JP5692945B1 - 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維用サイジング剤の調製方法及び炭素繊維ストランド - Google Patents
炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維用サイジング剤の調製方法及び炭素繊維ストランド Download PDFInfo
- Publication number
- JP5692945B1 JP5692945B1 JP2014220517A JP2014220517A JP5692945B1 JP 5692945 B1 JP5692945 B1 JP 5692945B1 JP 2014220517 A JP2014220517 A JP 2014220517A JP 2014220517 A JP2014220517 A JP 2014220517A JP 5692945 B1 JP5692945 B1 JP 5692945B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- polyester resin
- diester
- sizing agent
- structural unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 87
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 87
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 80
- 238000004513 sizing Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims abstract description 82
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 26
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 25
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 17
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 137
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 claims description 95
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 88
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 claims description 26
- YZTJKOLMWJNVFH-UHFFFAOYSA-N 2-sulfobenzene-1,3-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1S(O)(=O)=O YZTJKOLMWJNVFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 6
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 11
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 6
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 90
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical group N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 16
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 13
- CARJPEPCULYFFP-UHFFFAOYSA-N 5-Sulfo-1,3-benzenedicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(C(O)=O)=CC(S(O)(=O)=O)=C1 CARJPEPCULYFFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 11
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Chemical compound O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 8
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N sebacic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 6
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 6
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 5
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 5
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 5
- BJQWBACJIAKDTJ-UHFFFAOYSA-N tetrabutylphosphanium Chemical class CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC BJQWBACJIAKDTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- VNGOYPQMJFJDLV-UHFFFAOYSA-N dimethyl benzene-1,3-dicarboxylate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC(C(=O)OC)=C1 VNGOYPQMJFJDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,6-dicarboxylic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C=CC2=CC(C(=O)O)=CC=C21 RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 4
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 4
- WPSWDCBWMRJJED-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol;oxirane Chemical compound C1CO1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 WPSWDCBWMRJJED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KPOUTQVXTNYPMU-UHFFFAOYSA-K 5-sulfonatobenzene-1,3-dicarboxylate tetrabutylazanium Chemical compound [O-]C(=O)c1cc(cc(c1)S([O-])(=O)=O)C([O-])=O.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC KPOUTQVXTNYPMU-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- VNGLVZLEUDIDQH-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol;2-methyloxirane Chemical compound CC1CO1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 VNGLVZLEUDIDQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 description 2
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical class CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 2
- QCSIRLGSMWDFMF-UHFFFAOYSA-K 5-sulfonatobenzene-1,3-dicarboxylate tetrabutylphosphanium Chemical compound [O-]C(=O)c1cc(cc(c1)S([O-])(=O)=O)C([O-])=O.CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC QCSIRLGSMWDFMF-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Natural products OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 241000862969 Stella Species 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- JDVIRCVIXCMTPU-UHFFFAOYSA-N ethanamine;trifluoroborane Chemical compound CCN.FB(F)F JDVIRCVIXCMTPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 1
- ZJSXTJPARZJENS-UHFFFAOYSA-N lithium;2-sulfobenzene-1,3-dicarboxylic acid Chemical compound [Li].OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1S(O)(=O)=O ZJSXTJPARZJENS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 150000004714 phosphonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003333 secondary alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Description
・ポリエステル樹脂A−1の調製
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、エチレングリコール2000部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル1200部、炭酸ナトリウム1部及び酢酸マンガン1部を加えて125℃でメタノールを留去しながらエステル交換反応させた後、200〜240℃で過剰なエチレングリコールを留去することで、5−ナトリウムスルホイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステルを得た。同様に、反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、エチレングリコール2000部、イソフタル酸ジメチル1200部、炭酸ナトリウム1部及び酢酸マンガン1部を加えて125℃でメタノールを留去しながらエステル交換反応させた後、200〜240℃で過剰なエチレングリコールを留去することで、イソフタル酸とエチレングリコールとのジエステルを得た。得られたイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステル1160部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステル142部、ジエチレングリコール530部及び三酸化アンチモン0.5部を仕込み、200〜240℃でエチレングリコールを留去し、最終的に255℃でジエチレングリコールを留去することでポリエステル樹脂A−1を得た。得られたポリエステル樹脂A−1の核磁気共鳴(以下NMRという)、誘導結合プラズマ(以下ICPという)及びゲル浸透クロマトグラフィー(以下GPCという)による分析結果は以下の通りであった。
5−ナトリウムスルホイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステルから形成された構成単位:4モル%
イソフタル酸とエチレングリコールとのジエステルから形成された構成単位:46モル%
ジエチレングリコールから形成された構成単位:47モル%
エチレングリコールから形成された構成単位:3モル%(合計100モル%)
数平均分子量 :10000
Mw/Mn:5.9
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、ポリエステル樹脂A−1の調製と同様の方法で、5−ナトリウムスルホイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステル、及びイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステルを得た後、イソフタル酸とエチレングリコールとのジエステル1084部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステル248部、ジエチレングリコール530部、三酸化アンチモン0.5部を仕込んだ以外はポリエステル樹脂A−1の調製と同様の方法で調製を行った。得られたポリエステル樹脂A−2のNMR、ICP及びGPCによる分析結果は以下の通りであった。
5−ナトリウムスルホイソフタル酸とエチレングリコールとのジエステルから形成された構成単位:7モル%
イソフタル酸とエチレングリコールとのジエステルから形成された構成単位:43モル%
ジエチレングリコールから形成された構成単位:47モル%
エチレングリコールから形成された構成単位:3モル%(合計100モル%)
数平均分子量 :15000
Mw/Mn:6.8
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、イソフタル酸ジメチル621部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル533部、ジエチレングリコール530部、酢酸亜鉛0.5部及び三酸化アンチモン0.5部を仕込み、140〜220℃でエステル交換反応を行ったところ、激しく増粘し、調製を続けることが困難となったので、調製を断念した。
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、イソフタル酸ジメチル835部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル207部、ジエチレングリコール530部、酢酸亜鉛0.5部及び三酸化アンチモン0.5部を仕込み、140〜220℃で所定粘度までエステル交換反応を行った後、255℃でジエチレングリコールを留去した。得られたポリエステル樹脂ra−2のNMR、ICP及びGPCによる分析結果は以下の通りであった。
5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルから形成された構成単位:7モル%
イソフタル酸ジメチルから形成された構成単位:43モル%
ジエチレングリコールから形成された構成単位:50モル%(合計100モル%)
数平均分子量 :15000
Mw/Mn:11.1
・ポリエステル樹脂B−1の調製
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物(三洋化成工業社製の商品名ニューポールBPE−20)1264部、フマル酸348部及びテトラブトキシチタン1部を加え、窒素気流下で180℃に昇温して反応させ、反応物の酸価が1以下になったことを確認した後、温度を120℃に下げて反応器から取り出した。得られたポリエステル樹脂B−1の数平均分子量は1500であった。
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物(三洋化成工業社製の商品名ニューポールBPE−20)945部、マレイン酸232部及びテトラブトキシチタン1部を加え、窒素気流下で180℃に昇温して反応させ、反応物の酸価が1以下になったことを確認した後、温度を120℃に下げて反応器から取り出した。得られたポリエステル樹脂B−2の数平均分子量は1200であった。
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、ビスフェノールAのエチレンオキサイド4モル付加物(三洋化成工業社製の商品名ニューポールBPE−40)2586部、フマル酸627部及びテトラブトキシチタン1部を加え、窒素気流下で180℃に昇温して反応させ、反応物の酸価が1以下になったことを確認した後、温度を120℃に下げて反応器から取り出した。得られたポリエステル樹脂rb−1の数平均分子量は3200であった。
反応器内の雰囲気を窒素ガスで置換し、ビスフェノールAのエチレンオキサイド4モル付加物(三洋化成工業社製の商品名ニューポールBPE−40)646部、フマル酸70部及びテトラブトキシチタン1部を加え、窒素気流下で180℃に昇温して反応させ、反応物の酸価が1以下になったことを確認した後、温度を120℃に下げて反応器から取り出した。得られたポリエステル樹脂rb−2の数平均分子量は700であった。
・芳香族非イオン界面活性剤C−1の調製
オートクレーブ内の雰囲気を窒素ガスで置換し、トリスチレン化フェノール355部及び水酸化カリウム2部を加え、引き続き135℃でエチレンオキサイド640部を徐々に加えてエーテル化反応を行なった。水酸化カリウムを吸着処理した後、濾過した。得られた芳香族非イオン界面活性剤C−1のNMR及びGPCによる分析結果は以下の通りであった。
トリスチレン化フェノール1モルに対するエチレンオキサイド付加モル数:17モル
数平均分子量:1000
オートクレーブ内の雰囲気を窒素ガスで置換し、トリスチレン化フェノール202部及び水酸化カリウム1部を加え、引き続き135℃でエチレンオキサイド378部とプロピレンオキサイド126部を混合したものを徐々に加えてエーテル化反応を行なった後、更にエチレンオキサイド303部を徐々に加えてエーテル化反応を行なった。水酸化カリウムを吸着処理した後、濾過した。得られた芳香族非イオン界面活性剤C−2のNMR及びGPCによる分析結果は以下の通りであった。
トリスチレン化フェノール1モルに対するエチレンオキサイド付加モル数:31モル
トリスチレン化フェノール1モルに対するプロピレンオキサイド付加モル数:4モル
数平均分子量:2300
オートクレーブ内の雰囲気を窒素ガスで置換し、トリスチレン化フェノール270部及び水酸化カリウム2部を加え、引き続き135℃でエチレンオキサイド303部とプロピレンオキサイド101部を混合したものを徐々に加えてエーテル化反応を行った後、更にエチレンオキサイド329部を徐々に加えてエーテル化反応を行なった。水酸化カリウムを吸着処理した後、濾過した。得られた芳香族非イオン界面活性剤C−3のNMR及びGPCによる分析結果は以下の通りであった。
トリスチレン化フェノール1モルに対するエチレンオキサイド付加モル数:27モル
トリスチレン化フェノール1モルに対するプロピレンオキサイド付加モル数:3モル
数平均分子量:1900
非イオン界面活性剤(2級アルコールのエチレンオキサイド付加物、日本触媒社製の商品名ソフタノール90)をそのまま用いた。
・実施例1
ポリエステル樹脂A−1を5部、ポリエステル樹脂B−1を35部、芳香族非イオン界面活性剤C−2を25部、エポキシ樹脂EP−1を15部及びエポキシ樹脂EP−2を20部、以上を容器に加え、100〜120℃に加熱して均一に撹拌した後、60℃に冷却してから、撹拌しながらイオン交換水233部を徐々に加えて乳化し、実施例1の炭素繊維用サイジング剤の30%エマルションを調製した。
実施例1と同様にして、ポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B、芳香族非イオン界面活性剤及びエポキシ樹脂を均一にした後、所定量の水を加えて乳化し、実施例2、比較例1〜3及び5〜7の炭素繊維用サイジング剤の30%エマルションを調製した。
ポリエステル樹脂B−1を38部、芳香族非イオン界面活性剤C−1を26部、エポキシ樹脂EP−1を16部及びエポキシ樹脂EP−2を20部、以上を容器に加え、100〜120℃に加熱して均一に撹拌した後、60℃に冷却してから、撹拌しながらイオン交換水233部を徐々に加えて乳化を試みたが、乳化しなかった。以上の各例で調製した炭素繊維用サイジング剤の内容を表1にまとめて示した。
A−1,A−2,ra−2:試験区分1で調製したポリエステル樹脂A等
B−1,B−2,rb−1,rb−2:試験区分2で調製したポリエステル樹脂B等
C−1〜C−3,rc−1:試験区分3で調製した芳香族非イオン界面活性剤等
EP−1:エポキシ樹脂(三菱化学社製の商品名jER828)
EP−2:エポキシ樹脂(三菱化学社製の商品名jER1002)
・炭素繊維のサイジング
試験区分4で調製した各例の炭素繊維用サイジング剤の30%エマルションを50℃で1か月間静置保管した後、その上層部分のエマルションを用いた。このエマルションを目標付着量に合わせて更に水希釈し、処理浴に入れた。ポリアクリロニトリル系繊維から得た未サイジングの炭素繊維(引張強度3500MPa、引張弾性率2.3×105MPa、12000フィラメント)を連続的に上記処理浴に浸漬し、炭素繊維用サイジング剤の付着量が炭素繊維に対して一定となるようにローラーの絞り条件を調節して、炭素繊維に目標量の炭素繊維用サイジング剤を付着させた。引き続き、連続的に120℃のオーブンに5分間通して乾燥し、集束性、形状保持性、接着性の評価試料とした。
評価に先立ち、試験区分4で調製した各例の炭素繊維用サイジング剤について、前記の数1で示されるIS変性率を求めた。また炭素繊維に対する炭素繊維用サイジング剤の付着量を、下記の数2により求めた。これらの結果を表2にまとめて示した。
試験区分4で調製した各例の炭素繊維用サイジング剤を50℃で1か月間静置した後、その外観を肉眼で観察し、以下の基準で評価した。結果を表2にまとめて示した。
○:わずかに沈殿が見られるが、乳化性は良好であり実用上問題ないレベルであった。
×:乳化が壊れて沈殿、分離が発生した。
合計5本の直径1cmのクロムメッキ梨地ピンを一定間隔で交互に上下にずらして配置し、前記の評価試料をこれらのクロムメッキ梨地ピンに接触させながら全体として波状に糸速1m/分で通過させて、通過前の炭素繊維束の幅W1と通過後の炭素繊維束の幅W2を測定し、下記の数3により変動幅を求め、以下の基準で評価した。結果を表2にまとめて示した。
W1:合計5本のクロムメッキ梨地ピンを通過する前の炭素繊維束の幅(mm)
W2:合計5本のクロムメッキ梨地ピンを通過した後の炭素繊維束の幅(mm)
○:変動幅が4mm以上6mm未満
×:変動幅が6mm以上
前記の評価試料を、直径1cmのクロムメッキ梨地ピンに接触させて直角に曲げ、水平側と垂直側とにした状態で1分間保持した後、水平側の保持を外したときの垂直側からの角度を分度器を用いて測定し、以下の基準で評価した。結果を表2にまとめて示した。
○:垂直側からの角度が30度以上60度未満又は100度以上120度未満
×:垂直側からの角度が30度未満又は120度以上
前記の評価試料の炭素繊維から1本の炭素繊維2を取り出し、緊張した状態でその両端を図1に示すホルダー1に接着剤4で固定した。次に、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル(エポキシ当量190、三菱化学社製の商品名jER828)/BF3モノエチルアミン塩(ステラケミファ社製の商品名三フッ化ホウ素モノエチルアミン)=100/3(質量比)の割合で混合したマトリックス樹脂を直径がほぼ100μmの樹脂滴3となるように炭素繊維2に付着させ、150℃の雰囲気下で15分間加熱して固定した。炭素繊維2に固定した樹脂滴3を2枚のブレード7a、7bではさむようにしてホルダー1を基板6に固定し、ホルダー1を15mm/分の速度で繊維軸方向に移動させた時に、ブレード7a,7bによって樹脂滴3が炭素繊維から剥離する際に生じる最大応力Fを、基板6に接続したロードセル5にて計測した。計測した値を用いて、下記の数4により界面せん断強度τを算出した。同様の操作を20回行い、得られた界面せん断強度の平均値を以下の基準により評価した。結果を表2にまとめて示した。
F:炭素繊維2から樹脂滴3が剥離する際に生じる最大応力(N)
D:炭素繊維2の直径(m)
L:樹脂滴3の引き抜き方向の直径(m)
×:界面せん断強度が80未満
*1:調製できなかった
2 炭素繊維
3 ビニルエステル樹脂
4 接着剤
5 ロードセル
6 基板
7a,7b ブレード
Claims (7)
- ポリエステル樹脂、芳香族非イオン界面活性剤及びエポキシ樹脂を含有して成る炭素繊維用サイジング剤であって、ポリエステル樹脂が下記のポリエステル樹脂A及び下記のポリエステル樹脂Bから成ることを特徴とする炭素繊維用サイジング剤。
ポリエステル樹脂A:下記の構成単位Aが3〜10モル%、下記の構成単位Bが30〜57モル%及び下記の構成単位Cが40〜60モル%(合計100モル%)の割合から構成された数平均分子量5000〜50000のポリエステル樹脂であって且つその分子量分布(質量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が2〜8の範囲にあるポリエステル樹脂
構成単位A:スルホイソフタル酸と(ポリ)エチレングルコール及び/又は(ポリ)プロピレングリコールとのジエステル、スルホイソフタル酸アルカリ金属塩と(ポリ)エチレングルコール及び/又は(ポリ)プロピレングリコールとのジエステル、及びスルホイソフタル酸オニウム塩と(ポリ)エチレングルコール及び/又は(ポリ)プロピレングリコールとのジエステルから選ばれる一つ又は二つ以上から形成された構成単位
構成単位B:構成単位Aを形成することとなるジエステル以外のジエステルから形成された構成単位
構成単位C:ジオールから形成された構成単位
ポリエステル樹脂B:ビスフェノールA1モルに対してアルキレンオキサイドを1〜10モルの割合で付加させた化合物と二塩基酸とから得られる数平均分子量1000〜2500のポリエステル樹脂 - 芳香族非イオン界面活性剤が、トリスチレン化フェノールにエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイドを付加させた数平均分子量800〜2500のものである請求項1又は2記載の炭素繊維用サイジング剤。
- 芳香族非イオン界面活性剤が、下記の第1工程及び第2工程を経る製造方法により得られるものである請求項1〜3のいずれか一つの項記載の炭素繊維用サイジング剤。
第1工程:トリスチレン化フェノールにエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドをランダムに付加させる工程
第2工程:第1工程で得られる化合物にエチレンオキサイドを付加させる工程 - ポリエステル樹脂Aを1〜10質量%、ポリエステル樹脂Bを20〜50質量%、芳香族非イオン界面活性剤を20〜35質量%及びエポキシ樹脂を20〜50質量%(合計100質量%)の割合で含有して成る請求項1〜4のいずれか一つの項記載の炭素繊維用サイジング剤。
- 請求項1〜5のいずれか一つの項記載の炭素繊維用サイジング剤を調製する方法であって、下記の第1工程及び第2工程を経ることを特徴とする炭素繊維用サイジング剤の調製方法。
第1工程:構成単位Aを形成することとなるジエステルを合成すると共に、構成単位Bを形成することとなるジエステルを合成し、それぞれ所要量の構成単位Aを形成することとなるジエステルと、構成単位Bを形成することとなるジエステルと、構成単位Cを形成することとなるジオールとを、エステル交換反応させて、ポリエステル樹脂Aを得る工程。
第2工程:第1工程で得たポリエステル樹脂Aと、ポリエステル樹脂Bと、芳香族非イオン界面活性剤と、エポキシ樹脂とを加熱下に混合して、炭素繊維用サイジング剤を調製する工程。 - 炭素繊維に、請求項1〜5のいずれか一つの項記載の炭素繊維用サイジング剤を0.1〜5質量%となるよう付着させたことを特徴とする炭素繊維ストランド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014220517A JP5692945B1 (ja) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維用サイジング剤の調製方法及び炭素繊維ストランド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014220517A JP5692945B1 (ja) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維用サイジング剤の調製方法及び炭素繊維ストランド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP5692945B1 true JP5692945B1 (ja) | 2015-04-01 |
| JP2016089276A JP2016089276A (ja) | 2016-05-23 |
Family
ID=52830818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014220517A Active JP5692945B1 (ja) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維用サイジング剤の調製方法及び炭素繊維ストランド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5692945B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109252373A (zh) * | 2018-07-30 | 2019-01-22 | 江苏澳盛复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维表面上浆剂及其应用 |
| JP2020073737A (ja) * | 2017-12-01 | 2020-05-14 | 帝人株式会社 | 炭素繊維束、プリプレグ、繊維強化複合材料 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190045355A (ko) | 2016-10-28 | 2019-05-02 | 미쯔비시 케미컬 주식회사 | 탄소섬유용 사이징제, 탄소섬유용 사이징제의 수분산액, 및 사이징제 부착 탄소섬유속 |
| JP6626875B2 (ja) * | 2016-12-19 | 2019-12-25 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤組成物 |
| JP7269781B2 (ja) * | 2018-04-16 | 2023-05-09 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤、繊維束、繊維製品、プリプレグ及び成形体 |
| CN115777032A (zh) * | 2020-07-07 | 2023-03-10 | 帝人株式会社 | 附着有上浆剂的碳纤维束 |
| KR20230169274A (ko) | 2021-04-15 | 2023-12-15 | 마쓰모토유시세이야쿠 가부시키가이샤 | 강화 섬유용 사이즈제 및 그 용도 |
| KR20250067798A (ko) | 2022-09-12 | 2025-05-15 | 마쓰모토유시세이야쿠 가부시키가이샤 | 섬유용 사이즈제 및 그 용도 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5553464B1 (ja) * | 2014-03-27 | 2014-07-16 | 竹本油脂株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤及び炭素繊維ストランド |
-
2014
- 2014-10-29 JP JP2014220517A patent/JP5692945B1/ja active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5553464B1 (ja) * | 2014-03-27 | 2014-07-16 | 竹本油脂株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤及び炭素繊維ストランド |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020073737A (ja) * | 2017-12-01 | 2020-05-14 | 帝人株式会社 | 炭素繊維束、プリプレグ、繊維強化複合材料 |
| JP7239401B2 (ja) | 2017-12-01 | 2023-03-14 | 帝人株式会社 | 炭素繊維束、プリプレグ、繊維強化複合材料 |
| US11746445B2 (en) | 2017-12-01 | 2023-09-05 | Teijin Limited | Carbon fiber bundle, prepreg, and fiber-reinforced composite material |
| CN109252373A (zh) * | 2018-07-30 | 2019-01-22 | 江苏澳盛复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维表面上浆剂及其应用 |
| WO2020024426A1 (zh) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 江苏澳盛复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维表面上浆剂及其应用 |
| CN109252373B (zh) * | 2018-07-30 | 2020-03-31 | 江苏澳盛复合材料科技有限公司 | 一种碳纤维表面上浆剂及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016089276A (ja) | 2016-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5692945B1 (ja) | 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維用サイジング剤の調製方法及び炭素繊維ストランド | |
| JP5553464B1 (ja) | 炭素繊維用サイジング剤及び炭素繊維ストランド | |
| JP7350745B2 (ja) | 繊維用集束剤組成物、繊維束、繊維製品及び複合材料 | |
| CN103890261B (zh) | 碳纤维用上浆剂、碳纤维丝束及纤维强化复合材料 | |
| JP5795804B2 (ja) | コーティング組成物 | |
| JP2009001954A (ja) | 繊維用集束剤 | |
| WO2002099180A1 (fr) | Agent d'encollage pour fibre de carbone, dispersion aqueuse de cet agent, fibre de carbone traitee par encollage, objet en forme de feuille comprenant cette fibre de carbone et materiau composite renforce par fibres de carbone | |
| JP5789161B2 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
| JP7147107B1 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
| JPWO2013042367A1 (ja) | 繊維用集束剤組成物 | |
| TWI753171B (zh) | 環氧樹脂、含有環氧樹脂之組成物及其硬化物 | |
| JP2019163583A (ja) | 繊維用集束剤組成物、繊維束及び繊維製品 | |
| JP2013540180A (ja) | コーティング組成物 | |
| JP6579292B1 (ja) | ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂水分散体、及びポリエステル樹脂水分散体の製造方法 | |
| JP2020002518A (ja) | 繊維用集束剤、繊維束、繊維製品、プリプレグ及び成形体 | |
| JP4989790B2 (ja) | 強化繊維用サイジング剤、合成繊維ストランドおよび繊維強化複合材料 | |
| JP7248733B2 (ja) | 繊維用集束剤組成物、繊維用集束剤溶液、繊維束、繊維製品及び複合材料 | |
| JP2016223033A (ja) | セラミック繊維用処理剤 | |
| JP6626875B2 (ja) | 繊維用集束剤組成物 | |
| TWI503341B (zh) | 羥基官能聚酯樹脂 | |
| TW201716475A (zh) | 強化纖維用上漿劑及其用途 | |
| JP2020084400A (ja) | 炭素繊維用集束剤及び炭素繊維 | |
| JP6614629B1 (ja) | 炭素繊維用サイズ剤、及び炭素繊維 | |
| KR20230169274A (ko) | 강화 섬유용 사이즈제 및 그 용도 | |
| JP4763532B2 (ja) | 無機繊維用集束剤 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150113 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150202 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150202 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5692945 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |