树脂组合物、树脂成型体和树脂组合物的制备方法与流程

本发明涉及树脂组合物、树脂成型体和树脂组合物的制备方法。

背景技术：

在相关技术中，提供了各种树脂组合物，并将它们用于各种应用中。

特别地，包含热塑性树脂的树脂组合物用于家用电器和汽车的各种部件和壳体中，或用于商业设备及电气电子设备的壳体等各种部件中。

例如，JP-A-2003-528956公开了一种长纤维强化的聚烯烃结构，其长度为3mm以上，该结构包括：(a)0.1重量％至90重量％的至少一种聚烯烃；(b)0.1重量％至50重量％的至少一种聚酰胺；(c)0.1重量％至15重量％的至少一种改性聚烯烃；(d)5.0重量％至75重量％的至少一种强化纤维；和(e)0.1重量％至10重量％的至少一种含硫添加剂。

另外，JP-A-2014-181307公开了一种聚烯烃树脂改性剂，其包括：酸聚烯烃嵌段(A)；和聚酰胺嵌段(B)，其中，所述聚烯烃树脂改性剂含有聚合物(X)，该聚合物中¹³C-NMR检测的衍生自酰胺基的碳与衍生自甲基、亚甲基和次甲基中的碳之比(α)为0.5/99.5至12/88。此外，JP-A-2014-181307公开了“一种包含无机纤维的聚烯烃树脂组合物，其包括：上述聚烯烃树脂改性剂(K)；聚烯烃树脂(D)；和无机纤维(E)。

技术实现要素：

本发明提供了一种包含聚烯烃和碳纤维的树脂组合物，与包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂没有形成围绕碳纤维的包覆层的情况相比，或者与由树脂围绕碳纤维形成的包覆层的厚度小于50nm和大于700nm的情况相比，由本发明的树脂组合物可以获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

本发明的第一至第十九方面如下所述。

本发明的第一方面为一种树脂组合物，包含：聚烯烃；碳纤维；包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂；以及相容剂，其中，所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂形成围绕所述碳纤维的包覆层，并且所述包覆层的厚度为50nm至700nm。

本发明的第二方面为根据本发明第一方面所述的树脂组合物，其中所述相容剂的层位于所述包覆层和所述聚烯烃之间。

本发明的第三方面为根据本发明第一或第二方面所述的树脂组合物，其中所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂为聚酰胺。

本发明的第四方面为根据本发明第一至第三方面中任一方面所述的树脂组合物，其中所述相容剂是改性聚烯烃。

本发明的第五方面为根据本发明第一至第四方面中任一方面所述的树脂组合物，其中相对于100重量份的所述聚烯烃，所述碳纤维的含量为0.1重量份至200重量份。

本发明的第六方面为根据本发明第一至第五方面中任一方面所述的树脂组合物，其中相对于100重量份的所述聚烯烃，所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量为0.1重量份至20重量份。

本发明的第七方面为根据本发明第一至第六方面中任一方面所述的树脂组合物，其中相对于100重量份的所述聚烯烃，所述相容剂的含量为0.1重量份至20重量份。

本发明的第八方面为根据本发明第一至第七方面中任一方面所述的树脂组合物，其中相对于所述碳纤维的重量，所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量为1重量％至10重量％。

本发明的第九方面为根据本发明第一至第八方面中任一方面所述的树脂组合物，其中相对于所述碳纤维的重量，所述相容剂的含量为1重量％至15重量％。

本发明的第十方面提供了一种树脂成型体，包含：聚烯烃；碳纤维；包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂；以及相容剂，其中，所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂形成围绕所述碳纤维的包覆层，并且所述包覆层的厚度为50nm至700nm。

本发明的第十一方面为根据本发明第十方面所述的树脂成型体，其中所述相容剂的层位于所述包覆层和所述聚烯烃之间。

本发明的第十二方面为根据本发明第十或第十一方面中任一方面所述的树脂成型体，其中所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂是聚酰胺。

本发明的第十三方面为根据本发明第十至第十二方面中任一方面所述的树脂成型体，其中所述相容剂是改性聚烯烃。

本发明的第十四方面为根据本发明第十至第十三方面中任一方面所述的树脂成型体，其中相对于100重量份的所述聚烯烃，所述碳纤维的含量为0.1重量份至200重量份。

本发明的第十五方面为根据本发明第十至第十四方面中任一方面所述的树脂成型体，其中相对于100重量份的所述聚烯烃，所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量为0.1重量份至20重量份。

本发明的第十六方面为根据本发明第十至第十五方面中任一方面所述的树脂成型体，其中相对于100重量份的所述聚烯烃，所述相容剂的含量为0.1重量份至20重量份。

本发明的第十七方面为根据本发明第十至第十六方面中任一方面所述的树脂成型体，其中相对于所述碳纤维的重量，所述包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量为1重量％至10重量％。

本发明的第十八方面为根据本发明第十至第十七方面中任一方面所述的树脂成型体，其中相对于所述碳纤维的重量，所述相容剂的含量为1重量％至15重量％。

本发明的第十九方面为一种制备树脂组合物的方法，包括：将聚烯烃、碳纤维、包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂、以及相容剂熔融捏合。

根据本发明的第一方面，可以提供一种包含聚烯烃和碳纤维的树脂组合物，与包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂没有形成围绕碳纤维的包覆层的情况相比，或者与由所述树脂围绕碳纤维形成的包覆层的厚度小于50nm和大于700nm的情况相比，由本发明的树脂组合物可以获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第二方面，可以提供一种树脂组合物，与相容剂的层没有位于包覆层和聚烯烃之间的情况相比，由所述树脂组合物可以得到具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第三方面，可以提供一种树脂组合物，与将咪唑用作包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的情况相比，由本发明的树脂组合物能够获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第四方面，可以提供一种树脂组合物，与将环氧共聚物用作相容剂的情况相比，由本发明的树脂组合物能够获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明第五方面，可以提供一种树脂组合物，与相对于100重量份的聚烯烃，碳纤维的含量低于0.1重量份或高于200重量份的情况相比，由本发明的树脂组合物能够获得具有优异的可成型性以及优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明第六方面，可以提供一种树脂组合物，与相对于100重量份的聚烯烃，包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情况相比，由本发明的树脂组合物能够获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第七方面，可以提供一种树脂组合物，与相对于100重量份的聚烯烃，所述相容剂的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情况相比，由本发明的树脂组合物能够获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第八方面，可以提供一种树脂组合物，与相对于碳纤维的重量，包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量低于1重量％或高于10重量％的情况相比，由本发明的树脂组合物能够获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第九方面，可以提供一种树脂组合物，与相对于碳纤维的重量，所述相容剂的含量低于1重量％或高于15重量％的情况相比，由本发明的树脂组合物能够获得具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十方面，与包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂没有形成围绕碳纤维的包覆层的情况相比，或者与由所述树脂围绕碳纤维形成的包覆层的厚度低于50nm和高于700nm的情况相比，可以提供一种包含聚烯烃和碳纤维、并且具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十一方面，与相容剂的层没有位于包覆层和热塑性树脂之间的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十二方面，与将聚咪唑用作包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十三方面，与将环氧共聚物用作相容剂的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十四方面，与相对于100重量份的聚烯烃，碳纤维的含量低于0.1重量份或高于200重量份的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十五方面，与相对于100重量份的聚烯烃，包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十六方面，与相对于100重量份的聚烯烃，相容剂的含量低于0.1重量份或高于20重量份的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十七方面，与相对于碳纤维的重量，包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的含量低于1重量％或高于10重量％的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十八方面，与相对于碳纤维的重量，相容剂的含量低于1重量％或高于15重量％的情况相比，可以提供一种具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

根据本发明的第十九方面，可以提供一种制备树脂组合物的方法，与所述方法包括将聚烯烃和碳纤维与相容剂和包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂的聚合物进行熔融捏合的步骤的情况相比，所述树脂组合物可以提供具有优异弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

附图说明

将基于以下附图对本发明的示例性实施方案进行详细说明，其中：

图1为示出了根据本发明的示例性实施方案的树脂成型体的主要部分的BF-STEM图像；

图2为示出了根据本发明示例性实施方案的树脂成型体的主要部分的一个实例的示意图；以及

图3为示出了其中采用微滴法的试验的示意图。

具体实施方式

以下，将描述作为根据本发明的树脂组合物和树脂成型体的实例的示例性实施方案。

树脂组合物

根据示例性实施方案的树脂组合物包含：聚烯烃；碳纤维；包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂；以及相容剂。包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂形成围绕所述碳纤维的包覆层，并且该包覆层的厚度为50nm至700nm。

以下，将包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂称为“特定树脂”。

近年来，为了获得具有高机械强度的树脂成型体，使用了包含强化纤维和作为基体的聚烯烃的树脂组合物。

在树脂组合物中，当强化纤维与聚烯烃之间的亲和性较低时，会在这二者之间的界面处形成空间，并且界面处的密着性降低。

特别地，当将碳纤维用作树脂组合物中的强化纤维时，需要比玻璃纤维更高的机械强度。因此，碳纤维和聚烯烃之间界面处的密着性降低导致机械强度(特别是弯曲弹性模量和拉伸弹性模量)降低。

根据本示例性实施方案的树脂组合物包含四种组分，包括：聚烯烃；碳纤维；包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂(特定树脂)；以及相容剂。

通过包含这四种组分，可以获得具有优异的弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂组合物。获得上述效果的原因尚未明确，但据推测原因如下所述。

当对树脂组合物进行熔融捏合从而由根据本示例性实施方案的树脂组合物获得树脂成型体时，将相容剂和作为基体的聚烯烃熔融，并且相容剂分子的一部分与特定树脂分子中所包含的酰胺键或酰亚胺键相容。其结果是，特定树脂分散于树脂组合物中。

在这种状态下，当特定树脂与碳纤维接触时，特定树脂分子中所含的酰胺键或酰亚胺键与碳纤维表面上存在的极性基团通过亲和作用(吸引和氢键)彼此物理结合。另外，聚烯烃和特定树脂的相容性通常较低。因此，由于聚烯烃和特定树脂之间的排斥，特定树脂和碳纤维之间的接触频率增加。其结果是，与碳纤维结合的特定树脂的量或区域增加。以这种方式，通过使用特定树脂从而围绕碳纤维形成了包覆层(参见图1)。在图1中，PP表示聚烯烃，CF表示碳纤维，并且CL表示包覆层。

形成包覆层的特定树脂也与相容剂分子的一部分相容。因此，通过利用与聚烯烃相容的相容剂，在吸引和排斥之间形成平衡状态，并且利用特定树脂形成的包覆层具有为50nm至700nm的较小的厚度并且基本上是均匀的。特别地，碳纤维表面上存在的羧基与特定树脂分子中所含的酰胺键或酰亚胺键之间的亲和性高。因此，据推测，利用特定树脂易于围绕碳纤维形成包覆层，并且该包覆层较薄且具有优异的均匀性。优选的是碳纤维的全部边界均被包覆层覆盖，但是碳纤维的部分边界也可以不被覆盖。

从上述描述可以推测出，碳纤维和聚烯烃之间的界面处的密着性增加，并且可以获得具有优异机械强度、特别是优异的弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

在此，根据本示例性实施方案的树脂组合物具有这样的结构，其中，通过树脂组合物(例如，料粒)的制备过程中的熔融捏合和注射成型并利用特定树脂从而形成了围绕碳纤维的包覆层，并且其中所述包覆层的厚度为50nm至700nm。

在根据本示例性实施方案的树脂组合物中，利用特定树脂形成的包覆层的厚度为50nm至700nm，并且从进一步提高弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的观点来看，该厚度优选为50nm至650nm。当包覆层的厚度为50nm以上时，弯曲弹性模量和拉伸弹性模量得以改进。当包覆层的厚度为700nm以下时，抑制了在碳纤维和聚烯烃之间形成有包覆层的界面脆化，并且抑制了弯曲弹性模量和拉伸弹性模量降低。

包覆层的厚度是通过以下方法测定的值。在液氮中切断测量对象，并且利用电子显微镜(VE-9800，Keyence Corporation制造)观察其横截面。在该横截面中，在100个位置处测定围绕碳纤维形成的包覆层的厚度，并且获得其平均值。

此外，根据示例性实施方案的树脂组合物(和树脂成型体)可以具有这样的构成，其中相容剂确保了包覆层和聚烯烃之间的局部相容性。

具体而言，优选的是，相容剂层位于由特定树脂形成的包覆层和作为基体的聚烯烃之间(参见图2)。换言之，优选的是，在包覆层的表面上形成相容剂层，并且包覆层和聚烯烃隔着相容剂层彼此相邻。虽然相容剂形成的层比包覆层更薄，但是相容剂层的存在使得可提高包覆层和聚烯烃之间的粘着性(结合性)，由此可以容易地得到机械强度、特别是弯曲弹性模量和拉伸弹性模量优异的树脂成型体。顺便提及的是，在图2中，PP表示聚烯烃，CF表示碳纤维，CL表示包覆层并且CA表示相容剂层。

特别地，优选的是，相容剂层以与包覆层结合(通过氢键键合或通过相容剂与特定树脂之间的官能团反应来形成共价键而进行结合)并且与聚烯烃相容的状态存在于包覆层和聚烯烃之间。可以采用(例如)如下类型的相容剂来形成这种结构，这种相容剂不仅具有与作为基体的聚烯烃相似的结构或者与作为基体的聚烯烃相容的结构，而且该相容剂在一部分分子中还包含能够与上述特定树脂的官能团发生反应的位点。

更具体而言，优选的是，在聚酰胺用作特定树脂并且马来酸酐改性的聚烯烃作为相容剂的示例性情况下，马来酸酐改性的聚烯烃的层(相容剂层)有利地以这样的方式位于包覆层和聚烯烃之间，即通过马来酸酐部分的开环而形成的羧基与聚酰胺内的胺残基反应而形成键合，同时相容剂的聚烯烃部分处于与聚烯烃相容的状态。

以下将描述用于确定相容剂层位于包覆层和聚烯烃之间的方法。

将红外光谱仪(NICOLET 6700FT-IR，Thermo Fisher Scientific公司的产品)用作分析仪。例如，在树脂组合物(或树脂成型体)包含作为聚烯烃的聚丙烯(以下缩写为PP)、作为聚酰胺的PA66以及作为改性聚烯烃的马来酸酐改性的聚丙烯(以下缩写为MA-PP)的情况下，分别对混合物(即，树脂组合物)、PP和PA66的混合物、PP和MA-PP的混合物、以及作为对照的PP本身、PA6本身和MA-PP本身进行根据KBr压片法的红外光谱测定，并对存在于1820cm^-1波长至1750cm^-1波长范围内的峰(MA-PP的特征峰)的面积进行比较分析，其中所述面积源于混合物中所包含的酸酐。对于PP、PA66和MA-PP的混合物，经确认源于MA-PP的峰的面积减少，由此确定了MA-PP和PA66之间发生了反应。以这种方式，可以确定相容剂层(结合层)存在于包覆层和聚烯烃之间。更详细而言，当在MA-PP和PA66之间发生反应时，来自MA-PP中马来酸酐的环状分子发生开环，并且与PA66的胺残基形成化学键，由此来自马来酸酐的环部分的数目减少。因此，能够确定相容剂层(结合层)存在于包覆层和聚烯烃之间。

以下，将对根据本示例性实施方案的树脂组合物的各组分进行详细说明。

聚烯烃

聚烯烃是树脂组合物的基体，并且是通过碳纤维强化的树脂组分(也称为“基体树脂”)。

作为聚烯烃，可以仅使用单独一种，或者使用两种以上的组合。

聚烯烃是含有衍生自烯烃的重复单元的树脂，并且可以含有相对于树脂总重量占30重量％的衍生自除烯烃以外的其他单体的重复单元。

聚烯烃是通过烯烃(任选地，和除烯烃以外的单体)的加成聚合获得的。

另外，关于获得聚烯烃的各烯烃和除烯烃之外的单体，可以单独使用其中的一种，或者可以将两种以上组合使用。

聚烯烃可以是共聚物或均聚物。另外，聚烯烃可以是直链或支链的。

本文所述的烯烃的实例包括直链或支链的脂肪族烯烃和脂环族烯烃。

脂肪族烯烃的实例包括α-烯烃，如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。

另外，脂环族烯烃的实例包括环戊烯、环庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯、四环十二碳烯和乙烯基环己烷。

其中，从降低成本的观点出发，优选α-烯烃，更优选乙烯或丙烯，还更优选丙烯。

另外，除烯烃以外的单体选自公知的可加成聚合的化合物。

可加成聚合的化合物的实例包括：苯乙烯类，如苯乙烯、甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、苯乙烯磺酸及它们的盐；(甲基)丙烯酸酯类，如(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯和(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯；卤代乙烯类，如氯乙烯；乙烯基酯类，如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯；乙烯基醚类，如乙烯基甲基醚；亚乙烯基卤化物类，如偏二氯乙烯；和N-乙烯基化合物类，如N-乙烯基吡咯烷酮。

示例性实施方案中的聚烯烃的优选实例包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、聚异丁烯、香豆酮-茚树脂、萜烯树脂和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)。

其中，仅由衍生自烯烃的重复单元构成的树脂是优选的。特别地，从降低成本的观点出发，聚丙烯是特别优选的。

对于聚烯烃的分子量没有特别的限制，并且可以根据(例如)树脂的种类、成型条件以及树脂成型体的用途等来确定。其重均分子量(Mw)优选为10,000至300,000，更优选为10,000至200,000。

与分子量的情况相同，对于聚烯烃的玻璃化转变温度(Tg)或熔融温度(Tm)没有特别的限制，并且可以根据(例如)树脂的种类、成型条件以及树脂成型体的用途等来确定。例如，当聚烯烃是聚烯烃时，其熔融温度(Tm)优选为100℃至300℃，更优选150℃至250℃。

聚烯烃的重均分子量(Mw)和熔融温度(Tm)是通过以下方法测定的值。

即，聚烯烃的重均分子量(Mw)是利用凝胶渗透色谱(GPC)在以下条件下测定的。采用高温GPC系统“HLC-8321GPC/HT”作为GPC系统。采用邻二氯苯作为洗脱剂。在高温(140℃至150℃)下，将聚烯烃溶解在邻二氯苯中，并且将溶液过滤以获得滤液作为测定样品。利用RI检测仪在以下测量条件下进行测定：样品浓度：0.5％，流速：0.6ml/min，样品注入量：10μl。另外，采用“聚苯乙烯标准样品TSK标准”：“A-500”、“F-1”、“F-10”、“F-80”、“F-380”、“A-2500”、“F-4”、“F-40”、“F-128”和“F-700”(Tosoh Corporation生产)10个样品来绘制校正曲线。

另外，聚烯烃的熔融温度(Tm)是根据JIS K7121-1987的“塑料转变温度测量法”中熔融温度计算方法中所描述的“熔融峰温度”，由差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线而计算得到的。

作为基体的聚烯烃的含量可以根据(例如)树脂成型体的用途来确定。例如，相对于树脂组合物的总重量，聚烯烃的含量优选为5重量％至95重量％，更优选为10重量％至95重量％，还更优选为20重量％至95重量％。

碳纤维

使用公知的碳纤维作为碳纤维，并且可以使用PAN碳纤维和沥青碳纤维中的任一种。

碳纤维可以经过公知的表面处理。

对于碳纤维进行的表面处理的实例包括氧化处理和上浆处理。

另外，对于碳纤维的纤维直径、纤维长度等没有特别的限制，并且可以根据(例如)树脂成型体的用途来选择。

进一步地，对于碳纤维的形态没有特别限制，并且可以根据(例如)树脂成型体的用途来选择。碳纤维形态的实例包括：包含大量单纤维的纤维束、包含纤维束的纤维聚集体和其中纤维是二维或三维编织的织物。

可以使用市售产品作为碳纤维。

PAN碳纤维的市售产品的实例包括“TORAYCA”(注册商标，Toray Industries,Inc.制造)、“TENAX”(TOHO TENAX Co.,Ltd.制造)和“PYROFIL”(注册商标，Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制造)。PAN碳纤维的市售产品的其他实例包括由Hexcel Corporation、Cytec Industries Inc.、Dow-Aksa、Formosa Plastics Group以及SGL Carbon Japan Co.,Ltd.制造的市售产品。

沥青碳纤维的市售产品的实例包括“DYAD”(注册商标，Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制造)、“GRANOC”(Nippon Graphite Fiber Co.,Ltd.制造)和“KUREKA”(Kureha Corporation制造)。沥青碳纤维的市售产品的其他实例包括由Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.和Cytec Industries Inc.制造的市售产品。

可以单独使用这些碳纤维中的一种，或者可以将两种以上组合使用。

相对于100重量份的作为基体的聚烯烃，碳纤维的含量优选为0.1重量份至200重量份，更优选为1重量份至180重量份，还更优选5重量份至150重量份。

相对于100重量份的聚烯烃，通过将碳纤维的含量调节为0.1重量份以上，树脂组合物得以强化。另外，相对于100重量份的聚烯烃，通过将碳纤维的含量调节为200重量份以下，树脂成型体的制备过程中的成型性是优异的。

当不仅将碳纤维而且还将碳纤维之外的其他增强纤维用作增强纤维时，相对于包括碳纤维和其他增强纤维的增强纤维的总重量，碳纤维的含量优选为80重量％以上。

以下，将相对于100重量份的作为基体的聚烯烃的含量(重量份)缩写为“phr(每百份树脂)”。

当以该缩写表示时，碳纤维的含量为0.1phr至200phr。

包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂(特定树脂)

特定树脂是通过包含特定的部分结构从而围绕上述碳纤维形成的树脂。

下面将对特定树脂进行详细描述。

优选的是，特定树脂是这样的树脂，该树脂的溶解度参数(SP值)不同于作为基体的聚烯烃的溶解度参数。

在此，从聚烯烃和特定树脂之间相容性和排斥性的观点出发，聚烯烃的SP值与特定树脂的SP值之差优选为3以上，更优选为3至6。

SP值是根据费多尔方法计算的值。具体地，例如，可以根据Polym.Eng.Sci.,vol.14,p.147(1974)的描述，使用以下表达式计算溶解度参数(SP值)。

表达式：SP值＝√(Ev/v)＝√(∑Δei/∑Δvi)

(其中，Ev：蒸发能(cal/mol)，v：摩尔体积(cm³/mol)，Δei：各原子或原子团的蒸发能，Δvi：各原子或原子团的摩尔体积)

采用(cal/cm³)^1/2作为溶解度参数(SP值)的单位。然而，根据惯例省略了单位，并且SP值将以无量纲形式表示。

另外，特定树脂在其分子内包含酰胺键和酰亚胺键中的至少一者。

通过包含酰胺键或酰亚胺键，特定树脂展示出了对于碳纤维表面上存在的极性基团的亲和性。

作为特定树脂，具体而言使用在其主链内包括酰胺键和酰亚胺键中至少一者的热塑性树脂，并且其具体的实例包括聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚氨基酸。

优选的是，特定树脂与作为基体的聚烯烃具有低的相容性，并具有与聚烯烃不同的SP值。因此，优选的是，特定树脂是与作为基体的聚烯烃的种类不同的热塑性树脂。

从进一步提高弯曲弹性模量和拉伸弹性模量，并且获得与碳纤维之间优异密着性的观点出发，聚酰胺(PA)是特别优选的。

在此，基于例如界面抗剪强度等指数来评价特定树脂和碳纤维之间的密着性。

使用微滴法测定界面抗剪强度。在此，通过使用图3示出的试验的示意图来描述微滴法。

在利用微滴法进行的试验中，通过将液体树脂涂布到单纤维f之上，从而将液滴D(也称为“树脂液滴”或“树脂球”)附着固定到其上，并在箭头所示的方向上拉出单纤维f，从而评价单纤维f和液滴D之间的界面密着性。

基于该试验，使用以下表达式计算界面剪切强度(τ)。

在该表达式中，τ表示界面剪切强度，F表示拉出负荷，d表示单纤维的纤维直径，并且L表示液滴长度。

计算得出的界面剪切强度(τ)的值越高表示碳纤维和特定树脂之间的密着性越高，并且其还是这样的一个指数，其表明通过将碳纤维和具有高界面剪切强度的特定树脂组合，从而可以形成具有高弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的树脂成型体。

聚酰胺的实例包括通过将二羧酸和二胺进行共缩聚而获得的产物，以及通过内酰胺开环缩聚而得到的产物。

二羧酸的实例包括草酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,4-环己烷二羧酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、壬二酸和邻苯二甲酸。其中，己二酸或对苯二甲酸是优选的。

二胺的实例包括乙二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、壬二胺、十亚甲基二胺、1,4-环己烷二胺、对苯二胺、间苯二胺和间苯二甲胺。其中，六亚甲基二胺是优选的。

内酰胺的实例包括ε-己内酰胺、十一烷内酰胺和十二烷基内酰胺。在这些中，ε-己内酰胺是优选的。

从与碳纤维之间的亲和性(密着性)以及树脂成型体的可成型性的观点出发优选的聚酰胺的实例包括使ε-己内酰胺开环缩聚而获得的聚酰胺(PA6)、尼龙6.6、尼龙6.10、尼龙1～12和作为芳香族尼龙已知的MXD、HT-1m、尼龙6-T、聚氨基三唑、聚苯并咪唑、聚噁二唑、聚酰胺酰亚胺和哌啶聚酰亚胺。其中，尼龙6.6是优选的。

对于特定树脂的分子量没有特别的限制，只要它比并存于树脂组合物中作为基体的聚烯烃更容易熔融即可。例如，当特定树脂是聚酰胺时，其重均分子量优选为10,000至300,000，更优选为10,000至100,000。

另外，与分子量的情况相同，对于特定树脂的玻璃化转变温度或熔融温度没有特别限制，只要它比并存于树脂组合物中作为基体的聚烯烃更容易熔融即可。例如，当特定树脂是聚酰胺时，其熔融温度(Tm)优选为100℃至400℃，更优选150℃至350℃。

相对于100重量份的作为基体的聚烯烃，特定树脂的含量优选为0.1重量份至20重量份，更优选为0.5重量份至20重量份，还更优选为1重量份至20重量份。

通过将特定树脂的含量调节到上述范围内，获得与碳纤维之间的亲和性，并且可以改善弯曲弹性模量和拉伸弹性模量。

从有效地展示出与碳纤维的亲和性的观点出发，特定树脂的含量优选与碳纤维的上述含量成正比。

相对于碳纤维的重量，特定树脂的含量优选为1重量％至10重量％，更优选为1重量％至9重量％，并且还更优选为1重量％至8重量％。

当相对于碳纤维的重量，特定树脂的含量为1重量％以上时，易于获得碳纤维和特定树脂之间的亲和性。当相对于碳纤维的重量，特定树脂的含量为10重量％以下时，树脂的流动性得到改善。

相容剂

相容剂提高了作为基体的聚烯烃和特定树脂之间的亲和性。

可根据作为基体的聚烯烃来确定相容剂。

优选的是，相容剂具有与作为基体的聚烯烃相同的结构或者具有与聚烯烃相容的结构，并且在一部分分子中包含与上述特定树脂具有亲和性的部分或者在一部分分子中包含能够与特定树脂中所含的官能团发生反应的部分。

可以将改性聚烯烃用作为相容剂。

在此，当聚烯烃是聚丙烯(PP)时，作为改性聚烯烃优选改性聚丙烯(PP)。同样地，当聚烯烃是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)时，作为改性聚烯烃优选改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)。

改性聚烯烃的实例包括其中引入了含有羧基、羧酸酐残基、羧酸酯残基、亚氨基、氨基、环氧基等的改性位点的聚烯烃。

从进一步提高作为基体的聚烯烃和特定树脂之间的亲和性的观点出发并考虑成型时的上限温度，作为引入到聚烯烃的改性位点，优选的是羧酸酐残基，更优选的是马来酸酐残基。

改性聚烯烃可以使用(例如)以下方法获得：使含有上述改性位点的化合物与聚烯烃反应，使得改性位点直接与聚烯烃化学键合，或者使用以下方法获得：利用包含上述改性位点的化合物形成支链，并将该支链与聚烯烃结合。

含有上述改性位点的化合物的实例包括马来酸酐、富马酸酐、柠檬酸酐、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基苯甲酸缩水甘油酯、N-[4-(2,3-环氧丙氧基)-3,5-二甲基苄基]丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸烷基酯，以及它们的衍生物。

特别是，优选通过使作为不饱和羧酸的马来酸酐与聚烯烃进行反应而获得的改性聚烯烃。

改性聚烯烃的具体实例包括：酸改性的聚烯烃，如马来酸酐改性的聚丙烯、马来酸酐改性的聚乙烯、马来酸酐改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)，以及它们的加合物或共聚物。

可以使用市售产品作为改性聚烯烃。

改性聚丙烯的实例包括由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造的YOUMEX(注册商标)系列(100TS、110TS、1001、1010)。

改性聚乙烯的实例包括由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造的YOUMEX(注册商标)系列(2000)和由Mitsubishi Chemical Corporation制造的MODIC(注册商标)系列。

改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)的实例包括由Mitsubishi Chemical Corporation制造的MODIC(注册商标)系列。

对于相容剂的分子量没有特别的限制，从可操作性的观点出发，优选为5,000至100,000，更优选为5,000至80,000。

相对于100重量份的作为基体的聚烯烃，相容剂的含量优选为0.1重量份至20重量份，更优选为0.1重量份至18重量份，还更优选为0.1重量份至15重量份。

通过将相容剂的含量调节到上述范围内，作为基体的聚烯烃和特定树脂之间的亲和性得以提高，并且可以改善弯曲弹性模量和拉伸弹性模量。

从有效地展示出作为基体的聚烯烃和特定树脂之间的亲和性的观点出发，相容剂的含量优选与上述特定树脂的含量成正比(与碳纤维的含量成反比)。

相对于碳纤维的重量，相容剂的含量优选为1重量％至15重量％，更优选为1重量％至12重量％，并且还更优选为1重量％至10重量％。

当相对于碳纤维的重量，相容剂的含量为1重量％以上时，易于获得碳纤维和特定树脂之间的亲和性。当相对于碳纤维的重量，相容剂的含量为15重量％以下(特别是10重量％以下)时，能够防止由变色或变质引起的未反应的官能团的残留。

其它组分

根据本示例性实施方案的树脂组合物可包含除了上述组分之外的其它组分。

其它组分的实例包括已知的添加剂，如阻燃剂、阻燃助剂、加热时用的滴落抑制剂、增塑剂、抗氧化剂、脱模剂、光阻剂、耐候剂、着色剂、颜料、改性剂、抗静电剂、水解抑制剂、填料和碳纤维以外的增强剂，(例如滑石、粘土、云母、玻璃片、磨碎的玻璃、玻璃珠、结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝或氮化硼)。

相对于100重量份的作为基体的聚烯烃，其它组分的含量优选为0重量份至10重量份，更优选为0重量份至5重量份。在此“0重量份”是指树脂组合物中不包括其它组分。

树脂组合物的制备方法

通过将上述各组分熔融捏合从而制备根据本示例性实施方案的树脂组合物。

在此，将公知的单元用作熔融捏合单元，并且其实例包括双螺杆挤出机、亨舍尔混合机、班伯里混合机、单螺杆挤出机、多螺杆挤出机和共捏合机。

熔融捏合时的温度(料筒温度)可以根据(例如)构成树脂组合物的树脂组分的熔融温度来确定。

特别地，优选使用以下制备方法获得根据本示例性实施方案的树脂组合物，该方法包括：将聚烯烃、碳纤维、特定树脂和相容剂熔融捏合。当将聚烯烃、碳纤维、特定树脂和相容剂共同熔融捏合时，使用特定树脂围绕碳纤维而形成的包覆层很可能是薄且基本上均匀的，并具有高的弯曲弹性模量和拉伸弹性模量。

树脂成型体

根据本发明示例性实施方案的树脂成型体包含以下四种组分，其包括：聚烯烃、碳纤维、包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂、以及相容剂。即，根据本发明示例性实施方案的树脂成型体具有与根据本发明示例性实施方案的树脂组合物相同的组成。包含酰胺键和酰亚胺键中至少一者的树脂形成围绕所述碳纤维的包覆层，并且所述包覆层的厚度为50nm至700nm。

根据本发明示例性实施方案的树脂成型体可以通过制备根据本发明示例性实施方案的树脂组合物，并将该树脂组合物成型来获得，或者可以通过制备包含除碳纤维以外的其它组分的组合物，并且在成型过程中将该组合物与碳纤维混合来获得。

成型方法的实例包括注射成型、挤出成型、吹塑成型、热压成型、压延、涂布成型、浇铸成型、浸渍成型、真空成型和传递成型。

作为根据示例性实施方案的树脂成型体的成型方法，从获得高自由度的形状的观点出发，注射成型是优选的。

注射成型时的料筒温度(例如)为180℃至300℃，优选200℃至280℃。注射成型时的模具温度(例如)为30℃至100℃，优选30℃至60℃。

可以使用市售的机器进行注射成型，如“NEX150”(Nissei Plastic Industrial Co.,Ltd.制造)、“NEX70000”(Nissei Plastic Industrial Co.,Ltd.制造)或者“SE50D”(Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)。

根据本发明示例性实施方案的树脂成型体优选用于以下应用中，如电子电气设备、商用机器、家用电器、汽车内饰、和容器。这些应用的具体实例包括：电子电气设备和家用电器的壳体；电子电气设备和家用电器的各种部件、汽车内饰部件；CD-ROM、DVD等的收纳箱；餐具；饮料瓶；食品托盘；包装材料；薄膜；和片材。

特别地，在根据本发明示例性实施方案的树脂成型体中，碳纤维用作强化纤维，因此机械强度是优越的。因此，根据本发明示例性实施方案的树脂成型体优选作为金属部件的替代品。

实施例

以下将通过实施例对本发明进行更加详细的描述，但是本发明不限于这些实施例。

实施例1至10和比较例1至9

使用双螺杆挤出机(TEM58SS，Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)，在200℃的料筒温度下，将表1至2(表中的各数值表示份数)中所示的各组分捏合，由此获得树脂组合物的粒料。

使用注射成型机(NEX150，Nissei Plastic Industrial Co.,Ltd.制造)在270℃的料筒温度和50℃的成型温度下使获得的粒料成型，从而获得ISO多用途哑铃形试样(对应于ISO 527拉伸试验以及ISO 178弯曲试验；厚：4mm，宽：10mm)以及D2试样(长：60mm，宽：60mm，厚：2mm)。

评价

使用获得的两种试样进行以下评价。

结果在表1和表2中示出。

弯曲弹性模量

利用万能测试仪(AUTOGRAPH AG-Xplus，Shimadzu Corporation制造)，根据ISO 178中所定义的方法测定获得的各ISO多用途哑铃形试样的弯曲弹性模量。

拉伸弹性模量和伸长率

利用评价装置(精密万能测试仪AUTOGRAPH AG-IS 5kN，Shimadzu Corporation制造)，根据ISO 527中所定义的方法测定获得的各ISO多用途哑铃形试样的拉伸弹性模量和伸长率。

负荷变形温度(HDT)

利用HDT测量装置(HDT-3，Toyo Seiki Seisaku-Sho,Ltd.制造)，根据ISO 178弯曲试验中所定义的方法，测定获得的各个ISO多用途哑铃形试样在1.8MPa的负荷下的变形温度(℃)。

尺寸变化率

使获得的各个D2试样在28℃和31％RH的条件下静置24小时，然后测定在试样的TD方向和MD方向上静置前后的尺寸之间的尺寸变化率(％)。

利用测量显微镜(STM6-LM，Olympus Corporation制造)测定所述尺寸变化。

包覆层厚度的测定

使用获得的各个D2试样，利用上述方法中的方法测定包覆层的厚度。测量前确定是否形成了包覆层。在表1和表2中，符号“-”表示形成包覆层，并且包覆层的厚度为50nm至700nm。

在表1和表2中所示的材料的细节如下所述。

聚烯烃

·聚丙烯(NOVATEC(注册商标)PP MA3，Japan Polypropylene Corporation制造)，SP值：9.3

·聚乙烯(ULTZEX 20100J，Prime Polymer Co.,Ltd.制造)，SP值：8.0

·EVA：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(41X，Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co.,Ltd.制造)，SP值：10.0

强化纤维

碳纤维

·碳纤维(经表面处理，TORAYCA(注册商标)T300，Toray Industries Inc.制造)

·碳纤维(未经表面处理，通过在溶剂中浸渍TORAYCA以除去上浆剂而获得)

特定树脂

·聚酰胺(PA6，ZYTEL(注册商标)7331J，Dupont制造)，SP值：13.6

·聚酰胺(PA66，101L，Dupont制造)，SP值：11.6

·聚酰胺(PA6T，TY-502NZ，Toyobo Co.,Ltd.制造)，SP值：13.5

相容剂

·马来酸酐改性的聚丙烯(YOUMEX(注册商标)110TS，Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)

·马来酸酐改性的聚乙烯(MODIC M142，Mitsubishi Chemical Corporation制造)

·马来酸酐改性的EVA：马来酸酐改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(MODIC A543，Mitsubishi Chemical Corporation制造)

改性剂

共聚物A

将马来酸酐改性的聚丙烯(YOUMEX(注册商标)110TS，Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)与聚酰胺6(ZYTEL(注册商标)7331J，Dupont制造)以3:5(YOUMEX 110TS:ZYTEL 7331J)的混合比在干燥状态下混合(干混)。使用双螺杆挤出机(TEM58SS，Toshiba Machine Co.,Ltd.制造)在240℃的料筒温度下将混合物捏合，从而获得料粒。将该料粒用作共聚物A。

从上述结果可以发现，与比较例相比，在实施例中能够获得具有优越弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的成型体。

特别地，由实施例3和比较例7和8之间的比较可以看出，使用特定树脂和相容剂的任一者不能充分提高弯曲弹性模量和拉伸弹性模量。

另外，据发现，在相对于作为基体的聚烯烃而言碳纤维的含量相同的情况下，与比较例(比较例4至6)相比，实施例(实施例3)不仅在弯曲弹性模量和拉伸弹性模量方面具有优越的结果，而且在负荷变形温度(HDT)、伸长率以及尺寸变化率等方面也具有优越的结果。

进一步地，在使用共聚物A并且围绕碳纤维形成包覆层的比较例9中，包覆层的厚度为754nm。据发现，实施例(例如实施例3)中的包覆层的厚度比比较例9更为合适；作为结果，能够获得具有优越弯曲弹性模量和拉伸弹性模量的成型体。当利用扫描电子显微镜(SEM)观察比较例9和实施例(例如实施例3)的包覆层时，证实了与比较例9相比，在实施例(例如实施例3)中围绕碳纤维形成的包覆层基本上是均匀的。

另外，当根据上述方法对各实施例中获得的树脂成型体进行分析时，可以确定所使用的相容剂的层(马来酸酐改性的聚丙烯层、马来酸酐改性的聚乙烯层或马来酸酐改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)层)存在于包覆层和聚烯烃之间(相容剂层在包覆层表面上形成)。