JPH04209656A - 炭素繊維強化樹脂組成物 - Google Patents
炭素繊維強化樹脂組成物Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[00011
【産業上の利用分野]本発明は、機械的強度及び摺動性
などに優れた炭素繊維強化樹脂組成物に関する。 [00021 【従来の技術]近年、炭素繊維と各種マトリックス樹脂
とを混合分散させた炭素繊維強化樹脂組成物が報告され
ている。この炭素繊維強化樹脂組成物は、マトリックス
樹脂単体に比べて、強度、剛性、導電率、摺動性、耐摩
耗性が大きく、熱膨張率、比重が小さいという優れた特
性を示す。 [0003] しかしながら、炭素繊維表面は、無極性でかつ平滑であ
るため、マトリックス樹脂との濡れ性、親和性が小さい
。従って、従来の繊維強化樹脂組成物では、炭素繊維の
寄与率が小さく、炭素繊維の優れた特性を十分に発現で
きない。 [0004] 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、機械的強度が大きく、一体性に優れた成形品を得る
ことができる炭素繊維強化樹脂組成物を提供することに
ある。 [0005]
などに優れた炭素繊維強化樹脂組成物に関する。 [00021 【従来の技術]近年、炭素繊維と各種マトリックス樹脂
とを混合分散させた炭素繊維強化樹脂組成物が報告され
ている。この炭素繊維強化樹脂組成物は、マトリックス
樹脂単体に比べて、強度、剛性、導電率、摺動性、耐摩
耗性が大きく、熱膨張率、比重が小さいという優れた特
性を示す。 [0003] しかしながら、炭素繊維表面は、無極性でかつ平滑であ
るため、マトリックス樹脂との濡れ性、親和性が小さい
。従って、従来の繊維強化樹脂組成物では、炭素繊維の
寄与率が小さく、炭素繊維の優れた特性を十分に発現で
きない。 [0004] 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、機械的強度が大きく、一体性に優れた成形品を得る
ことができる炭素繊維強化樹脂組成物を提供することに
ある。 [0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明者らは、繊維強化樹脂組成物からなる成形品の
機械的強度を向上させるべく鋭意検討した結果、酸化処
理した炭素繊維を用いることにより、マトリックス樹脂
との濡れ性、マトリックス樹脂に対する補強性が大幅に
改善され、成形品の機械的強度が著しく大きくなること
を見いだし、本発明を完成した。すなわち、本発明は、
フッ素樹脂を除くマトリックス樹脂と、酸化処理された
炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂組成物を提供する。 [0006]マトリツクス樹脂としては、フッ素樹脂を
除く、慣用の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が使用でき
る。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポ
リプロピレンなどのポリオレフィン、ポリクロロプレン
、ポリイソプレン、ポリブタジェン、SBRなどの合成
又は天然ゴム、アクリル樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂
などのスチレン系ポリマー、ナイロン6、ナイロン66
などのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、芳香族ポリエステルなどのポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げ
られる。好ましい熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブタジェン、SBR,ABS
樹脂、MBS樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホ
ン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ボッ
エーテルエーテルケトンである。特に好ましい熱可塑性
樹脂は、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリアミド、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンである。 熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、BTレジン(ビス
マレイミド樹脂)、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、不
飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、ポリイミドな
どが挙げられる。好ましい熱硬化性樹脂は、例えば、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、BTレジン、ポリウレタ
ン樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミドである。特に
好ましい熱硬化性樹脂は、BTレジン、ポリウレタン樹
脂、ポリイミドである。 [0007]これらのマトリックス樹脂は、機械的特性
などを損わない範囲である限り、二種以上混合して使用
してもよい。 [0008]炭素繊維としては、例えば、フェノール樹
脂、レーヨン、ポリアクリロニトリルなどの高分子繊維
、石炭系ピッチ、石油系ピッチ又は液晶ピッチ等のピッ
チ系繊維などを出発原料とする炭素繊維が挙げられる。 これらの炭素繊維は少なくとも一種使用できる。なお、
炭素繊維とは、炭化又は黒鉛化処理された繊維を言う。 炭化処理とは、炭素繊維化可能な繊維を例えば、450
〜1500℃程度の温度で焼成処理することを言う。黒
鉛化処理とは、例えば、1500〜3300℃程度の温
度で焼成処理することを言い、黒鉛の結晶構造を有して
いないときでも、上記温度で処理した場合には、黒鉛化
処理されたものとする。 [0009]酸化処理が施された炭素繊維は、炭素繊維
を慣用の酸化処理に付すことにより得られる。酸化処理
方法は、特に限定されないが、例えば、(1)炭素繊維
を、酸化性を有する酸及び含酸素化合物により処理する
方法、(2)炭素繊維化可能な繊維または炭素繊維を、
含酸素化合物を含む不活性ガスの存在下、700℃以上
の温度で焼成する方法、(3)炭素繊維を酸化処理した
後、不活性ガスの存在下で熱処理する方法が好ましい。 [00101より具体的には、前記(1)の方法では、
例えば、濃硝酸、硫酸などの酸化性液体に炭素繊維を接
触させる液相酸化法や、酸素、オゾン、水蒸気、−酸化
炭素、二酸化炭素、二酸化窒素などの含酸素気体に炭素
繊維を接触させる気相酸化法などが採用できる。液相酸
化法による処理速度を大きくするためには、例えば、5
0〜130℃程度の温度で処理してもよい。また、気相
酸化法による処理は、例えば、500〜1000℃程度
で行なうことができる。 [0011]前記(2)の方法において、炭素繊維化可
能な繊維としては、前記高分子繊維、ピッチ系繊維など
が挙げられる。これらの繊維は少なくとも一種使用でき
る。炭素繊維化可能な繊維は、少なくとも不融化処理又
は耐炎化処理されているのが好ましい。不融化処理とは
、ピッチ系繊維を、酸素存在下、例えば200〜450
℃程度の温度で加熱し、表面に耐熱層を形成し、焼成時
の溶融を防止する処理を言い、耐炎化処理とは、ピッチ
系繊維以外の炭素繊維化可能な繊維を、上記と同様にし
て処理することを言う。 (0012]前記繊維を、含酸素化合物を含む不活性ガ
スの存在下で焼成して得られる炭素繊維は、マトリック
ス樹脂に高い補強性を付与する。含酸素化合物としては
、前記(1)と同様の含酸素気体を使用できる。不活性
ガスとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、ク
ノプトンなどが挙げられる。不活性ガスは二種以上の混
合ガスとしても使用できる。 [0013]不活性ガス中の含酸素化合物の含有量は、
広い範囲で選択できるが、20〜5000ppm、好ま
しくは50〜1000ppr!A程度である。20pp
m未満では、炭素繊維の濡れ性がさほど改善されず、s
oooppmを越えると、繊維自体の強度、マトリック
ス樹脂に対する補強性が低下し易い。 [00141前記繊維の焼成温度は700℃以上であれ
ばよく、好ましくは2200℃以上、特に好ましくは2
500℃以上である。焼成温度が700℃未満では、炭
素繊維の濡れ性がさほど向上しない。炭素繊維化可能な
繊維は、この焼成工程で炭化又は黒鉛化処理され、炭素
繊維となる。 [0015]前記(3)の方法では、前記(1) (2
)と同様にして炭素繊維を酸化処理した後、不活性ガス
の存在下で熱処理する。この熱処理により、マトリック
ス樹脂との濡れ性、補強性に優れた炭素繊維が得られる
。 [0016]不活性ガス存在下での熱処理温度は、通常
300℃以上、好ましくは300〜1500℃、さらに
好ましくは300〜800℃程度である。熱処理温度が
300℃未満では、溶融成形により得られた成形品にボ
イドが発生し易くなると共に、マトリックス樹脂に対し
て高い補強性を付与することが困難である。一方、15
00℃を越えると、熱処理時間が極めて短くなるので、
熱処理を精度よくコントロールするのが困難となり、過
度の処理となり易い。また、マトリックス樹脂に対する
濡れ性及び補強性がさほど向上しない。 [0017]前記酸化処理された炭素繊維の比表面積は
、例えば、0.6〜250m2/g、好ましくは0゜6
〜100m27g、更に好ましくは0.6〜50m2/
g、特に0.6〜10m27g程度である。このような
比表面積を有する炭素繊維は、マトリックス樹脂との濡
れ性、マトリックス樹脂に対する補強性が大きい。 [0018]また、X線光電子分光法による酸化処理さ
れた炭素繊維表面の酸素含有量(013/Ct−)は、
0゜05〜0.20、好ましくは0.05〜0.12程
度である。このような酸素含有量の炭素繊維は、酸化処
理による強度及び弾性率の低下が小さく、マトリックス
樹脂に高い補強性を付与する。 [0019]酸化処理された炭素繊維の繊維長は、特に
制限されないが、通常、短繊維として使用される。 [00201前記マトリツクス樹脂と、酸化処理された
炭素繊維との割合は、成形品の用途などにより選択でき
るが、通常、マトリックス樹脂99〜50重量部、炭素
繊維1〜50電量部の割合が好ましい。さらに好ましい
割合は、マトリックス樹脂92〜65重量部、炭素繊維
8〜35M量部程度である。このような組成割合の樹脂
組成物を成形すると、一体性、機械的強度、成形性など
のバランスがとれた成形品が得られる。 [00211なお、本発明の樹脂組成物は、特性を損わ
ない範囲で、例えば、他の炭素繊維、ガラス繊維、アラ
ミド繊維、ボロン繊維、炭化硅素繊維などの短繊維及び
長繊維、ウィスカー類、これらにニッケル、アルミニウ
ム、銅などの金属がコーティングされた繊維状強化剤類
;カーボンブラック、二硫化モリブデン、マイカ、タル
ク、炭酸カルシウムなどのフィラー類からなる強化剤;
滑剤、着色剤、安定剤などの種々の添加剤を含有してい
てもよい。 [00221本発明の樹脂組成物は、前記マトリックス
樹脂と炭素繊維との粉末状混合物であってもよく、粉末
状混合物を造粒した造粒物などであってもよい。 [0023]また、マトリックス樹脂と炭素繊維との配
合方法は、特に限定されるものではないが、通常、−軸
押出し機、二軸押出し機、プレス機、高速ミキサー、射
出成形機、引抜成形機などを用いて行なうことができる
。 [0024]樹脂組成物による成形品は、慣用の方法、
例えば、樹脂組成物を金型内で成形することにより得る
ことができる。 [0025]
、本発明者らは、繊維強化樹脂組成物からなる成形品の
機械的強度を向上させるべく鋭意検討した結果、酸化処
理した炭素繊維を用いることにより、マトリックス樹脂
との濡れ性、マトリックス樹脂に対する補強性が大幅に
改善され、成形品の機械的強度が著しく大きくなること
を見いだし、本発明を完成した。すなわち、本発明は、
フッ素樹脂を除くマトリックス樹脂と、酸化処理された
炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂組成物を提供する。 [0006]マトリツクス樹脂としては、フッ素樹脂を
除く、慣用の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が使用でき
る。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポ
リプロピレンなどのポリオレフィン、ポリクロロプレン
、ポリイソプレン、ポリブタジェン、SBRなどの合成
又は天然ゴム、アクリル樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂
などのスチレン系ポリマー、ナイロン6、ナイロン66
などのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、芳香族ポリエステルなどのポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げ
られる。好ましい熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブタジェン、SBR,ABS
樹脂、MBS樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホ
ン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ボッ
エーテルエーテルケトンである。特に好ましい熱可塑性
樹脂は、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリアミド、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンである。 熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、BTレジン(ビス
マレイミド樹脂)、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、不
飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、ポリイミドな
どが挙げられる。好ましい熱硬化性樹脂は、例えば、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、BTレジン、ポリウレタ
ン樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミドである。特に
好ましい熱硬化性樹脂は、BTレジン、ポリウレタン樹
脂、ポリイミドである。 [0007]これらのマトリックス樹脂は、機械的特性
などを損わない範囲である限り、二種以上混合して使用
してもよい。 [0008]炭素繊維としては、例えば、フェノール樹
脂、レーヨン、ポリアクリロニトリルなどの高分子繊維
、石炭系ピッチ、石油系ピッチ又は液晶ピッチ等のピッ
チ系繊維などを出発原料とする炭素繊維が挙げられる。 これらの炭素繊維は少なくとも一種使用できる。なお、
炭素繊維とは、炭化又は黒鉛化処理された繊維を言う。 炭化処理とは、炭素繊維化可能な繊維を例えば、450
〜1500℃程度の温度で焼成処理することを言う。黒
鉛化処理とは、例えば、1500〜3300℃程度の温
度で焼成処理することを言い、黒鉛の結晶構造を有して
いないときでも、上記温度で処理した場合には、黒鉛化
処理されたものとする。 [0009]酸化処理が施された炭素繊維は、炭素繊維
を慣用の酸化処理に付すことにより得られる。酸化処理
方法は、特に限定されないが、例えば、(1)炭素繊維
を、酸化性を有する酸及び含酸素化合物により処理する
方法、(2)炭素繊維化可能な繊維または炭素繊維を、
含酸素化合物を含む不活性ガスの存在下、700℃以上
の温度で焼成する方法、(3)炭素繊維を酸化処理した
後、不活性ガスの存在下で熱処理する方法が好ましい。 [00101より具体的には、前記(1)の方法では、
例えば、濃硝酸、硫酸などの酸化性液体に炭素繊維を接
触させる液相酸化法や、酸素、オゾン、水蒸気、−酸化
炭素、二酸化炭素、二酸化窒素などの含酸素気体に炭素
繊維を接触させる気相酸化法などが採用できる。液相酸
化法による処理速度を大きくするためには、例えば、5
0〜130℃程度の温度で処理してもよい。また、気相
酸化法による処理は、例えば、500〜1000℃程度
で行なうことができる。 [0011]前記(2)の方法において、炭素繊維化可
能な繊維としては、前記高分子繊維、ピッチ系繊維など
が挙げられる。これらの繊維は少なくとも一種使用でき
る。炭素繊維化可能な繊維は、少なくとも不融化処理又
は耐炎化処理されているのが好ましい。不融化処理とは
、ピッチ系繊維を、酸素存在下、例えば200〜450
℃程度の温度で加熱し、表面に耐熱層を形成し、焼成時
の溶融を防止する処理を言い、耐炎化処理とは、ピッチ
系繊維以外の炭素繊維化可能な繊維を、上記と同様にし
て処理することを言う。 (0012]前記繊維を、含酸素化合物を含む不活性ガ
スの存在下で焼成して得られる炭素繊維は、マトリック
ス樹脂に高い補強性を付与する。含酸素化合物としては
、前記(1)と同様の含酸素気体を使用できる。不活性
ガスとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、ク
ノプトンなどが挙げられる。不活性ガスは二種以上の混
合ガスとしても使用できる。 [0013]不活性ガス中の含酸素化合物の含有量は、
広い範囲で選択できるが、20〜5000ppm、好ま
しくは50〜1000ppr!A程度である。20pp
m未満では、炭素繊維の濡れ性がさほど改善されず、s
oooppmを越えると、繊維自体の強度、マトリック
ス樹脂に対する補強性が低下し易い。 [00141前記繊維の焼成温度は700℃以上であれ
ばよく、好ましくは2200℃以上、特に好ましくは2
500℃以上である。焼成温度が700℃未満では、炭
素繊維の濡れ性がさほど向上しない。炭素繊維化可能な
繊維は、この焼成工程で炭化又は黒鉛化処理され、炭素
繊維となる。 [0015]前記(3)の方法では、前記(1) (2
)と同様にして炭素繊維を酸化処理した後、不活性ガス
の存在下で熱処理する。この熱処理により、マトリック
ス樹脂との濡れ性、補強性に優れた炭素繊維が得られる
。 [0016]不活性ガス存在下での熱処理温度は、通常
300℃以上、好ましくは300〜1500℃、さらに
好ましくは300〜800℃程度である。熱処理温度が
300℃未満では、溶融成形により得られた成形品にボ
イドが発生し易くなると共に、マトリックス樹脂に対し
て高い補強性を付与することが困難である。一方、15
00℃を越えると、熱処理時間が極めて短くなるので、
熱処理を精度よくコントロールするのが困難となり、過
度の処理となり易い。また、マトリックス樹脂に対する
濡れ性及び補強性がさほど向上しない。 [0017]前記酸化処理された炭素繊維の比表面積は
、例えば、0.6〜250m2/g、好ましくは0゜6
〜100m27g、更に好ましくは0.6〜50m2/
g、特に0.6〜10m27g程度である。このような
比表面積を有する炭素繊維は、マトリックス樹脂との濡
れ性、マトリックス樹脂に対する補強性が大きい。 [0018]また、X線光電子分光法による酸化処理さ
れた炭素繊維表面の酸素含有量(013/Ct−)は、
0゜05〜0.20、好ましくは0.05〜0.12程
度である。このような酸素含有量の炭素繊維は、酸化処
理による強度及び弾性率の低下が小さく、マトリックス
樹脂に高い補強性を付与する。 [0019]酸化処理された炭素繊維の繊維長は、特に
制限されないが、通常、短繊維として使用される。 [00201前記マトリツクス樹脂と、酸化処理された
炭素繊維との割合は、成形品の用途などにより選択でき
るが、通常、マトリックス樹脂99〜50重量部、炭素
繊維1〜50電量部の割合が好ましい。さらに好ましい
割合は、マトリックス樹脂92〜65重量部、炭素繊維
8〜35M量部程度である。このような組成割合の樹脂
組成物を成形すると、一体性、機械的強度、成形性など
のバランスがとれた成形品が得られる。 [00211なお、本発明の樹脂組成物は、特性を損わ
ない範囲で、例えば、他の炭素繊維、ガラス繊維、アラ
ミド繊維、ボロン繊維、炭化硅素繊維などの短繊維及び
長繊維、ウィスカー類、これらにニッケル、アルミニウ
ム、銅などの金属がコーティングされた繊維状強化剤類
;カーボンブラック、二硫化モリブデン、マイカ、タル
ク、炭酸カルシウムなどのフィラー類からなる強化剤;
滑剤、着色剤、安定剤などの種々の添加剤を含有してい
てもよい。 [00221本発明の樹脂組成物は、前記マトリックス
樹脂と炭素繊維との粉末状混合物であってもよく、粉末
状混合物を造粒した造粒物などであってもよい。 [0023]また、マトリックス樹脂と炭素繊維との配
合方法は、特に限定されるものではないが、通常、−軸
押出し機、二軸押出し機、プレス機、高速ミキサー、射
出成形機、引抜成形機などを用いて行なうことができる
。 [0024]樹脂組成物による成形品は、慣用の方法、
例えば、樹脂組成物を金型内で成形することにより得る
ことができる。 [0025]
【発明の効果】本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、マ
トリックス樹脂との濡れ性に優れる炭素繊維を含んでい
るので、機械的強度が大きく、一体性に優れた成形品を
得ることができる。 [0026]
トリックス樹脂との濡れ性に優れる炭素繊維を含んでい
るので、機械的強度が大きく、一体性に優れた成形品を
得ることができる。 [0026]
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明する。 [0027] 比較参考例1 黒鉛化処理された綿状炭素繊維[(株)ドナツク社製、
SG210、平均径13μmΦ]を粉砕機を用いて粉砕
した後、分級し、数平均繊維長0.395mm(標準偏
差0.310)、重量平均繊維長0.654mm(標準
偏差0.320)の炭素繊維ミルドを調製した。 [0028] 参考例1及び参考例2 比較参考例1で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
00m3/分の速度で空気を流通させながら、容積0.
05**m3 の電気炉を用いて、700℃で、0.5
時間(参考例1)、2時間(参考例2)加熱した。 [0029] 参考例3及び参考例4 比較参考例1で調製した炭素繊維ミルド10Kgを、濃
硝酸10Kgを用いて、120℃で、2.5時間(参考
例3)、4.5時間(参考例4)処理した。 [00301 比較例1及び実施例1〜実施例4 比較参考例1及び参考例1〜4で得られた炭素繊維ミル
ド18重量部、及びポリプロピレン[三菱油化(株)製
、BC3B] 82重量部を、二軸押出し機を用いて、
230℃で溶融混練し、押出してペレット化した。ペレ
ットを射出成形機により射出成形して試験片を作製した
。各試験片の機械的特性を、炭素繊維の比表面積、およ
びE S CA (Electron 5pectro
scopy fo r chemical analy
sis )による炭素繊維表面の含酸素濃度(013/
C15)と共に、表1に示す。 [00311
に説明する。 [0027] 比較参考例1 黒鉛化処理された綿状炭素繊維[(株)ドナツク社製、
SG210、平均径13μmΦ]を粉砕機を用いて粉砕
した後、分級し、数平均繊維長0.395mm(標準偏
差0.310)、重量平均繊維長0.654mm(標準
偏差0.320)の炭素繊維ミルドを調製した。 [0028] 参考例1及び参考例2 比較参考例1で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
00m3/分の速度で空気を流通させながら、容積0.
05**m3 の電気炉を用いて、700℃で、0.5
時間(参考例1)、2時間(参考例2)加熱した。 [0029] 参考例3及び参考例4 比較参考例1で調製した炭素繊維ミルド10Kgを、濃
硝酸10Kgを用いて、120℃で、2.5時間(参考
例3)、4.5時間(参考例4)処理した。 [00301 比較例1及び実施例1〜実施例4 比較参考例1及び参考例1〜4で得られた炭素繊維ミル
ド18重量部、及びポリプロピレン[三菱油化(株)製
、BC3B] 82重量部を、二軸押出し機を用いて、
230℃で溶融混練し、押出してペレット化した。ペレ
ットを射出成形機により射出成形して試験片を作製した
。各試験片の機械的特性を、炭素繊維の比表面積、およ
びE S CA (Electron 5pectro
scopy fo r chemical analy
sis )による炭素繊維表面の含酸素濃度(013/
C15)と共に、表1に示す。 [00311
【表1]
比較例2及び実施例5〜8
比較参考例1及び参考例1〜4で得られた炭素繊維ミル
ド18重量部、及びアクリロニトリル−ブタジェン−ス
チレン共重合体(ABS)[東しく株)製、トヨラック
100182重量部を、二軸押出し機を用いて、240
℃で溶融混練し、押出してペレット化した。ペレットを
射出成形機により射出成形して試験片を作製し、機械的
特性を測定した。結果を表2に示す。 [0032] 【表2】 比較例3及び実施例9〜12 比較参考例1及び参考例1〜4で得られた炭素繊維ミル
ド30重量部、及びナイロン[東しく株)製、CM30
04V−0] 70重量部、を、二軸押出し機を用いて
、280℃で溶融混練し、押出してペレット化した。ペ
レ**ットを射出成形機により射出成形して試験片を作
製し、機械的特性を測定した。結果を表3に示す。 [0033]
ド18重量部、及びアクリロニトリル−ブタジェン−ス
チレン共重合体(ABS)[東しく株)製、トヨラック
100182重量部を、二軸押出し機を用いて、240
℃で溶融混練し、押出してペレット化した。ペレットを
射出成形機により射出成形して試験片を作製し、機械的
特性を測定した。結果を表2に示す。 [0032] 【表2】 比較例3及び実施例9〜12 比較参考例1及び参考例1〜4で得られた炭素繊維ミル
ド30重量部、及びナイロン[東しく株)製、CM30
04V−0] 70重量部、を、二軸押出し機を用いて
、280℃で溶融混練し、押出してペレット化した。ペ
レ**ットを射出成形機により射出成形して試験片を作
製し、機械的特性を測定した。結果を表3に示す。 [0033]
【表31
比較参考例2
黒鉛化処理された綿状炭素繊維[(株)ドナツク社製、
SG310、平均径18μmΦ]を粉砕機を用いて粉砕
した後1分級し、数平均繊維長0.297mm(標準偏
差0.230)、重量平均繊維長0.481num(標
準偏差0、 282)の炭素繊維ミルドを調製した。 [0034] 参考例5 比較参考例2で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
0Cr113/分の速度で空気を流通させながら、容積
0,05m3 の電気炉を用いて、700℃で、1.5
時間加熱し、酸化処理した。 [0035] 参考例6〜8 比較参考例2で調製した炭素繊維ミルド10Kgを、濃
硝酸10Kgを用いて、120℃で、2.5時間(参考
例6)、3.5時間(参考例7)、4.5時間(参考例
8)処理した。 [0036] 比較例4及び実施例13〜16 比較参考例2及び参考例5〜8で得られた炭素繊維ミル
ド30重量部、及びポリフェニレンサルファイド[フィ
リップス(株)製、ライドンP−4] 70重量部を、
二軸押出し機を用いて、310℃で溶融混練し、押出し
てペレット化した。ペレットを射出成形機により射出成
形して試験片を作製し、試験片の機械的特性を測定した
。**結果を表4に示す。 [0037] 【表4】 表1〜4より、各実施例で得られた成形品は、各比較例
で得られた成形品に比べて、いずれも機械的特性に優れ
ている。 [0038] 比較参考例3 炭化処理された綿状炭素繊維[(株)ドナツク社製、S
−210、平均径13μmφ]を粉砕機を用いて粉砕し
た後1分級し、数平均繊維長0.397mm(標準偏差
0.310)、重量平均繊維長0.653mm(標準偏
差0、 320)の炭素繊維ミルドを調製した。炭素繊
維ミルドを、窒素ガス雰囲気下、2000℃で2時間焼
成し、黒鉛化炭素繊維ミルドを得た。 [0039] 参考例9〜11
※※95ppmの酸素を含む窒素ガス雰囲気下、比較
参考例3で分級して調製した炭素繊維ミルドを、電気炉
を用いて、2500℃(参考例9)、2700℃(参考
例10)、3000℃(参考例11)で2時間焼成し、
酸化処理され、かつ黒鉛化された炭素繊維ミルドを得た
。 [00401 比較例5及び実施例17〜19 比較参考例3及び参考例9〜11得られた黒鉛化炭素繊
維ミルド18重量部、及び実施例1で用いたポリプロピ
レン82重量部を用い、実施例1と同様にして試験片を
作製した。試験片の機械的特性を表5に示す。 [00411
SG310、平均径18μmΦ]を粉砕機を用いて粉砕
した後1分級し、数平均繊維長0.297mm(標準偏
差0.230)、重量平均繊維長0.481num(標
準偏差0、 282)の炭素繊維ミルドを調製した。 [0034] 参考例5 比較参考例2で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
0Cr113/分の速度で空気を流通させながら、容積
0,05m3 の電気炉を用いて、700℃で、1.5
時間加熱し、酸化処理した。 [0035] 参考例6〜8 比較参考例2で調製した炭素繊維ミルド10Kgを、濃
硝酸10Kgを用いて、120℃で、2.5時間(参考
例6)、3.5時間(参考例7)、4.5時間(参考例
8)処理した。 [0036] 比較例4及び実施例13〜16 比較参考例2及び参考例5〜8で得られた炭素繊維ミル
ド30重量部、及びポリフェニレンサルファイド[フィ
リップス(株)製、ライドンP−4] 70重量部を、
二軸押出し機を用いて、310℃で溶融混練し、押出し
てペレット化した。ペレットを射出成形機により射出成
形して試験片を作製し、試験片の機械的特性を測定した
。**結果を表4に示す。 [0037] 【表4】 表1〜4より、各実施例で得られた成形品は、各比較例
で得られた成形品に比べて、いずれも機械的特性に優れ
ている。 [0038] 比較参考例3 炭化処理された綿状炭素繊維[(株)ドナツク社製、S
−210、平均径13μmφ]を粉砕機を用いて粉砕し
た後1分級し、数平均繊維長0.397mm(標準偏差
0.310)、重量平均繊維長0.653mm(標準偏
差0、 320)の炭素繊維ミルドを調製した。炭素繊
維ミルドを、窒素ガス雰囲気下、2000℃で2時間焼
成し、黒鉛化炭素繊維ミルドを得た。 [0039] 参考例9〜11
※※95ppmの酸素を含む窒素ガス雰囲気下、比較
参考例3で分級して調製した炭素繊維ミルドを、電気炉
を用いて、2500℃(参考例9)、2700℃(参考
例10)、3000℃(参考例11)で2時間焼成し、
酸化処理され、かつ黒鉛化された炭素繊維ミルドを得た
。 [00401 比較例5及び実施例17〜19 比較参考例3及び参考例9〜11得られた黒鉛化炭素繊
維ミルド18重量部、及び実施例1で用いたポリプロピ
レン82重量部を用い、実施例1と同様にして試験片を
作製した。試験片の機械的特性を表5に示す。 [00411
【表5]
比較例6及び実施例20〜22
比較参考例3及び参考例9〜11で得られた黒鉛化炭素
繊維ミルド18重量部、及び実施例5で用いたアクリロ
ニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体82重量部を
用い、実施例5と同様にして試験片を作製した。試験片
**の機械的特性を表6に示す。 [0042] 【表6】 比較例7及び実施例23〜25 比較参考例3及び参考例9〜11で得られた黒鉛化炭素
繊維ミルド30重量部、及び実施例9で用いたナイロン
70重量部を用い、実施例9と同様にして試験片を作製
※※した。試験片の機械的特性を表7に示す。 [0043]
繊維ミルド18重量部、及び実施例5で用いたアクリロ
ニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体82重量部を
用い、実施例5と同様にして試験片を作製した。試験片
**の機械的特性を表6に示す。 [0042] 【表6】 比較例7及び実施例23〜25 比較参考例3及び参考例9〜11で得られた黒鉛化炭素
繊維ミルド30重量部、及び実施例9で用いたナイロン
70重量部を用い、実施例9と同様にして試験片を作製
※※した。試験片の機械的特性を表7に示す。 [0043]
【表7】
比較参考例4
炭化処理された綿状炭素繊維[(株)ドナツク社製、S
−310、平均径18μmφ1を粉砕機を用いて粉砕し
た後、分級し、数平均繊維長0.299mn+(標準偏
差0.228)、重量平均繊維長0.481mn+(標
準偏差0.280)の炭素繊維ミルドを調製した。炭素
繊維ミルドを、窒素ガス雰囲気下、2000℃で2時間
焼成し、黒鉛化炭素繊維ミルドを得た。 [0044] 参考例12〜14 比較参考例4で調製した炭素繊維ミルドを、95ppn
+の酸素を含む窒素ガス雰囲気下、電気炉を用いて、2
50O℃(参考例12)、2700℃(参考例13)、
3000℃(参考例14)で2時間焼成し、酸化処理さ
れ、かつ黒鉛化された炭素繊維ミルドを得た。 [0045] 比較例8及び実施例26〜28 比較参考例4及び参考例12〜14で得られた黒鉛化炭
素繊維ミルド30重量部、及び実施例13で用いたポリ
フェニレンサルファイド70重量部を用い、実施例13
と同様にして試験片を作製した。試験片の機械的特性を
表8に示す。 [00461
−310、平均径18μmφ1を粉砕機を用いて粉砕し
た後、分級し、数平均繊維長0.299mn+(標準偏
差0.228)、重量平均繊維長0.481mn+(標
準偏差0.280)の炭素繊維ミルドを調製した。炭素
繊維ミルドを、窒素ガス雰囲気下、2000℃で2時間
焼成し、黒鉛化炭素繊維ミルドを得た。 [0044] 参考例12〜14 比較参考例4で調製した炭素繊維ミルドを、95ppn
+の酸素を含む窒素ガス雰囲気下、電気炉を用いて、2
50O℃(参考例12)、2700℃(参考例13)、
3000℃(参考例14)で2時間焼成し、酸化処理さ
れ、かつ黒鉛化された炭素繊維ミルドを得た。 [0045] 比較例8及び実施例26〜28 比較参考例4及び参考例12〜14で得られた黒鉛化炭
素繊維ミルド30重量部、及び実施例13で用いたポリ
フェニレンサルファイド70重量部を用い、実施例13
と同様にして試験片を作製した。試験片の機械的特性を
表8に示す。 [00461
【表8]
表5〜8より、各実施例で得られた成形品は、各比較例
で得られた成形品に比べて、いずれも機械的特性に優れ
ている。 [0047] 参考例15及び参考例16 比較参考例1で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
0cIII3/分の速度で空気を流通させながら、容積
0.05m3の電気炉を用いて、700℃で、0.5時
間(参考例15)、2時間(参考例16)加熱して酸化
処理した後、窒素ガス雰囲気下、475℃で1時間加熱
処理した。 [0048] 参考例17及び参考例18
**比較参考例1で調製した炭素繊維ミルド10Kg
を、濃硝酸10Kgを用いて、120℃で、2.5時間
(参考例17)、4.5時間(参考例18)処理した後
、窒素ガス雰囲気下、475℃で1.5時間加熱処理し
た。 [00491 実施例29〜32 参考例15〜18で得られた炭素繊維ミルド18重量部
、及び実施例1で用いたポリプロピレン82重量部を用
い、実施例1と同様にして試験片を作製した。試験片の
機械的特性を、比較例1の結果と共に、表9に示す。 [00501 【表9] 実施例33〜36 参考例15〜18で得られた炭素繊維ミルド18重量部
、及び実施例5で用いたアクリロニトリル−ブタジェン
−スチレン共重合体82重量部を用い、実施例5と同様
にして試験片を作製した。試験片の機械的特性を、較例
2の結果と共に、表10に示す。 [00511 【表10] 比 実施例37〜40 参考例15〜18で得られた炭素繊維ミルド30重量部
、及び実施例9で用いたナイロン70重量部を用い、実
施例9と同様にして試験片を作製した。試験片の機械*
*的特性を、比較例3の結果と共に、 [0052] 【表11】 表11に示す。 参考例19 比較参考例2で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
0cm3/分の速度で空気を流通させながら、容積0.
05m3 の電気炉を用いて、700℃で、0.5時間
加熱し、酸化処理した後、窒素ガス雰囲気下、475℃
で1時間加熱処理した。 参考例20〜22比較参考例
2で調製した炭素繊維ミルド10Kgを、濃硝酸10K
gを用いて、120℃で、2.5時間(参考例2OL3
.5時間(参考例21)、4゜5時間(参考例22)処
理した後、窒素ガス雰囲気下、475℃で1.5時間加
熱処理した。 [0053] 実施例41〜44゛ 参考例19〜22で得られた炭素繊維ミルド30重量部
、及び実施例13で用いたポリフェニレンサルファイド
70重量部を用い、実施例13と同様にして試験片を作
製した。試験片の機械的特性を、比較例4と共に、表1
2に示す。 [0054]
で得られた成形品に比べて、いずれも機械的特性に優れ
ている。 [0047] 参考例15及び参考例16 比較参考例1で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
0cIII3/分の速度で空気を流通させながら、容積
0.05m3の電気炉を用いて、700℃で、0.5時
間(参考例15)、2時間(参考例16)加熱して酸化
処理した後、窒素ガス雰囲気下、475℃で1時間加熱
処理した。 [0048] 参考例17及び参考例18
**比較参考例1で調製した炭素繊維ミルド10Kg
を、濃硝酸10Kgを用いて、120℃で、2.5時間
(参考例17)、4.5時間(参考例18)処理した後
、窒素ガス雰囲気下、475℃で1.5時間加熱処理し
た。 [00491 実施例29〜32 参考例15〜18で得られた炭素繊維ミルド18重量部
、及び実施例1で用いたポリプロピレン82重量部を用
い、実施例1と同様にして試験片を作製した。試験片の
機械的特性を、比較例1の結果と共に、表9に示す。 [00501 【表9] 実施例33〜36 参考例15〜18で得られた炭素繊維ミルド18重量部
、及び実施例5で用いたアクリロニトリル−ブタジェン
−スチレン共重合体82重量部を用い、実施例5と同様
にして試験片を作製した。試験片の機械的特性を、較例
2の結果と共に、表10に示す。 [00511 【表10] 比 実施例37〜40 参考例15〜18で得られた炭素繊維ミルド30重量部
、及び実施例9で用いたナイロン70重量部を用い、実
施例9と同様にして試験片を作製した。試験片の機械*
*的特性を、比較例3の結果と共に、 [0052] 【表11】 表11に示す。 参考例19 比較参考例2で調製した炭素繊維ミルドIKgを、35
0cm3/分の速度で空気を流通させながら、容積0.
05m3 の電気炉を用いて、700℃で、0.5時間
加熱し、酸化処理した後、窒素ガス雰囲気下、475℃
で1時間加熱処理した。 参考例20〜22比較参考例
2で調製した炭素繊維ミルド10Kgを、濃硝酸10K
gを用いて、120℃で、2.5時間(参考例2OL3
.5時間(参考例21)、4゜5時間(参考例22)処
理した後、窒素ガス雰囲気下、475℃で1.5時間加
熱処理した。 [0053] 実施例41〜44゛ 参考例19〜22で得られた炭素繊維ミルド30重量部
、及び実施例13で用いたポリフェニレンサルファイド
70重量部を用い、実施例13と同様にして試験片を作
製した。試験片の機械的特性を、比較例4と共に、表1
2に示す。 [0054]
【表12】
表9〜12より、各実施例で得られた成形品は、各比較
例で得られた成形品に比べて、いずれも機械的特性に優
れている。
例で得られた成形品に比べて、いずれも機械的特性に優
れている。
Claims (5)
- 【請求項1】フッ素樹脂を除くマトリックス樹脂と、酸
化処理された炭素繊維とを含む炭素繊維強化樹脂組成物
。 - 【請求項2】マトリックス樹脂99〜50重量部、酸化
処理された炭素繊維1〜50重量部の割合からなる請求
項1記載の炭素繊維強化樹脂組成物。 - 【請求項3】マトリックス樹脂が、ポリエステル、ポリ
カーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスル
ホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポ
リエーテルエーテルケトンからなる群から選択された少
なくとも一種である請求項1記載の炭素繊維強化樹脂組
成物。 - 【請求項4】酸化処理された炭素繊維の比表面積が、0
.6〜250m^2/gである請求項1記載の炭素繊維
強化樹脂組成物。 - 【請求項5】X線光電子分光法による酸化処理された炭
素繊維表面の酸素含有量(O_1_s/C_1_s)が
、0.05〜0.20である請求項1記載の炭素繊維強
化樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2407259A JP3040826B2 (ja) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | 炭素繊維強化樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2407259A JP3040826B2 (ja) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | 炭素繊維強化樹脂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04209656A true JPH04209656A (ja) | 1992-07-31 |
JP3040826B2 JP3040826B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=18516876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2407259A Expired - Fee Related JP3040826B2 (ja) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | 炭素繊維強化樹脂組成物 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3040826B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5593776A (en) * | 1994-02-08 | 1997-01-14 | Osaka Gas Company, Limited | Fluororesin composites |
JP2003277529A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素繊維強化樹脂シート及びその製造方法 |
JP2008214819A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Teijin Ltd | ピッチ系炭素繊維フィラー |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS4940368A (ja) * | 1972-08-28 | 1974-04-15 | ||
JPS53106752A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-18 | Toho Rayon Co Ltd | Reinforcing material and its composition for molding product |
JPS5670042A (en) * | 1979-11-12 | 1981-06-11 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Composition for carbon fiber composite |
JPS56131659A (en) * | 1980-03-21 | 1981-10-15 | Toray Ind Inc | Carbon fiber-reinforced polyester molding compound |
JPS63120741A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-25 | Showa Denko Kk | 炭素繊維複合高分子組成物 |
JPH03227325A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-08 | Nobuatsu Watanabe | 炭素繊維の表面改質方法 |
JPH0457973A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-25 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 炭素繊維複合材料 |
-
1990
- 1990-12-07 JP JP2407259A patent/JP3040826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4918135A (ja) * | 1972-06-10 | 1974-02-18 | ||
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JP2008214819A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Teijin Ltd | ピッチ系炭素繊維フィラー |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3040826B2 (ja) | 2000-05-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |