[发明专利]纤维增强复合材料和其制造方法

说明书

一种通过用纤维增强基质树脂而制造的纤维增强复合材料，其中所述基质树脂包含热塑性树脂和炭黑，所述纤维是不连续碳纤维，所述不连续碳纤维的一部分形成纤维束，并且位于所述复合材料的最外层表面与所述复合材料内部存在的所述纤维之间的所述基质树脂最薄部分的厚度小于100μm。优选的是，所述热塑性树脂是聚酰胺树脂，各不连续碳纤维的长度在3～100mm的范围内，所述不连续碳纤维随机定向。另外，优选的是，所述炭黑的一次粒径的尺寸在7～75nm的范围内。

技术领域

本发明涉及一种纤维增强复合材料，更具体地涉及一种具有高物性的纤维增强复合材料，该纤维增强复合材料由不连续纤维和热塑性树脂构成。

背景技术

因为能够通过具有高强度的纤维增强基质树脂的机械强度，纤维增强复合材料已经广泛地用作具有高物理性质的轻质材料。尤其是，包括作为增强纤维的短纤维(不连续纤维)和作为基质树脂的热塑性树脂的纤维增强复合材料具有高物理性质并且易加工性，使得近年来其应用领域拓展，并且预期其开发加大。

然而，在基质树脂中的增强纤维为不连续短纤维的情况下，与使用长纤维作为连续纤维的情况相比，存在着纤维的末端容易从表面树脂层突出的问题。此外，在纤维的模量高或者使用的基质树脂软的情况下，此现象非常显著。例如，在使用热塑性树脂作为基质树脂的情况下，因为与热固性树脂相比，热塑性树脂软，所以复合材料内部的增强纤维突破存在于表面的树脂层的现象更容易发生。

尤其是，在表面树脂层薄并且增强树脂为诸如刚性碳纤维的无机纤维的情况下，或者复合材料中单纤维以纤维束的形式保持的情况下，此问题非常显著。

另外，已知压模法作为复合材料的有效率的生产方法。然而，与其他方法诸如注塑法相比，表面树脂层变薄，这对于上述纤维突出趋于不利。此外，在压模中，使用的增强纤维包含在在压模时处于强烈变形的状态复合材料中，从而导致相对于其他方法残留了较高的内部应力。为此原因，当复合材料表面上的薄树脂层的强度在此状态下出于某些原因降低时，残留的内部应力被释放。有着上述的纤维突破纤维增强复合材料的表面树脂层的现象更容易发生的问题。

在压模时，这种由材料的内部应力导致的现象通常称作弹性回复。然后，在纤维增强复合材料中，此弹性回复现象的一部分，即增强纤维向复合体表面突出的现象有着表面化的倾向。

例如，作为具体的复合材料，在专利文献1中公开了一种通过压模包含不连续碳纤维和热塑性树脂的纤维基质结构而获得的复合材料。但是，尽管这样的复合材料具有高物理性质和优秀的表面质量，其还具有内部应力倾向于残留在增强纤维中的问题。例如，在表面基质树脂的物理性质随着时间流逝等而下降的情况下，表面质量也倾向于下降。

[专利文献1]

JP-A-2011-178890

发明概述

本发明待解决的问题

本发明提供了一种纤维增强复合材料，该纤维增强复合材料具有高物理性质，并且由于耐候性劣化引起的表面外观变化小。

解决问题的手段

本发明的纤维增强复合材料，其特征在于是一种通过用纤维增强基质树脂获得的复合材料，其中，所述基质树脂包含热塑性树脂和炭黑，所述纤维是不连续碳纤维，所述不连续碳纤维的一部分形成纤维束，并且位于所述复合材料的最外层表面与所述复合材料内部存在的所述纤维之间的所述基质树脂最薄部分的厚度小于100μm。

此外，优选的是，所述热塑性树脂是聚酰胺系树脂，所述不连续碳纤维的长度在3～100mm的范围内，并且所述不连续碳纤维随机定向。另外，优选的是，所述炭黑的一次粒径的尺寸在7nm～75nm的范围内。

然后，本发明的其他是纤维增强复合材料的制造方法，其特征在于压模未成型材料，该未成型材料包含热塑性树脂、不连续碳纤维和炭黑。

本发明的有利效果