[發明專利]復合基材

無效

• 申請號: 201380035961.X
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN104781316A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 大木武;萩原克之
• 申請（專利權）人: 帝人株式會社
• 主分類號: C08J5/06
• 分類號: C08J5/06
• 代理公司: 北京奉思知識產權代理有限公司 11464
• 代理人: 吳立;鄒軼鮫

技術領域

本發明涉及一種作為包含熱塑性樹脂作為基質的碳纖維增強復合材料的中間體的復合基材，此處的碳纖維增強復合材料是指直接用于成型的前驅體，并且本發明提供一種可操作性和平面內各向同性優異并且適用于制造不包含在平面內特定方向上定向的、并且平面內各向同性和機械特性優異的碳纖維增強復合材料的復合基材。

背景技術

在傳統地使用金屬材料的應用中，通過使用纖維增強復合材料，尤其是包含樹脂和諸如碳纖維、芳綸纖維或玻璃纖維的增強纖維的纖維復合材料，來代替金屬材料，在維持應用中所需的機械性能和生產率的同時實現減重是重要的技術挑戰。

已知使用連續纖維或增加纖維體積含有率(Vf)的技術用于增強纖維增強復合材料的機械性能。在纖維增強復合材料中使用連續纖維的情況下，機械性能可能由于Vf的增加而增強。然而，使用連續纖維的織物和單向材料等通常存在由于纖維的各向異性所以以不同角度，例如以0°/+45°/-45°/90°，堆疊纖維，以及此外堆疊處理變得復雜，例如，平面對稱地堆疊纖維，從而防止導致低生產率的成形制品的翹曲的問題。另一方面，在由切割纖維的的氈狀材料獲得纖維增強復合材料的情況下，由于纖維存在于三維方向上或者許多纖維纏結等，難以增加纖維體積含量。此外，當將切割纖維的氈狀材料用作纖維增強復合材料的增強纖維時，存在由于相比于使用連續纖維的情況的纖維的不連續性而導致的增強纖維難以展現強度增強作用的問題，并且相對于理論值，成形件中的增強纖維的強度展現率為50％以下。例如，菲專利文獻1描述了通過使用熱固性樹脂作為基質由碳纖維氈獲得的纖維增強復合材料，但相對于理論值，這樣的纖維增強復合材料的強度展現率約44％。

通過對被稱作預浸料坯中間基材，使用壓熱釜根據情況進行2小時以上加熱和加壓，來獲得傳統地提出的、包含熱固性樹脂作為基質的纖維增強復合材料，在該中間基材中，預先以熱固性樹脂浸漬增強纖維基材。近年來，已經提出將未浸漬樹脂的增強纖維基材設定在模具中、然后將熱固性樹脂注入其中的RTM方法，并且成型時間已經大幅縮短。然而，即使使用RTM方法時，成型一個部件也需要10分鐘以上(專利文獻1)。

因此，注意力集中在了包含熱塑性樹脂來代替傳統的熱固性樹脂作為基質的復合材料上，特別是集中在了包含碳纖維作為增強纖維的復合材料(碳纖維增強復合材料)上。然而，與熱固性樹脂相比，由于高粘度，因此熱塑性樹脂需要長時間以利用樹脂浸漬纖維基材，結果，成型的節拍時間不利地延長。此外，已知的是，碳纖維不在平面內的特定方向上定向的、具有平面內各向同性的碳纖維增強復合材料是優選的，但是當通過利用熱塑性樹脂浸漬碳纖維氈等來形成復合材料時，由于熔融狀態下的熱塑性樹脂的高粘度，所以浸漬需要高壓，并且存在由于歸因于纖維和樹脂在模具內流動而產生的纖維定向混亂而難以維持平面內各向同性的問題。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：JP-A-2008-68720(此處所使用的術語“JP-A”是指“未審公開的日本專利申請”)

非專利文獻

非專利文獻1：復合材料A(Composite?Part?A)，38(2007)，pp.755-770

發明內容

本發明要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種復合基材，該復合基材具有優異的可操作性和平面內各向同性并適合用于碳纖維增強復合材料的制造，并且該復合基材不包含在平面內方向上的特定定向且具有優異的平面內各向同性和機械特性。

解決問題的技術方案

作為為了解決上述問題而進行廣泛研究的結果，本發明人將注意力集中在了作為直接用于成型的成型材料的前驅體(纖維增強復合材料)之前的階段的中間體上，并且發現由碳纖維和熱塑性樹脂構成的、并且具有特定空隙率的復合基材適于作為碳纖維增強復合材料的中間體。本發明已經基于該發現而完成。該發明的特點如下所述。

[1]一種復合基材，包含：碳纖維，該碳纖維具有3mm以上且100mm以下的平均纖維長度；和熱塑性樹脂，以100質量份所述碳纖維計，該熱塑性樹脂以3至1000質量份的量牢固地固定至所述碳纖維，其中，所述復合基材的空隙率為大于7vol％至小于100vol％。

[2]根據[1]所述的復合基材，其中，通過對氈狀材料進行加熱加壓獲得所述復合基材，在該氈狀材料中，碳纖維氈與熱塑性樹脂結合，并且通過加熱加壓使得在一次加熱加壓處理中上述空隙率的降低不超過40vol％，來獲得所述復合基材。