混纤丝、纺织物和编织物、复合材料以及复合材料的制造方法_2

文档序号:9291185阅读:来源:国知局
连续热塑性树脂纤维所使用的热塑性树脂的种类、热塑性树脂的纤维数、纤度、连 续强化纤维的种类、纤维数、纤度、连续热塑性树脂纤维与连续强化纤维的纤维数之比或纤 度比、连续热塑性树脂纤维的处理剂、连续强化纤维的处理剂、捻次数等进行适当确定,能 够进一步提尚机械强度。
[0048]〈连续热塑性树脂纤维〉
[0049]本发明中使用的连续热塑性树脂纤维通常是多种纤维形成束状而得到的连续热 塑性树脂纤维束,使用连续热塑性树脂纤维束来制造本发明的混纤丝。
[0050]本发明中的连续热塑性树脂纤维是指具有超过6mm的纤维长度的热塑性树脂纤 维。本发明中使用的连续热塑性树脂纤维的平均纤维长度没有特别限定,从使成形加工性 变得良好的观点出发,优选为1~20,OOOm的范围、更优选为100~1,0000m、进一步优选为 1,000 ~7,OOOm0
[0051]本发明中使用的连续热塑性树脂纤维包含热塑性树脂组合物。热塑性树脂组合物 以热塑性树脂作为主要成分(通常,组合物的90质量%以上为热塑性树脂),另外适当配混 公知的添加剂等。
[0052]作为热塑性树脂,可广泛使用复合材料用混纤丝所使用的树脂,例如可以使用聚 乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂;聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯 等聚酯树脂;聚醚酮、聚醚砜、热塑性聚醚酰亚胺等热塑性树脂。本发明中,热塑性树脂优选 为聚酰胺树脂。本发明中能够使用的聚酰胺树脂的详情见后述。
[0053] 本发明中使用的连续热塑性树脂纤维通常使用连续热塑性树脂纤维成为束状的 连续热塑性树脂纤维束进行制造,所述连续热塑性树脂纤维束的平均1根的总纤度优选为 40~600dtex、更优选为50~500dtex、进一步优选为100~400dtex。通过设为这种范围, 所得混纤丝中的连续热塑性树脂纤维的分散状态变得更良好。构成所述连续热塑性树脂纤 维束的纤维数优选为1~200f、更优选5~IOOf为、进一步优选为10~80f、特别优选为 20~50f。通过设为这种范围,所得混纤丝中的连续热塑性树脂纤维的分散状态变得更良 好。
[0054] 本发明中,为了制造一根混纤丝,上述连续热塑性树脂纤维束优选在1~100根的 范围内使用,更优选在1~50根的范围内使用,进一步优选在3~15根的范围内使用。通 过设为这种范围,本发明的效果会更有效地发挥。
[0055] 用于制造一根混纤丝的上述连续热塑性树脂纤维的总纤度优选为200~ 12000dtex、更优选为1000~3000dtex。通过设为这种范围,本发明的效果会更有效地发 挥。
[0056] 用于制造一根混纤丝的上述连续热塑性树脂纤维的总纤维数优选为10~2000f、 更优选为20~1600f、进一步优选为200~350f。通过设为这种范围,混纤丝的混纤性提 高,可以得到作为复合材料的物性和质感更优异的混纤丝。进而,通过使纤维数为IOf以 上,进行了开纤的纤维容易更均匀地混合。另外,设为2000f以下时,难以形成任意纤维不 均匀存在的区域,能够得到更具均匀性的混纤丝。
[0057] 本发明中使用的连续热塑性树脂纤维束的拉伸强度优选为2~10gf/d。通过设为 这种范围,存在更容易制造混纤丝的倾向。
[0058] 〈〈连续热塑性树脂纤维的处理剂〉〉
[0059] 本发明中使用的连续热塑性树脂纤维还优选将其表面用处理剂进行处理。通过 制成这种方式,混纤丝中的连续强化纤维的分散度进一步提高。处理剂只要具有对连续热 塑性树脂纤维进行集束的功能,则对其种类没有特别限定。作为处理剂,可例示出酯系化 合物、亚烷基二醇系化合物、聚烯烃系化合物、苯醚系化合物,更具体而言,优选为表面活性 剂。
[0060] 连续热塑性树脂纤维的处理剂的量相对于连续热塑性树脂纤维为0. 1~2质 量%、更优选为〇. 5~1. 5质量%。通过设为这种范围,连续热塑性树脂纤维的分散变得良 好,容易得到更均质的混纤丝。另外,制造混纤丝时,连续热塑性树脂纤维产生与机械摩擦 的摩擦力、纤维彼此的摩擦力,此时连续热塑性树脂纤维有时会断裂,通过设为上述范围, 能够更有效地防止纤维的切断。另外,为了获得均质的混纤丝而对连续热塑性树脂纤维施 加机械应力,根据此时的应力,能够更有效地防止连续热塑性树脂纤维的切断。
[0061] 〈〈连续热塑性树脂纤维的利用处理剂进行处理的方法〉〉
[0062] 连续热塑性树脂纤维的利用处理剂进行处理的方法只要能够实现期望目的就没 有特别限定。例如可列举出:向连续热塑性树脂纤维中添加使处理剂溶解于溶液而成的物 质,从而使处理剂附着于连续热塑性树脂纤维的表面。另外,通过将处理剂向连续热塑性树 脂纤维的表面进行鼓风,也可以实现。
[0063]〈〈聚酰胺树脂组合物〉〉
[0064] 本发明的连续热塑性树脂纤维如上所述优选包含聚酰胺树脂组合物。
[0065] 聚酰胺树脂组合物以聚酰胺树脂作为主要成分,作为此处使用的聚酰胺树脂,可 列举出聚酰胺4、聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺 612、聚对苯二甲酰己二胺(聚酰胺6T)、聚邻苯二甲酰己二胺(聚酰胺61)、聚己二酰间苯 二甲胺、聚十二酰间苯二甲胺、聚酰胺9T、聚酰胺9MT等。
[0066] 上述那样的聚酰胺树脂之中,从成形性、耐热性的观点出发,更优选使用聚酰胺6、 聚酰胺66、或者利用a,Co-直链脂肪族二元酸与苯二甲胺的缩聚而得到的苯二甲胺系聚 酰胺树脂(XD系聚酰胺)。这些之中,从耐热性、阻燃性的观点出发,进一步优选为XD系聚 酰胺。另外,聚酰胺树脂为混合物时,聚酰胺树脂中的XD系聚酰胺的比率优选为50重量% 以上、更优选为80重量%以上。
[0067] 本发明中,特别优选二胺结构单元的50摩尔%以上源自苯二甲胺的聚酰胺树脂, 进一步优选该聚酰胺树脂的数均分子量(Mn)为6, 000~30, 000,尤其是,更优选该聚酰胺 树脂的〇. 5~5质量%为分子量1,000以下的聚酰胺树脂。以下,说明本发明中使用的优 选聚酰胺树脂组合物的形态,但自不用说本发明不限定于此。
[0068] 本发明中使用的聚酰胺树脂优选将二胺结构单元(源自二胺的结构单元)的50 摩尔%以上源自苯二甲胺的聚酰胺树脂制成纤维状。即,是二胺的50摩尔%以上源自苯二 甲胺、并与二羧酸进行缩聚而成的苯二甲胺系聚酰胺树脂。
[0069] 优选二胺结构单元的70摩尔%以上、更优选80摩尔%以上源自间苯二甲胺和/ 或对苯二甲胺且二羧酸结构单元(源自二羧酸的结构单元)的优选50摩尔%以上、更优选 70摩尔%以上、特别优选80摩尔%以上源自碳原子数优选为4~20的a,《 -直链脂肪族 二羧酸的苯二甲胺系聚酰胺树脂。
[0070] 作为能够用作苯二甲胺系聚酰胺树脂的原料二胺成分的间苯二甲胺和对苯二甲 胺之外的二胺,可例示出四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、2-甲基戊二胺、六亚甲基二胺、七 亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、2, 2, 4-三甲 基六亚甲基二胺、2, 4, 4-三甲基六亚甲基二胺等脂肪族二胺;1,3-双(氨甲基)环己烷、 1,4-双(氨甲基)环己烷、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、双(4-氨基环己基)甲 烷、2, 2-双(4-氨基环己基)丙烷、双(氨甲基)十氢萘、双(氨甲基)三环癸烷等脂环式 二胺;双(4-氨基苯基)醚、对苯二胺、双(氨甲基)萘等具有芳香环的二胺等,可以使用1 种或者混合使用2种以上。
[0071] 作为二胺成分而使用苯二甲胺之外的二胺时,以二胺结构单元的50摩尔%以下、 优选以30摩尔%以下、更优选以1~25摩尔%、特别优选以5~20摩尔%的比例进行使 用。
[0072] 作为优选用作聚酰胺树脂的原料二羧酸成分的、碳原子数4~20的a,直 链脂肪族二羧酸,例如可例示出琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、己二酸、癸二酸、 十一烷二酸、十二烷二酸等脂肪族二羧酸,可以使用1种或者混合使用2种以上,这些之中, 聚酰胺树脂的熔点达到适合成形加工的范围,因此优选为己二酸或癸二酸,特别优选为癸 二酸。
[0073]作为上述碳原子数4~20的a,《 -直链脂肪族二羧酸之外的二羧酸成分,可例 示出间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸等苯二甲酸化合物;1,2-萘二甲酸、1,3-萘二甲 酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、1,6-萘二甲酸、1,7-萘二甲酸、1,8-萘二甲酸、2, 3-萘 二甲酸、2, 6-萘二甲酸、2, 7-萘二甲酸之类的异构体等萘二甲酸等,可以使用1种或者混合 使用2种以上。
[0074] 作为二羧酸成分而使用碳原子数4~20的a,《 -直链脂肪族二羧酸之外的二羧 酸时,从成形加工性、阻隔性的观点出发,优选使用对苯二甲酸、间苯二甲酸。对苯二甲酸、 间苯二甲酸的比例优选为二羧酸结构单元的30摩尔%以下、更优选为1~30摩尔%、特别 优选为5~20摩尔%的范围。
[0075] 进而,除了二胺成分、二羧酸成分之外,作为构成聚酰胺树脂的成分,在不损害本 发明效果的范围内,e-己内酰胺、月桂内酰胺等内酰胺类、氨基己酸、氨基i^一烷酸等脂肪 族氨基羧酸类也可用作共聚成分。
[0076] 作为聚酰胺树脂,优选为聚己二酰间苯二甲胺树脂、聚癸二酰间苯二甲胺树脂、聚 癸二酰对苯二甲胺树脂、以及将间苯二甲胺和对苯二甲胺的混合苯二甲胺与己二酸缩聚而 成的混合聚己二酰间苯二甲胺/对苯二甲胺,更优选为聚癸二酰间苯二甲胺树脂、聚癸二 酰对苯二甲胺树脂、以及将间苯二甲胺和对苯二甲胺的混合苯二甲胺与癸二酸缩聚而成的 混合聚癸二酰间苯二甲胺/对苯二甲胺树脂。这些聚酰胺树脂存在成形加工性特别良好的 倾向。
[0077] 本发明中,作为聚酰胺树脂,数均分子量(Mn)优选为6, 000~30, 000,更优选其中 的0. 5~5质量%为分子量1,000以下的聚酰胺树脂。
[0078] 使数均分子量(Mn)为6, 000~30, 000的范围内时,存在所得复合材料或其成形 品的强度进一步提高的倾向。数均分子量(Mn)更优选为8, 000~28, 000、进一步优选为 9, 000~26, 000、更进一步优选为10, 000~24, 000、特别优选为11,000~22, 000、更特别 优选为12, 000~20, 000。为这种范围时,耐热性、弹性模量、尺寸稳定性、成形加工性变得 更良好。
[0079] 需要说明的是,此处提及的数均分子量(Mn)是指利用下式由聚酰胺树脂的末端 氨基浓度[NH2] (y当量/g)和末端羧基浓度[C00H] (y当量/g)来算出。
[0080] 数均分子量(Mn) = 2, 000, 00(V([C00H] + [NH2])
[0081] 另外,聚酰胺树脂优选含有0. 5~5质量%的分子量1,000以下的成分。通过以 这种范围含有这种低分子量成分,所得聚酰胺树脂在连续强化纤维中的浸渗性会提高,因 此其成形品的强度、低翘曲性变得良好。超过5质量%时,该低分子量成分会渗出而导致强 度恶化、表面外观变差。
[0082] 分子量为1,〇〇〇以下的成分的含量更优选为0. 6~4. 5质量%、进一步优选为 〇. 7~4质量%、更进一步优选为0. 8~3. 5质量%、特别优选为0. 9~3质量%、更特别优 选为1~2. 5质量%。
[0083] 分子量为1,000以下的低分子量成分的含量的调整可通过调整聚酰胺树脂聚合 时的温度或压力、二胺的滴加速度等熔融聚合条件
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