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JP2775982B2 - Sized carbon fiber - Google Patents
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JP2775982B2 - Sized carbon fiber - Google Patents

Sized carbon fiber

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JP2775982B2
JP2775982B2 JP9835690A JP9835690A JP2775982B2 JP 2775982 B2 JP2775982 B2 JP 2775982B2 JP 9835690 A JP9835690 A JP 9835690A JP 9835690 A JP9835690 A JP 9835690A JP 2775982 B2 JP2775982 B2 JP 2775982B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はサイズされた炭素繊維、特に耐熱性にすぐれ
た樹脂をマトリックスとする複合材料用に適したサイズ
された炭素繊維に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a sized carbon fiber, and more particularly to a sized carbon fiber suitable for a composite material using a resin having excellent heat resistance as a matrix.

[従来の技術] 従来、炭素繊維複合材料は炭素繊維の高い比強度、比
剛性を利用して航空機材料に用いられている。マトリッ
クス樹脂としては、フェノール樹脂やエポキシ樹脂が主
として用いられているが、航空機の高速化および一次構
造材(主翼、胴体など)への適用に伴ない、これらの材
料では耐熱性、耐水性および高温吸水時の衝撃性に問題
があった。上記特性を改良するものとして、近年は耐熱
性にすぐれた樹脂、例えばビスマレイミド系樹脂、ポリ
エーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いた材料の開発が進め
られている。
[Related Art] Conventionally, carbon fiber composite materials have been used for aircraft materials by utilizing the high specific strength and specific rigidity of carbon fibers. Phenolic resins and epoxy resins are mainly used as matrix resins, but with the speeding-up of aircraft and application to primary structural materials (wings, fuselage, etc.), these materials have heat resistance, water resistance and high temperature. There was a problem in the impact property when absorbing water. In order to improve the above characteristics, in recent years, resins having excellent heat resistance, for example, bismaleimide resin, polyether ketone resin, polyether sulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyether imide resin, polyamide imide resin and the like were used. Material development is underway.

これらの樹脂と炭素繊維からなる複合材料が優れた物
性を発現させるためには、マトリックス樹脂と炭素繊維
との界面の接着性を改良し、かつ加工性を改善するため
に炭素繊維にサイズ処理するのが通常である。
In order for the composite material composed of these resins and carbon fibers to exhibit excellent physical properties, the adhesiveness of the interface between the matrix resin and the carbon fibers is improved, and the carbon fibers are sized to improve workability. Is usually the case.

ここでいう加工性とは、炭素繊維に集束性を付与する
ことで毛羽立ちを防止し品位や作業性が良好なこと、炭
素繊維とマトリックス樹脂との相溶性が良好なことなど
が主なものである。
The term "workability" as used herein mainly refers to the fact that by imparting convergence to carbon fibers, fuzzing is prevented, that quality and workability are good, and that the compatibility between the carbon fibers and the matrix resin is good. is there.

ところで、これまで上記目的でポリイミド樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などの耐熱
性樹脂でサイズされた炭素繊維は公知である(例えば特
開昭53−121871号公報、特開昭61−75880号公報、特開
昭62−299580号公報など)。しかしながら、これらのサ
イズされた炭素繊維は柔軟性が良好でなく硬すぎると、
製織工程やプリプレグ工程での通糸作業がやり難くな
る。逆にサイジング付着量を下げて通糸作業をし易くす
ると、糸条の集束性が不足して毛羽が発生しやすくなる
など、炭素繊維の作業性や複合材料物性等の面で十分満
足なものではなかった。
By the way, carbon fibers sized with a heat-resistant resin such as a polyimide resin, a polyamideimide resin, or a polyetherimide resin for the above purpose are known (for example, JP-A-53-121871, JP-A-61-75880). JP-A-62-299580). However, if these sized carbon fibers are not flexible and too hard,
Threading work in the weaving process or prepreg process becomes difficult. Conversely, if the sizing adhesion amount is reduced to facilitate the threading operation, the sizing properties of the yarn are insufficient and the fluff is likely to be generated, such as sufficient workability of the carbon fiber and physical properties of the composite material. Was not.

[発明が解決しようとする課題] そこで、本発明者らは炭素繊維を補強繊維とする複合
材料、とりわけ耐熱性にすぐれた樹脂をマトリックスと
する複合材料において、すぐれた加工性および複合材料
物性を発現する炭素繊維について鋭意検討した結果、本
発明に到達したのである。すなわち、本発明の課題は炭
素繊維表面に特定のサイズ剤を付与することにより、例
えば前述したビスマレイミド系樹脂、ポリエーテルケト
ン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド
イミド樹脂等のような耐熱性樹脂をマトリックスとする
複合材料において、すぐれた加工性および複合材料物性
を発現する炭素繊維を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] In view of the above, the present inventors have developed excellent processability and physical properties of composite materials using carbon fibers as reinforcing fibers, particularly composite materials using a resin having excellent heat resistance as a matrix. As a result of intensive studies on the carbon fibers to be developed, the present invention has been reached. That is, the object of the present invention is to provide a specific sizing agent on the carbon fiber surface, for example, the above-mentioned bismaleimide resin, polyetherketone resin, polyethersulfone resin, polyphenylenesulfide resin, polyetherimide resin, polyamide An object of the present invention is to provide a carbon fiber which exhibits excellent workability and physical properties of a composite material in a composite material using a heat-resistant resin such as an imide resin as a matrix.

[課題を解決するための手段] 本発明の上記課題は A.式 の構造単位、 B.式 の構造単位および C.式Arの構造単位で構成される芳香族ポリアミドイ
ミド共重合体(ただし、式中のZは3官能基のうち2官
能基が隣接炭素に結合されている3官能芳香族基、Arは
アリル基、R1は炭素数1〜4のアルキル基、bは0,1ま
たは2、xは1〜500の整数を示す。)でサイズされた
炭素繊維によって解決することができる。
[Means for Solving the Problems] The above object of the present invention is represented by the formula A. Structural unit of B. Formula An aromatic polyamide-imide copolymer composed of a structural unit of the formula C and a structural unit of the formula Ar (where Z is a trifunctional aromatic group in which two of the three functional groups are bonded to adjacent carbon atoms) Group, Ar is an allyl group, R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, b is 0, 1 or 2, and x is an integer of 1 to 500). .

すなわち、本発明の炭素繊維は特定の芳香族ポリアミ
ドイミド系樹脂(以下、PAI系樹脂と略称)をサイズ剤
として用いたものである。
That is, the carbon fiber of the present invention uses a specific aromatic polyamideimide-based resin (hereinafter abbreviated as PAI-based resin) as a sizing agent.

このPAI系樹脂としては、主として上記A、Bおよび
Cで示される3単位から構成されるが、好ましくはA単
位と(B+C)単位の割合が実質的に等モル比であり、
A単位とB単位またはC単位が交互に連結した構造のも
のである。そしてジアミン残基としてのB単位とC単位
との好ましい構成比は、B単位0.05〜1モルに対してC
単位0.95〜0モルの範囲から任意に選択される。
The PAI-based resin is mainly composed of the three units represented by A, B and C, and preferably has a substantially equimolar ratio between the A unit and the (B + C) unit.
It has a structure in which A units and B units or C units are alternately connected. The preferred composition ratio of the B unit and the C unit as the diamine residue is 0.05 to 1 mol of the B unit and C
The unit is arbitrarily selected from the range of 0.95 to 0 mol.

また、B単位およびC単位の内の構成要素Arは、次の
構造および構成比からなる2単位混合で構成されるもの
が好ましい。
Further, it is preferable that the component Ar of the B unit and the C unit be a mixture of two units having the following structure and composition ratio.

ここで、Xは または Yは直接結合、−O−、−S−、−SO2 R2は炭素数1〜4のアルキル基、フッ素置換アルキル基
またはフェニル基、Qは直接結合、−CO−、−O−、−
S−または−CH2−、aは0または1〜4の整数、そし
てR1およびbは前記したとおりである。
Where X is Or Y is a direct bond, -O -, - S -, - SO 2, R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a fluorine-substituted alkyl group or a phenyl group, Q is a direct bond, -CO-, -O-,-
S- or -CH 2 -, a is 0 or an integer from 1 to 4 and R 1 and b, are as described above.

Arの中のAr1単位が70モル%を越えると、得られるPAI
系樹脂の熱特性および力学強度の低下傾向があり好まし
くない。また、Arの中のAr2単位が95モル%を越えると
得られるPAI系樹脂の熱特性または力学強度の低下傾向
があり好ましくない。したがって、Ar1とAr2な割合は好
ましくはAr15〜70モル%、より好ましくは20〜50モル
%、好ましくはAr295〜30モル%、より好ましくは30〜5
0モル%の範囲から選択される。
If the Ar 1 unit in Ar exceeds 70 mol%, the resulting PAI
The thermal properties and mechanical strength of the base resin tend to decrease, which is not preferable. On the other hand, if the content of Ar 2 units in Ar exceeds 95 mol%, the thermal characteristics or mechanical strength of the obtained PAI resin tends to decrease, which is not preferable. Accordingly, Ar 1 and Ar 2 proportions preferably Ar 1 5 to 70 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, preferably Ar 2 95 to 30 mol%, more preferably 30 to 5
It is selected from the range of 0 mol%.

なお、上記A単位の中のZは3官能基のうちの2官能
基が隣接炭素に結合されている3官能性芳香族基であ
り、たとえば、 などがあげらる。
Note that Z in the A unit is a trifunctional aromatic group in which two of the three functional groups are bonded to adjacent carbons. And so on.

また、上記A単位の中のイミド結合がその閉環前駆体
としてのアミド酸結合の状態にとどまっている場合の
A′単位 がA単位の一部、たとえば50モル%以下、好ましくは30
モル%以下として存在する場合も本発明範囲に含まれ
る。
A ′ unit in the case where the imide bond in the above A unit remains in the state of an amic acid bond as its ring-closing precursor Is a part of the A unit, for example, 50 mol% or less, preferably 30 mol% or less.
The case where it exists as mol% or less is also included in the scope of the present invention.

上記B単位の中の の具体例は 上記Ar1単位の具体例は である。In the above B unit An example of Specific examples of the above Ar 1 unit are It is.

上記Ar2単位の具体例は、たとえば などおよびこれらの側鎖置換誘導体があげられる。Specific examples of the above Ar 2 unit are, for example, And their side chain-substituted derivatives.

上記 単位、Ar1単位およびAr2単位の具体例から構成されるB
単位の具体例としては、 (ここで、xは1〜500、好ましくは1〜10、より好ま
しくは1〜4を示す。) などがあげられ、これらはAr1/Ar2の好ましい構成条件
を満足する範囲で混合使用されることがある。特にx=
1が有用である。
the above B composed of specific examples of a unit, an Ar 1 unit and an Ar 2 unit
As a specific example of the unit, (Where x represents 1 to 500, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4). These are mixed and used within a range satisfying the preferred constitutional conditions of Ar 1 / Ar 2. Sometimes. In particular, x =
1 is useful.

中でも好ましいPAI系樹脂の具体的構造式として次の
ものを挙げることができる。
Among them, the following can be mentioned as specific structural formulas of preferred PAI resins.

ここで、mおよびnはAr1/Ar2の好ましい構成条件を
満足する範囲で選択されるが、さらに好ましい範囲はm/
n=1/8〜1/2であり、これは、Ar1/Ar2=20/80〜50/50
(モル比)に相当する。
Here, m and n are selected within a range that satisfies the preferable constitutional conditions of Ar 1 / Ar 2 , and a more preferable range is m / n.
n = 1/8 to 1/2, which is Ar 1 / Ar 2 = 20/80 to 50/50
(Molar ratio).

本発明におけるPAI系樹脂は、そのイミド単位が一部
開環したアミド酸結合にとどまっている場合もあるが、
大部分は閉環構造となっており、またN−メチルピロリ
ドン溶媒中、重合体濃度0.5重量%、30℃で測定した対
数粘度(ηinh)の値が好ましくは0.20以上、より好ま
しくは0.25以上の高重合度重合体である。
In the PAI-based resin of the present invention, the imide unit may remain as a partially opened amic acid bond,
Most have a closed-ring structure, and the value of the logarithmic viscosity (ηinh) measured at 30 ° C. in a N-methylpyrrolidone solvent at a polymer concentration of 0.5% by weight is preferably 0.20 or more, more preferably 0.25 or more. It is a polymerization degree polymer.

上記のPAI系樹脂をサイズ剤として炭素繊維に付着さ
せる手段としては、通常下記の方法が好ましく用いられ
る。すなわち、目的とする付着量が得られる濃度にPAI
系樹脂を溶媒に溶解しておき、その中に炭素繊維を連続
走行させながら浸漬処理を施し、しかる後乾燥し溶媒を
除去する方法である。
As a means for attaching the PAI resin as a sizing agent to carbon fibers, the following method is usually preferably used. In other words, PAI should be adjusted to a concentration at which the desired amount of adhesion can be obtained.
This is a method in which a system resin is dissolved in a solvent, immersion treatment is performed while carbon fibers are continuously run in the solvent, and then the solvent is removed by drying.

この際用いる溶媒としては、ジエチレングリコールジ
メチルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジ
ケチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどが例示
できる。
Examples of the solvent used at this time include diethylene glycol dimethyl ether, N, N-dimethylformamide, N, N-diketylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like.

サイズ剤の付着量としては炭素繊維が長繊維から短繊
維かによって、適宜調整すればよいが、繊維重量に対し
て好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.2重量%
以上である。なお、この付着量が5重量%を超えると、
炭素繊維が硬くなりすぎて作業性が悪くなることがあ
る。
The amount of the sizing agent may be appropriately adjusted depending on whether the carbon fibers are long fibers or short fibers, but preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight, based on the fiber weight.
That is all. In addition, when this adhesion amount exceeds 5% by weight,
In some cases, the carbon fibers become too hard, resulting in poor workability.

本発明における炭素繊維としては、公知の炭素繊維
(黒鉛繊維を含む)が用いられる。具体的には、ピッチ
系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、アクリロニトリル系
炭素繊維などであるが、これらの中,特に好ましいもの
はアクリロニトリル系炭素繊維である。
Known carbon fibers (including graphite fibers) are used as the carbon fibers in the present invention. Specifically, pitch-based carbon fiber, rayon-based carbon fiber, acrylonitrile-based carbon fiber, and the like are preferable. Among them, acrylonitrile-based carbon fiber is particularly preferable.

また、これらの炭素繊維は伸度1.6%以上のものが好
ましい。すなわち、航空機の二次構造材のみならず、一
次構造材として使用するためには、ストランド物性とし
て、好ましくは強度485kg/mm2以上、伸度1.6%以上のも
の、より好ましくは、強度540kg/mm2以上、伸度1.8%以
上のものが求められるからである。
The carbon fibers preferably have an elongation of 1.6% or more. That is, in order to use not only as a secondary structural material of an aircraft but also as a primary structural material, as a strand physical property, the strength is preferably 485 kg / mm 2 or more and the elongation is 1.6% or more, more preferably the strength is 540 kg / mm. mm 2 or more, the more than 1.8% elongation is obtained.

なお、本発明の炭素繊維に用いるマトリックス樹脂と
しては特に限定されないが、好ましくは耐熱性樹脂であ
り、通常ビスマレイミド系樹脂、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ホリフェニレ
ンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂等が例示でき、これらのうち,特にビス
マレイミド系樹脂が加工性などの面から好ましい樹脂で
ある。
The matrix resin used for the carbon fiber of the present invention is not particularly limited, but is preferably a heat-resistant resin, and is usually a bismaleimide resin, a polyetheretherketone resin, a polyethersulfone resin, a polyphenylenesulfide resin, or a polyphenylenesulfide resin. Examples thereof include an ether imide resin and a polyamide imide resin. Among these, a bismaleimide resin is particularly preferred from the viewpoint of workability and the like.

[実施例] 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。な
お、本例中、ねじり剛さ、ストランド物性およびコンポ
ジット物性は次の方法に従って測定した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. In this example, the torsional stiffness, strand properties and composite properties were measured according to the following methods.

(1)ねじり剛さ 炭素繊維約15cmを切りとり、荷重25gをかけて10回転
のねじりを与えたのち放置し、初期からのねじれ角度を
測定する。ねじり角度が大きい程、炭素繊維の風合が硬
いことを示す。
(1) Torsional stiffness Cut about 15 cm of carbon fiber, apply a 25 g load, apply 10 turns of torsion, leave it to stand, and measure the torsional angle from the beginning. The larger the twist angle, the harder the feel of the carbon fiber.

(2)ストランド物性 JIS−760の樹脂含浸ストランド試験方法に準じて、引
張強度、引張伸度および引張弾性率を測定した。なお、
樹脂処方は“BAKELITE"ERL4221/3フッ化ホウ素モノエチ
ルアミン/アセトン−100/3/4(重量部)をよく混合し
て用いた。
(2) Strand physical properties Tensile strength, tensile elongation and tensile modulus were measured in accordance with the JIS-760 resin-impregnated strand test method. In addition,
As the resin formulation, "BAKELITE" ERL4221 / 3 boron fluoride monoethylamine / acetone-100 / 3/4 (parts by weight) was mixed well and used.

(3)コンポジット物性 コンポジット試験片の作製 先ず円周約2.7mの鋼製ドラムに炭素繊維と組合せる樹
脂をシリコン塗布ペーパー上にコーティングした樹脂フ
ィルムを巻き、次に該樹脂フィルム上にクリールから引
き出した炭素繊維をトラバースを介して巻き取り、配列
して、さらにその繊維の上から前記樹脂フィルムを再度
かぶせて後、加圧ロールで回転加圧して樹脂を繊維内に
含浸せしめ、幅300mm、長さ2.7mの一方向プリプレグを
作製する。
(3) Composite properties Preparation of composite test pieces First, a resin drum coated with a resin to be combined with carbon fiber on silicon-coated paper was wound around a steel drum with a circumference of about 2.7 m, and then pulled out of the creel onto the resin film. The carbon fiber was wound up through a traverse, arranged, and further covered with the resin film from above the fiber.Then, the resin was impregnated into the fiber by rotating and pressing with a pressure roll, and the width was 300 mm and the length was 300 mm. A unidirectional prepreg 2.7 m long is manufactured.

このとき、繊維間への樹脂含浸を良するためにドラム
は50〜60℃に加熱し、またプリプレグの繊維目付はドラ
ムの回転数とトラバースの送り速度を調整することによ
って、繊維目付200g/m2、樹脂量約35重量%のプリプレ
グを作製した。
At this time, the drum is heated to 50 to 60 ° C to improve the resin impregnation between the fibers, and the fiber weight of the prepreg is adjusted to 200 g / m by adjusting the rotation speed of the drum and the feed speed of the traverse. 2. A prepreg having a resin amount of about 35% by weight was prepared.

このように作製したプリプレグを裁断、積層し、オー
トクレイブを用いて180℃,70kg/cm2下で2時間加熱硬化
して、引張強度測定用として肉厚約1mm、または層間剪
断強度(ILSS)測定用として肉厚約2mmの硬化板を作製
した。
The prepreg prepared in this manner is cut, laminated, and heat-cured at 180 ° C. and 70 kg / cm 2 for 2 hours using an autoclave to measure a tensile strength of about 1 mm in wall thickness or interlayer shear strength (ILSS). A cured plate having a thickness of about 2 mm was prepared for measurement.

引張強度およびILSSの測定 上記硬化板は引張強度用として幅12.7mm,長さ230mmの
試験片とし、該試験片の両端に厚さ約1.2mm,長さ50mmの
GFRP製のタブを接着し(必要に応じて試験片中央には弾
性率および破壊歪を測定するための歪ゲージを貼り付
け)、島津製オートグラフを用いて負荷速度1mm/minで
測定した。
Measurement of tensile strength and ILSS The above hardened plate was used as a test piece having a width of 12.7 mm and a length of 230 mm for tensile strength, and a thickness of about 1.2 mm and a length of 50 mm was applied to both ends of the test piece.
A tab made of GFRP was adhered (a strain gauge for measuring elastic modulus and breaking strain was attached to the center of the test piece as necessary), and measurement was performed at a load speed of 1 mm / min using an autograph manufactured by Shimadzu.

またILSS用試験片は幅12.7mm,長さ28mmとし、測定は
通常の3点曲げ試験治具を用いて支持スパンを試験片肉
厚の4倍に設定し、負荷速度2.5mm/minで測定した。
The ILSS test specimen was 12.7 mm wide and 28 mm long. The measurement was performed at a load speed of 2.5 mm / min using a normal three-point bending test jig with the support span set to four times the test specimen thickness. did.

参考例1. (ポリアミドイミド樹脂A;PAI−Aの製造) 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル180.2g(0.9モ
ル)およびテレフタロイル−m−アミノアニリド103.9g
(0.3モル)をN,N−ジメチルアセトアミド3000gに溶解
した。これをドライアイス/アセトンで−10℃に冷却
し、無水トリメリット酸モノクロリド252.7g(1.2モ
ル)を徐々に添加した。1時間撹拌を続けた後、トリエ
チルアミン121.4gを添加し、さらに2時間撹拌した。
Reference Example 1. (Production of polyamide imide resin A; PAI-A) 4,4'-diaminodiphenyl ether 180.2 g (0.9 mol) and terephthaloyl-m-aminoanilide 103.9 g
(0.3 mol) was dissolved in 3000 g of N, N-dimethylacetamide. This was cooled to −10 ° C. with dry ice / acetone, and 252.7 g (1.2 mol) of trimellitic anhydride monochloride was gradually added. After stirring was continued for 1 hour, 121.4 g of triethylamine was added, and the mixture was further stirred for 2 hours.

次に、ピリジン150mlおよび無水酢酸300mlを添加し、
室温で一晩撹拌した。こうして得られたPAI重合液を、
高速撹拌下の水中に徐々に投入して、重合体を析出させ
た後、水洗/脱水し、さらに熱風乾燥機中、150℃で5
時間、続いて200℃で3時間乾燥して、ポリアミドイミ
ド−A粉末を得た。重合体の対数粘度(N−メチルピロ
リドン中、濃度0.5%,30℃で測定)は0.60であった。
Next, 150 ml of pyridine and 300 ml of acetic anhydride were added,
Stirred overnight at room temperature. The PAI polymerization solution thus obtained is
The polymer was gradually poured into water under high-speed stirring to precipitate the polymer, followed by washing / dehydration, and further, at 150 ° C. in a hot air drier for 5 hours.
After drying at 200 ° C. for 3 hours, a polyamideimide-A powder was obtained. The logarithmic viscosity (measured at a concentration of 0.5% in N-methylpyrrolidone at 30 ° C.) of the polymer was 0.60.

参考例2. (ポリアミドイミド樹脂B;PAI−Bの製造) 参考例1において、4,4′−ジアミノジフェニルエー
テルを204.2g(1.02モル),テレフタロイル−m−アミ
ノアニリドを62.4g(0.18モル)用いる他は、実質的に
参考例1と同様な方法で重合を行ない、ポリアミドイミ
ド樹脂B粉末(対数粘度=0.72)を得た。
Reference Example 2. (Production of polyamide imide resin B; PAI-B) In Reference Example 1, 204.2 g (1.02 mol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether and 62.4 g (0.18 mol) of terephthaloyl-m-aminoanilide were used. Otherwise, polymerization was carried out in substantially the same manner as in Reference Example 1 to obtain a polyamideimide resin B powder (logarithmic viscosity = 0.72).

実施例1〜2 エポキシ樹脂でサイズされた12,000フィラメントから
なる炭素繊維を、N,Nジメチルホルムアミドおよびアセ
トンを用いてサイズ剤を除去し、乾燥した。
Examples 1-2 A carbon fiber consisting of 12,000 filaments sized with an epoxy resin was dried with N, N dimethylformamide and acetone after removing the sizing agent.

上記原料炭素繊維を用いて、前記PAI−AおよびPAI−
BそれぞれのN−Nジメチルホルムアミド溶液中に連続
的に浸漬処理し、しかる後180℃で乾燥しサイズ付与を
行った。この結果を第1表に示した。
Using the raw carbon fiber, the PAI-A and PAI-
B was successively immersed in an NN dimethylformamide solution, and then dried at 180 ° C. to give a size. The results are shown in Table 1.

サイズ剤の付着量はそれぞれ0.8重量%であり、毛羽
の発生が少なく,風合も良好であった。
The amount of the sizing agent attached was 0.8% by weight, the generation of fluff was small, and the feeling was good.

またこれらの炭素繊維について、マトリックスとして
マレイミド樹脂を用いてコンポジット試験片を作製し、
引張強度(炭素繊維の体積含有率60%に換算した値で示
した)と層間剪断強度(ILSS)を評価し、結果を第1表
に示した。
For these carbon fibers, composite test specimens were prepared using maleimide resin as the matrix.
Tensile strength (shown as a value converted to a volume content of carbon fiber of 60%) and interlaminar shear strength (ILSS) were evaluated. The results are shown in Table 1.

第1表に見られるように、マレイミド樹脂において、
高い引張強度と、ILSSが得られた。
As seen in Table 1, in the maleimide resin,
High tensile strength and ILSS were obtained.

なお、マレイミド樹脂として具体的には下記組成物の
ものを用いた。
Note that, specifically, a maleimide resin having the following composition was used.

BT2562F(三菱瓦斯化学BTレジン):90重量部 Ep828(ヘトロケミカルズ):10重量部 ジクミルパーオキサイド:0.2重量部 比較例1〜2 実施例1における、エポキシサイズされた炭素繊維お
よびこれをサイズ除去した無サイズ原料炭素繊維につい
て、実施例1と同様にコンポジット試験片の作製および
評価を行った。この結果は第1表に示すように、ILSSが
劣っていた。
BT2562F (Mitsubishi Gas Chemical BT Resin): 90 parts by weight Ep828 (Hetrochemicals): 10 parts by weight Dicumyl peroxide: 0.2 parts by weight Comparative Examples 1-2 Epoxy-sized carbon fibers and the size removal thereof in Example 1 A composite test piece was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 for the non-size raw carbon fiber thus obtained. As shown in Table 1, the results were inferior to ILSS.

比較例3 実施例1の無サイズ原料炭素繊維について、アモコ社
のPAI樹脂“トーロン"4000T を実施例1と同様に0.8%付着させた。またこのサイズ
した炭素繊維のストランド物性およびストランド物性を
測定し、第1表に示した。
Comparative Example 3 Amoco's PAI resin "Toron" 4000T was used for the non-size raw carbon fiber of Example 1. Was attached in the same manner as in Example 1. The strand properties and strand properties of the sized carbon fiber were measured and are shown in Table 1.

この結果が示すように、エポキシ樹脂でサイズされた
原料炭素繊維およびこれをサイズ除去した無サイズ炭素
繊維のストランド物性値は、いずれも引張強度が約570k
g/mm2、引張弾性率が約30t/mm2であり、本発明品の物性
値と殆ど差がなかったに拘らず、ねじる剛さは高くて硬
い風合になり、またコンポジット物性(引張強度および
ILSS)も低かった。
As shown by the results, the strand physical properties of the raw carbon fiber sized with the epoxy resin and the non-sized carbon fiber obtained by removing the size of the raw carbon fiber have a tensile strength of about 570k.
g / mm 2 , and the tensile modulus of elasticity is about 30 t / mm 2 , and despite the fact that there is almost no difference from the physical properties of the product of the present invention, the torsional stiffness is high and the feeling is hard, and the composite physical properties (tensile Strength and
ILSS) was also low.

[発明の効果] 本発明の炭素繊維は、サイズ剤として特定のPAI系樹
脂を用いるものであり、これにより特に耐熱性樹脂をマ
トリックス樹脂とする複合材料において、加工性と複合
材料物性の優れたものを得ることができる。
[Effect of the Invention] The carbon fiber of the present invention uses a specific PAI-based resin as a sizing agent, and thereby has excellent processability and physical properties of the composite material, especially in a composite material using a heat-resistant resin as a matrix resin. You can get things.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】A.式 の構造単位、 B.式 の構造単位および C.式Arの構造単位で構成される芳香族ポリアミドイ
ミド共重合体(ただし、式中のZは3官能基のうち2官
能基が隣接炭素に結合されている3官能芳香族基、Arは
アリル基、R1は炭素数1〜4のアルキル基、bは0,1ま
たは2、xは1〜500の整数を示す。)でサイズされた
炭素繊維。
1. The formula A. Structural unit of B. Formula An aromatic polyamide-imide copolymer composed of a structural unit of the formula C and a structural unit of the formula Ar (where Z is a trifunctional aromatic group in which two of the three functional groups are bonded to adjacent carbon atoms) A group, Ar is an allyl group, R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, b is 0, 1 or 2, and x is an integer of 1 to 500).
【請求項2】芳香族ポリアミドイミド共重合体が、前記
A、BおよびC式で示される構造単位からなり、かつ各
構造単位の割合がA単位1モルに対して(B+C)単位
が1モル、B単位0.05〜1モルに対してC単位が0.95〜
0モルであり、A単位とB単位またはC単位が交互に連
結した構造になっており、さらにArがB単位およびC単
位の全体としての式 の2価残基(Ar1)0.05〜0.70モルに対して 式 の2価残基(Ar2)が0.95〜0.30モルである特許請求の
範囲第(1)項記載のサイズされた炭素繊維。 ただし、式中のXは Yは直接結合、−O−、−S−、−SO2 R1,R2は炭素数1〜4のアルキル基、フッ素置換アルキ
ル基またはフェニル基、Qは直接結合、−CO−、−O
−、−S−または−CH2−、aは0または1〜4の整
数、bは0,1または2の整数、xは1〜500の整数を示
す。
2. The aromatic polyamide-imide copolymer is composed of the structural units represented by the formulas A, B and C, and the ratio of each structural unit is 1 mol of A unit and 1 mol of (B + C) units. The C unit is 0.95 to 0.05 mol per mol of the B unit.
0 mol, and has a structure in which the A unit and the B unit or the C unit are alternately connected, and furthermore, Ar represents the formula of the B unit and the C unit as a whole. To 0.05 to 0.70 mol of a divalent residue (Ar 1 ) of the formula 2. The sized carbon fiber according to claim 1, wherein the divalent residue (Ar 2 ) is 0.95 to 0.30 mol. Where X in the formula is Y is a direct bond, -O -, - S -, - SO 2, R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a fluorine-substituted alkyl group or a phenyl group, Q is a direct bond, —CO—, —O
-, - S- or -CH 2 -, a is 0 or an integer of 1 to 4, b is an integer of 0, 1 or 2, x is an integer of 1 to 500.
【請求項3】サイズ剤の付着量が炭素繊維重量に対し0.
1重量%以上である特許請求の範囲第(1)項および第
(2)項記載のサイズされた炭素繊維。
3. The method according to claim 1, wherein the amount of the sizing agent is set to be 0.
The sized carbon fiber according to claim (1) or (2), which is 1% by weight or more.
【請求項4】炭素繊維の伸度が1.6%以上である特許請
求の範囲第(1)項ないし第(3)項記載のサイズされ
た炭素繊維。
4. The sized carbon fiber according to claim 1, wherein the carbon fiber has an elongation of 1.6% or more.
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