【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及碳纤维束复合材料(carbon-fiber bundle composite)的制造方法和碳纤维复合材料片的制造方法。
技术介绍
1、作为增强材料使用了碳纤维的纤维增强塑料的cfrp(carbon fiber reinforcedplastic：碳纤维增强塑料)是适于汽车、船舶、铁路车辆、有人航空器、无人航空器等输送设备的部件的、轻量且力学特性优异的材料，近年来其重要度越来越高。
2、提出了通过将碳纤维颗粒添加到热塑性树脂中的方法来制造碳纤维增强热塑性塑料。碳纤维颗粒如下制造：通过将短碳纤维与上浆剂的溶液或悬浮液混合而形成碳纤维凝聚体，将其用圆盘造粒机进行颗粒化后，使其干燥，从而制造碳纤维颗粒(专利文献1)。
3、已知：通过在使短碳纤维分散于水中后，进一步加入少量的氯仿并猛烈地振荡，可得到针状的自组装碳纤维束；另外，通过预先使聚醚酰亚胺溶解于该氯仿，能够使聚醚酰亚胺担载于该针状的自组装碳纤维束(非专利文献1)。
4、现有技术文献
5、专利文献
6、专利文献1：日本特表平10-503812号公报
7、非专利文献
8、非专利文献1：j.r.baxter，g.r.palmese，n.j.alvarez，applied materialstoday 20(2020)100786
技术实现思路
1、专利技术所要解决的课题
2、本专利技术的目的在于提供一种使用了短碳纤维的预浸料材料
3、本专利技术的目的还在于提供一种使用了短碳纤维的预浸料材料的制造方法，其具有使用集束液使短碳纤维凝聚的工序，并且不需要除去该集束液中的溶剂的工序。
4、在本说明书中，有时显式地或隐式地示出了通过本专利技术的各实施方式能够解决的课题。
5、用于解决课题的方法
6、根据本专利技术的一个方式，提供一种碳纤维束复合材料的制造方法，其包括：将由短碳纤维构成的碳纤维棉与配合有未固化的热固性树脂的集束液混合，得到含有上述集束液的碳纤维束；以及使上述集束液中含有固化剂从而使上述集束液能够热固化。
7、根据本专利技术的另一方式，提供一种碳纤维束复合材料的制造方法，其包括：通过利用集束液使不连续碳纤维凝聚而形成含有上述集束液的碳纤维束，上述集束液为含有未固化的热固性树脂和固化剂的树脂组合物。
8、根据本专利技术的又一方式，提供一种碳纤维复合材料片的制造方法，其包括：将由短碳纤维构成的碳纤维棉与配合有未固化的热固性树脂的集束液混合，得到含有上述集束液的碳纤维束；使上述集束液中含有固化剂从而使上述集束液能够热固化；以及在使上述集束液中含有上述固化剂后使多个上述碳纤维束相互粘着。
9、根据本专利技术的又一方式，提供一种碳纤维复合材料片的制造方法，其包括：通过利用集束液使不连续碳纤维凝聚而形成含有上述集束液的碳纤维束；以及使多个上述碳纤维束相互粘着，上述集束液是含有未固化的热固性树脂和固化剂的树脂组合物。
10、根据本专利技术的又一方式，提供一种碳纤维复合材料片的制造方法，其包括：通过一边使多个碳纤维束相互接触，一边使上述多个碳纤维束各自所含有的集束液增稠，从而使上述多个碳纤维束相互粘着，在上述多个碳纤维束的每一个中，不连续碳纤维通过上述集束液而凝聚，上述集束液是含有未固化的热固性树脂、固化剂和增稠剂的树脂组合物。
11、根据本专利技术的又一方式，提供一种碳纤维复合材料片的制造方法，其包括：使多个碳纤维束堆积而形成碳纤维束层；将上述碳纤维束层压扁；以及之后使上述多个碳纤维束各自所含有的集束液增稠，在上述多个碳纤维束的每一个中，不连续碳纤维通过上述集束液而凝聚，上述集束液是含有未固化的热固性树脂、固化剂和增稠剂的树脂组合物。
12、专利技术效果
13、根据本专利技术的一个实施方式，提供一种使用了短碳纤维的预浸料材料的新制造方法，其可以使用原生碳纤维和再生碳纤维中的任一种作为原料。
14、根据本专利技术的一个实施方式，提供一种使用了短碳纤维的预浸料材料的制造方法，其具有使用集束液使短碳纤维凝聚的工序，并且不需要除去该集束液中的溶剂的工序。
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1.一种碳纤维束复合材料的制造方法，其包括：
2.根据权利要求1所述的制造方法，所述未固化的热固性树脂包含选自由环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂和甲阶型酚醛树脂组成的组中的一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，与所述碳纤维棉混合时的所述集束液的粘度为10Pa·s以下，优选为5Pa·s以下，更优选为1Pa·s以下，并且可以为0.001Pa·s以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，所述集束液在50℃、优选在40℃、更优选在30℃具有10Pa·s以下的粘度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有反应性稀释剂。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂和单官能环氧化合物。
7.根据权利要求1～4和6中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂、以及甲基六氢邻苯二甲酸酐和甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少任一种。
8.根据权利要求1～4、6和7中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化
9.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有增稠剂。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂以及选自由聚异氰酸酯、羧酸酐和胺组成的组中的一种以上。
11.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的乙烯基酯树脂和未固化的不饱和聚酯树脂中的至少任一种、以及聚异氰酸酯。
12.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的甲阶型酚醛树脂以及选自碱土金属的氢氧化物、碱土金属的氧化物和聚异氰酸酯中的一种以上的成分。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的制造方法，其包括：在得到所述碳纤维束后并且在使所述集束液中含有所述固化剂后，使所述集束液增稠。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的制造方法，其包括：在所述混合中使用搅拌混合机，一边将在所述搅拌混合机的搅拌槽内形成的所述碳纤维束在所述搅拌槽内搅拌，一边使所述集束液增稠。
15.根据权利要求9～13中任一项所述的制造方法，其包括：一边使所述碳纤维束在圆盘造粒机内滚动，一边使所述集束液增稠。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂，所述固化剂包含环氧固化剂。
17.根据权利要求16所述的制造方法，所述环氧固化剂包含潜在性固化剂。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的乙烯基酯树脂和未固化的不饱和聚酯树脂中的至少任一种，所述固化剂包含自由基聚合引发剂。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的甲阶型酚醛树脂，所述固化剂包含选自由有机酸、无机酸、胺、以及伯胺和仲胺中的至少任一种与异氰酸酯的反应产物组成的组中的一种以上。
20.根据权利要求1～19中任一项所述的制造方法，其还包括使所述集束液中含有阻燃剂。
21.根据权利要求1～20中任一项所述的制造方法，其包括：通过短切碳纤维束的解纤而准备所述碳纤维棉的至少一部分。
22.根据权利要求1～20中任一项所述的制造方法，所述短碳纤维包含经热劣化的碳纤维。
23.根据权利要求1～20和22中任一项所述的制造方法，所述碳纤维棉中混入有碳纤维以外的纤维，所述碳纤维以外的纤维可以为玻璃纤维。
24.根据权利要求1～23中任一项所述的制造方法，所述短碳纤维的全部或99重量％以上具有60mm以下、50mm以下、40mm以下、30mm以下或20mm以下的纤维长度。
25.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束具有3mm以上、5mm以上或10mm以上的束长。
26.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于3mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
27.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于5mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
28.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种碳纤维束复合材料的制造方法，其包括：
2.根据权利要求1所述的制造方法，所述未固化的热固性树脂包含选自由环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂和甲阶型酚醛树脂组成的组中的一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，与所述碳纤维棉混合时的所述集束液的粘度为10pa·s以下，优选为5pa·s以下，更优选为1pa·s以下，并且可以为0.001pa·s以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，所述集束液在50℃、优选在40℃、更优选在30℃具有10pa·s以下的粘度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有反应性稀释剂。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂和单官能环氧化合物。
7.根据权利要求1～4和6中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂、以及甲基六氢邻苯二甲酸酐和甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少任一种。
8.根据权利要求1～4、6和7中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的乙烯基酯树脂和未固化的不饱和聚酯树脂中的至少任一种、以及分子中具有1个或2个乙烯性不饱和基且在25℃具有1pa·s以下的粘度的化合物。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有增稠剂。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂以及选自由聚异氰酸酯、羧酸酐和胺组成的组中的一种以上。
11.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的乙烯基酯树脂和未固化的不饱和聚酯树脂中的至少任一种、以及聚异氰酸酯。
12.根据权利要求1～8中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的甲阶型酚醛树脂以及选自碱土金属的氢氧化物、碱土金属的氧化物和聚异氰酸酯中的一种以上的成分。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的制造方法，其包括：在得到所述碳纤维束后并且在使所述集束液中含有所述固化剂后，使所述集束液增稠。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的制造方法，其包括：在所述混合中使用搅拌混合机，一边将在所述搅拌混合机的搅拌槽内形成的所述碳纤维束在所述搅拌槽内搅拌，一边使所述集束液增稠。
15.根据权利要求9～13中任一项所述的制造方法，其包括：一边使所述碳纤维束在圆盘造粒机内滚动，一边使所述集束液增稠。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的环氧树脂，所述固化剂包含环氧固化剂。
17.根据权利要求16所述的制造方法，所述环氧固化剂包含潜在性固化剂。
18.根据权利要求1～17中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的乙烯基酯树脂和未固化的不饱和聚酯树脂中的至少任一种，所述固化剂包含自由基聚合引发剂。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的制造方法，在所述集束液中配合有未固化的甲阶型酚醛树脂，所述固化剂包含选自由有机酸、无机酸、胺、以及伯胺和仲胺中的至少任一种与异氰酸酯的反应产物组成的组中的一种以上。
20.根据权利要求1～19中任一项所述的制造方法，其还包括使所述集束液中含有阻燃剂。
21.根据权利要求1～20中任一项所述的制造方法，其包括：通过短切碳纤维束的解纤而准备所述碳纤维棉的至少一部分。
22.根据权利要求1～20中任一项所述的制造方法，所述短碳纤维包含经热劣化的碳纤维。
23.根据权利要求1～20和22中任一项所述的制造方法，所述碳纤维棉中混入有碳纤维以外的纤维，所述碳纤维以外的纤维可以为玻璃纤维。
24.根据权利要求1～23中任一项所述的制造方法，所述短碳纤维的全部或99重量％以上具有60mm以下、50mm以下、40mm以下、30mm以下或20mm以下的纤维长度。
25.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束具有3mm以上、5mm以上或10mm以上的束长。
26.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于3mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
27.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于5mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
28.根据权利要求1～24中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于10mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
29.根据权利要求1～28中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束的纤维重量含有率为20wt％以上且小于30wt％、30wt％以上且小于40wt％、40wt％以上且小于50wt％、50wt％以上且小于60wt％、60wt％以上且小于70wt％、或70wt％以上且80wt％以下。
30.一种碳纤维束复合材料的制造方法，其包括：通过利用集束液使不连续碳纤维凝聚而形成含有所述集束液的碳纤维束，所述集束液是含有未固化的热固性树脂和固化剂的树脂组合物。
31.根据权利要求30所述的制造方法，所述未固化的热固性树脂包含选自由环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、甲阶型酚醛树脂、环氧乙烯基酯以外的(甲基)丙烯酸酯和邻苯二甲酸二烯丙酯组成的组中的一种以上。
32.根据权利要求30或31所述的制造方法，所述集束液还含有反应性稀释剂。
33.根据权利要求30～32中任一项所述的制造方法，所述集束液还含有增稠剂。
34.根据权利要求33所述的制造方法，其还包括：在形成所述碳纤维束后使所述集束液增稠。
35.根据权利要求30～34中任一项所述的制造方法，所述不连续碳纤维包含再生碳纤维。
36.根据权利要求35所述的制造方法，所述再生碳纤维包含经热劣化的碳纤维。
37.根据权利要求30～36中任一项所述的制造方法，所述不连续碳纤维的全部或99重量％以上具有60mm以下、50mm以下、40mm以下、30mm以下或20mm以下的纤维长度。
38.根据权利要求30～37中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束具有3mm以上、5mm以上或10mm以上的束长。
39.根据权利要求30～37中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于3mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
40.根据权利要求30～37中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于5mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
41.根据权利要求30～37中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束不包含纤维长度小于10mm的碳纤维，或者即使包含，其含量也小于所述碳纤维束中的全部碳纤维的5wt％。
42.根据权利要求30～41中任一项所述的制造方法，所述碳纤维束的纤维重量含有率为20wt％以上且小于30wt％、30wt％以上且小于40wt％、40wt％以上且小于50wt％、50wt％以上且小于60wt％、60wt％以上且小于70wt％、或者70wt％以上且80wt％以下。
43.根据权利要求42所述的制造方法，所述纤维重量含有率为30wt％以上且小于70wt％，优选为40wt％以上且小于60wt％。
44.一种碳纤维束复合材料，其通过权利要求1～4...
【专利技术属性】
技术研发人员：池田胜司，辻川一辉，石川健，松井纯，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：
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