所述的成型材料的制造方法，包含以下工序：使成分(B)在50～300
℃的熔融状态下与成分(A)接触，进一步进行加热而使成分(B)的供给量的80～100质量％
含浸于成分(A)而得到复合纤维束(D)，使成分(C)与复合纤维束(D)接触而得到复合体。
11.根据权利要求10所述的成型材料的制造方法，包含以下工序：在使成分(C)与复合
纤维束(D)接触而得到复...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐野健太郎，猪濑启介，今井直吉，土谷敦岐，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP