[发明专利]碳纤维束及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维束，更具体地，一种用于增强复合材料的碳纤维束，并且涉及该碳纤维束的制造方法和由该碳纤维束获得的复合体。

背景技术

碳纤维是与树脂一起作为复合材料用于各种应用的材料之一，这是因为碳纤维增强树脂的强度，同时，以树脂保护碳纤维免于脆性断裂。然而，碳纤维存在以下问题：由于通常被以由大量单丝构成的纤维束的形式使用的碳纤维具有低延伸性，所以特别是在加工期间，倾向于发生由于机械摩擦等而导致的起毛和长丝纤维破损。因此，通常在碳纤维的使用中所采用的技术是：为了在使用碳纤维时改善碳纤维的可操作性，而向碳纤维的表面涂布上浆剂。上浆剂的使用是为了增强结束性能以改善可操作性、或为了降低碳纤维中的起毛或纤维断裂的发生，同时增强碳纤维与树脂之间的粘着性以最大化碳纤维的增强效果。

例如，专利文献1公开了一种方法，在将传统的环氧树脂用作基质树脂的情况下，使用环氧树脂系上浆剂，以改善界面结合强度。专利文献2公开了一种方法，在将作为热塑性树脂的聚丙烯用作基质树脂的情况下，涂布酸改性的聚烯烃系上浆剂。

然而，使用传统的上浆剂存在以下问题：即便使用环氧树脂系上浆剂或热塑性树脂系上浆剂，尽管带来了界面结合强度的改善，但碳纤维束的质地趋于硬化，并且可操作性和可加工性显著地下降。结果，最终获得的复合体的性能不足。即，尽管在改善界面结合强度发明是有效的，但传统的上浆剂在尤其是用于切割或开纤的可加工性方面不足。此外，最广泛的使用的环氧树脂系上浆剂具有以下问题：尽管在被碳纤维束增强的基质树脂为热固性树脂的情况下该上浆剂可能是令人满意的，但是在使用热塑性树脂的情况下，由于该树脂与上浆剂的兼容性差，所以不能获得高结合强度。

同时，专利文献3公开了一种将水溶性聚酰胺树脂粘附到碳纤维的技术。然而，该技术在以下方面是不利的：由于聚酰胺树脂是水溶性的，所以上浆的纤维束不可避免地具有高吸湿性，并且无法用于使这样的纤维束经过长步骤的应用中。也就是说，一直存在以下严重缺点：上浆的碳纤维束只能以有限的形式使用，即，将上浆的纤维束短切、立即以树脂浸渍并形成为易于干燥的树脂粒料。

此外，在这些传统方法中，一直存在以下问题：特别是在将带状的碳纤维束开纤并使用的领域中，碳纤维具有过高的结束性能。碳纤维束中的个体单纤维在复合材料中不均匀地分散，导致增强效果不足。特别是在与无序毡的情况一样的将带状的碳纤维束开纤、分纤并切割，并且以树脂随机涂覆并浸渍切割的碳纤维的情况下，该问题一直很严重。

一直以来对碳纤维束的表面处理方法的改善存在需求，该碳纤维束适用于碳纤维复合材料，尤其是适用于使用被拓宽并开纤的无序毡。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP-A-7-197381

专利文献2：JP-A-2006-124847

专利文献3：JP-A-2003-105676

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的是提供一种在与基质树脂的粘着性和可操作性方面优异的碳纤维束，并且提供一种由该碳纤维束获得的碳纤维制品。本发明的另一个目的是提供在加工步骤中不易于经受上浆剂从其脱落的碳纤维束，以及获得的包含该碳纤维束的碳纤维制品。

解决问题的技术方案

本发明的碳纤维束是具有粘附到其表面的上浆剂的碳纤维束，其特征在于，所述碳纤维束包括多个碳纤维，所述上浆剂包含共聚酰胺树脂，所述共聚酰胺树脂包含以下重复单元(A)、以及以下重复单元(B)和重复单元(C)中的至少一种，并且所述共聚酰胺树脂的熔点为180℃以下。

(A)-[NH(CH₂)_mCO]-(m为6至20的整数。)

(B)-[NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO]-

(C)-[NH(CH₂)₅CO]-

优选的是，共聚酰胺树脂中重复单元(A)的比率为30重量％以上。特别地，优选的是，所述共聚酰胺树脂中所述重复单元(A)的比率为40至90重量％，且所述共聚酰胺树脂中所述重复单元(B)和所述重复单元(C)的总比率为10至60重量％。

所述共聚酰胺树脂的所述熔点优选为60至160℃。

优选的是，所述共聚酰胺树脂的玻璃化转变温度为-20至50℃。