[发明专利]强化纤维用上浆剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化纤维用上浆剂及其用途。详细而言，涉及用于增强基体树脂的强化纤维用上浆剂、使用该强化纤维用上浆剂的强化纤维束及纤维强化复合材料。

背景技术

在汽车用途、航空航天用途、运动休闲用途、普通产业用途等中，广泛利用以各种合成纤维增强塑料材料(被称为基体树脂)而得到的纤维强化复合材料。作为这些复合材料中使用的纤维，可列举出：碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维等各种无机纤维；芳族聚酰胺纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维等各种有机纤维。这些各种合成纤维通常被制造成纤丝形状，之后经由利用热熔法、鼓形绕法(drum winding method)等加工成被称为单向预浸料的片状中间材料、利用纤丝缠绕法进行加工、或者根据情况加工成织物或短切纤维形状等各种高度加工工序而制成强化纤维来使用。

在采用上述的基体树脂中的、因容易成型且在再循环方面也有利而受到注目的聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、聚碳酸酯树脂、聚缩醛树脂、ABS树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚酰亚胺树脂等所谓的热塑性树脂的纤维强化复合材料的情况下，增强纤维通常多以切断成1～15mm长的短切纤维形状来使用。在制造将该短切纤维和热塑性树脂混炼而成的颗粒时，短切纤维的集束性至关重要，若该集束性不当，则有时发生短切纤维的供给量不稳定化、丝束断裂等而使所得的复合材料的物性降低。为了防止此种情况，出于对纤维赋予适当的集束性的目的而提出了多种赋予以各种热塑性树脂作为主剂的上浆剂的技术(参照专利文献1)，并将这些技术在工业上广为利用。

但是，在应用以往技术中记载的上浆剂时，存在以下问题：有时基体树脂与强化纤维的粘接性不充分，得到的复合材料的特性未达到令人满意的水平，因此迫切期望能够进一步提高粘接性的上浆剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2007－131959号公报

发明内容

发明所要解决的课题

鉴于上述现有的技术背景，本发明的目的在于提供能够对用于增强基体树脂的强化纤维赋予与基体树脂的优异粘接性的强化纤维用上浆剂、以及使用该强化纤维用上浆剂的强化纤维束和纤维强化复合材料。

用于解决课题的手段

本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现若使用必须含有特定的芳香族聚酯系聚氨酯树脂的强化纤维用上浆剂，则粘接性飞跃性地提高，由此完成了本发明。

即，本发明的强化纤维用上浆剂必须含有芳香族聚酯系聚氨酯树脂，该芳香族聚酯系聚氨酯树脂是使有机聚异氰酸酯化合物(A)与含活性氢基化合物(B)反应而得到的，含活性氢基化合物(B)包含芳香族聚酯多元醇(B1)、具有羧基的含活性氢基化合物(B2)和3官能以上的含活性氢基化合物(B3)。

以含活性氢基化合物(B)整体的活性氢基的比例为100摩尔％时，优选芳香族聚酯多元醇(B1)的活性氢基的比例为5～80摩尔％。同样地，优选具有羧基的含活性氢基化合物(B2)的活性氢基的比例为5～60摩尔％。同样地，优选3官能以上的含活性氢基化合物(B3)的活性氢基的比例为5～70摩尔％。

优选含活性氢基化合物(B)还包含重均分子量为100～2000的聚亚烷基二醇(B4)。以含活性氢基化合物(B)整体的活性氢基的比例为100摩尔％时，优选聚亚烷基二醇(B4)的活性氢基的比例为10～40摩尔％。

另外，本发明的强化纤维用上浆剂也可以按以下的方式表述。即本发明的强化纤维用上浆剂必须含有芳香族聚酯系聚氨酯树脂，该芳香族聚酯系聚氨酯树脂由来自于有机聚异氰酸酯化合物(A)的构成单元(a)和来自于含活性氢基化合物(B)的构成单元(b)构成，构成单元(b)包含来自于芳香族聚酯多元醇(B1)的构成单元(b1)、来自于具有羧基的含活性氢基化合物(B2)的构成单元(b2)和来自于3官能以上的含活性氢基化合物(B3)的构成单元(b3)。

优选构成单元(b1)在构成单元(b)整体中所占的比例为5～80摩尔％。同样地，优选构成单元(b2)的比例为5～60摩尔％。优选构成单元(b3)的比例为2～70摩尔％。

优选构成单元(b)还包含来自于重均分子量为100～2000的聚亚烷基二醇(B4)的构成单元(b4)。优选构成单元(b4)在构成单元(b)整体中所占的比例为10～40摩尔％。

优选所述芳香族聚酯系聚氨酯树脂的玻璃化转变点为40℃以下。

优选利用最大泡压法在每100毫秒产生1个泡的条件下进行测定时，添加水使上浆剂的不挥发成分浓度达到2重量％时的动态表面张力为40～70mN/m。