碳纤维强化树脂组合物、粒料、成型品以及电子设备壳体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及碳纤维强化树脂组合物、将其成型而成的粒料、将粒料注射成型而得 的成型品以及电子设备壳体。
【背景技术】
[0002] 聚酰胺树脂由于刚性、强度等机械特性、耐热性等优异，因此在电气/电子、汽车、 机械、建材等涉及多方面而被利用。最近，作为金属替代的树脂化推进，对树脂要求金属同 等水平的刚性、强度等机械特性。特别是由于对以个人电脑、手机等0A设备为代表的电子设 备的壳体等家电制品部件要求优异的表面外观、低吸水性、薄壁化，因此，对其材料不仅要 求机械特性，还要求具有优异的表面外观、吸水特性和流动性，降低翘曲。
[0003] 作为用于提高聚酰胺树脂机械特性的方法，通常已知配合玻璃纤维、碳纤维等纤 维状填充剂的方法。作为一般性的配合方法，使用通过将聚酰胺树脂和作为纤维状填充剂 的短切原丝(短纤维)在挤出机中进行熔融混炼，从而获得纤维强化树脂组合物的方法。为 了实现金属同等的刚性，需要高度填充纤维状填充剂，但是在使用玻璃纤维的情况下，需要 显著大量地配合，实现金属同等的刚性实际上是困难的。另一方面，在使用碳纤维的情况 下，虽然刚性等机械特性与玻璃纤维相比显著提高，但是高度填充了碳纤维的成型品由于 即使高光泽也会发生波状凹凸，因此难以兼顾机械特性和表面外观。进而，为了大量配合碳 纤维，存在下述课题：由于熔融混炼时的剪切而使碳纤维折损、机械特性下降，由于大量碳 纤维起因的剪切发热使聚酰胺树脂容易劣化且热稳定性下降，流动性低、难以薄壁成型等。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 针对上述课题，提出了以提高机械特性和表面外观为目的，相对于热塑性聚酰胺 树脂100重量份，配合拉伸强度在5. lGPa以上的碳纤维20~160重量份而成的碳纤维强化树 脂组合物(参照专利文献1);相对于熔点与降温结晶化的放热峰温度之差为〇°C以上且50°C 以下的热塑性聚酰胺树脂100重量份，配合碳纤维10~300重量份而成的碳纤维强化树脂组 合物(参照专利文献2)等。
[0007] 此外，作为提高流动性和机械特性、表面外观的方法，提出了配合结晶熔解热量在 特定范围内的聚酰胺树脂100重量份、液晶性树脂0.01~100重量份以及酸酐0.01~5重量 份而成的聚酰胺树脂组合物（参照专利文献3);相对于配合热塑性树脂和树枝状聚酯而成 的树脂组合物100重量份，配合纤维状填充材料5~200重量份而成的长纤维强化树脂粒料 (参照专利文献4)等。
[0008] 另一方面，作为使用结晶化速度快的聚酰胺树脂来提高成型性的方法，提出了包 含主成分为对苯二甲酸的二羧酸成分和主成分为选自1，8_辛二胺、1，10-癸二胺以及1，12-十二烷二胺中的1种以上的二胺成分、含有过冷度为40°C以下的聚酰胺100质量份和导电性 赋予剂5~50质量份的导电性聚酰胺树脂组合物(参照专利文献5)，比较例中记载了二胺成 分中使用了 1，9_壬二胺的例子。
[0009] 专利文献1:日本特开2012-255063号公报
[0010] 专利文献2:日本特开2013-64106号公报
[0011] 专利文献3:日本特开2000-313803号公报
[0012] 专利文献4:日本特开2012-92303号公报
[0013] 专利文献5:日本特开2013-60580号公报
【发明内容】
[0014] 发明所要解决的课题
[0015] 对于专利文献1、2中记载的树脂组合物，虽然机械特性和表面外观提高了，但是碳 纤维强化树脂组合物的流动性低、薄壁成型性存在问题。
[0016] 对于专利文献3、4中记载的树脂组合物，虽然流动性提高了，但是存在吸水特性和 表面外观不充分的问题。
[0017] 对于专利文献5中记载的树脂组合物，在高度填充碳纤维的情况下，流动性、薄壁 成型性、表面外观不充分。
[0018] 如上所述，目前公知的碳纤维强化树脂组合物难以兼顾热稳定性、流动性、薄壁成 型性和机械特性、表面外观。而且，成型品存在容易发生翘曲的问题。
[0019] 本发明的课题在于，解决前述课题，提供碳纤维强化树脂组合物以及将其注射成 型而得的电子设备壳体用薄壁成型品，所述碳纤维强化树脂组合物热稳定性、滞留稳定性、 流动性和薄壁成型性优异，能够获得具有金属同等水平的刚性和优异的表面外观以及吸水 特性、并且翘曲降低的成型品。
[0020] 用于解决课题的方法
[0021] 为了解决上述课题，本发明的碳纤维强化树脂组合物具有以下构成。
[0022] 即，一种碳纤维强化树脂组合物，是相对于(A)半芳香族聚酰胺树脂100重量份，配 合(B)碳纤维60~200重量份和(C)树枝状聚酯0.01~10重量份而成的，所述半芳香族聚酰 胺树脂的熔点为220~300°C，是将二羧酸和二胺缩聚而得的，所述二羧酸在二羧酸总量中 含有60~100摩尔％的对苯二甲酸，所述二胺在二胺总量中含有合计60~100摩尔％的1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺。
[0023]本发明的粒料具有以下构成。即，
[0024] 是将上述碳纤维强化树脂组合物成型而成的粒料，粒料中的碳纤维的重均纤维长 度是0.1~0.5mm。
[0025] 本发明的成型品具有以下构成。即，
[0026] 是将粒料注射成型而得的成型品。
[0027] 本发明的电子设备壳体具有以下构成。即，
[0028] 是将粒料注射成型而得的电子设备壳体。
[0029] 优选本发明的碳纤维强化树脂组合物是相对于(A)半芳香族聚酰胺树脂100重量 份，进一步配合(D)酸酐0.01~5重量份而成的。
[0030] 本发明的碳纤维强化树脂组合物优选(A)半芳香族聚酰胺树脂在0.2g/dL浓硫酸 中在30°C下所测定的特性粘度是0.5~1.3dL/g的范围。
[0031] 本发明的碳纤维强化树脂组合物优选碳纤维强化树脂组合物中的每lkg(A)半芳 香族聚酰胺树脂的末端氨基浓度是0.1~30毫当量/kg。
[0032] 本发明的成型品优选成型品中的碳纤维的重均纤维长度是0.01~0.5mm。
[0033] 本发明的成型品优选成型品中的碳纤维的重均纤维长度与数均纤维长度的比 (Lw/Ln)是1 ·0以上且小于1 · 3。
[0034] 本发明的电子设备壳体优选平均壁厚是0.5~1.0mm。
[0035] 发明的效果
[0036] 本发明的碳纤维强化树脂组合物热稳定性、滞留稳定性、流动性和薄壁成型性优 异，能够获得具有金属同等水平的刚性和优异的表面外观以及吸水特性、并且翘曲降低的 成型品。因此，可以适用于需要轻量性、高刚性、薄壁成型性、良好表面外观等的个人电脑、 手机等的电子设备壳体。
【具体实施方式】
[0037] 以下对本发明的碳纤维强化树脂组合物（以下有时记为"树脂组合物"）具体地进 行说明。
[0038] 本发明的树脂组合物是配合半芳香族聚酰胺树脂（以下有时记为"(A)半芳香族聚 酰胺树脂"）而成的，所述半芳香族聚酰胺树脂的熔点为220~300°C，是将二羧酸和二胺缩 聚而得的，所述二羧酸在二羧酸总量中含有60~100摩尔％的对苯二甲酸，所述二胺在二胺 总量中含有合计60~100摩尔％的1，9_壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺。通过配合涉及的 (A)半芳香族聚酰胺树脂，可以获得流动性和薄壁成型性优异、成型品的刚性、强度等机械 特性和吸水特性可以提高的碳纤维强化树脂组合物。
[0039] 作为构成(A)半芳香族聚酰胺树脂的二羧酸，可以使用对苯二甲酸。二羧酸总量 中，需要含有60~100摩尔％的对苯二甲酸，二羧酸总量中可以含有40摩尔％以下的其他二 羧酸。在对苯二甲酸成分小于60摩尔％的情况下，树脂组合物的热稳定性、滞留稳定性、流 动性以及薄壁成型性、由树脂组合物获得的成型品的吸水特性、表面外观、耐化学品性、尺 寸稳定性等特性下降。对苯二甲酸的含量在二羧酸总量中优选为75摩尔％以上，更优选为 90摩尔％以上。
[0040] 作为其他二羧酸，可举出例如，丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、2,2_二甲基戊二酸、3，3_二乙基琥珀酸、壬二酸、癸二 酸、辛二酸等脂肪族二羧酸；1，3_环戊烷二甲酸、1，4_环己烷二甲酸等脂环式二羧酸；间苯 二甲酸、2，6-萘二甲酸、2，7-萘二甲酸、1，4-萘二甲酸、1，4-亚苯基二氧二乙酸、1，3-亚苯基 二氧二乙酸、联苯甲酸、4,4'_二苯醚二甲酸、二苯基甲烷-4,4'-二甲酸、二苯砜-4,4'-二甲 酸、4,4'_联苯二甲酸等芳香族二羧酸等。也可以使用2种以上这些二羧酸。其中，优选使用 芳香族二羧酸。
[0041] 进而，除了这些二羧酸以外，还可以在能够熔融成型的范围内使用偏苯三酸、1，3， 5_苯三酸、1，2，4，5-苯四酸等多元羧酸。
[0042] 作为构成(A)半芳香族聚酰胺树脂的二胺，可以使用1，9_壬二胺和/或2-甲基-1， 8_辛二胺。一般而言，聚酰胺树脂中显示所谓的偶奇效果。即，如果构成聚酰胺树脂的二胺 的碳原子数是偶数，则与其是奇数的情况相比，具有更稳定的结晶结构，且具有结晶性变高 的趋势。在本发明中，通过使用1，9_壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺，不仅可以将树脂组合 物的结晶化速度调节到适度的范围内，发挥半芳香族聚酰胺树脂的特性，而且可以在提高 流动性和薄壁成型性的同时，降低成型品的翘曲。在本发明中，二胺总量中需要含有合计60 ~100摩尔％的1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺，二胺中还可以含有40摩尔％以下的 其他二胺。另外，在含有1，9-壬二胺或2-甲基-1，8-辛二胺中的任一种的情况下，其含量为 60~1〇〇摩尔％;在含有二者的情况下，只要它们的合计含量为60~100摩尔％即可。在1，9_ 壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺的合计含量小于60摩尔％的情况下，树脂组合物的热稳定 性、流动性和薄壁成型性下降，由树脂组合物获得的成型品的耐化学品性、吸水特性、力学 特性中的任一种下降。1，9_壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺的合计含量在二胺总量中优选 为70摩尔％以上，更优选为80摩尔％以上。此外，1，9_壬二胺与2-甲基-1，8-辛二胺的摩尔 比（1，9-壬二胺：2-甲基-1，8-辛二胺)优选为30:70~90:10，更优选为40:60~70:30。如果 1，9_壬二胺与2-甲基-1，8-辛二胺的摩尔比在该优选范围内，则树脂组合物的流动性、热稳 定性和滞留稳定性优异，可以进一步提高与由树脂组合物获得的成型品的表面外观的平 衡。
[0043] 作为其他二胺，可举出例如，乙二胺、丙二胺、1，4_ 丁二胺、1，6_己二胺、1，8_辛二 胺、1,10-癸二胺、1,12-十二烧二胺、3-甲基-1,5-戊二胺、2，2,4_ 二甲基-1,6-己二胺、2,4， 4-三甲基-1，6-己二胺、5-甲基-1，9-壬二胺等脂肪族二胺;环己烷二胺、甲基环己烷二胺、 异佛尔酮二胺等脂环式二胺;对苯二胺、间苯二胺、苯二甲胺、4,4'_二氨基二苯基甲烷、4， 4'_二氨基二苯砜、4,4'_二氨基二苯基醚等芳香族二