[发明专利]涂上浆剂碳纤维、涂上浆剂碳纤维的制造方法、碳纤维增强复合材料及碳纤维增强复合材料的制造方法

说明书

本发明提供一种涂上浆剂碳纤维，其是在碳纤维上涂布有上浆剂而形成的，所述碳纤维中，氧相对于全部元素而言的组成比为4％以上的层以10nm以上的厚度存在于碳纤维表面，所述上浆剂中，相对于上浆剂总量而言，包含总计80质量％以上的(A)～(C)，其中，在丙酮溶剂中对涂上浆剂碳纤维实施3次10分钟的超声波处理时，相对于100质量份的涂上浆剂碳纤维，残存的上浆剂为0.1质量份以上、0.25质量份以下。(A)选自由聚酰亚胺、聚醚酰亚胺及聚砜组成的组中的至少1种，(B)在1分子内具有末端不饱和基团和极性基团的化合物，(C)环氧当量为250g/eq以下、且在1分子内具有2个以上环氧基的聚醚型脂肪族环氧化合物及/或多元醇型脂肪族环氧化合物。

技术领域

本发明涉及可合适地用于航空器构件、航天器构件、汽车构件及船舶构件等的涂上浆剂碳纤维及该涂上浆剂碳纤维的制造方法、预浸料坯以及碳纤维增强复合材料及碳纤维增强复合材料的制造方法、成型材料。更详细而言，本发明具有电绝缘性优异的特征。

背景技术

碳纤维不仅轻质而且强度及弹性模量优异，因此，其与各种基体树脂组合而成的复合材料已被用于航空器构件、航天器构件、汽车构件、船舶构件、土木建筑材料及运动用品等多种领域。

尤其是电气·电子部件中，伴随着其小型化、高性能化，为了抑制该部件内的发热，正在寻求应对放热的方法。作为需要高导热性的材料，主要使用了金属材料，但为了适应部件的小型化，正在开展将其替换成轻质性、成型加工性高的树脂材料的技术。已提出了利用碳纤维作为用于使该树脂材料具有导热性的填料的方案例(参见专利文献1)。

碳纤维由于具有高导电性，因而在以电气·电子部件的形式使用时要求电绝缘性。已提出了下述提高电绝缘性的方法，即，通过在热塑性树脂组合物中控制上浆剂与热塑性树脂的SP值，从而使碳纤维稳定地分散在树脂中，由此提高纤维间距离，提高电绝缘性(参见专利文献2)。在已知文献中，虽然记载了从粘接性的观点考虑碳纤维的表面氧浓度为0.05以上是优选范围，但并没有对碳纤维表面的电气特性加以控制的构思。

为了提高碳纤维与基体树脂的粘接性，通常实行下述方法：对碳纤维实施气相氧化、液相氧化等氧化处理，向碳纤维表面导入含氧官能团。例如，提出了通过对碳纤维实施电解处理从而提高作为粘接性的指标的层间剪切强度的方法(参见专利文献3)。

碳纤维质脆，缺乏集束性及耐摩擦性，因此，在高层次加工工序中容易发生起毛、断丝。因此，提出了在碳纤维上涂布上浆剂的方法(参见专利文献4及5)。

例如，作为上浆剂，提出了脂肪族类型的具有多个环氧基的化合物(参见专利文献6、7、8)。另外，提出了将聚亚烷基二醇的环氧基加成物作为上浆剂涂布于碳纤维上的方法(参见专利文献9、10及11)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-157403号公报

专利文献2：日本特开2013-117014号公报

专利文献3：美国专利第3,957,716号说明书

专利文献4：日本特开昭57-171767号公报

专利文献5：日本特公昭63-14114号公报

专利文献6：日本特开平7-279040号公报

专利文献7：日本特开平8-113876号公报

专利文献8：日本特开昭57-128266号公报

专利文献9：美国专利第4,555,446号说明书

专利文献10：日本特开昭62-033872号公报

专利文献11：日本特开平07-009444号公报

发明内容