纤维强化复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用了全芳香族聚酯纤维的纤维强化复合材料。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中，由无机纤维和基质树脂构成的纤维强化复合材料，其机械强度特 别优异，因此，大多用于以运动用途为代表的运输机械用途、一般工业用途等。
[0003] 然而，无机纤维强化复合材料虽然刚性优异，但是减震性不充分，在因冲击而造成 损伤时，存在复合材料飞散的问题。
[0004]已知如果在无机纤维强化复合材料中复合不同种的纤维，会给重量、强度、耐冲击 性、减震性带来变化。因此，为了提高无机纤维强化复合材料的特性，提出了以多种方法复 合不同种纤维的方案(参照专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2012-139841号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 如上所述，目前，为了不损及刚性、并且轻质且具有优异的耐冲击性，并提高减震 性和防飞散性，研究了各种复合材料、复合形态。
[0010]但尚未发现能够充分表现各种效果的纤维强化复合材料。
[0011] 本发明的目的在于提供一种不损及刚性、并且轻质且耐冲击性、减震性和防飞散 性优异的纤维强化复合材料。
[0012] 用于解决课题的方法
[0013] 本发明的目的通过一种纤维强化复合材料来实现，该纤维强化复合材料的特征在 于，叠层有仅由无机纤维构成的纤维构造体（1)和含有全芳香族聚酯纤维的纤维构造体 (2)、在它们之中含浸有树脂，纤维强化复合材料的最外层为仅由无机纤维构成的纤维构造 体(1)，并且，在中心层以外的层存在至少一层含有全芳香族聚酯纤维的纤维构造体(2)。
[0014] 另外，本发明优选含有全芳香族聚酯纤维的纤维构造体（2)在纤维构造体（1)和 (2)整体中为5~40质量％。
[0015] 另外，本发明优选含有全芳香族聚酯纤维的纤维构造体(2)为仅由全芳香族聚酯 纤维构成的纤维构造体，并且，该纤维构造体(2)在纤维构造体（1)和(2)整体中为5质量％ 以上。
[0016] 另外，本发明的目的通过在上述纤维强化复合材料所使用的、含有全芳香族聚酯 纤维的纤维构造体中含浸、涂敷或者层压树脂而成的预浸材料来实现。
[0017] 另外，上述预浸材料中，优选全芳香族聚酯纤维的总纤度为15~llOOdtex、单丝纤 度为5dtex以下、纤维构造体的单位面积重量为50~100g/m 2的织物。
[0018] 发明的效果
[0019] 本发明与仅由无机纤维构成的复合材料相比，轻质、且同时表现出耐冲击性、减震 性和防飞散性的提高，并且不会大幅度损害刚性。
[0020] 另外，通过使用全芳香族聚酯纤维，与使用芳香族聚酰胺纤维的情况相比，能够更 有效地表现这样的全部特性。
【附图说明】
[0021] 图1为表示实施例1的纤维强化复合材料的说明图。
[0022] 图2为表示比较例2的纤维强化复合材料的说明图。
[0023]图3为表示实施例2的纤维强化复合材料的说明图。
[0024] 图4为表示本发明中使用的熔融纺丝装置的一例的概要的说明图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明的纤维强化复合材料叠层有仅由无机纤维构成的纤维构造体(1)和含有全 芳香族聚酯纤维的纤维构造体(2)，在它们之中含浸有树脂。
[0026] 作为本发明中所使用的无机纤维，可以列举碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、硼纤 维、碳化硅纤维、钛酸钾纤维、不锈钢纤维、ΡΒ0纤维等。这些纤维原料可以单独使用，或者也 可以将2种以上的纤维混合使用。
[0027] 无机纤维的纤度只要能够实现本发明的目的即可，没有特别限制。
[0028] 本发明中所使用的全芳香族聚酯纤维由全芳香族聚酯系聚合物形成。
[0029] 上述全芳香族聚酯系聚合物为由芳香族二羧酸、芳香族二醇和/或芳香族羟基羧 酸或它们衍生物形成的聚合物，根据情况，也包括它们与脂环族二羧酸、脂环族二醇、脂肪 族二醇或它们的衍生物的共聚物。
[0030] 其中，作为芳香族二羧酸，可以列举对苯二甲酸、间苯二甲酸、4,4'_二羧基联苯、 2,6_二羧基萘、1，2_双(4-羧基苯氧基）乙烷等、或它们的烷基、芳基、烷氧基、卤素的环上取 代体。
[0031] 作为芳香族二醇，可以列举对苯二酚、间苯二酚、4,4'_二羟基联苯、4,4'_二羟基 二苯甲酮、4,4'_二羟基二苯基甲烷、4，4'_二羟基二苯基乙烷、2，2_双(4-羟基苯基)丙烷、 4，4 二羟基二苯醚、4，4 二羟基二苯砜、4，4 二羟基二苯硫醚、2，6-二羟基萘、1，5-二羟 基萘等、或它们的烷基、芳基、烷氧基、卤素的环上取代体。
[0032] 作为芳香族羟基羧酸，可以列举对羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、2-羟基萘-6-羧酸、 1-羟基萘-5-羧酸等、或它们的烷基、芳基、烷氧基、卤素的环上取代体。
[0033]作为脂环族二羧酸，可以列举反式-1，4-二羧基环己烷、顺式-1，4-二羧基环己烷 等、或它们的烷基、芳基、卤素的环上取代体。
[0034] 作为脂环族和脂肪族二醇，可以列举反式-1，4-二羟基环己烷、顺式-1，4-二羟基 环己烷、乙二醇、1，4-丁二醇、苯二甲基二醇等。
[0035] 它们的组合之中，作为本发明中优选的全芳香族聚酯系聚合物，可以列举例如： (a)由对羟基苯甲酸残基40~70摩尔％、上述芳香族二羧酸残基15~30摩尔％和芳香族二 醇残基15~30摩尔％构成的共聚酯、（b)对苯二甲酸和/或间苯二甲酸与氯氢醌、苯基氢醌、 和/或氢醌构成的共聚酯、（C)由对羟基苯甲酸残基20~80摩尔％和2_羟基萘-6-羧酸残基 20~80摩尔％构成的共聚酯等。
[0036]使用上述起始原料，为了得到本发明所使用的全芳香族聚酯系聚合物，直接进行 缩聚反应，或者通过脂肪族或芳香族单羧酸或它们的衍生物、脂肪族醇或酚类或者它们的 衍生物等的酯化进行缩聚反应。作为缩聚反应，能够采用已知的整体聚合、溶液聚合、悬浊 聚合等，所得到的聚合物直接作为纺丝用试样，或者以粉体状在不活泼气体中或减压下进 行热处理，形成为纺丝用试样。或者，也可以一次通过挤出机造粒后使用。
[0037]在成分中，在其强度不会实质性降低的范围内，可以含有其它聚合物或添加剂(颜 料、碳、热稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、焚光增白剂等）。
[0038] 本发明中的全芳香族聚酯系聚合物中，存在适合于纺丝的分子量范围。作为与该 适合于熔融纺丝条件的分子量相对应的物性值，使用"流动开始温度"。"流动开始温度"定 义为：使用岛津制作所制的流量测试仪CFT-500，用直径1mm、长度10mm的喷嘴，以压力 lOOkg/cm2的状态，将试样以4°C/分钟升温，试样通过喷嘴流动，并且赋予4,800Pa · s的表 观粘度的温度。
[0039] 本发明中，适合于熔融纺丝的全芳香族聚酯系聚合物的"流动开始温度"优选为 305 ~325°C〇
[0040] 本发明中的全芳香族聚酯纤维的总纤度的范围优选为15~llOOdtex，更优选为 100~440dtexD
[0041] 通过使用细纤度的纤维，能够填埋与含有其它纤维的层的间隙，抑制刚性损失。但 是，在纤度过细时，存在难以不损及刚性并同时具备高的刚性、减震性和防飞散性的趋势。 [0042]另外，本发明中的全芳香族聚酯纤维的单丝纤度优选为12.Odtex以下，更优选为 5. Odtex以下。另外，纤丝数的范围优选为3~1000,更优选为10~800。
[0043]本发明中的全芳香族聚酯纤维的强度优选为10.0 cN/dtex以