[发明专利]增强碳纤维束，其制造方法以及使用其的复合体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维束，更具体地涉及一种浸渍性能和可开纤性优异的增强碳纤维束，其制造方法以及使用其的复合体的制造方法。

背景技术

碳纤维是为了增强树脂的强度并且利用树脂来缓冲碳纤维的脆性断裂、作为与树脂的复合材料已经对其进行了许多应用的材料。然而，碳纤维通常用作由许多单丝构成的纤维束并且具有低延伸性，使得存在发生由于机械摩擦等导致的起毛并且单丝纤维易于断裂的问题。因此，当使用碳纤维时，为了改善结束性能和可操作性并改善纤维与树脂之间的粘附性，通常向碳纤维的表面引入上浆剂。这是因为使用这样的上浆剂减少了起毛和纤维的断裂，这使得能够优化碳纤维的增强效果。

例如，专利文献1公开了一种使用环氧树脂系上浆剂来改善界面粘附强度的技术。只要待以碳纤维束增强的基质树脂是热固性树脂，就不会太差。然而，在使用热塑性树脂的情况下，存在因为树脂与上浆剂之间的相容性差而一般无法获得高粘附强度的问题。

因此，为了增强相容性，还考虑了使用热塑性树脂系上浆剂来进行上浆的方法。然而，尽管能够提高界面粘附强度，但热塑性树脂系上浆剂一般易于硬化纹理，并且可操作性和可加工性显著恶化。最终获得的复合体的物理性质不足。例如，专利文献2公开了在使用作为热塑性树脂的聚丙烯作为基质树脂的情况下引入酸改性的聚烯烃系上浆剂的方法。然而，尽管已经观察到界面粘附强度提高，但切割或开纤时的可加工性不足。

此外，在使用具有优异的物理性质的工程塑料树脂(例如，聚酰胺、聚酯或聚碳酸酯等)作为热塑性树脂的情况下，一般在热塑性树脂的熔点与其分解温度之间进行成型。然而，存在由于基质树脂在这样的温度范围内的高粘度，所以基质树脂难以浸渍到纤维束中的问题。无法获得传统的热固性树脂的情况下的低粘度，使得热塑性树脂的流动性不足。结果，存在复合体的短时间成型变难的问题。

为了解决这些问题，还考虑了同时向纤维引入塑化剂和上浆剂的方法。然而，存在这样的塑化剂一般对基质树脂或其与纤维的粘附性具有不利效果，导致复合体物理性质降低的问题。

[专利文献1]JP-A-7-197381

[专利文献2]JP-A-2006-124847

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明提供一种浸渍性能和可开纤性提高的、可加工性优异并且最适于复合体的增强碳纤维束。

结果问题的手段

本发明的增强碳纤维束是具有粘附到增强碳纤维束中的碳纤维的表面的上浆剂的增强碳纤维束，其特征在于所述上浆剂包括至少两种组分，其中，第一组分在150℃下不会熔化且第二组分在150℃下可流动。

此外，所述第二组分优选为共聚物树脂或聚酰胺三元共聚物树脂。此外，优选的是，所述第一组分为粒状、粘附到所述碳纤维的所述上浆剂的量在0.1至20重量％的范围内、所述第一组分的含量(重量比率)为所述第二组分的含量的两倍以上、并且所述第一组分通过所述第二组分而粘附到所述纤维表面。尤其是，优选的是，所述第一组分的熔点为150℃以上，且第二组分的熔点为低于150℃。

此外，本发明的增强碳纤维束的制造方法是用于制造增强碳纤维束的方法，该方法包括干燥已经引入上浆液的碳纤维束，并且其特征在于所述上浆剂包括至少两种组分，其中，在干燥温度下，第一组分不会熔化，而第二组分具有流动性。优选的是，所述第一组分为粒状，并且所述第二组分在所述上浆液中为粒状。此外，优选的是，所述第一组分或所述第二组分的粒径为5μm以下、所述第一组分的含量(重量比率)为所述第二组分的含量的两倍以上、并且所述第一组分的熔点为所述干燥温度以上，而所述第二组分的熔点低于所述干燥温度。

此外，本发明的复合体的制造方法是对由本发明的上述增强碳纤维束和树脂构成的混合物进行压制成型的方法。此外，优选的是，所述混合物中的所述增强碳纤维束在平面内随机地布置，并且所述树脂为热塑性树脂。此外，所述增强碳纤维束可以由短纤维组成，或者所述增强碳纤维束可以由长纤维组成。

本发明的优点

根据本发明，提供了一种浸渍性能和可开纤性提高的、可加工性优异并且适宜于复合体的增强碳纤维束。

具体实施方式