碳纤维用上浆剂、碳纤维用上浆剂的水分散液、和附着有上浆剂的碳纤维束的制作方法

文档序号:17930681发布日期:2019-06-15 00:49阅读:228来源:国知局
碳纤维用上浆剂、碳纤维用上浆剂的水分散液、和附着有上浆剂的碳纤维束的制作方法
本发明涉及碳纤维用上浆剂、碳纤维用上浆剂的水分散液、附着有上浆剂的碳纤维、和附着有上浆剂的碳纤维束。本申请主张基于2016年10月28日在日本申请的日本专利2016-211672号、和2017年10月17日在日本申请的日本专利2017-200941号的优先权,并将其内容引用于此。
背景技术
:纤维增强复合材料的其中一种为由包含碳纤维的增强材和基体树脂形成的碳纤维增强树脂复合材料(以下,有时记为“碳纤维复合材料”)。作为该基体树脂,使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂等各种树脂,其中广泛使用环氧树脂。通常,碳纤维以将直径为5~8μm程度的单纤维以数千根至数万根的单位捆扎而成的碳纤维束的形式使用,因此不容易使基体树脂含浸于碳纤维束中。在基体树脂的含浸不充分的情况下,有时不能充分发挥碳纤维作为增强材的优异性质。特别是近年来,长丝缠绕(以下,有时简称为“fw”)成型法、拉挤(以下,有时简称为“pt”)成型法等具有优异生产率的成型方法逐渐应用于碳纤维复合材料。这些成型方法中,期望从缠绕有碳纤维束的线轴高速地抽出碳纤维束,并在介由辊、引导件等的加工工序中以短时间含浸基体树脂。一直以来,为了提高加工工序中的操作性、与基体树脂的润湿性,对碳纤维施与上浆剂。例如,作为使基体树脂在碳纤维束中的含浸变得良好的上浆剂,在专利文献1和2中公开了一种由表面自由能不同的环氧化合物构成的上浆剂。另外,出于提高耐摩擦性的目的,在专利文献3和专利文献4中公开了一种施与经氨基甲酸酯改性的化合物而成的碳纤维束。另外,出于加工工序中碳纤维束的操作性提高的目的,专利文献5中公开了一种由氨基甲酸酯改性环氧树脂和双酚a环氧乙烷加成物构成的上浆剂。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开第2003/010383号专利文献2:日本特开2008-280624号公报专利文献3:日本特开昭58-013781号公报专利文献4:日本特开平01-314785号公报专利文献5:日本特开2008-274520号公报技术实现要素:发明要解决的课题然而,专利文献1和2中记载的施与了上浆剂的碳纤维束在长丝缠绕等高速成型方法中有时难以充分含浸基体树脂,有时所得到的复合材料的机械特性变得不充分。专利文献3和4中记载的施与了上浆剂的碳纤维束虽然由于耐摩擦性优异因此碳纤维束在加工工序中的操作性良好,但有时基体树脂的含浸变得不充分。另外,同样地,在专利文献5中记载的使用了上浆剂的碳纤维束的情况下,虽然加工工序中的操作性良好,但在长丝缠绕等高速成型方法中有时难以充分含浸基体树脂。即,存在如下课题:未得到能够提供在加工工序中的树脂含浸、操作性、合材料的机械特性均良好的碳纤维和碳纤维束的上浆剂。进一步,对于上浆剂,除了要求提高基体树脂在碳纤维中的含浸性、特别是碳纤维容易均匀地分散于基体树脂内的性质以外,还要求提高碳纤维的集束性(碳纤维的刚性)、碳纤维与基体树脂的界面粘接性。本发明的一个方面是鉴于上述情况而作出的发明,其目的在于提供一种碳纤维用上浆剂和上浆剂的水分散液,该碳纤维用上浆剂能够提供基体树脂的含浸、加工工序中的操作性、复合材料的机械特性均良好的碳纤维和碳纤维束。另外,其目的还在于提供施与了该上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维和附着有上浆剂的碳纤维束、进而机械特性优异的碳纤维增强复合材。本发明的另一个方面是鉴于上述情况而作出的发明,其目的在于提供一种碳纤维用上浆剂和碳纤维用上浆剂的水分散液,该碳纤维用上浆剂能够提供基体树脂的含浸性、集束性、与基体树脂的界面粘接性、在基体树脂内的分散容易性均良好的碳纤维和碳纤维束。另外,其目的还在于提供施与了上述碳纤维用上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维和附着有上浆剂的碳纤维束。用于解决课题的方法本发明包含以下方式。[1]一种碳纤维用上浆剂,其为包含成分(a)、成分(b)、和成分(c)的碳纤维用上浆剂,上述成分(a)为选自由成分(a-1)、成分(a-2)、和成分(a-3)组成的组中的至少一种,上述成分(a-1)为在分子中具有下述式(1-1)的结构的氨基甲酸酯化合物,[化1][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃;r1和r2各自独立地表示甲基或氢原子;n表示1至50的整数。]上述成分(a-2)为在分子中具有下述式(1-2)所表示的结构的酯化合物,[化2][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃基;r1和r2各自独立地表示甲基或氢原子,n1表示1至50的整数。]上述成分(a-3)为在分子中具有下述式(1-3)的结构的酰胺化合物,[化3][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃;r、r1、和r2各自独立地表示甲基或氢原子;n表示1至49的整数。]上述成分(b)为选自由下述式(2)所表示的环氧化合物、下述式(3)所表示的环氧化合物、和下述式(4)所表示的环氧化合物组成的组中的环氧化合物,[化4][式中,m表示1~5的整数。][化5][式中,r3和r4各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的饱和脂肪族烃基。p表示0~5的整数。][化6][式中,q表示0~5的整数。]上述成分(c)为双酚型环氧化合物或脂肪族环氧化合物。[2]根据[1]所述的碳纤维用上浆剂,上述成分(a)包含成分(a-1),上述成分(a-1)在分子中具有环氧基。[3]根据[1]或[2]所述的碳纤维用上浆剂,上述成分(a)包含成分(a-1),相对于上述成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份,上述成分(a-1)的含量为10~60质量份,上述成分(b)的含量为15~55质量份,上述成分(c)的含量为20~75质量份,且成分(a-1)、上述成分(b)和上述成分(c)的合计相对于碳纤维用上浆剂的总质量为50质量%以上。[4]根据[3]所述的碳纤维用上浆剂,其进一步含有脂肪族系酯化合物,上述脂肪族系酯化合物的含量相对于碳纤维用上浆剂的总质量为5~20质量%。[5]根据[3]或[4]所述的碳纤维用上浆剂,其进一步含有表面活性剂,上述表面活性剂的含量相对于碳纤维用上浆剂的总质量为10~25质量%。[6]根据[5]所述的碳纤维用上浆剂,上述表面活性剂为下述式(5)所表示的阴离子系表面活性剂。[化7][式中,r5和r6各自独立地为氢原子、碳原子数1~18的脂肪族烃基或碳原子数6~20的芳香族烃基;r表示5~25的整数。][7]根据[1]所述的碳纤维用上浆剂,上述成分(a)包含成分(a-2),上述成分(a-2)在分子中具有环氧基。[8]根据[1]或[7]所述的碳纤维用上浆剂,上述成分(a)包含成分(a-2),上述成分(a-2)在分子中具有下述式(1-2)’所表示的结构。[化8][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃基;y表示亚甲基、1,1-亚乙基、2,2-亚丙基、-so2-、氧原子、硫原子或单键;r1和r2各自独立地为甲基或氢原子;n1和n2各自独立地表示1至50的整数。][9]根据[1]、[7]和[8]中任一项所述的碳纤维用上浆剂,上述成分(a)包含成分(a-2),相对于上述成分(a)、上述成分(b)、和上述成分(c)的含量的合计100质量份,上述成分(a-2)的含量为40~80质量份,上述成分(b)的含量为10~40质量份,上述成分(c)的含量为10~30质量份。[10]根据[9]所述的碳纤维用上浆剂,其进一步包含表面活性剂,上述表面活性剂的含量相对于碳纤维用上浆剂的总质量为5~30质量%。[11]根据[10]所述的碳纤维用上浆剂,上述表面活性剂为非离子系表面活性剂。[12]一种碳纤维用上浆剂的水分散液,其包含[1]~[11]中任一项所述的碳纤维用上浆剂、和水,上述碳纤维用上浆剂分散于水中。[13]一种附着有上浆剂的碳纤维束,其为包含碳纤维和碳纤维用上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维束,通过自发分散性试验所测定的自发分散率为3以上。[14]根据[13]所述的附着有上浆剂的碳纤维束,相对于附着有上浆剂的碳纤维束的总质量,含有0.1~5.0质量%的[1]~[11]中任一项所述的碳纤维用上浆剂。[15]一种碳纤维增强复合材料的制造方法,包括:将热固性树脂组合物含浸于[13]或[14]所述的附着有上浆剂的碳纤维束中并使热固性树脂组合物加热固化。[16]一种碳纤维增强压力容器的制造方法,包括:通过长丝缠绕法将热固性树脂组合物含浸于[13]或[14]所述的附着有上浆剂的碳纤维束中并使热固性树脂组合物加热固化,从而制造碳纤维增强压力容器。发明效果在本发明的一个方面,通过使用碳纤维用上浆,能够得到基体树脂的含浸、加工工序中的操作性、复合材料的机械特性均良好的附着有上浆剂的碳纤维和附着有上浆剂的碳纤维束。在本发明的另一个方面,通过使用碳纤维用上浆,能够得到基体树脂的含浸性、集束性、与基体树脂的界面粘接性、在基体树脂内的分散容易性均良好的附着有上浆剂的碳纤维和附着有上浆剂的碳纤维束。附图说明图1是用于测定开纤率a的装置的示意图。具体实施方式《碳纤维用上浆剂》<成分(a)>本发明中,(a)成分为选自由成分(a-1)、成分(a-2)、和成分(a-3)组成的组中的至少一种。在本发明的碳纤维用上浆剂中使用的成分(a-1)为在分子中具有式(1-1)的结构的氨基甲酸酯化合物。成分(a-1)优选在一个分子中具有至少两个以上的环氧基。[化9][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃基;r1和r2各自独立地表示甲基或氢原子;n表示1至50的整数。优选r1和r2中的任一个为甲基、另一个为氢原子。]成分(a-1)可以通过使包含多羟基化合物(以下,记为多羟基化合物a)的多羟基化合物的混合物(多元醇混合物)与二异氰酸酯化合物反应来得到,所述多羟基化合物具有羟基乙氧基、羟基多(亚乙基氧基)、羟基异丙基氧基或羟基多(异丙基氧基)。作为多羟基化合物a,优选使用具有羟基异丙基氧基或羟基多(异丙基氧基)的多羟基化合物。在分子中具有环氧基的成分(a-1)可以使具有式(1-1)’所表示的结构的氨基甲酸酯化合物与具有羟基的环氧化合物反应来得到。[化10][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃基;r1和r2各自独立地表示甲基或氢原子;n表示1至50的整数。优选r1和r2中的任一个为甲基、另一个为氢原子。]在分子中具有式(1-1)’所表示的结构的氨基甲酸酯化合物通过将包含多羟基化合物a的多羟基化合物的混合物(多元醇混合物)与二异氰酸酯化合物按照二异氰酸酯化合物中的异氰酸酯基相对于多元醇混合物中的羟基1mol为过量的方式混合,并在40~140℃反应,从而得到。作为多羟基化合物a,优选使用具有羟基异丙基氧基或羟基多(异丙基氧基)的多羟基化合物。在使包含多羟基化合物a的多羟基化合物的混合物(多元醇混合物)与二异氰酸酯化合物反应时,为了促进反应,也可以使用氨基甲酸酯聚合用催化剂,例如二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸锡、辛酸铅、环烷酸铅、辛酸锌等有机金属化合物、三乙二胺、三乙胺等叔胺系化合物。作为除多羟基化合物a以外的多羟基化合物,可列举聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯酰胺多元醇、丙烯酸多元醇、聚氨酯多元醇,其中可以优选使用聚醚多元醇。多羟基化合物可以单独使用,也可以并用多种。作为上述具有羟基异亚丙基氧基或羟基多(异丙基氧基)的多羟基化合物,优选使用以成为期望的分子量的方式对多元醇加成环氧丙烷而得到的化合物(分子量100~10000)。作为上述多元醇,例如作为二元醇,可列举乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇等,作为三元醇,可列举甘油、三氧代异丁烷(2-hydroxymethylpropane-1,3-diol)、1,2,3-丁三醇、1,2,3-戊三醇、2-甲基-1,2,3-丙三醇、2-甲基-2,3,4-丁三醇、2-乙基-1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇、2,3,4-戊三醇、2,3,4-己三醇、五甲基甘油、1,2,4-戊三醇等,作为四元醇,可列举赤藓糖醇、1,2,3,4-戊四醇、2,3,4,5-己四醇、1,2,3,5-戊四醇、1,3,4,5-己四醇等,作为五元醇,可列举木糖醇、阿拉伯糖醇等,作为六元醇,可列举山梨糖醇、甘露糖醇等。作为上述多元醇,优选的是这些醇中的2~4元醇。作为二异氰酸酯化合物,可列举丙烷-1,2-二异氰酸酯、2,3-二甲基丁烷-2,3-二异氰酸酯、2-甲基戊烷-2,4-二异氰酸酯、辛烷-3,6-二异氰酸酯、3,3-二硝基戊烷-1,5-二异氰酸酯、辛烷-1,6-二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(tdi)、亚二甲苯基二异氰酸酯、间四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(3-异氰酸酯甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯)、1,3-或1,4-双(异氰酸酯甲基)环己烷、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(mdi)、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(氢化mdi)、氢化甲苯二异氰酸酯等、以及它们的混合物。另外,在式(1-1)中的x为二价的芳香族基团时,二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(tdi)、亚二甲苯基二异氰酸酯等芳香族的二异氰酸酯的情况下,由于本发明的碳纤维用上浆剂与碳纤维表面的相互作用变强,而且与耐热性优异的具有芳香环的基体树脂的相溶性优异,因此优选。另外,二异氰酸酯可以单独使用,也可以并用多种二异氰酸酯。进一步,也可以并用三异氰酸酯、四异氰酸酯等在一个分子中具有三个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯。作为具有羟基的环氧化合物,可列举双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、联苯型环氧树脂、间苯二酚型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、作为多元醇类与上述含卤素的环氧化物类的反应产物的聚乙二醇型环氧树脂、聚丙二醇型环氧树脂等在环氧树脂中具有羟基的化合物,其中从提高与基体树脂的相溶性这样的观点考虑,优选使用具有羟基的双酚a型环氧树脂或双酚f型环氧树脂。在分子中具有环氧基的成分(a-1)例如通过将具有异氰酸酯残基、在分子中具有式(1-1)’所表示的结构的氨基甲酸酯化合物与具有羟基的环氧化合物混合并在40~140℃反应来得到。这时,相对于在分子中具有式(1-1)’所表示的结构的氨基甲酸酯化合物中的异氰酸酯残基1mol,将具有羟基的环氧化合物中的羟基设为1~10mol。另外,此时为了促进反应,也可以使用氨基甲酸酯聚合用催化剂,例如二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸锡、辛酸铅、环烷酸铅、辛酸锌等有机金属化合物、三乙二胺、三乙胺等叔胺系化合物。成分(a-1)为在分子中具有氨基甲酸酯键、与碳纤维表面的相互作用变强、且具有柔软性的化合物。在使基体树脂含浸于碳纤维束中并固化的工序中,通过在附着于碳纤维的单纤维表面的上浆剂中包含成分(a-1),从而能够形成与碳纤维的单纤维表面强固地粘接的柔软界面层,其结果是:在将附着有包含成分(a)的上浆剂的碳纤维用作复合材料的增强纤维的情况下,该复合材料的机械特性变得良好。在分子中具有环氧基的成分(a-1)为在分子中具有环氧基和氨基甲酸酯键、与碳纤维表面的相互作用变强、且具有柔软性的化合物。在使基体树脂含浸于碳纤维束中并固化的工序中,通过在附着于碳纤维的单纤维表面的上浆剂中包含在分子中具有环氧基的成分(a-1),从而能够形成与碳纤维的单纤维表面强固地粘接的柔软界面层,其结果是:在将附着有包含成分(a)的上浆剂的碳纤维用作复合材料的增强纤维的情况下,该复合材料的机械特性变得特别良好。作为包含成分(a-1)的上浆剂的原料,可以使用adekaresinepu-73b((株)adeka制)、adekaresinepu-78-11((株)adeka制)等市售产品,但这些市售产品大多包含双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂等在分子中不具有式(1-1)的结构的双酚型环氧树脂。在本发明中,在分子中不具有式(1-1)的结构的双酚型环氧树脂属于后述的成分(c)。adekaresinepu-73b和adekaresinepu-78-11所含的成分(a-1)在分子中具有环氧基。成分(a-2)为在分子中具有下述式(1-2)的结构的酯化合物。[化11][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃基;r1和r2各自独立地为甲基或氢原子;n1表示1至50的整数。]成分(a-2)的主链末端可以为羧基,也可以为醇羟基。成分(a-2)通过将包含多羟基化合物a的多羟基化合物的混合物(多元醇混合物)与二羧基化合物或羧酸酐(以下,有时仅记为酸酐)混合并反应来得到。成分(a-2)优选在分子中具有式(1-2)’所表示的结构。[化12][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃基;y表示亚甲基、1,1-亚乙基、2,2-亚丙基、-so2-、氧原子、硫原子或单键;r1和r2各自独立地为甲基或氢原子;n1和n2各自独立地表示1至50的整数。]成分(a-2)可以在分子中具有环氧基。具有环氧基的成分(a-2)可以通过使具有下述式(1-2)”所表示的结构的成分(a-2’)与在一个分子中具有两个以上环氧基的环氧化合物反应而得到。[化13][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃基;r1和r2各自独立地为甲基或氢原子;n1表示1至50的整数。]在分子中具有式(1-2)”所表示的结构的成分(a-2’)(即,主链末端为羧基的成分(a-2))通过将包含多羟基化合物a的多羟基化合物的混合物(多元醇混合物)与二羧基化合物或羧酸酐(以下,有时仅记为酸酐)按照二羧基化合物或酸酐中的羧酸相对于多元醇混合物中的羟基为过量的方式混合并反应来得到。主链末端为醇羟基的成分(a-2)通过将多元醇混合物与二羧基化合物或酸酐按照二羧基化合物或酸酐中的羧酸相对于多元醇混合物中的羟基为不足的方式混合并反应来得到。作为除多羟基化合物a以外的多羟基化合物,可以使用羟基末端的聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯酰胺多元醇、丙烯酸多元醇、聚氨酯多元醇、聚醚多元醇。多羟基化合物可以单独使用,也可以并用多种。作为多羟基化合物a,优选使用以成为期望的分子量的方式对双酚类加成环氧乙烷或环氧丙烷而得到的化合物(质均分子量100~10000),可以得到在分子中具有式(1-2)’所表示的结构的成分(a-2)。需要说明的是,本发明中质均分子量为使用凝胶渗透色谱(gpc)测定的标准聚苯乙烯换算的值。作为上述双酚类,例如可列举双酚f、双酚e、双酚a、双酚s、4,4’-氧代二苯酚、4,4’-硫代二苯酚和4,4’-联苯酚。双酚类的亚苯基可以具有取代基。作为具有带取代基的亚苯基的双酚类,可列举各种双二甲酚、双邻甲酚。其中优选双酚f和双酚a,进一步优选双酚a。作为多羟基化合物a,也优选使用以成为期望的分子量的方式对多元醇加成环氧乙烷或环氧丙烷而得到的化合物(质均分子量100~10000)。作为上述多元醇,例如作为二元醇,可列举乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-二羟基甲基苯等,作为三元醇,可列举甘油、三氧代异丁烷(2-hydroxymethylpropane-1,3-diol)、1,2,3-丁三醇、1,2,3-戊三醇、2-甲基-1,2,3-丙三醇、2-甲基-2,3,4-丁三醇、2-乙基-1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇、2,3,4-戊三醇、2,3,4-己三醇、五甲基甘油、1,2,4-戊三醇等,作为四元醇,可列举赤藓糖醇、1,2,3,4-戊四醇、2,3,4,5-己四醇、1,2,3,5-戊四醇、1,3,4,5-己四醇等,作为五元醇,可列举木糖醇、阿拉伯糖醇等,作为六元醇,可列举山梨糖醇、甘露糖醇等。作为上述多元醇,优选的是这些醇中的2~4元醇。作为二羧基化合物,可列举对苯二甲酸、间苯二甲酸等、以及它们的混合物。作为酸酐,可列举邻苯二甲酸酐。这些二羧酸和酸酐可以具有甲基、乙基等取代基。另外,在式(1-2)中的x为二价的芳香族基团时,即二羧基化合物为对苯二甲酸、间苯二甲酸等芳香族的二羧基化合物的情况下,由于本发明的碳纤维用上浆剂与碳纤维表面的相互作用变强,而且与耐热性优异的具有芳香环的基体树脂的相溶性优异,因此优选。另外,二羧基化合物可以单独使用,也可以并用多种二羧基化合物。进一步,也可以并用在一个分子中具有三个以上羧基的多元羧酸。作为在一个分子中具有两个以上环氧基的环氧化合物,可列举双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、联苯型环氧树脂、间苯二酚型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、作为多元醇类与含卤素的环氧化物类的反应产物的多元醇型环氧树脂、聚乙二醇型环氧树脂、聚丙二醇型环氧树脂等环氧树脂。其中从提高与基体树脂的相溶性这样的观点考虑,优选使用双酚a型环氧树脂或双酚f型环氧树脂。在本发明的碳纤维用上浆剂中使用的成分(a-3)为在分子中具有式(1-3)的结构的酰胺化合物。[化14][式中,x表示二价的芳香族基团、二价的直链或支链的脂肪族烃基、或二价的脂环式烃;r、r1、和r2各自独立地表示甲基或氢原子;n表示1至49的整数。]成分(a-3)可以通过使羧酸与二氨基化合物反应而得到,所述羧酸为将包含多羟基化合物a的多羟基化合物的混合物(多元醇混合物)的分子末端的羟基甲基氧化成羧基而得到的羧酸。作为二氨基化合物,可列举丙烷-1,2-二胺、2,3-二甲基丁烷-2,3-二胺、2-甲基戊烷-2,4-二胺、辛烷-3,6-二胺、3,3-二硝基戊烷-1,5-二胺、辛烷-1,6-二胺、1,6-六亚甲基二胺、三甲基六亚甲基二胺、赖氨酸二胺、甲苯二胺、亚二甲苯基二胺、间四甲基亚二甲苯二胺、异佛尔酮二胺(3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己胺)、1,3-或1,4-双(氨基甲基)环己烷、二苯基甲烷-4,4’-二胺、二环己基甲烷-4,4’-二胺、氢化甲苯二胺等、以及它们的混合物。<成分(b)>成分(b)为选自由下述式(2)所表示的环氧化合物、下述式(3)所表示的环氧化合物、和下述式(4)所表示的环氧化合物组成的组中的环氧化合物。[化15][式中,m表示1~5的整数。][化16][式中,r3和r4各自独立地表示氢原子或碳原子数1~4的饱和脂肪族烃基;p表示0~5的整数。][化17][式中,q表示0~5的整数。]成分(b)只要是选自由上述式(2)所表示的环氧化合物、上述式(3)所表示的环氧化合物、和上述式(4)所表示的环氧化合物组成的组中的环氧化合物即可,可以使用一种也可以混合多种来使用。通常工业上能够获得的环氧树脂为上述式(2)、(3)和(4)中的m、p和q为彼此不同的整数的化合物的混合物,有时对上述式(2)、(3)和(4)中的m、p、q显示小数点后的位数来表示混合物。以下列举成分(b)的例子,但不限于这些。作为成分(b)的式(2)所表示的环氧化合物,可以使用epiclonhp7200系列((dic(株)制)等市售产品。作为成分(b)的式(3)所表示的环氧化合物,可以使用jer157s70(三菱化学(株)制)、jer157s60(三菱化学(株)制)等市售产品。作为成分(b)的式(4)所表示的环氧化合物,可以使用jer1032h60(三菱化学(株)制)、jer1032s50(三菱化学(株)制)等市售产品。作为成分(c)的双酚型环氧化合物或脂肪族环氧化合物,可列举双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂等双酚型的环氧树脂、或通过脂肪族醇或多元醇与环氧氯丙烷的反应而形成的缩水甘油醚末端的环氧树脂。另外,优选作为环氧当量为160~400g/eq、作为数均分子量为340~800、且50℃时的粘度为100mpa·s以上且10000mpa·s以下的化合物。另外,粘度可以通过jisz8803(2011)中的“使用圆锥-板形旋转粘度计的粘度测定方法”来测定。作为成分(c),优选双酚型环氧化合物,双酚a型环氧树脂、双酚f型树脂由于是通用的,因此进一步优选。作为脂肪族环氧化合物,可以使用作为甘油三缩水甘油醚的epiolg-100(日油(株)制)、作为山梨糖醇聚缩水甘油醚的denacol、ex-612、ex-614、ex-622(以上为nagasechemtex(株)制)等市售产品。在本发明的一个方面,成分(a)的含量相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份优选为10质量份以上且60质量份以下。如果成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份中所含的成分(a)为10质量份以上,则基体树脂在本发明的碳纤维束中的含浸变得良好,同时在用作复合材料的增强纤维时可得到该复合材料的机械特性良好的碳纤维束。如果为60质量份以下,则在fw成型等加工工序中碳纤维束的操作性变得良好。进一步优选为15质量份以上且40质量份以下。在本发明的另一个方面,成分(a)的含量相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份优选为10质量份以上且90质量份以下。如果成分(a)的含量为10质量份以上,则基体树脂在本发明的附着有上浆剂的碳纤维束中的含浸变得良好,同时在用作复合材料的增强纤维时可得到该复合材料的机械特性良好的附着有上浆剂的碳纤维束。如果成分(a)的含量为90质量份以下,则在fw成型等加工工序中碳纤维束的操作性变得良好。成分(a)的含量进一步优选为40质量份以上且80质量份以下。在本发明的一个方面,成分(b)的含量相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份优选为15质量份以上且55质量份以下。如果成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份中所含的成分(b)为15质量份以上,则本发明的碳纤维束在fw成型等加工工序中的操作性变得良好。如果为55质量份以下,则基体树脂在碳纤维束中的含浸变得良好。进一步优选为20质量份以上且45质量份以下。在本发明的另一个方面,成分(b)的含量相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份优选为2质量份以上且70质量份以下。如果成分(b)的含量为2质量份以上,则本发明的碳纤维束在fw成型等加工工序中的操作性变得良好。如果成分(b)的含量为70质量份以下,则基体树脂在附着有上浆剂的碳纤维束中的含浸变得良好。成分(b)的含量进一步优选为10质量份以上且40质量份以下。在本发明的一个方面,成分(c)的含量相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份优选为20质量份以上且75质量份以下。如果成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份中所含的成分(c)为20质量份以上,则基体树脂在本发明的碳纤维束中的含浸变得良好,如果为75质量份以下,则在fw成型等加工工序中碳纤维束的操作性变得良好。进一步优选为40质量份以上且60质量份以下。在本发明的另一个方面,成分(c)的含量相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份优选为2质量份以上且70质量份以下。如果成分(c)的含量为2质量份以上,则基体树脂在本发明的附着有上浆剂的碳纤维束中的含浸变得良好。如果成分(c)的含量为70质量份以下,则在fw成型等加工工序中碳纤维束的操作性变得良好。成分(c)的含量进一步优选为10质量份以上且30质量份以下。本发明的碳纤维用上浆剂除了成分(a)、成分(b)、成分(c)以外,也可以包含脂肪族系酯作为成分(d)。成分(d)的含量相对于碳纤维用上浆剂的总质量优选为5质量%以上且20质量%以下。通过含有成分(d),能够使附着有上浆剂的碳纤维束在加工工序中的操作性更良好。作为成分(d),只要是脂肪族羧酸酯就没有特别限制,优选将碳原子数为8以上21以下的脂肪族单羧酸与脂肪族醇脱水缩合而得到的脂肪族酯。具体地说可列举exceparl系列(花王(株))等。更具体地说可列举exceparleh-s、exceparlss(均为花王(株)的产品名)。本发明的上浆剂可以进一步包含非离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂等表面活性剂作为成分(e)。本发明的碳纤维用上浆剂所含的成分(e)用于将上述成分(a)、成分(b)和成分(c)、作为任意成分的成分(d)、以及其他成分分散于水中。表面活性剂可以单独使用一种,也可以并用两种以上。为了将碳纤维用上浆剂施与碳纤维,可以使碳纤维用上浆剂分散于水或溶解性低的有机溶剂中来使用,也可以将上浆剂溶解于溶解性高的有机溶剂中来使用。分散于水中来使用的情况与溶解于有机溶剂中来使用的情况相比,容易操作,更优异。作为溶解性低的有机溶剂,可列举乙醇。作为溶解性高的有机溶剂,可列举丙酮。成分(e)的含量可以考虑碳纤维用上浆剂分散于水中而成的水分散液的稳定性来适当决定。成分(e)的含量相对于碳纤维用上浆剂的总质量优选为5~30质量%,更优选为10~25质量%。如果为5质量%以上,则上浆剂的水分散液的稳定性良好,如果为30质量%以下,则上浆剂的效果表现良好。作为非离子系表面活性剂,作为脂肪族非离子系表面活性剂,可列举高级醇环氧乙烷加成物、脂肪酸环氧乙烷加成物、多元醇脂肪酸酯环氧乙烷加成物、甘油的脂肪酸酯、山梨糖醇和脱水山梨糖醇的脂肪酸酯、季戊四醇的脂肪酸酯等。另外,作为酚系非离子表面活性剂,可列举烷基酚系非离子、多环酚系非离子等。另外,适合使用环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段聚合物(所谓的pluronic型)。作为阴离子系表面活性剂,优选以铵离子作为抗衡离子且将加成了环氧烷的酚系基团作为疏水基团的化合物。作为阴离子系表面活性剂,可以使用羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯盐等表面活性剂。其中优选为硫酸酯盐。作为阴离子系表面活性剂,适合使用以下的式(5)所表示的结构的物质。[化18][式中,r5和r6各自独立地表示氢原子、碳原子数1~18的脂肪族烃基或碳原子数6~20的芳香族烃基。r表示5~25的整数。]《碳纤维用上浆剂的水分散液》本发明的碳纤维用上浆剂的水分散液包含本发明的碳纤维用上浆剂、水。除它们以外,还可以包含其他成分。本发明的碳纤维上浆用的水分散液中所含的其他成分为在不损害由本发明的碳纤维用上浆剂所发挥的功能的范围内配合的成分,例如可列举(聚)酯化合物、(聚)氨基甲酸酯化合物、(聚)酰胺化合物、(聚)酰亚胺化合物等。本发明的碳纤维用上浆剂的水分散液可以通过将碳纤维用上浆剂和表面活性剂混合成均匀物,一边进行搅拌一边逐渐加入水使其转相乳化,从而调制。在本说明书中,“分散”是指上浆剂以1nm~10μm程度的粒子或胶束悬浮于水、有机溶剂等分散介质中而成为悬浊液的状态。使本发明的碳纤维用上浆剂附着于碳纤维表面的上浆处理可以通过使用如下方法施与至碳纤维并将其干燥来进行,所述方法为:通过辊将碳纤维浸渍于碳纤维用上浆剂溶液中或碳纤维用上浆剂的分散液中的方法;使碳纤维与附着有该碳纤维用上浆剂溶液或该碳纤维用上浆剂的分散液的辊接触的方法等。需要说明的是,上浆剂在碳纤维表面上的附着量的调节可以通过碳纤维用上浆剂溶液或碳纤维用上浆剂的分散液的浓度调节、节流量调节来进行。另外,干燥可以使用热风、热板、加热辊、各种红外线加热器等进行。另外,本发明的碳纤维用上浆剂的水分散液中的上浆剂浓度、即碳纤维用上浆剂的水分散液中的除挥发成分(在上浆处理中被干燥除去的水等)以外的成分浓度通常调节为10~50质量%程度的浓度。在碳纤维用上浆剂的水分散液的调制阶段可以将浓度设为小于10质量%,但水在碳纤维用上浆剂的水分散液中所占的比例变大,在从碳纤维用上浆剂的水分散液的调制到使用(碳纤维的上浆处理)期间的运输·保管等方面有时不经济。因此,在使用碳纤维用上浆剂的水分散液(进行碳纤维的上浆处理)时,以成为期望的上浆剂附着量的方式将碳纤维用上浆剂的水分散液稀释至上浆剂的浓度相对于碳纤维用上浆剂的水分散液的总质量为0.1~10质量%来使用。《附着有上浆剂的碳纤维》本发明的附着有上浆剂的碳纤维在碳纤维的表面附着有本发明的碳纤维用上浆剂。通过附着有本发明的碳纤维用上浆剂,从而基体树脂在碳纤维束中的含浸、在fw成型等加工工序中碳纤维束的操作性变得优异。碳纤维用上浆剂的附着量相对于附着有上浆剂的碳纤维的总质量优选为0.1~5.0质量%,更优选为0.2~3.0质量%。用于附着本发明的碳纤维用上浆剂的碳纤维可以为由沥青系、人造丝系或聚丙烯腈系等任一原料物质得到的纤维,也可以为高强度型(低弹性模量碳纤维)、中高弹性碳纤维或超高弹性碳纤维中的任一种。《附着有上浆剂的碳纤维束》本发明的附着有上浆剂的碳纤维束包含碳纤维和碳纤维用上浆剂,其为使用上浆剂进行集束而成的碳纤维束,通过自发分散性试验所测定的自发分散率为3以上。(自发分散性试验的方法)自发分散性试验通过以下方法进行。沿纤维长度方向将碳纤维束切断为2.5cm的长度而制成样品。这时,为了以不弄乱碳纤维束形状的方式切断,将从线轴抽出30cm的碳纤维束以不扭曲、紊乱的状态放置于切割垫,在维持形状的状态下用剃刀切断。测定样品的纤维长度方向的两端和中央的宽度,算出平均宽度w0。将保持在44~46℃范围的双酚a型环氧树脂(25℃的粘度:11~15pa·s)作为自发分散性试验用的评价液。将自发分散性试验用的评价液装入浅盘中,以不对流的状态保持在44~46℃的范围内。使样品漂浮在自发分散性试验用评价液之上,将此时设为0秒。测定60秒后样品纤维长度方向的两端和中央的宽度,算出平均宽度w。将样品的平均宽度在测定期间(60秒)内的增加倍率(平均宽度w/平均宽度w0)设为各样品的自发分散率。对从同一碳纤维束中取得的20个样品分别进行自发分散性试验,将各样品的自发分散率的平均值设为碳纤维束的自发分散率。由于通过进行自发分散性试验来使上浆剂溶解于评价液中,因此对于自发分散性试验的每次测定需要使用新的评价液。自发分散性试验的评价液在44~46℃的范围内必须为液态。因此,如果是在25℃为11~15pa·s的双酚a型环氧树脂,则能够在44~46℃的范围内稳定地保持液态。作为具有上述粘度特性的、市售的双酚a型环氧树脂,可列举jer828(三菱化学(株)制)、epiclon850s(dic(株)制)、adekaresinep-4100((株)adeka制)等。附着有上浆剂的碳纤维束优选为由本发明的附着有上浆剂的碳纤维构成的碳纤维束。在使用除双酚a型环氧树脂(25℃的粘度:11~15pa·s)以外的液体作为自发分散性的评价液的情况下,为不同的测定结果。本发明的碳纤维束的特征在于:利用与基体树脂组合物的相互作用使碳纤维束的一根一根长丝在即使不施加外力的情况下也自发地分散。本发明的碳纤维束可以使用的上浆剂的特征在于:对于基体树脂组合物具有优异的润湿性,会迅速溶解于基体树脂组合物中,且上浆剂溶解于基体树脂组合物中所得的溶解液的表面自由能比仅有基体树脂组合物时的表面自由能低。这里,液体的表面自由能可以通过wilhelmy法等测定。另外,润湿性可以通过附着有上浆剂的碳纤维长丝与基体树脂组合物的动态接触角来测定。自发分散性试验中的碳纤维束的自发分散可以理解为以下现象。首先,使碳纤维束漂浮于评价液上时,附着于碳纤维的长丝的上浆剂会溶解于评价液中。通过上浆剂溶解于评价液中从而使束缚碳纤维束的上浆剂的量变少,因此碳纤维的长丝间的束缚力降低。在刚使碳纤维束(样品)漂浮于评价液上且附着于碳纤维束的上浆剂溶解于评价液中之后,在碳纤维束附近存在“溶解有高浓度上浆剂的评价液”。该“溶解有高浓度上浆剂的评价液”与从样品分离的(未溶解上浆剂的)评价液相比表面自由能低。着眼于位于样品一端的碳纤维的长丝时,由于在碳纤维束侧的评价液中的上浆剂浓度高,相反侧(碳纤维束的外侧)的上浆剂浓度低,因此力沿着将碳纤维束扩展的方向起作用。在将碳纤维束扩展的力超过碳纤维束的长丝间的束缚力时,与评价液接触的碳纤维的长丝组逐渐沿宽度方向扩展。溶解于评价液中的上浆剂在评价液中的扩散朝着消除浓度差的方向起作用,但通过与评价液接触的碳纤维的长丝组沿宽度方向扩展,从而此前未与评价液接触的位于碳纤维束的厚度方向内部的碳纤维的长丝会与评价液接触,来自新的与评价液接触的长丝的上浆剂溶解于评价液中而使评价液中的上浆剂的浓度变高从而维持浓度差,碳纤维束的宽度在评价液上继续扩展。本发明的附着有上浆剂的碳纤维束的特征在于,通过下述方法测定的开纤率a为150%以下。通过开纤率a为150%以下,从而在长丝缠绕成型等加工工序中的操作性优异。在加工工序中,通过抑制在用于输送碳纤维束的辊、引导件中碳纤维束过度地开纤,能够抑制由于碳纤维束的摺角等导致加工工序中产生丝束宽度的变动,均质加工变得容易,操作性优异,因此优选。另外,开纤率a优选为110%以上。如果开纤率a为110%以下,则上浆剂对碳纤维束内的长丝彼此的束缚力强,有时难以使基体树脂含浸于碳纤维束中。本发明中记载的开纤率a由以下式定义。{(开纤时的丝束宽度)/(线轴上的丝束宽度)}×100(%)关于上述“线轴上的丝束宽度”,使用尺子对除了导线(traverse)的折叠部、观察到外观上的变化的部分以外的三处进行测定,作为其平均值得到。进一步,上述“开纤时的丝束宽度”通过以下方法得到。使用如图1所示用于测定开纤率a的装置10。从在纸管上施加导线并缠绕成圆筒状的碳纤维束(线轴1)卷出碳纤维束,通过辊将其引导至由三根开纤棒2(钢铁制圆筒,直径10mm,镀硬铬,维氏硬度1000,表面粗糙度ra:0.8μm)构成的开纤装置,以夹角60°与各个开纤棒接触而进行开纤处理。在保持将该碳纤维束开纤后的丝束宽度的状态下,通过辊并利用驱动辊3输送,施与张力1.0cn/tex,通过激光式测长传感器4以非接触的方式进行丝束宽度的测定。需要说明的是,将卷出张力设为0.30cn/tex,将碳纤维束的行进速度设为10m/分钟。以100ms一次的频率获取激光式测长传感器的输出功率,将10分钟的平均值设为“开纤时的丝束宽度”。另外,本发明的附着有上浆剂的碳纤维束优选包含本发明的碳纤维用上浆剂。本发明的附着有碳纤维用上浆剂的碳纤维束中,通过施与本发明的碳纤维用上浆剂,从而在fw成型等加工工序中碳纤维束的操作性变得良好,另外树脂在碳纤维束中的含浸良好。另外,使用本发明的附着有碳纤维用上浆剂的碳纤维束所制造的碳纤维复合材料成型物的机械特性变得良好。在本发明中,附着有上浆剂的碳纤维束是指上浆剂以被覆构成碳纤维束的各碳纤维表面的至少一部分的形态或连接碳纤维与碳纤维的间隙的形态分散于碳纤维束的内部和整个表面而进行保持的碳纤维束。特别是在本发明的碳纤维用上浆剂含有成分(d)的情况下,包含该上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维束具有优异的耐摩擦性,在加工工序中的操作性变得良好。包含本发明的碳纤维用上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维束由于对机械摩擦的耐摩擦性优异,起绒毛少,因此能够得到在织造等加工工序中的操作容易且绒毛少的织布、多轴向经编织物等纤维基材。另外,包含本发明的碳纤维用上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维束由于对机械摩擦的耐摩擦性优异,起绒毛少,基体树脂在碳纤维束中的含浸良好,因此在长丝缠绕成型、拉挤成型等工序中即使通过辊、引导件也不产生绒毛、不缠绕于辊上,容易在短时间内含浸基体树脂,因此不会损害这些成型方法的优异生产率。包含本发明的碳纤维用上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维束通过含浸基体树脂组合物,从而能够加工成单向预浸料、交叉预浸料、丝束预浸料、短纤维片预浸料、短纤维垫预浸料等中间材料形态的碳纤维复合材料。作为基体树脂组合物,没有特别限制,例如可列举环氧树脂、作为自由基聚合系树脂的丙烯酸树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、热可塑性丙烯酸树脂、进而酚醛树脂等。《碳纤维复合材料》本发明的碳纤维复合材料是使用包含本发明的碳纤维用上浆剂的附着有上浆剂的碳纤维来成型碳纤维复合材料,作为基体树脂,可使用环氧树脂、丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂等自由基聚合系树脂、酚醛树脂等。通过将碳纤维复合材料成型,能够得到碳纤维复合材料成型品。《碳纤维复合材料的制造方法》本发明的碳纤维复合材料的制造方法包括:将热固性树脂组合物含浸于本发明的附着有上浆剂的碳纤维束中后,使热固性树脂组合物加热固化。热固性树脂组合物的比例相对于附着有上浆剂的碳纤维束100质量份优选为30~70质量份,更优选为40~60质量份。使热固性树脂组合物加热固化时的加热条件优选为60~200℃,优选为130~180℃。另外,优选以上述温度加热1~200分钟,更优选加热15~60分钟。《碳纤维增强压力容器的制造方法》本发明的碳纤维增强压力容器的制造方法包括:通过长丝缠绕法将热固性树脂组合物含浸于本发明的附着有上浆剂的碳纤维束中后,使热固性树脂组合物加热固化。在长丝缠绕法中,热固性树脂组合物的比例相对于附着有上浆剂的碳纤维束100质量份优选为30~70质量份,更优选为40~60质量份。在长丝缠绕法中,使热固性树脂组合物加热固化时的加热条件优选为60~200℃,优选为130~180℃。另外,优选以上述温度加热30~200分钟,更优选加热60~150分钟。实施例以下通过实施例具体地说明本发明,但本发明不受这些实施例的任何限制。表1和表2中示出了实施例和比较例中使用的原料。[表1][表2]表2中记载的a原料组合物由于除了成分(a)以外还包含液态的双酚a型环氧树脂或双酚f型环氧树脂(均为成分(c)),因此一并记为成分(a)的含有率。<调制组合物1的调制>调制组合物1通过使用甲苯和甲醇从表2中记载的adekaresinepu-73b反复进行提取来得到。表3中示出了参考例中使用的原料。[表3]商品名或名称获取来源氨基甲酸酯改性环氧树脂hydrann320dic(株)双酚a环氧乙烷20摩尔加成物调制组合物2三菱化学(株)[实施例1-1]<碳纤维用上浆剂的水分散液的调制>在将表1、表2中记载的a原料组合物和成分(b)~(e)以表4中记载的质量份混合而成的碳纤维用上浆剂中加入离子交换水,使用均质混合机进行转相乳化,从而得到碳纤维用上浆剂的水分散液。另外,将水分散液中的上浆剂的浓度调节为40质量%。另外,表7中记载了以表4所记载的质量份将原料混合而得到的碳纤维用上浆剂的成分(a)、成分(b)、成分(c)的配合比率。需要说明的是,该配合比率为相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份各成分的质量份。<水分散液中的上浆剂浓度的测定>在铝制的浅盘(直径45mm、深度10mm)中称量上浆剂的水分散液约2g并用105℃的热风干燥器干燥1小时后,称量残留于浅盘的成分。将上浆剂的水分散液的质量设为w1,将干燥后残留的成分质量设为w2,通过下述计算式求出水分散液中的上浆剂浓度。上浆剂的水分散液中的上浆剂浓度(%)={w2/w1}×100<碳纤维的上浆处理>使没有施与上浆剂的碳纤维束pyrofiltrh5018m(商品名,三菱化学(株)制;长丝数18000根,纤维直径6μm)浸渍通过装满上浆剂的水分散液的浸渍槽内之后,在140℃的气氛下干燥10分钟,然后缠绕于线轴。这时,将调节为40质量%的上浆剂的水分散液按照浸渍槽内的上浆剂的水分散液中的上浆剂浓度成为约2.2质量%的方式稀释后使用。<上浆剂在碳纤维束上的附着量的测定>通过使用了甲基乙基酮的索氏提取法来测定施与上浆剂后的碳纤维束的上浆剂附着量。提取时间设为1小时。<自发分散性试验>通过上述方法评价自发分散性。其中,使用jer828(三菱化学(株)制)作为评价液。<压力容器的制作和破裂压力的测定>使用fw装置将施与了上浆剂的碳纤维束缠绕于容量9升的铝制衬垫(总长540mm、主体部长度415mm、主体部外径163mm、主体部中央处的壁厚3mm)。所使用的铝制衬垫由对jish4040的a6061-t6所规定的铝材料实施热处理而得的材料构成。碳纤维束从缠绕于纸管的线轴卷出并通过导辊来调节位置,接着使用接触辊将基体树脂组合物向碳纤维束定量供给并使其含浸后,如下操作缠绕于衬垫。首先,作为与衬垫的主体部接触的第一层,在主体部上形成相对于衬垫的旋转轴方向成88.6°的环绕层。然后,相对于衬垫的旋转轴方向以11.0°的角度层叠用于增强衬垫的镜部的螺旋层,之后,依次形成表16所示的层压no.3~8所记载的层,制作容器中间体。将所得的容器中间体从fw装置中取出,悬挂于加热炉内,将炉内温度以2℃/分钟升温至135℃后在135℃保持2小时而使其固化。然后,将炉内温度以1℃/分钟冷却至60℃,得到复合材料增强压力容器。将复合材料增强压力容器的罐性能的评价结果(破裂压力的测定结果:罐爆裂单位(mpa))示于表4。需要说明的是,作为基体树脂组合物,使用相对于100质量份jer828添加80质量份xn1045而得到的组合物。<制作压力容器时的树脂含浸状态的评价>观察在制作压力容器时基体树脂组合物在接触辊上的吸入和所制作的压力容器的截面空隙并根据以下基准进行评价,将结果示于表7中。◎:基体树脂组合物在接触辊上的吸入良好,在压力容器截面基本看不到空隙。○:虽然基体树脂组合物在接触辊上的吸入稍慢,但在压力容器截面基本看不到空隙。△:基体树脂组合物在接触辊上的吸入稍慢,在压力容器截面可看到一部分空隙。×:基体树脂组合物在接触辊上的吸入缓慢,在压力容器截面可看到空隙。<在压力容器的制作工序中碳纤维束的工序通过性的评价>按照以下基准来评价制作上述压力容器时的工序通过性,将结果示于表7。◎:导辊上基本看不到绒毛堆积。○:导辊上有一些绒毛堆积。△:导辊上的绒毛堆积较多,但导辊上看不到缠绕。×:导辊上的绒毛堆积非常多,且导辊上产生缠绕。<开纤率a的评价>使用如图1所示用于测定开纤率a的装置10。从在纸管上施加导线并缠绕成圆筒状的碳纤维束(线轴1)卷出碳纤维束,通过辊将其引导至由3根开纤棒2(钢铁制圆筒,直径10mm,镀硬铬,维氏硬度1000,表面粗糙度ra:0.8μm)构成的开纤装置,以夹角60°与各个开纤棒接触而进行开纤处理。在保持将该碳纤维束开纤后的丝束宽度的状态下,通过辊并利用驱动辊3输送,施与张力1.0cn/tex,通过激光式测长传感器4以非接触的方式进行丝束宽度的测定。需要说明的是,将卷出张力设为0.30cn/tex,将碳纤维束的行进速度设为10m/分钟。以100ms一次的频率获取激光式测长传感器的输出功率,将10分钟的平均值设为“开纤时的丝束宽度”。由下述式算出开纤率a。开纤率a={(开纤时的丝束宽度)/(线轴上的丝束宽度)}×100(%)关于上述式的“线轴上的丝束宽度”,使用尺子对除导线的折叠部、观察到外观上的变化的部分以外的三处进行测定,作为其平均值得到。<树脂含浸性的评价>通过以下方法来测定树脂附着率,进行树脂含浸性的评价。使用fw装置,通过接触辊将树脂供给至施与了上浆剂的碳纤维束,将铝制衬垫(总长540mm、主体部长度415mm、主体部外径163mm、主体部中央处的壁厚3mm)缠绕成心轴。接触辊设为使接触辊的下部10mm浸渍于树脂浴中。对接触辊设置金属刀片,将辊与刀片的间隔设为0.1mm。树脂使用jer828,通过将树脂浴浸渍于温水中而将树脂的温度设为35℃。使附着有上浆剂的碳纤维束在该接触辊上以夹角50°接触。另外,通过的金属引导件将接触辊之前的辊出口侧的丝束宽度限制为5.5×10-3mm/tex。将即将与接触辊接触之前的碳纤维束的张力设为1.2cn/tex,将缠绕速度设为10/min。如表7所记载,实施例1-1中,虽然在压力容器的制作工序中工序通过性稍差,但树脂的含浸状态良好,所得的压力容器的性能也良好。[实施例2-1~24-1]将表1、表2中记载的a原料组合物和成分(b)~(e)以表4~6所记载的质量份混合,除此以外,通过与实施例1-1同样的方法得到经上浆处理的碳纤维束,使用所得的碳纤维束来实施与实施例1-1同样的评价。将结果示于表7~9。另外,表7~9中记载了以表4~6所记载的质量份将原料混合而得到的碳纤维用上浆剂的成分(a)、成分(b)、成分(c)的配合比率。需要说明的是,该配合比率为相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份各成分的质量份。[实施例25-1]代替pyrofiltrh5018m而变更为pyrofiltrh5060m(商品名:三菱化学(株)制;长丝数60000根,纤维直径6μm),除此以外,通过与实施例2-1同样的方法来进行上浆处理,使用所得的碳纤维束来实施与实施例1-1同样的评价。将结果示于表9中。[实施例26-1]代替pyrofiltrh5018m而变更为pyrofiltr50d12l(商品名:三菱化学(株)制;长丝数12000根,纤维直径7μm),除此以外,通过与实施例2-1同样的方法来进行上浆处理,使用所得的碳纤维束来实施与实施例1-1同样的评价。将结果示于表9中。[比较例1-1~5-1]将表1、表2中记载的a原料组合物和成分(b)~(e)以表10所记载的质量份混合,除此以外,通过与实施例1-1同样的方法得到经上浆处理的碳纤维束,使用所得的碳纤维束,实施与实施例1-1同样的评价。将结果示于表11中。另外,表11中记载了以表10所记载的质量份将原料混合而得到的碳纤维用上浆剂的成分(a)、成分(b)、成分(c)的配合比率。需要说明的是,该配合比率为相对于成分(a)、成分(b)和成分(c)的合计100质量份各成分的质量份。[参考例1-1、2-1]设为表12所记载的配合量,除此以外,通过与实施例1-1同样的方法得到经上浆处理的碳纤维束,使用所得的碳纤维束来实施同样的评价。在压力容器的制作工序中树脂的含浸状态差,不能令人满意。工序通过性和所得的压力容器的性能良好。将结果示于表12中。[表4][表5][表6][表7][表8][表9][表10][表11][表12]参考例1-1参考例2-1hydrann32010075调制组合物225水分散液中的上浆剂浓度(%)2.22.3碳纤维上的上浆剂附着量(%)0.91.0工序通过性◎○制作压力容器时的树脂含浸状态××罐爆裂(mpa)110110线轴上的丝束宽度(mm)6.16.2自发分散性0.91.0开纤率a112%116%树脂附着率16.2%17.8%表13中示出了实施例1-2~10-2和比较例1-2~6-2中使用的原料。[表13]<酯a1的制造例>按照以下步骤准备双酚a-eo80摩尔加成物(相对于1摩尔双酚a,eo(环氧乙烷)的加成摩尔数为80摩尔)。将228质量份双酚a、1000质量份甲苯和3质量份氢氧化钾投入耐压反应器中,在100℃、-0.1mpa的条件下,用3小时一边以不超过0.5mpa的方式调节压力一边加入3520质量份的eo。在120℃熟化1小时后,减压至-0.1mpa,将甲苯蒸馏除去。如此,得到3700质量份的双酚a-eo80摩尔加成物。在反应容器中,在氮流通下,将相对于1摩尔双酚a加成2摩尔eo所得的双酚a的eo加成物(三洋化成工业株式会社制“newpolbpe-20”以下简称为“bpe-20”。)1580质量份、对苯二甲酸996质量份(醇/酸=5/6摩尔比)和四异丙氧基钛酸酯2质量份在170℃一边将水蒸馏除去一边反应10小时。向其中进一步加入1590质量份上述双酚a-eo80摩尔加成物,一边在180℃减压至-0.1mpa将水蒸馏除去一边反应10小时,得到3900质量份的酯a1。<酯a2的制造例>按照以下步骤准备双酚a-40摩尔eo加成物(相对于1摩尔双酚a,eo的加成摩尔数为40摩尔)。将228质量份双酚a、400质量份甲苯和2质量份氢氧化钾投入耐压反应器中,在100℃、-0.1mpa的条件下,用3小时一边以不超过0.5mpa的方式调节压力一边加入1760质量份的eo。在120℃熟化1小时后,减压至-0.1mpa,将甲苯蒸馏除去。由此得到1980份的双酚a-eo40摩尔加成物。在反应容器中,在氮流通下,将1264质量份bpe-20、830质量份(醇/酸=4/5摩尔比)对苯二甲酸和2质量份四异丙氧基钛酸酯的混合物在170℃一边将水蒸馏除去一边反应10小时。向其中进一步加入1928质量份上述双酚a-eo40摩尔加成物一边在180℃减压至-0.1mpa将水蒸馏除去一边反应10小时,得到3800质量份的酯a2。[实施例1-2]<碳纤维用上浆剂的水分散液的调制>将表13中记载的成分(a)~(e)以表14的实施例1-2的列中记载的比例(质量份)混合,得到碳纤维用上浆剂。在所得的碳纤维用上浆剂中加入离子交换水,使用均质混合机进行转相乳化,得到碳纤维用上浆剂的水分散液。另外,将水分散液中的上浆剂的浓度调节为30质量%。<水分散液中的上浆剂浓度的测定>在铝制的浅盘(直径45mm、深度10mm)中称量上浆剂的水分散液约2g,使用105℃的热风干燥器干燥1小时后,称量残留于浅盘的成分。将上浆剂的水分散液的质量设为w1,将干燥后残留的成分的质量设为w2,通过下述计算式求出水分散液中的上浆剂浓度。上浆剂的水分散液中的上浆剂浓度(质量%)={w2/w1}×100<碳纤维的上浆处理>使没有施与上浆剂的碳纤维束pyrofiltrh5030m(商品名,三菱化学(株)制;长丝数30000根,纤维直径6μm)浸渍通过装满上浆剂的水分散液的浸渍槽内后,在140℃的气氛下干燥10分钟后缠绕于线轴。这时,将调节至30质量%的上浆剂的水分散液按照浸渍槽内的上浆剂的水分散液中的上浆剂浓度成为约2.2质量%的方式稀释后使用。<上浆剂在碳纤维束上的附着量的测定>通过使用甲基乙基酮的索氏提取法,测定相对于附着有上浆剂的碳纤维的总质量的、碳纤维用上浆剂的附着量(质量%)。提取时间设为1小时。<树脂含浸性的评价>通过以下方法来测定树脂附着率,并进行树脂含浸性的评价。使用fw装置,通过接触辊将树脂供给至施与了上浆剂的碳纤维束,将铝制衬垫(总长540mm、主体部长度415mm、主体部外径163mm、主体部中央处的壁厚3mm)缠绕成心轴。接触辊设为将接触辊的下部10mm浸渍于树脂浴中。对接触辊设置金属刀片,辊与刀片的间隔设为0.1mm。树脂使用jer828,通过将树脂浴浸渍于温水中而将树脂的温度设为35℃。使附着有上浆剂的碳纤维束在该接触辊上以夹角50°接触。另外,通过的金属引导件将接触辊紧前的辊出口侧的丝束宽度限制为9mm。将即将与接触辊接触之前的碳纤维束的张力设为2kgf,将缠绕速度设为10/min。将缠绕于心轴的碳纤维束解开并切出5根1m长度,测定每根的质量,将5根质量的平均设为“树脂供给后的碳纤维束的每单位长度质量”。树脂附着率(%)={(树脂供给后的碳纤维束的每单位长度质量-碳纤维束的每单位长度质量)/(树脂供给后的碳纤维束的每单位长度质量)}×100需要说明的是,关于“碳纤维束的每单位长度质量”,从缠绕于纸管的状态的碳纤维束(卷轴)解开碳纤维束并切出5根1m长度,测定每根的质量,作为5根质量的平均值来计算。树脂附着率越大,碳纤维束的树脂含浸性越高。将16%以上判定为○,将14%以上且小于16%判定为△,将小于14%判定为×。<自发分散性试验>通过上述方法来评价自发分散性。其中,使用jer828(三菱化学(株)制)作为评价液。<悬臂试验>通过以下方法测定悬臂值,将其作为碳纤维束的集束性的指标。悬臂值越大,碳纤维束的集束性越高。将24.0cm以上判定为○,将22.0cm以上且小于24.0cm判定为△定,将小于22.0cm判定为×。(步骤1)在25℃的空气气氛下进行测定。将从线轴拉出的30cm碳纤维束以没有扭曲、弄乱的状态放置于具有水平面和从该水平面的一端(直线状)向下方倾斜的倾斜角度为45度的斜面的测定台的上述水平面上,使该试验用碳纤维束的端部(直线状)与上述斜面和上述水平面的边界线a一致。这时,试验用碳纤维束按照处于线轴的表层侧的面成为水平面侧的方式放置。将压板放置于该试验用碳纤维束上,使该压板的端部(直线状)与上述边界线a一致。(步骤2)接着,使压板在朝向斜面的水平方向上以0.5cm/秒的速度移动,在上述试验用碳纤维束的端部与斜面接触之时停止压板的移动。(步骤3)测定步骤2中碳纤维束的端部与斜面接触的点与边界线a的最短距离。(步骤4)将步骤1~步骤3进行10次,将所得的数值的简单平均值记为悬臂值。<界面粘接性的评价>将156根所得的碳纤维束对齐并配置于涂布有由经b阶化的环氧树脂#350(三菱化学(株)130℃固化型)构成的基体树脂的脱模纸的上述环氧树脂的涂布面后,通过加热压接辊将环氧树脂含浸于碳纤维束中,进一步在其上层叠保护膜,从而制作树脂含量约33质量%、碳纤维单位面积重量250g/m2、宽度500mm的单向对齐(ud)预浸料。接着,将由上述ud预浸料调制的厚度2mm的ud层叠板固化成型,从而得到作为碳纤维复合材料成型品的层叠板。对于所得到的作为碳纤维复合材料成型品的层叠板中,根据该层叠板的90°弯曲应力(依据astm-d-790)评价碳纤维与基体树脂的界面粘接性。90°弯曲应力越大,表示碳纤维与基体树脂的粘接性越良好。将90°弯曲应力为135mpa以上判定为○,将125mpa以上且小于135mpa判定为△,将小于125mpa判定为×。将结果一并记载于表14中。<开纤率a的评价>通过实施例1-1中记载的方法评价开纤率a。[实施例2-2~10-2、比较例1-2~6-2]将表13中记载的成分(a)~(e)以表14或15所记载的比例(质量份)混合,除此以外,通过与实施例1-2同样的方法得到附着有上浆剂的碳纤维束。使用所得的附着有上浆剂的碳纤维束,实施与实施例1-2同样的评价。将结果示于表14和15中。[表14][表15][表16]产业上的可利用性在本发明的一个方面,通过使用碳纤维用上浆,能够得到基体树脂的含浸、加工工序中的操作性、复合材料的机械特性均良好的附着有上浆剂的碳纤维和附着有上浆剂的碳纤维束。在本发明的另一个方面,通过使用碳纤维用上浆,能够得到基体树脂的含浸性、集束性、与基体树脂的界面粘接性、基体树脂内的分散容易性均良好的附着有上浆剂的碳纤维和附着有上浆剂的碳纤维束。符号说明1:被附着有上浆剂的碳纤维束缠绕的线轴2:开纤棒3:驱动辊4:激光式测长传感器10:用于测定开纤率a的装置。当前第1页12
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