树脂组合物和树脂成型体的制作方法

文档序号:17485497发布日期:2019-04-20 06:46阅读:222来源:国知局
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树脂组合物和树脂成型体的制作方法

本发明涉及树脂组合物和树脂成型体。



背景技术:

通常,提供树脂组合物并用于各种目的。

特别是,含有聚烯烃作为热塑性树脂的树脂组合物用于诸如家用电器等部件、汽车的各种部件、外壳或者办公设备和电子/电器的壳体等。

例如,专利文献1公开了“长度为3mm以上的长纤维增强聚烯烃结构体,其含有:(a)0.1重量%至90重量%的至少一种聚烯烃;(b)0.1重量%至50重量%的至少一种聚酰胺;(c)0.1重量%至15重量%的至少一种改性聚烯烃;(d)5.0重量%至75重量%的至少一种增强纤维;和(e)0.1重量%至10重量%的至少一种含硫添加剂”。

此外,专利文献2公开了“含有聚合物(x)的聚烯烃树脂改性剂,所述聚合物(x)含有酸改性聚烯烃(a)嵌段和聚酰胺(b)嵌段,通过13c-nmr测定的来自酰胺基的碳与来自甲基、亚甲基和次甲基的碳的比(α)为0.5/99.5至12/88”。此外,专利文献2公开了“含无机纤维的聚烯烃树脂组合物,所述聚烯烃树脂组合物包含聚烯烃树脂改性剂(k)、聚烯烃树脂(d)和无机纤维(e)”。

引用列表

专利文献

专利文献1:日本特表2003-528956号公报

专利文献2:日本特开2014-181307号公报



技术实现要素:

技术问题

本发明的问题在于,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的树脂组合物中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

问题的解决方案

通过本发明的以下方面解决了上述问题。

[1]本发明的至少一个方面涉及一种树脂组合物,其包含:

热塑性树脂;

碳纤维;

聚酰胺,其具有:

除芳族聚酰胺结构以外的含有芳环的结构单元,所述含有芳环的结构单元是其中二羧酸和二胺缩聚的结构单元,或是作为开环内酰胺的结构单元,和

不含芳环的结构单元,所述不含芳环的结构单元是其中二羧酸和二胺缩聚的结构单元,或是作为开环内酰胺的结构单元;以及

增容剂。

[2]在如[1]所述的树脂组合物中,

含有芳环的结构单元可以为下列结构单元(1)和(2)中的至少一种,并且

不含芳环的结构单元可以为下列结构单元(3)和(4)中的至少一种:

·结构单元(1):-(-nh-ar1-nh-co-r1-co-)-

(在结构单元(1)中,ar1表示含有芳环的二价有机基团,r1表示不含芳环的二价有机基团)。

·结构单元(2):-(-nh-r2-nh-co-ar2-co-)-

(在结构单元(2)中,ar2表示含有芳环的二价有机基团,r2表示不含芳环的二价有机基团)

·结构单元(3):-(-nh-r31-nh-co-r32-co-)-

(在结构单元(3)中,r31表示不含芳环的二价有机基团,r32表示不含芳环的二价有机基团)

·结构单元(4):-(-nh-r4-co-)-

(在结构单元(4)中,r4表示不含芳环的二价有机基团)。

[3]在如[1]或[2]所述的树脂组合物中,

聚酰胺可以是通过将具有含芳环的结构单元的第一聚酰胺和具有不含芳环的结构单元的第二聚酰胺共聚获得的共聚聚酰胺。

[4]在如[1]或[2]所述的树脂组合物中

聚酰胺可以是聚酰胺的混合物,所述混合物包含具有含有芳环的结构单元的第一聚酰胺和具有不含芳环的结构单元的第二聚酰胺。

[5]在如[1]至[4]中任一项所述的树脂组合物中,

其中,聚酰胺中的芳环的比例可以为10质量%至40质量%。

[6]在如[1]至[5]中任一项所述的树脂组合物中,

热塑性树脂可以为聚烯烃。

[7]在如[1]至[6]中任一项所述的树脂组合物中,

增容剂可以为改性聚烯烃。

[8]在如[1]至[7]中任一项所述的树脂组合物中,

其中,碳纤维的平均纤维长度可以为0.1mm至5.0mm。

[9]在如[1]至[8]中任一项所述的树脂组合物中,其中,碳纤维的平均纤维长度可以为0.2mm至2.0mm。

[10]在如[1]至[9]中任一项所述的树脂组合物中,

其中,相对于100质量份的热塑性树脂,碳纤维的含量可以为0.1质量份至200质量份。

[11]在如[1]至[10]中任一项所述的树脂组合物中,

其中,相对于100质量份的热塑性树脂,聚酰胺的含量可以为0.1质量份至100质量份。

[12]在如[1]至[11]中任一项所述的树脂组合物中,

其中,相对于100质量份的热塑性树脂,增容剂的含量可以为1质量份至50质量份。

[13]在如[1]至[12]中任一项所述的树脂组合物中,

相对于碳纤维的质量,聚酰胺的含量可以为1质量%至200质量%。

[14]在如[1]至[13]中任一项所述的树脂组合物中,

相对于碳纤维的质量,增容剂的含量可以为1质量%至100质量%。

[15]在如[1]至[14]中任一项所述的树脂组合物中,

树脂组合物可以为非交联树脂组合物。

[16]本发明的另一方面涉及一种树脂成型体,其包含:

热塑性树脂;

碳纤维;

聚酰胺,其具有:

除芳族聚酰胺结构以外的含有芳环的结构单元,所述含有芳环的结构单元是其中二羧酸和二胺是缩聚的结构单元,或是作为开环内酰胺的结构单元,和

不含芳环的结构单元,所述不含芳环的结构单元是其中二羧酸和二胺缩聚的结构单元,或是作为开环内酰胺的结构单元;以及

增容剂。

[17]在如[16]所述的树脂成型体中,

含有芳环的结构单元为下列结构单元(1)和(2)中的至少一种,并且

不含芳环的结构单元可以为下列结构单元(3)和(4)中的至少一种:

·结构单元(1):-(-nh-ar1-nh-co-r1-co-)-

(在结构单元(1)中,ar1表示含有芳环的二价有机基团,r1表示不含芳环的二价有机基团)

·结构单元(2):-(-nh-r2-nh-co-ar2-co-)-

(在结构单元(2)中,ar2表示含有芳环的二价有机基团,r2表示不含芳环的二价有机基团)

·结构单元(3):-(-nh-r31-nh-co-r32-co-)-

(在结构单元(3)中,r31表示不含芳环的二价有机基团,r32表示不含芳环的二价有机基团)

·结构单元(4):-(-nh-r4-co-)-

(在结构单元(4)中,r4表示不含芳环的二价有机基团)。

[18]在如[16]或[17]所述的树脂成型体中,

聚酰胺可以是通过将具有含有芳环的结构单元的第一聚酰胺和具有不含芳环的结构单元的第二聚酰胺共聚获得的共聚聚酰胺。

[19]在如[16]或[17]所述的树脂成型体中,

聚酰胺是聚酰胺的混合物,所述混合物包含含有芳环的第一聚酰胺和不含芳环的第二聚酰胺。

[20]在如[16]至[19]中任一项所述的树脂成型体中,

其中,聚酰胺中的芳环的比例可以为10质量%至40质量%。

[21]在如[16]至[20]中任一项所述的树脂成型体中,

热塑性树脂可以为聚烯烃。

[22]在如[16]至[21]中任一项所述的树脂成型体中,

增容剂可以为改性聚烯烃。

[23]在如[16]至[22]中任一项所述的树脂成型体中,

其中,碳纤维的平均纤维长度可以为0.1mm至5.0mm。

[24]在如[16]至[23]中任一项所述的树脂成型体中,

其中,碳纤维的平均纤维长度可以为0.2mm至2.0mm。

[25]在如[16]至[24]中任一项所述的树脂成型体中,

其中,相对于100质量份的热塑性树脂,碳纤维的含量可以为0.1质量份至200质量份。

[26]在如[16]至[25]中任一项所述的树脂成型体中,

其中,相对于100质量份的热塑性树脂,聚酰胺的含量可以为0.1质量份至100质量份。

[27]在如[16]至[26]中任一项所述的树脂成型体中,

其中,相对于100质量份的热塑性树脂,增容剂的含量可以为1质量份至50质量份。

[28]在如[16]至[27]中任一项所述的树脂成型体中,

相对于碳纤维的质量,聚酰胺的含量可以为1质量%至200质量%。

[29]在如[16]至[28]中任一项所述的树脂成型体中,

相对于碳纤维的质量,增容剂的含量可以为1质量%至100质量%。

[30]在如[16]至[29]中任一项所述的树脂成型体中,

树脂成型体可以为非交联树脂成型体。

发明的有益效果

根据[1]、[2]、[3]或[4]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的树脂组合物中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[5]的观点,与聚酰胺的芳环的比例小于10质量%或大于40质量%的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[6]的观点,与使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯聚合物的一般树脂作为热塑性树脂的情况相比,可以提供一种能够获得廉价的树脂成型体的树脂组合物。

根据[7]的观点,与使用环氧共聚物作为增容剂的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[8]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的树脂组合物中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种含有平均纤维长度为0.1mm至5.0mm的碳纤维并且能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[9]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的树脂组合物中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种能够获得包含具有平均纤维长度为0.2mm至2.0mm的碳纤维并且弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[10]的观点,与相对于100质量份的热塑性树脂,碳纤维的含量小于0.1质量份或大于200质量份的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[11]的观点,与相对于100质量份的热塑性树脂,聚酰胺的含量小于0.1质量份或大于100质量份的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[12]的观点,与相对于100质量份的热塑性树脂,增容剂的含量小于1质量份或大于50质量份的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[13]的观点,与相对于碳纤维的质量,聚酰胺的含量小于1质量%或大于200质量%的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[14]的观点,与相对于碳纤维的质量,增容剂的含量小于1质量%或大于100质量%的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[15]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的非交联树脂组合物中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种能够获得弯曲模量优异的树脂成型体的树脂组合物。

根据[16]、[17]、[18]或[19]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的树脂成型体中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[20]的观点,与聚酰胺的芳环的比例小于10质量%或大于40质量%的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[21]的观点,与使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯聚合物的一般树脂作为热塑性树脂的情况相比,可以提供一种廉价树脂成型体。

根据[22]的观点,与使用环氧共聚物作为增容剂的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[23]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的树脂成型体中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种含有平均纤维长度为0.1mm至5.0mm的碳纤维并且弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[24]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的树脂成型体中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种包含具有平均纤维长度为0.2mm至2.0mm的碳纤维并且弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[25]的观点,与相对于100质量份的热塑性树脂,碳纤维的含量小于0.1质量份或大于200质量份的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[26]的观点,相对于100质量份的热塑性树脂,聚酰胺的含量小于0.1质量份或大于100质量份的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[27]的观点,与相对于100质量份的热塑性树脂,增容剂的含量小于1质量份或大于50质量份的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[28]的观点,与相对于碳纤维的质量,聚酰胺的含量小于1质量%或大于200质量%的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[29]的观点,与相对于碳纤维的质量,增容剂的含量小于1质量%或大于100质量%的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

根据[30]的观点,与在含有热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂的非交联树脂成型体中仅包含不含芳环的聚酰胺作为聚酰胺的情况相比,可以提供一种弯曲模量优异的树脂成型体。

附图说明

图1是表示本实施方式的树脂成型体的主要部分的模型图。

图2是用于描述本实施方式的树脂成型体的主要部分的实例的模式图。

图3是使用微滴法的测试的模式图。

具体实施方式

在下文中,描述了作为本发明的树脂组合物和树脂成型体的实例的实施方式。

[树脂组合物]

本实施方式的树脂组合物包含热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂。聚酰胺具有除芳族聚酰胺结构单元以外的含有芳环的结构单元和不含芳香环的结构单元。每个结构单元是其中二羧酸和二胺缩聚的结构单元,或者是开环内酰胺的结构单元。

近年来,为了获得机械强度优异的树脂成型体,使用包含作为基材(基质)的热塑性树脂和增强纤维的树脂组合物。

在这种树脂组合物中,当增强纤维和热塑性树脂之间的亲和力低时,在它们之间的界面处形成空间,并且该界面处的粘附性有时会降低。

特别是在使用碳纤维作为树脂组合物中的增强纤维的情况下,与玻璃纤维等相比,需要更高的机械强度,但是碳纤维表面上有助于粘附于热塑性树脂的极性基团(如羟基和羧基)少于玻璃纤维上的那些极性基团,因此碳纤维和热塑性树脂之间界面处的粘附性降低。作为结果,机械强度、特别是弯曲模量对于高混合比的碳纤维难以增加。特别是在施加反复拉伸载荷的情况下,可能进行碳纤维与热塑性树脂之间的界面处的剥离,因此从初始阶段开始的弯曲模量的降低趋于增加。

因此,本实施方式的树脂组合物包含四种组分:热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂。此外,施用具有除芳族聚酰胺结构单元以外的含有芳环的结构单元和不含芳环的结构单元的聚酰胺。

由于这种构造,可以得到弯曲模量优异的树脂成型体。虽然获得这种效果的作用尚不清楚,但推测如下。

在由本实施方式的树脂组合物获得树脂成型体时,当树脂组合物加热熔融并混合时,作为基材的热塑性树脂和增容剂熔融,增容剂分子的一部分与聚酰胺分子中包含的酰胺键彼此相容,并且聚酰胺分散在树脂组合物中。

在这种状态下,当聚酰胺与碳纤维接触时,沿着聚酰胺的分子链大量含有的酰胺键和略微存在于碳纤维表面上的极性基团以亲和力(吸引力和氢键)物理粘附在多个位点上。此外,由于热塑性树脂和聚酰胺通常不太相容,因此聚酰胺和碳纤维之间的接触频率通过热塑性树脂和聚酰胺之间的排斥力而增加,并且作为结果,聚酰胺对碳纤维的粘附量和粘附面积增加。因此,在碳纤维周围形成聚酰胺的涂层(参见图1)。在图1中,pp表示热塑性树脂,cf表示碳纤维,cl表示涂层。

此外,由于极性基团之间的化学反应和静电相互作用,形成涂层的聚酰胺也与增容剂分子中的一部分反应性基团相容,因此增容剂也与热塑性树脂相容,从而使吸引力和排斥力处于平衡状态,由聚酰胺形成的涂层以薄且几乎均匀的状态形成。特别是,由于存在于碳纤维表面上的羧基与聚酰胺分子中所含的酰胺键之间的亲和力高,因此聚酰胺的涂层容易在碳纤维周围形成,并且该涂层被认为是具有优异均匀性的薄膜。

另一方面,当具有除芳族聚酰胺结构单元以外的含有芳环的结构单元和不含芳环的结构单元的聚酰胺作为具有这种作用的聚酰胺时,碳纤维和热塑性树脂彼此之间有很好的亲和力。这里,与仅具有不含芳环的结构单元的聚酰胺相比,仅具有含有芳环的结构单元的聚酰胺往往对碳纤维的亲和力具有,对热塑性树脂的亲和力更低。与仅具有含有芳环的结构单元的聚酰胺相比,仅具有不含芳环的结构单元的聚酰胺往往对碳纤维的亲和力更低,对热塑性树脂的亲和力更高。因此,通过应用具有两种结构单元的聚酰胺,碳纤维和热塑性树脂之间的亲和力得到改善,并且通过聚酰胺的涂层进一步增强了碳纤维和热塑性树脂之间的界面的粘附性。

尽管优选的是碳纤维的整个圆周涂布有涂层,但是可以存在未部分涂布的部分。

由此可推测碳纤维与热塑性树脂的界面粘附性提高,可以得到机械强度、特别是弯曲模量优异的树脂成型体。

在本实施方式的树脂组合物中,当使用具有除芳族聚酰胺结构单元外的含有芳环的结构单元和不含芳环的结构单元的聚酰胺作为聚酰胺时,熔融粘度降低,成型性(例如,注射成型性)也提高。因此,可以容易地获得具有高外观品质的树脂成型体。

当仅使用具有芳族聚酰胺结构单元的聚酰胺作为聚酰胺时,在聚酰胺熔融的高温下引起热塑性树脂的热降解。此外,在引起热塑性树脂的热降解的温度下,聚酰胺不能充分熔融,成型性(例如,注射成型性)劣化,并且降低了所得树脂成型体的外观品质和机械性能。

这里,在本实施方式的树脂组合物和由其获得的树脂成型体中,优选的是在树脂组合物(例如,粒料)的制备中通过加热-熔融-捏合和注射成型在碳纤维周围形成聚酰胺的涂层,涂层的厚度为5nm至700nm。

在本实施方式的树脂组合物中,从进一步改善弯曲模量的观点出发,聚酰胺的涂层的厚度为5nm至700nm,并且优选为10nm至650nm。当涂层的厚度为10nm以上,弯曲模量得到改善;当涂层的厚度为700nm以下时,可以防止碳纤维和热塑性树脂之间的界面经由涂层变脆,并且可以抑制弯曲模量的降低。

涂层的厚度是通过以下方法测量的值。在液氮中破坏待测物体,并使用电子显微镜(ve-9800,keyencecorporation制造)观察其横截面。在横截面上,在100个点处测量待涂布在碳纤维周围的涂层的厚度,并计算平均值。

通过观察上述横截面确认涂层。

在本实施方式的树脂组合物(及其树脂成型体)中,例如,采用其中增容剂部分溶解在涂层和热塑性树脂之间的构造。

具体而言,例如,增容剂层优选插入聚酰胺的涂层和作为基材的热塑性树脂之间(参见图2)。也就是说,在涂层的表面上形成增容剂层,并且涂层和热塑性树脂优选通过增容剂层彼此相邻。形成的增容剂层比涂层薄,并且由于增容剂层的插入,增强了涂层与热塑性树脂之间的粘附性(粘附性),并且可以容易地获得机械强度、特别是弯曲模量优异的树脂成型体。在图2中,pp表示热塑性树脂,cf表示碳纤维,cl表示涂层,ca表示增容剂层。

特别是,增容剂层优选以与涂层结合的状态(通过氢键或者通过增容剂和聚酰胺的官能团的反应的共价键等)插入涂层和热塑性树脂之间并与热塑性树脂相容。例如,当应用具有与作为基材的热塑性树脂相同的结构或相容的结构并且在分子的一部分中含有可与上述聚酰胺的官能团反应的位点的增容剂作为增容剂时,可以容易地实现这种构造。

具体而言,例如,在应用作为热塑性树脂的聚烯烃、聚酰胺和作为增容剂的马来酸酐改性聚烯烃的情况下,优选的是在马来酸酐改性聚烯烃层(增容剂层)中,通过马来酸酐位点的开环形成的羧基与聚酰胺层(涂层)的胺残基反应,并且聚烯烃位点以与聚烯烃相容的状态插入。

这里,确认增容剂层插入涂层和热塑性树脂之间的方法如下。

使用红外光谱分析仪(nicolet6700ft-ir,thermofisherscientificinc.制造)作为分析仪。例如,在聚丙烯(在下文中称为pp)作为热塑性树脂、pa66和mxd6作为聚酰胺和马来酸改性聚丙烯(在下文中称为ma-pp)作为改性聚烯烃的树脂组合物(或树脂成型体)的情况下,其混合物、pp和pa66和mxd6的混合物、pp和ma-pp的混合物、作为参照的pp单质、pa66和mxd6的混合物、ma-pp的单质的ir光谱通过kbr压片法获得,并且比较分析了在波长为1820cm-1至1750cm-1的混合物中源自酸酐的峰面积(ma-pp的峰特征)。在pp、pa66、mxd6和ma-pp的混合物中,确认了酸酐峰面积的减少,因此确认了ma-pp、pa66和mxd6彼此反应。因此,可以确认增容剂层(粘附层)介于涂布层和热塑性树脂之间。详细地,当ma-pp与pa66和mxd6反应时,ma-pp的环状马来酸化部分打开以化学键合pa66和mxd6的胺残基,从而减少环状马来酸化部分,从而可以确认增容剂层(粘附层)介于涂层和热塑性树脂之间。

在下文中,描述了本实施方式的树脂组合物的各组分的细节。

-热塑性树脂(a)-

热塑性树脂是树脂组合物的基材,并且是指通过碳纤维增强的树脂组分(也称为基质树脂)。

热塑性树脂没有特别限制,其实例包括聚烯烃(po)、聚苯硫醚(pps)、聚酰胺(pa)、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚醚酰亚胺(pei),聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚苯砜(ppsu)、聚砜(psf)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)、聚缩醛(pom)、聚碳酸酯(pc)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)或丙烯腈-苯乙烯(as)等。

热塑性树脂可以单独使用,或者可以以其两种以上的组合使用。

其中,从进一步改善弯曲模量和成本的观点出发,优选聚烯烃(po)。

聚烯烃可以是含有源自烯烃的重复单元的树脂,并且可以含有源自烯烃以外的单体的重复单元,只要其相对于整个树脂不超过30质量%即可。

聚烯烃可以通过烯烃(必要时,烯烃以外的单体)的加成聚合获得。

用于获得聚烯烃的烯烃和除烯烃以外的单体可分别为一种或两种以上。

聚烯烃可以是共聚物或均聚物。此外,聚烯烃可以是直链或支链的。

这里,烯烃的实例包括直链或支链脂族烯烃和脂环族烯烃。

脂族烯烃的实例包括α-烯烃,例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。

此外,脂环族烯烃的实例包括环戊烯、环庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯、四环十二碳烯或乙烯基环己烷等。

其中,从成本的观点出发,优选α-烯烃,更优选乙烯和丙烯,特别优选丙烯。

作为烯烃以外的单体,选择已知的可加成聚合的化合物。

可加成聚合的化合物的实例包括:苯乙烯类,例如苯乙烯、甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、苯乙烯磺酸或其盐;(甲基)丙烯酸酯类,例如(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸苄酯和(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯;卤乙烯类,例如氯乙烯;乙烯基酯类,例如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯;乙烯基醚类,例如乙烯基甲醚;亚乙烯基卤化物,例如偏二氯乙烯;n-乙烯基化合物,例如n-乙烯基吡咯烷酮;等等。

适合的聚烯烃的实例包括聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚丁烯、聚异丁烯、香豆酮-茚树脂、萜烯树脂或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(eva)等。

其中,优选仅含有源自烯烃的重复单元的树脂,特别是从成本的观点出发,优选聚丙烯。

热塑性树脂的分子量没有特别限制,可以根据树脂的类型、成型条件或树脂成型体的应用等来确定。例如,如果热塑性树脂是聚烯烃,则其重均分子量(mw)优选在10,000至300,000的范围内,更优选在10,000至200,000的范围内。

此外,与上述分子量类似,热塑性树脂的玻璃化转变温度(tg)或熔点(tm)没有特别限制,可根据树脂的类型、成型条件或树脂成型体的应用等来确定。例如,如果热塑性树脂是聚烯烃,则其熔点(tm)优选在100℃至300℃的范围内,更优选在150℃至250℃的范围内。

聚烯烃的重均分子量(mw)和熔点(tm)是如下测量的值。

即,聚烯烃的重均分子量(mw)通过凝胶渗透色谱法(gpc)在以下条件下测定。高温gpc系统“hlc-8321gpc/ht”用作gpc装置,邻二氯苯用作洗脱液。将聚烯烃在高温(140℃至150℃的较高温度)下熔融并过滤到邻二氯苯中,并将滤液用作测量样品。作为测量条件,样品浓度为0.5%,流速为0.6ml/min,样品注入体积为10μl。使用ri检测器进行测量。此外,校准曲线由tosohcorporation制造的10个“聚苯乙烯标准样品tsk标准”样品制备:“a-500”、“f-1”、“f-10”、“f-80”、“f-380”、“a-2500”、“f-4”、“f-40”、“f-128”和“f-700”。

通过jisk7121-1987“塑料转变温度的测量方法”的获得熔融温度的方法中描述的“熔融峰值温度”,由差示扫描量热法(dsc)获得的dsc曲线获得聚烯烃的熔融温度(tm)。

热塑性树脂的含量可以根据树脂成型体的应用等来确定,例如,相对于树脂组合物的总质量,优选为5质量%至95质量%,更优选为10质量%至95质量%,进一步优选为20质量%至95质量%。

在使用聚烯烃作为热塑性树脂的情况下,相对于热塑性树脂的总质量,优选以20质量%以上的量使用聚烯烃。

-碳纤维-

作为碳纤维,使用已知的碳纤维,并且使用pan类碳纤维和沥青类碳纤维。

碳纤维可以是经过已知表面处理的碳纤维。

碳纤维的表面处理的实例包括氧化处理和施胶处理。

碳纤维的形式没有特别限制,可以根据树脂成型体的应用等进行选择。碳纤维形式的实例包括由大量单纤维组成的纤维束、成束纤维束或者其中纤维以二维或三维织造的织物等。

碳纤维的纤维直径和纤维长度等没有特别限制,可以根据树脂成型体的应用等进行选择。

然而,由于即使碳纤维的纤维长度短时也可以得到弯曲模量优异的树脂成型体,因此碳纤维的平均纤维长度优选为0.1mm至5.0mm(优选0.2mm至2.0mm)。

此外,碳纤维的平均直径可以是例如5.0μm至10.0μm(优选6.0μm至8.0μm)。

这里,测量碳纤维的平均纤维长度的方法如下。用光学显微镜在100倍的放大倍数下观察碳纤维,并测量碳纤维的长度。然后,对200根碳纤维进行该测量,并将其平均值作为碳纤维的平均纤维长度。

这里,测量碳纤维平均直径的方法如下。用sem(扫描电子显微镜)以1000倍的放大倍数观察与碳纤维的长度方向正交的截面,并测量碳纤维的直径。然后,对100根碳纤维进行该测量,并将其平均值作为碳纤维的平均直径。

可以使用市售产品作为碳纤维。

pan类碳纤维的市售产品的实例包括由torayindustries,inc.制造的“torayca(注册商标)”、由tohotenaxco.,ltd.制造的“tenax”和由mitsubishirayonco.,ltd.制造的“pyrofil(注册商标)”。pan类碳纤维的其他市售产品包括由hexcel、cytec、dow-aksa、taiwanplastic和sgl制造的商品。

沥青类碳纤维的市售产品的实例包括由mitsubishirayonco.,ltd.制造的“dialead(注册商标)”、由nippongraphitefibreco.,ltd.制造的“granoc”和由kurehacorporation制造的“kreca”。沥青类碳纤维的其他市售产品包括由osakagaschemicalsco.,ltd和cytecindustries制造的市售产品。

碳纤维可以单独使用,或可以以其两种以上的组合使用。

相对于100质量份的热塑性树脂,碳纤维的含量优选为0.1质量份至200质量份,更优选为1质量份至180质量份,还更优选为5质量份至150质量份。

相对于100质量份的热塑性树脂,当碳纤维的含量为0.1质量份以上时,实现树脂组合物的增强;相对于100质量份的热塑性树脂,当碳纤维的含量为200质量份以下时,获得树脂成型体时的成型性得到改善。

当使用除碳纤维以外的增强纤维时,相对于增强纤维的总质量,优选使用80质量%以上量的碳纤维。

这里,相对于100质量份的热塑性树脂,含量(质量份)有时缩写为“phr(每百份树脂)”。

当使用该缩写时,碳纤维的含量为0.1phr至200phr。

-聚酰胺-

聚酰胺具有除芳族聚酰胺结构单元以外的含有芳环的结构单元,和不含芳环的结构单元,每个结构单元是其中二羧酸和二胺缩聚的结构单元,或者是具有开环内酰胺的结构单元。

芳环是指具有5元以上环的单环芳环(环戊二烯和苯)和与具有5元以上环的多个单环芳环缩合的稠环(如萘)。芳环还包括杂环(如吡啶环)。

芳族聚酰胺结构单元是指通过含有芳环的二羧酸和含有芳环的二胺之间的缩聚反应获得的结构单元。

这里,除芳族聚酰胺结构单元以外的含有芳环的结构单元的实例包括下列结构单元(1)和(2)中的至少一种。

·结构单元(1):-(-nh-ar1-nh-co-r1-co-)-

(在结构单元(1)中,ar1表示含有芳环的二价有机基团,r1表示不含芳环的二价有机基团)

·结构单元(2):-(-nh-r2-nh-co-ar2-co-)-

(在结构单元(2)中,ar2表示含有芳环的二价有机基团,r2表示不含芳环的二价有机基团)

另一方面,不含芳环的结构单元的实例包括下列结构单元(3)和(4)中的至少一种。

·结构单元(3):-(-nh-r31-nh-co-r32-co-)-

(在结构单元(3)中,r31表示不含芳环的二价有机基团,r32表示不含芳环的二价有机基团)

·结构单元(4):-(-nh-r4-co-)-

(在结构单元(4)中,r4表示不含芳环的二价有机基团)

在结构式(1)至(3)中,由每个符号表示的“二价有机基团”是源自二羧酸、二胺或内酰胺的二价有机基团的有机基团。具体而言,例如,在结构单元(1)中,由ar1表示的“含有芳环的二价有机基团”表示通过从二胺中除去两个氨基而得到的残基,由r1表示的“不含芳环的二价有机基团”表示通过从二羧酸中除去两个羧基而得到的残基。例如,在结构单元(4)中,由r4表示的“不含芳环的二价有机基团”表示当内酰胺开环时夹在“nh基团”和“co基团”之间的有机基团。

聚酰胺的实例包括共聚聚酰胺和混合聚酰胺。作为聚酰胺,可以组合使用共聚聚酰胺和混合聚酰胺。其中,从进一步改善弯曲模量的观点出发,优选混合聚酰胺作为聚酰胺。

共聚聚酰胺是例如通过将具有除芳族聚酰胺结构单元以外的含有芳环的结构单元的第一聚酰胺和具有不含芳环的结构单元的第二聚酰胺共聚而得到的共聚聚酰胺。

混合聚酰胺是例如包含含有芳环的第一聚酰胺和不含芳环的第二聚酰胺的聚酰胺的混合物。

在下文中,为方便起见,第一聚酰胺可称为“芳族聚酰胺”,第二聚酰胺可称为“脂族聚酰胺”。

在共聚聚酰胺中,从进一步改善弯曲模量的观点出发,芳族聚酰胺与脂族聚酰胺(芳族聚酰胺/脂族聚酰胺)的比以质量比计优选为20/80至99/1(优选为50/50至96/4)。

另一方面,在混合聚酰胺中,从进一步改善弯曲模量的观点出发,芳族聚酰胺与脂族聚酰胺(芳族聚酰胺/脂族聚酰胺)的比以质量比计优选为20/80至99/1(优选为50/50至96/4)。

在芳族聚酰胺中,相对于全部结构单元,含有芳环的结构单元的比例优选为80质量%以上(优选90质量%以上,更优选100质量%以上)。

另一方面,在脂族聚酰胺中,相对于全部结构单元,不含芳环的结构单元的比例优选为80质量%以上(优选90质量%以上,更优选100质量%以上)。

芳族聚酰胺的实例包括含有芳环的二羧酸和不含芳环的二胺的缩聚物或者不含芳环的二羧酸和含芳环的二胺的缩聚物等。

脂族聚酰胺的实例包括不含芳环的二羧酸和不含芳环的二胺的缩聚物或者不含芳环的内酰胺的开环缩聚物等。

这里,含有芳环的二羧酸的实例包括邻苯二甲酸(如对苯二甲酸和间苯二甲酸)或联苯二甲酸等。

不含芳环的二羧酸的实例包括草酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、1,4-环己烷二甲酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸或壬二酸等。

含有芳环的二胺的实例包括对苯二胺、间苯二胺、间二甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷或二氨基二苯醚等。

不含芳环的二胺的实例包括乙二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、壬二胺、十亚甲基二胺或1,4-环己烷二胺等。

不含芳环的内酰胺的实例包括ε-己内酰胺、十一烷内酰胺或十二烷内酰胺等。

每种二羧酸、每种二胺和每种内酰胺可以单独使用,或者以其两种以上的组合使用。

芳族聚酰胺的实例包括mxd6(己二酸和间二甲苯二胺的缩聚物)、尼龙6t(对苯二甲酸和六亚甲基二胺的缩聚物)、尼龙6i(间苯二甲酸和六亚甲基二胺的缩聚物)、尼龙9t(对苯二甲酸和壬二胺的缩聚物)或尼龙m5t(对苯二甲酸和甲基戊二胺的缩聚物)等。

芳族聚酰胺的市售产品的实例包括由mitsubishigaschemicalcompany,inc.制造的“mxd6”、kurarayco.,ltd.制造的“genestar(注册商标):pa6t”、kurarayco.,ltd.制造的“genestar(注册商标):pa9t”或toyoboco.,ltd.制造的“ty-502nz:pa6t”等。

脂族聚酰胺的实例包括尼龙6(ε-己内酰胺的开环缩聚物)、尼龙11(十一烷内酰胺的开环缩聚物)、尼龙12(月桂基内酰胺的开环缩聚物)、尼龙66(己二酸和六亚甲基二胺的缩聚物)或尼龙610(癸二酸和六亚甲基二胺的缩聚物)等。

脂族聚酰胺市售产品的实例包括由dupont制造的“zytel(注册商标):7331j(pa6)”或dupont制造的“zytel(注册商标):101l(pa66)”等。

描述了聚酰胺的物理性质。

从进一步改善弯曲模量的观点出发,聚酰胺(共聚聚酰胺和混合聚酰胺)中的芳环的比例优选为1质量%至55质量%,更优选为5质量%至50质量%,甚至更优选为10质量%至40质量%。

混合聚酰胺中芳环的比例是芳环相对于芳族聚酰胺和脂族聚酰胺整体的比例。

这里,聚酰胺中芳环的比例是指聚酰胺中所含的“单环芳环和由单环芳环缩合形成的稠环”的总比例。在计算聚酰胺中芳环的比例时,排除在单环芳环或由单环芳环缩合形成的稠环上取代的取代基。

也就是说,聚酰胺中芳环的比例是由聚酰胺的“通过二羧酸和二胺的缩聚得到的结构单元”或“具有开环内酰胺的结构单元”的分子量作为结构单元中包含的芳环(在具有取代基的情况下,除取代基外的芳环)的分子量(质量%)的比例计算出来。

首先,代表性聚酰胺中芳环的比例如下所示。不含芳环的尼龙6和尼龙66的芳环比例为0质量%。另一方面,由于具有芳环的mxd6在结构单元中具有芳环“-c6h4-(分子量76.10)”,因此芳环的比例为30.9质量%。类似地,尼龙9t中的芳环的比例为26.49质量%。

·尼龙6:结构单元“-nh-(ch2)5-co-”的结构;结构单元的分子量=113.16;芳环的比例=0质量%

·尼龙66:结构单元“-nh-(ch2)6-nh-co-(ch2)4-co-”的结构;结构单元的分子量=226.32;芳环的比例=0质量%

·mxd6:结构单元“-nh-ch2-c6h4-ch2-nh-co-(ch2)4-co-”的结构;结构单元的分子量=246.34;芳环的比例=30.9质量%

·尼龙9t:结构单元“-nh-(ch2)9-nh-co-c6h4-co-”的结构;结构单元的分子量=288.43;芳环的比例=26.4质量%

共聚聚酰胺和混合聚酰胺中芳环的比例如下测定。

-实例1:在尼龙6和mxd6的共聚聚酰胺或混合聚酰胺(尼龙6与mxd6的质量比=50/50)的情况下-

芳环的比例=(尼龙6的比例×尼龙6中芳环的比例)+(mxd6的比例×mxd6中芳环的比例)=(0.5×0)+(0.5×30.9)=15.5(质量%)

-实例2:在尼龙66、mxd6和尼龙9t(尼龙66、mxd6和尼龙9t的质量比=50/25/25)的共聚聚酰胺或混合聚酰胺的情况下-

芳环的比例=(尼龙66的比例×尼龙66中芳环的比例)+(mxd6的比例×mxd6中芳环的比例)+(尼龙9t的比例×尼龙9t中芳环的比例)=(0.5×0.5×0)+(0.25×30.9)+(0.25×26.4)=14.3(质量%)

聚酰胺(共聚聚酰胺和混合聚酰胺的每种聚酰胺)的分子量没有特别限制,只要其比在树脂组合物中共存的热塑性树脂更容易热熔融即可。例如,聚酰胺的重均分子量优选在10,000至300,000的范围内,更优选在10,000至100,000的范围内。

此外,与上述分子量类似的,聚酰胺(共聚聚酰胺和混合聚酰胺的每种聚酰胺)的玻璃化转变温度或熔融温度(熔点)没有特别限制,只要其比树脂组合物中共存的热塑性树脂更容易热熔融即可。例如,聚酰胺(共聚聚酰胺和混合聚酰胺的每种聚酰胺)的熔点(tm)优选在100℃至400℃的范围内,更优选在150℃至300℃的范围内。

聚酰胺(共聚聚酰胺和混合聚酰胺的每种聚酰胺)优选是与热塑性树脂具有低相容性的树脂,具体而言,是具有与热塑性树脂不同的溶解度参数(sp值)的树脂。

这里,从热塑性树脂和聚酰胺的相容性和它们之间的排斥力的观点出发,热塑性树脂和聚酰胺之间的sp值的差异优选为3以上,更优选为3至6。

这里的sp值是通过fedor方法计算的值。具体而言,根据例如polym(eng.sci.,第14卷,第147页(1974))的描述通过以下等式计算溶解度参数(sp值)。

等式:sp值=√(ev/v)=√(σδei/σδvi)

(在等式中,ev:蒸发能(卡/摩尔),v:摩尔体积(cm3/摩尔),δei:每个原子或原子团的蒸发能,δvi:每个原子或原子团的摩尔体积)

溶解度参数(sp值)采用(cal/cm3)1/2作为单位,但根据实践省略了单位,符号以无量纲表示。

从进一步改善弯曲模量的观点出发,相对于100质量份的热塑性树脂,聚酰胺的含量优选为0.1质量份至100质量份,更优选为30质量份至90质量份,还更优选为40质量份至80质量份。

当聚酰胺的含量在上述范围内时,与碳纤维的亲和力增加,并且弯曲模量得到改善。

从有效地表现出与碳纤维的亲和力的观点来看,聚酰胺的含量优选与上述碳纤维的含量成比例。

相对于碳纤维的质量,聚酰胺的含量优选为1质量%至200质量%,更优选为10质量%至150质量%,还更优选为12质量%至120质量%。

相对于碳纤维的质量,当聚酰胺的含量为1质量%以上,碳纤维与聚酰胺之间的亲和力趋于增加;相对于碳纤维的质量,当聚酰胺的含量为200质量%以下时,树脂的流动性提高。

这里,聚酰胺和碳纤维之间的粘附性通过诸如界面剪切强度等指数来评估。

使用微滴法测量界面剪切强度。这里,参考图3中所示的测试的模式图描述微滴法。

微滴法是通过将液体树脂施加到单丝f,粘附液滴d(也称为树脂颗粒或树脂珠),固定液滴d,然后沿箭头方向对单纤维f进行拉伸测试来评估聚酰胺和碳纤维之间的界面粘附性的方法。

然后,基于该测试,使用以下等式计算界面剪切强度(τ)。

[等式1]

在等式中,τ表示界面剪切强度,f表示拉伸载荷,d表示单纤维的纤维直径,l表示液滴长度。

指数表示计算出的界面剪切强度(τ)的值越大,碳纤维与聚酰胺的粘附性越高。通过选择具有较大值的碳纤维和聚酰胺的组合,形成具有更高弯曲模量的树脂成型体。

-增容剂-

增容剂是增强热塑性树脂和聚酰胺之间的亲和力的树脂。

增容剂可根据热塑性树脂确定。

增容剂优选具有与热塑性树脂相同结构,并且包括在分子的一部分中与聚酰胺具有亲和力的位点。与聚酰胺具有亲和力的位点是例如含有羧基、羧酸酐残基、羧酸酯残基、亚氨基、氨基或环氧基等的改性位点。作为增容剂,可以使用利用上述改性位点改性的热塑性树脂。

例如,在使用聚烯烃作为热塑性树脂的情况下,可以使用改性聚烯烃作为增容剂。

这里,如果热塑性树脂是聚丙烯(pp),优选使用改性聚丙烯(pp)作为改性聚烯烃,类似地,如果聚烯烃是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(eva),优选使用改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(eva)作为改性聚烯烃。

改性聚烯烃的实例包括其中引入了包含羧基、羧酸酐残基、羧酸酯残基、亚氨基、氨基或环氧基等的改性位点的聚烯烃。

从进一步改善聚烯烃与聚酰胺之间的亲和力和成型过程中的上限温度的观点出发,引入聚烯烃中的改性位点优选含有羧酸酐残基,特别优选含有马来酸酐残基。

改性聚烯烃可以通过使含有上述改性位点的化合物与聚烯烃反应直接化学键合的方法或者使用上述含有改性位点的化合物形成接枝链并将接枝链键合到聚烯烃上的方法等获得。

上述含有改性位点的化合物的实例包括马来酸酐、富马酸酐、柠檬酸酐、n-苯基马来酰亚胺、n-环己基马来酰亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基苯甲酸缩水甘油酯、n-[4-(2,3-环氧丙氧基)-3,5-二甲基苄基]丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸烷基酯及其衍生物。

其中,优选通过使作为不饱和羧酸的马来酸酐与聚烯烃反应得到的改性聚烯烃。

改性聚烯烃的具体实例包括酸改性聚烯烃,例如马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性乙烯乙酸乙烯酯共聚物树脂(eva),及其加合物或共聚物。

作为改性聚烯烃,可以使用市售产品。

改性聚丙烯的实例包括由sanyochemicalindustries,ltd.制造的yumex(注册商标)系列(100ts、110ts、1001和1010)等。

改性聚乙烯的实例包括由sanyochemicalindustries,ltd.制造的yumex(注册商标)系列(2000)或由mitsubishichemicalcorporation制造的modic(注册商标)系列等。

改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(eva)的实例包括由mitsubishichemicalcorporation制造的modic(注册商标)系列等。

增容剂的分子量没有特别限制,从加工性的观点出发,优选在5,000至100,000的范围内,更优选在5,000至80,000的范围内。

相对于100质量份的热塑性树脂,增容剂的含量优选为1质量份至50质量份,更优选为2质量份至40质量份,还更优选为5质量份至30质量份。

相对于100质量份的聚酰胺,增容剂的含量优选为1质量份至100质量份,更优选为5质量份至70质量份,还更优选为10质量份至50质量份。

当增容剂的含量在上述范围内时,热塑性树脂和聚酰胺之间的亲和力增强,并且弯曲模量得到改善。

从增强热塑性树脂和聚酰胺之间的亲和力的观点出发,增容剂的含量优选与聚酰胺的含量成比例(间接与碳纤维的含量成比例)。

相对于碳纤维的质量,增容剂的含量优选为1质量%至100质量%,更优选为5质量%至70质量%,还更优选为10质量%至50质量%。

相对于碳纤维的质量,当增容剂的含量为1质量%以上时,容易获得碳纤维与聚酰胺之间的亲和力。相对于碳纤维的质量,当增容剂的含量为100质量%以下时,抑制了引起变色和劣化的残留的未反应的官能团。

-其他组分-

除了上述各组分之外,本实施方式的树脂组合物可以包含其他组分。

其他组分的实例包括公知的添加剂,例如阻燃剂、阻燃剂、阻燃助剂、加热时的污泥防止剂、增塑剂、抗氧化剂、防粘剂、耐光剂、耐候剂、着色剂、颜料、改性剂、抗静电剂、水解抑制剂、填料和除碳纤维外的增强剂(滑石、粘土、云母、玻璃片、研磨玻璃、玻璃珠、结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮化硼等)。

例如,相对于100质量份的热塑性树脂,其他组分优选为0质量份至10质量份,更优选为0质量份至5质量份。这里,“0质量份”是指不含其他组分的形态。

本实施方式的树脂组合物优选为非交联树脂组合物,其中构成树脂组合物的树脂组分不交联。当树脂组分交联时,树脂组合物在树脂组合物中的移动受到限制,并且可能难以在碳纤维周围形成聚酰胺涂层。

(树脂组合物的制造方法)

本实施方式的树脂组合物通过熔融-捏合每种上述组分来制造。

这里,使用已知手段作为熔融捏合的手段,其实例包括双螺杆挤出机、亨舍尔混合机、班伯里密炼机、单螺杆挤出机、多螺杆挤出机或共捏合机等。

熔融捏合时的温度(料筒温度)可以根据构成树脂组合物的树脂组分的熔点等来确定。

特别是,本实施方式的树脂组合物优选通过包括将热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺(聚酰胺具有其中二羧酸和二胺缩聚的结构单元,或者具有开环内酰胺并且是除芳族聚酰胺结构单元以外的含有芳环的结构单元,和不含芳环的结构单元)和增容剂熔融捏合的步骤的制备方法获得。当热塑性树脂、碳纤维、聚酰胺和增容剂同时熔融捏合时,聚酰胺的涂层容易在碳纤维周围以薄且几乎均匀的状态形成,并且弯曲模量增加。

[树脂成型体]

本实施方式的树脂成型体包含热塑性树脂;碳纤维;聚酰胺;和增容剂。(聚酰胺具有除芳族聚酰胺外结构单元以外的含有芳环的结构单元,和不含芳环的结构单元。每个结构单元是其中二羧酸和二胺缩聚的结构单元,或者是开环内酰胺的结构单元。)。也就是说,本实施方式的树脂成型体与本实施方式的树脂组合物具有相同的组成。

本实施方式的树脂成型体优选为由非交联树脂组合物制造的非交联树脂成型体,其中构成树脂组合物的树脂组分不交联。由于所述非交联树脂成型体,可以获得弯曲模量优异的树脂成型体。

本实施方式的树脂成型体可以通过以下方式获得:制备本实施方式的树脂组合物;和将所述树脂组合物成型。作为另一种选择,树脂成型体可以通过以下方式获得:制备包含除碳纤维之外的组分的组合物;并在成型时将所述组合物和碳纤维混合。

至于成型方法,例如,可以应用注射成型、挤出成型、吹塑成型、热压成型、压延成型、涂布成型、浇铸成型、浸渍成型、真空成型和传递成型等。

从形状自由度高的观点出发,本实施方式的树脂成型体的形成方法优选为注射成型。

注射成型的料筒温度为例如180℃至300℃,优选为200℃至280℃。注射成型的模具温度例如为30℃至100℃,更优选为30℃至60℃。

注射成型可以使用市售的装置进行,例如nisseiplasticindustrialco.,ltd.制造的nex150、nisseiplasticindustrialco.,ltd.制造的nex300和sumitomoheavyindustries,ltd.制造的se50d。

本实施方式的树脂成型体适用于诸如电子和电气设备、办公设备、家用电器、汽车内部材料和容器等的应用。更具体而言,电子和电气设备和家用电器的外壳;电子电气设备及家用电器的各种部件;汽车内饰件;cd-rom和dvd存储盒;餐具;饮料瓶;食物托盘;包装材料;膜;片;等等。

特别是,由于本实施方式的树脂成型体使用碳纤维作为增强纤维,因此可以得到机械强度更优异的树脂成型产品。因此,树脂成型体适用于金属部件的替代应用。

实施例

下面将参考实施例具体描述本发明,但本发明不限于这些实施例。

[实施例1至15和比较例1至7]

根据表1至3的组分(表中的数值表示份数)在双螺杆捏合机(tem58ss,toshibamachineco.,ltd.制造)中在下列捏合条件和表1至3中所示的熔融-捏合温度(料筒温度)下捏合,以获得树脂组合物的粒料。将所得粒料在600℃下煅烧2小时,并通过上述方法测量剩余碳纤维的平均纤维长度。测量结果如表1至3所示。

-捏合条件-

·螺杆直径:

·旋转速度:300rpm

·排出喷嘴直径:1mm

将所得粒料在表1至3所示的注射成型温度(料筒温度)和50℃的模具温度下通过注射成型机(nex150,nisseiplasticindustrialco.,ltd.制造)成型为iso多用途哑铃试验片(对应于iso527拉伸试验和iso178弯曲试验)(试验部件厚度为4mm,宽度为10mm)和d2试验片(长度为60mm,宽度为60mm,厚度为2mm)。

[评估]

使用获得的两个试验片进行以下评价。评价结果如表1至3所示。

-弯曲模量-

对于获得的iso多用途哑铃形试验片,使用通用测试装置(autographag-xplus,shimadzucorporation制造)通过符合iso178的方法测量弯曲模量。

-拉伸模量和伸长率-

对于获得的iso多用途哑铃形试验片,使用评估装置(精密通用试验机autographag-is5kn,shimadzucorporation制造),通过根据iso527的方法测量拉伸模量和伸长率。

-外观品质-

观察所得的d2试验片,如下评价外观品质。

目视观察试验片的表面,评价凹陷的存在与否以及成型体的平坦部分的表面性质。评估标准如下。

a:表面部分没有区域状的缺陷,整个表面是均匀的。

b:在表面部分观察到约1mm的区域状不均匀,但触感接近均匀。

c:表面部分上存在1mm以上的区域状不均匀,并且当用手指触摸该区域部分时,触感与其他部分不同。

d:在成型体的平坦部分中产生凹陷。

-涂层的存在与否-

使用所得d2试验片,根据上述方法确认聚酰胺涂层的存在与否。

表1

表2

表3

表1至3中材料类型的细节如下。

-热塑性树脂-

·聚丙烯(novatec(注册商标)ppma3,japanpolypropylenecorporation制造)

·聚乙烯(ultzex20100j,primepolymerco.,ltd.制造)

-增强纤维-

·碳纤维(具有表面处理,短切碳纤维torayca(注册商标),torayindustries,inc.制造;平均纤维长度为20mm,平均直径为7μm)

-脂族pa(脂族聚酰胺)-

·pa6(尼龙6,zytel(注册商标)7331j,dupont制造)

·pa66(尼龙66,101l,dupont制造)

-芳族pa(芳族聚酰胺)-

·mxd6(mxd6,mitsubishigaschemicalcompany,inc.制造)

·pa9t(尼龙9t,genestarpa9t,kurarayco.,ltd.制造)

-增容剂-

·马来酸酐改性聚丙烯(yumex(注册商标)110ts,sanyochemicalindustries,ltd.制造)

·马来酸酐改性聚乙烯(modicm142,mitsubishichemicalcorporation制造)

从以上结果可以理解的是,在本实施例中,与比较例相比,可以获得弯曲模量优异的树脂成型体。

还可以理解的是,在本实施例中,可以获得拉伸模量和外观品质优异的树脂成型体。

当通过上述方法分析每个实施例中制备的成型体时,确认了在涂层和热塑性树脂之间插入使用的增容剂层(马来酸酐改性聚丙烯层和马来酸酐改性聚乙烯层)(在涂层的表面上形成增容剂层)。

本申请基于2016年9月28日提交的日本专利申请(日本专利申请no.2016-190266),将其内容通过引用并入本文。

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