[發(fā)明專利]碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材及其成型品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280066385.0
• 申請(qǐng)日: 2012-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN104039873A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 村松秀隆;平野啟之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東麗株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C08J5/06
• 分類號(hào): C08J5/06;B29B11/16;C08K7/06;C08L23/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 楊宏軍;王大方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材及其成型品。

背景技術(shù)

由于碳纖維增強(qiáng)塑料(以下稱為CFRP：Carbon?Fiber?Reinforced?Plastic)輕質(zhì)且具有優(yōu)異的機(jī)械特性，因此，在高爾夫球桿、釣魚竿、球拍等運(yùn)動(dòng)用品材料、航空器用途中取得良好的成績(jī)，近年來，在風(fēng)車葉片、壓力容器、建筑增強(qiáng)材料等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也在逐步推進(jìn)。另外，在電動(dòng)汽車的開發(fā)活躍化、不斷提升輕質(zhì)化要求的汽車用途中，特別引人注目。

對(duì)于現(xiàn)有CFRP而言，由于對(duì)高力學(xué)特性的要求，環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂為主流。然而，近年來針對(duì)使用加工周期快、生產(chǎn)率優(yōu)異的熱塑性樹脂的CFRP，也積極地進(jìn)行著研究。尤其是將輕質(zhì)且廉價(jià)、耐水性及耐化學(xué)藥品性均優(yōu)異的聚丙烯用于基體樹脂的CFRP(以下稱為熱塑性CFRP)，可期待在產(chǎn)業(yè)用途上的廣泛應(yīng)用。

熱塑性CFRP通常采用注射成型用的混合物顆粒形狀或沖壓成型用的片材形狀等。尤其是使用不連續(xù)纖維的熱塑性CFRP片材，生產(chǎn)率及賦形性優(yōu)異，是以產(chǎn)業(yè)用途為關(guān)注焦點(diǎn)的材料形態(tài)。

專利文獻(xiàn)1公開了使熱塑性樹脂含浸在包含具有特定的纖維長度分布的不連續(xù)增強(qiáng)纖維的片材中而得到的片材狀材料。另外，專利文獻(xiàn)2公開了使熱塑性樹脂含浸在經(jīng)無規(guī)取向的短切原絲(chopped?strand)中而得到的片材狀材料。這些文獻(xiàn)中所示的使用有熱塑性CFRP片材的成型品顯示出優(yōu)異的力學(xué)特性。

專利文獻(xiàn)3公開了可提高不連續(xù)碳纖維和熱塑性樹脂的粘接性、兼具力學(xué)特性和耐沖擊性的適于壓制成型的材料。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-235779號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：國際公開第2007/020910號(hào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2008-169344號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2010-150358號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開2002-3616號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)1：Chiang?W.Y.And?Huang?C.Y.,Composites?Polymer,4(1991),251.

非專利文獻(xiàn)2：Drzal,L.T.,Mater.Sci.Eng.A126(1990),289

發(fā)明內(nèi)容

專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2記載的使用了熱塑性CFRP片材的成型品顯示出脆性破壞行為，期望提高耐沖擊性。

專利文獻(xiàn)3記載的適于壓制成型的材料的耐沖擊性也不能說充分。

本發(fā)明的課題在于，提供一種耐沖擊性和力學(xué)特性的均衡性優(yōu)異的不連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材。具體而言，本發(fā)明的課題在于，提供具有高力學(xué)特性、同時(shí)兼具高耐沖擊性的不連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材及其成型品。

為了解決上述課題，本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材具有如下構(gòu)成。即，

一種碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材，其包含質(zhì)量平均纖維長度為1.5mm～20mm的碳纖維和含有聚丙烯及酸改性聚丙烯的基體樹脂，碳纖維呈單纖維狀分散，并且碳纖維和基體樹脂的界面剪切強(qiáng)度為5.50～10.5MPa。

另外，本發(fā)明的成型品具有如下構(gòu)成。即，

一種成型品，其是對(duì)上述碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材進(jìn)行成型而得到的。

對(duì)于本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材，優(yōu)選基體樹脂中包含0.1～5質(zhì)量％的酸改性聚丙烯。

對(duì)于本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材，在碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材所包含的碳纖維中，優(yōu)選纖維長度超過5mm的碳纖維為20質(zhì)量％以上且為75質(zhì)量％以下、纖維長度小于2mm的碳纖維為1.0質(zhì)量％以上且為25質(zhì)量％以下。

對(duì)于本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材，在碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材所包含的碳纖維中，優(yōu)選纖維長度超過5mm的碳纖維為50質(zhì)量％以上且為70質(zhì)量％以下、纖維長度小于2mm的碳纖維為1.0質(zhì)量％以上且為10質(zhì)量％以下。

對(duì)于本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材，在所述碳纖維的二維取向角度頻數(shù)分布中，優(yōu)選本說明書中所定義的每30°的相對(duì)頻數(shù)的最大值為0.25以下、相對(duì)頻數(shù)的最小值為0.090以上。

對(duì)于本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)聚丙烯片材，碳纖維的體積含有率優(yōu)選為10～40％。

對(duì)于本發(fā)明的成型品，成型品中的本說明書中所定義的空隙率優(yōu)選為3％以下。