纤维增强热塑性树脂预浸料及其成型体、以及纤维增强热塑性树脂预浸料的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轻量且强度和刚性优异的纤维增强热塑性树脂预浸料、将上述纤维增 强热塑性树脂预浸料层叠而成的成型体以及纤维增强热塑性树脂预浸料的制造方法。
[0002] 本申请主张基于2012年11月27日在日本提出的日本特愿2012-258443号和2013 年8月7日在日本提出的日本特愿2013-164310号的优先权，并将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003] 近年来，将增强纤维材料与各种基体树脂进行了复合化，由此得到的纤维增强塑 料已发展为广泛用于各种各样的领域/用途。特别是在要求高度的机械特性、耐热性等的 航空/宇宙领域、一般产业领域，以往，作为基体树脂，使用着不饱和聚酯树脂、环氧树脂、 聚酰亚胺树脂等热固性树脂。然而，特别对于航空/宇宙领域，这些基体树脂具有脆且耐冲 击性差这样的缺点，因此要求改善。此外，对于热固性树脂的情况，在使用其制成预浸料时， 由于树脂的寿命短，因此在保存管理上存在问题，也存在对于制品形状缺乏追随性、成型时 间长且生产性低等问题。
[0004] 对此，在使用热塑性树脂制成预浸料的情况下，制成复合材料时的耐冲击性优异， 预浸料的保存管理容易，并且成型时间短，具有降低成型成本的可能性。
[0005] 对于提高使用热塑性树脂预浸料的成型品的机械特性而言，有如下方法：在制造 成型材料的过程中，使热塑性树脂含浸于连续的增强纤维束时，提高增强纤维与热塑性树 脂的界面粘接，结果提高成型品的力学特性。例如，有对增强纤维实施表面氧化处理而赋予 反应性官能团，从而使增强纤维与热塑性树脂的粘接性提高的方法。然而，在该情况下，如 果增强纤维中的表面处理量增多，则增强纤维本身的强度降低，存在对成型品的力学特性 造成影响这样的问题。因此，尝试了除了增强纤维和热塑性树脂以外添加提高粘接性的成 分的方法。作为提高粘接性的成分，例如，提出了使用与增强纤维的亲和性高、与热塑性树 脂反应的环氧化合物的方法（参照专利文献1)。此外，尝试了通过将环氧化合物与含有羟 基的胺化合物的反应生成物用作上浆剂来提高与聚酰胺树脂的粘接性（参照专利文献2)。 然而，在该情况下，虽然上述上浆剂与增强纤维的亲和性良好，但由于与热塑性树脂具有反 应性，因此因基体树脂的粘度上升导致热塑性树脂在连续纤维中的含浸性不充分。因此，在 预浸料制造时微小孔隙残留的可能性高。此外，使用预浸料的成型品通常利用加压成型等 进行成型，对于能够抑制树脂的流动、纤维的曲折的压力存在极限。因此，对于以那样的压 力成型的成型体，存在来自预浸料的微小孔隙残留的可能性，从而存在无法得到力学特性 优异的成型品这样的问题。此外，虽然存在添加含浸性优异的上浆剂的例子，但其为将粘 度小的热固性树脂作为对象的例子，没有对粘度高的热塑性树脂进行研宄（参照专利文献 3)。由此，现状为没有发现对于增强纤维和热塑性树脂两者均具有亲和性，并且热塑性树脂 在增强纤维中的含浸性也充分满足的上浆剂。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特许4894982号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2012-97383号公报
[0010] 专利文献3 :日本特开平1-272867号公报
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供通过使热塑性树脂在增强纤 维中的含浸性优异，从而力学特性优异的纤维增强热塑性树脂预浸料、将上述纤维增强热 塑性树脂预浸料层叠而成的成型体以及上述纤维增强热塑性树脂预浸料的制造方法。
[0013] 用于解决课题的方法
[0014] 本发明人为了解决上述课题进行了深入研宄，结果发现，在纤维增强热塑性树脂 预浸料中，通过使用满足特定条件的增强纤维、上浆剂和聚酰胺系树脂的组合，从而能够提 高热塑性树脂在增强纤维中的含浸性，能够得到使成型体力学特性优异的组合物，从而完 成了本发明。
[0015] 即，本发明涉及如下。
[0016] [1] -种纤维增强热塑性树脂预浸料，其是含有增强纤维[A]、上浆剂[B]、聚酰胺 系树脂[C]的纤维增强聚酰胺预浸料，上述上浆剂[B]与上述聚酰胺系树脂[C]满足以下 条件：
[0017] Nm/N〇< 4. 0
[0018] Ntl:其通过扭矩值的平均值而表示聚酰胺系树脂[C]的流动性的值，其中，所述流 动性为在如下情况下评价，即使用具有辊型叶片并容量为60cc的混合机，以相对于所述混 合机的容量为60%的填充率仅将聚酰胺树脂[C]填充于所述混合机，在聚酰胺系树脂[C] 的熔点+30°C的温度进行了加热而使其熔融后，将所述辊型叶片的转速在IOOrpm维持15 分钟，对此所需的所述辊型叶片的扭矩值的平均值为N ciAm:其通过扭矩值的平均值而表示 如下混合物的流动性的值，其中，所述混合物为以3:100的质量比混合了上浆剂[B]与聚酰 胺系树脂[C]的混合物，所述流动性为在如下情况下评价，即使用具有辊型叶片并容量为 60cc的混合机，以相对于所述混合机的容量为60 %的填充率将所述混合物填充于所述混 合机，在聚酰胺系树脂[C]的熔点+30°C的温度进行了加热而使其熔融后，将所述辊型叶片 的转速在IOOrpm维持15分钟，对此所需的所述辊型叶片的扭矩值的平均值为N m。
[0019] [2]根据[1]所述的纤维增强热塑性树脂预浸料，上述聚酰胺系树脂[C]在下述测 定条件下的复数粘度为30~250Pa · s。
[0020] <测定条件>
[0021] 在利用使用平行板的旋转式粘度计的动态粘弹性测定中，在聚酰胺系树脂[C]的 熔点+30°C、角频率0. lrad/s、形变量20%的情况下测定复数粘度，而使其作为熔融粘度。
[0022] [3]根据[1]或[2]所述的纤维增强热塑性树脂预浸料，上述纤维增强热塑性树脂 预浸料所含的增强纤维[A]相对于上述纤维增强热塑性树脂预浸料的总质量为15~80质 量％，上浆剂[B]相对于上述纤维增强热塑性树脂预浸料的总质量为0. 01~2质量％，聚 酰胺系树脂[C]相对于上述纤维增强热塑性树脂预浸料的总质量为18~85质量％，上述 各成分的合计量不超过100质量％。
[0023] [4]根据[1]~[3]中任一项所述的纤维增强热塑性树脂预浸料，上述增强纤维
[A]的单位面积质量（g/m2)为50~300。
[0024] [5]根据[1]~[4]中任一项所述的纤维增强热塑性树脂预浸料，上述聚酰胺系树 脂[C]为选自由脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺所组成的组中的至少一种树脂。
[0025] [6]根据[1]~[4]中任一项所述的纤维增强热塑性树脂预浸料，上述聚酰胺系树 脂[C]为选自由聚酰胺6和MXD6所组成的组中的至少一种树脂。
[0026] [7]根据[1]~[6]中任一项所述的纤维增强热塑性树脂预浸料，上述上浆剂[B] 含有选自由下述式（1)所表示的化合物（Al)和下述式（2)所表示的化合物（BI)所组成的 组中的至少一种化合物。
[0027] [化 1]
[0028]
【主权项】
1. 一种纤维增强热塑性树脂预浸料，其是含有增强纤维[A]、上浆剂[B]、聚酰胺系树 月旨[C]的纤维增强聚酰胺预浸料，所述上浆剂[B]与所述聚酰胺系树脂[C]满足以下条件： Nffl/N〇< 4.O Ntl:其通过扭矩值的平均值而表示聚酰胺系树脂[C]的流动性的值， 其中，所述流动性为在如下情况下评价，即使用具有辊型叶片并容量为60cc的混合 机，以相对于所述混合机的容量为60%的填充率仅将聚酰胺树脂[C]填充于所述混合机， 在聚酰胺系树脂[C]的熔点+30°C的温度进行了加热而使其熔融后，将所述辊型叶片的转 速在IOOrpm维持15分钟，对此所需的所述辊型叶片的扭矩值的平均值为Ntl; Nm:其通过扭矩值的平均值而表示如下混合物的流动性的值， 其中，所述混合物为以3:100的质量比混合了上浆剂[B]与聚酰胺系树脂[C]的混合 物，所述流动性为在如下情况下评价，即使用具有辊型叶片并容量为60cc的混合机，以相 对于所述混合机