[发明专利]碳纤维增强树脂复合材料

说明书

一种碳纤维增强树脂复合材料，包含：包括碳纤维束的碳纤维以及热塑性树脂，其中(1)碳纤维增强树脂复合材料的单位面积总重量的变化系数(CV1)为10％以下，(2)式(a)限定的碳纤维增强树脂复合材料中的碳纤维体积分数(Vf)的变化系数(CV2)为15％以下，并且(3)碳纤维的重均纤维长度为1～100mm。碳纤维体积分数(Vf)＝100×碳纤维体积/(碳纤维体积+热塑性树脂体积)...式(a)。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维增强树脂复合材料，其通过抑制以小间距成型期间形状和机械性质的不均匀性，即使在小型成形产品或者具有复杂形状的成形产品中也能够展现优秀的可成型性和机械性质。

背景技术

由于通过碳纤维增强的复合材料的高比强度和高比弹性，其已经广泛地用作飞机或者车辆的结构材料，或者用作诸如网球拍、高尔夫球杆或者钓鱼竿的常规或者运动产业中的材料。用于这些材料的碳纤维的形式的实例包括：使用连续纤维形成的织物、纤维在其中单向地布置的UD片、使用切割的纤维(不连续纤维)形成的无序片、以及无纺布。

近来，其中使用热塑性树脂代替现有技术的热固性树脂作为基质的复合材料已经引起注意。例如，开发了如下的成型方法，包括：将用碳纤维和热塑性树脂浸渍的碳纤维增强树脂复合材料加热至热塑性树脂的软化点以上；将树脂材料放入温度调整至熔点以下或者玻璃转化温度以下的模具中；以及通过合模成形树脂材料。也开发了单位面积重量不匀性小的碳纤维增强树脂复合材料(专利文献1和2)。

专利文献1描述了获得成形产品的方法，包括：用单向布置的连续碳纤维浸渍热塑性树脂以获得热塑性树脂预浸渍体；将热塑性树脂预浸渍体切割为短片；以及压制成型所述短片。根据专利文献1，能够通过使用具有特定平均单纤维纤度和特定真圆度的碳纤维抑制单位面积重量的不匀性。

专利文献2描述了一种以低成本获得增强纤维分散状态优秀且单位面积重量不匀性小的抄纸基材的方法。根据专利文献2，通过在使用特定方法精确地控制抄纸期间碳纤维的添加，能够制备增强纤维的分散状态优秀并且单位面积重量不匀性小的抄纸基材。

专利文献

[专利文献1]：JP-A-2013-203942

[专利文献2]：JP-A-2011-157637

发明内容

本发明待解决的技术问题

然而，在专利文献1和2描述的发明中，碳纤维增强树脂复合材料的单位面积重量的不匀性未能充分降低，并且不能控制碳纤维体积分数(Vf)的不匀性。例如，在专利文献1描述的热塑性树脂预浸渍体中，能够抑制200mm×200mm的宽间距的单位面积重量的不匀性，但是不能控制窄间距(25mm×25mm)的单位面积重量的不匀性。此外，制备的预浸渍体暂时切割成片，并且将这些片成型。因此，在将切割的片分散在模具中的步骤里，单位面积重量的不匀性可能增加。关于专利文献2描述的抄纸基材，能够在宽度方向或者长度方向上抑制50mm×50mm的宽间距的单位面积重量的不匀性。然而，不能在大范围内降低窄间距的单位面积重量的不匀性。特别地，当通过成型获得小构件或复杂构件时，需要即使在窄间距下单位面积重量和碳纤维体积分数(Vf)的不匀性也小的碳纤维增强树脂复合材料。

本发明的目的是提供一种碳纤维增强树脂复合材料，其通过抑制以小间距成型期间形状和机械性质的不均匀性，即使在小型成形产品或者具有复杂形状的成形产品中也能够展现优秀的可成型性和机械性质。

解决问题的技术方案

为了实现上述目的，本发明提供下列方案[1]至[8]。

[1]一种碳纤维增强树脂复合材料，包含：

碳纤维，该碳纤维包括碳纤维束；以及

热塑性树脂，