[發明專利]樹脂填充纖維基材、纖維強化復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202080013615.1
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN113412189A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 廣瀨成相;平林明子
• 申請（專利權）人: 第一工業制藥株式會社
• 主分類號: B29C70/16
• 分類號: B29C70/16;B29C70/42;D06M15/564;C08J5/04;B29K105/08
• 代理公司: 北京奉思知識產權代理有限公司 11464
• 代理人: 劉欣欣;王國志

本發明的目的在于，在將使用纖維基材而成型的熱塑性樹脂作為基體樹脂的纖維強化復合材料中，防止孔隙的產生，提高強化纖維與熱塑性樹脂的基體樹脂的固定力，提高強度及彈性模量等力學特性。一種樹脂填充纖維基材，其通過在纖維基材的纖維間的空間中填充熱塑性聚氨酯而構成，相對于100質量份的纖維基材，以固體成分換算，熱塑性聚氨酯向纖維基材的賦予量為25質量份以上且100質量份以下。

相關申請的交叉引用

本申請基于2019年2月15日申請的日本專利申請第2019-025614號，并將其內容通過引用并入本文。

技術領域

本申請涉及樹脂填充纖維基材、纖維強化復合材料及其制造方法。

背景技術

一直以來，使用在合成樹脂中添加碳纖維或玻璃纖維以提高合成樹脂制品的拉伸強度等物性的纖維強化復合材料。而且，作為纖維強化復合材料的基體樹脂，主要使用環氧樹脂等熱固性樹脂(參照專利文獻1)。

但是，在使用熱固性樹脂作為基體樹脂的情況下，由于在纖維強化復合材料的成型時伴有熱固性樹脂的化學反應(固化反應)，因此固化需要時間，成型所需的時間變長，存在生產率低這樣的問題。另外，存在如下的問題：通過壓制等對使用熱固性樹脂作為基體樹脂的纖維強化復合材料的中間產物進行形狀變更的再加工不容易進行。

另一方面，與熱固性樹脂不同，熱塑性樹脂在纖維強化復合材料的成型時不伴隨化學反應(固化反應)，因此能夠縮短成型所需的時間，另外，通過將成型中間加工品層疊并加壓加熱，能夠加工成任意的形狀，而且，通過熔融而能夠容易加工成其他形狀的成型品，因此，開始使用熱塑性樹脂作為纖維強化復合材料的基體樹脂。

另外，在將熱塑性樹脂用作基體樹脂的情況下，與纖維的親和性低，纖維強化復合材料的強度低，因此提出了在纖維表面實施使熱塑性樹脂與纖維的親和性提高的集束劑、上漿劑的技術(專利文獻2～4)。

以往，在使用了熱塑性樹脂的纖維強化復合材料的成型中，通常的方法是，將強化纖維切斷為大約10mm以下，作為短纖維而與熱塑性樹脂顆?；旌希⑶沂褂脭D出機擠出利用模具進行成型。但是，根據這樣的材料、方法，強化纖維在擠出機內進一步縮短且無規地取向，因此無法有效地將纖維的強度、彈性模量有效地應用于纖維強化復合材料。為了有效地發揮強化纖維的性能，優選將連續的長纖維作為強化材料，對包含連續纖維的基材賦予樹脂來制造纖維強化復合材料。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平5-132863號公報

專利文獻2：日本特開2006-124847號公報

專利文獻3：日本特開2011-21281號公報

專利文獻4：日本特開2011-214175號公報

發明內容

發明欲解決的技術問題

除了影響基體樹脂與纖維的親和性以外，作為對纖維強化復合材料性能的影響之一，可舉出纖維強化復合材料內部的空隙(孔隙)的量。而且，孔隙的量越少則越能夠提高拉伸強度等物性，因此優選減少孔隙的量。但是，纖維強化復合材料所使用的加強纖維的形態是將數千根～數萬根直徑5～10μm左右的單紗捆扎而構成的紗束，因此，若成型中使用的樹脂的粘度高，則難以使樹脂進入并埋入到紗束內的單紗之間或紗束間的間隙中，形成大量孔隙，難以成型力學特性優異的纖維強化復合材料。

而且，在熱塑性樹脂的情況下，與熱固性樹脂固化前的粘度相比，熔融粘度高，因此難以向單紗之間、紗束間的間隙含浸樹脂，特別是在使用以連續的長纖維作為強化纖維的紗束的織物、無紡布狀的基材的情況下，難以生產無孔隙的纖維強化復合材料。