碳纤维用上浆剂、使用该上浆剂的碳纤维上浆方法、上浆剂处理过的碳纤维和使用该碳纤维的编织物技术

本发明专利技术涉及，以质量比在１／６～１／３的范围内含有水溶性热塑性树脂和两性表面活性剂的碳纤维用上浆剂、使用含有上述上浆剂的上浆液处理碳纤维的碳纤维上浆方法、在其表面附着有上述上浆剂的上浆处理过的碳纤维、和至少一部分使用该碳纤维的编织物。本发明专利技术的碳纤维用上浆剂，在大范围ｐＨ区域中的水溶解性良好，能够赋予碳纤维在稳定制成切短碳纤维形态时充分的集束性、优异的加工性、和在大范围ｐＨ区域水中的良好的等分散性。本发明专利技术的编织物，由于对于大范围ｐＨ区域的水具有亲和性，所以适用于使该编织物浸渍在水系基质中进行含浸的用途。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳纤维用上浆剂、使用该上浆剂的碳纤维上浆方法、上浆剂处理过的碳纤维和使用该碳纤维的编织物。
技术介绍
作为纤维增强复合材料的增强纤维等使用的碳纤维，是由化学组成90质量％或其以上的碳构成的纤维，是以再生纤维素、聚丙烯腈(PAN)、沥青等为起始原料制造的。这种碳纤维可分为，例如，高强度碳纤维和高弹性碳纤维等。碳纤维质量轻，尤其在比强度和比弹性率方面具有优异的特性，而且还具有优异的耐热性、耐化学性，因此作为纤维增强复合材料的增强纤维效果尤佳，可在广大范围内应用。另外，作为将碳纤维形成增强纤维的纤维增强复合材料的基质，可使用环氧树脂等的树脂化合物，和水泥、陶瓷等无机化合物等，成形具有优异机械特性的纤维增强复合材料。近年来，碳纤维也被用作短纤维增强复合材料中的增强纤维。例如，将碳纤维制成切短(チヨツプド)碳纤维形态后，使其在水中分散，制造切短碳纤维无规分散纸等。另外，使切短碳纤维在混凝土等无机母料浆中均匀混合搅拌，可进行使切短碳纤维无规分散的短纤维增强复合材料的制造。为了得到可供这种用途的切短碳纤维，一般要在用水溶性上浆剂处理碳纤维之后进行切断。为此而使用的恰当的上浆剂要具备优异的水溶解性，而且能够赋予碳纤维两种特性，即为稳定保持切短碳纤维形态所需要的充分的集束性，和在水中的优异的等分散性。另外，将使用碳纤维的编织物，或在水中浮游，或在水系基质中浸渍进行含浸的用途也很多。可供这些用途的碳纤维，应具备制成编织物时的优异的加工性(工序通过性)，和在水中的优异的等分散性。为了得到具备这些特性的碳纤维，一般使用水溶性上浆剂进行处理。在这里，作为上浆剂，一般已知有，例如由双酚型聚亚烷基醚环氧化合物类构成的上浆剂(特开昭61-28074号公报等)、由在双酚A中加成烯化氧基的数十个分子的化合物构成的上浆剂(特开平1-272867号公报、特开平7-9444号公报)、由聚乙烯醇和水溶性尼龙树脂等的水溶性热塑性树脂(特公平5-4348号公报或日本专利第2838309号等)构成的上浆剂等。但是，以前的上浆剂有如下问题。在特开昭61-28074号公报中公开的双酚型聚亚烷基醚环氧化合物类构成的上浆剂，由于构成该上浆剂的化合物中含有缩水甘油基，所以集束性能良好，在制成切短碳纤维形态或编织物时，可以得到工序通过性等加工性优异的碳纤维。但是，由于化合物中存在的缩水甘油基有粘性，所以存在对水的溶解性不充分，且无法得到在水中的等分散性良好的碳纤维的缺点。另一方面，在特开平1-272867号公报和特开平7-9444号公报中公开的由在双酚A中加成烯化氧基的数十个分子的化合物构成的上浆剂，具有优异的水溶性，所以能够赋予碳纤维在水中优异的等分散性。但是，这种由添加了氧化乙烯的化合物构成的上浆剂，却存在这样的缺点由于可赋予碳纤维的集束性较弱，为得到稳定制成切短碳纤维形态所需要的充分的集束性，和制成编织物时的工序通过性等的加工性优异的碳纤维，必须提高碳纤维上浆剂的附着量。而且，这些上浆剂，由于分子中存在(-CH2-CH2-O-)基等的亲水性基团，吸附空气中的水分，增加粘附性而产生所谓的粘着，因而在制成编织物时，致使工序通过性等的加工性降低。因此，使用这种上浆剂的场合，为了使所得到的碳纤维束具备良好的工序通过性等加工性，必须严格控制上浆剂的附着量，工艺变得复杂。此外，在聚乙烯醇和特公平5-4348号公报或日本专利第2838309号中公开的水溶性尼龙树脂等的水溶性热塑性树脂构成的上浆剂，具有优异的对水的溶解性，且有良好的集束性能。因此，能赋予碳纤维稳定制成切短碳纤维所需要的充分的集束性，和制成编织物时的工序通过性等的优异的加工性。但是，赋予了聚乙烯醇的碳纤维，虽然在pH＝7附近的水溶液中的等分散性优异，但在酸性或碱性区域的水溶液中的等分散性不充分。而且赋予了水溶性尼龙树脂的碳纤维，虽然在酸性区域的水溶液中的等分散性优异，但在中性或碱性区域的水溶液中的等分散性不充分。如上所述，以前的上浆剂中，不存在对于涉及大范围pH区域的水溶解性良好、且可同时赋予碳纤维稳定制成切短碳纤维形态时所需要的充分的集束性，制造编织物时的优异的加工性(工序通过性)，和涉及大范围pH区域的水中优异的等分散性的上浆剂。专利技术的公开因此，本专利技术要解决的课题是提供一种碳纤维用上浆剂，其对于大范围pH区域的水溶解性良好，且可赋予碳纤维稳定制成切短碳纤维形态所需要的充分的集束性，制造编织物时优异的加工性(工序通过性)，和涉及大范围pH区域水中优异的等分散性。此外，本专利技术要解决的另一课题是，提供使用上述上浆剂进行正确上浆的碳纤维的上浆方法、使用上述上浆剂经过上浆处理的碳纤维、和使用该碳纤维的编织物。上述课题可通过以下所述构成本专利技术的碳纤维上浆剂、使用该上浆剂的碳纤维的上浆方法、上浆处理过的碳纤维以及使用该碳纤维的编织物来解决。本专利技术的碳纤维用上浆剂，其特征在于，以质量比在6/1～1/3的范围内含有水溶性热塑性树脂和两性表面活性剂。在上述构成的本专利技术碳纤维用上浆剂中，优选上述两性表面活性剂是甜菜碱型两性表面活性剂，特别优选烷基咪唑啉系甜菜碱型两性表面活性剂。另外，在上述构成的本专利技术的碳纤维用上浆剂中，优选上述水溶性热塑性树脂是水溶性尼龙树脂。本专利技术的碳纤维上浆方法，其特征在于，通过含有上述构成的本专利技术碳纤维用上浆剂的上浆液，对碳纤维进行处理。本专利技术的上浆处理过的碳纤维，其特征在于，是在其表面附着有上述构成的本专利技术的碳纤维用上浆剂的碳纤维，本专利技术尤其优选适用于切短碳纤维。本专利技术的编织物，是至少一部分使用上述构成的本专利技术的上浆处理过的碳纤维的编织物。实施专利技术的最佳方案本专利技术的碳纤维用上浆剂，是含有水溶性热塑性树脂和两性表面活性剂的上浆剂，且水溶性热塑性树脂和两性表面活性剂的质量比在6/1～1/3的范围内。通过这种构成，可提供在涉及大范围pH区域中在水中溶解性良好，且能够赋予碳纤维稳定制成切短碳纤维形态所需要的充分的集束性，制造编织物时优异的加工性(工序通过性等)，和涉及大范围pH区域的水中良好的等分散性的碳纤维用上浆剂。与上述水溶性热塑性树脂一起并用的两性表面活性剂，是羧酸盐型两性表面活性剂或磺酸盐型两性表面活性剂。这种两性表面活性剂，在碱性水溶液中作为阴离子系表面活性剂发挥作用，在酸性水溶液中作为阳离子系表面活性剂发挥作用，因此配合了这种两性表面活性剂的碳纤维用上浆剂，能在涉及大范围pH区域的水中具有优异的溶解性。作为羧酸盐型两性表面活性剂，没有特别限定，可使用羧基氨基酸型两性表面活性剂，或羧基甜菜碱型两性表面活性剂。另外，作为磺酸盐型两性表面活性剂，可使用磺基甜菜碱型两性表面活性剂。在这些两性表面活性剂中，如果使用羧基甜菜碱型两性表面活性剂或磺基甜菜碱型两性表面活性剂，由于可以赋予碳纤维更加优异的等分散性，因此优选。而且，如在羧基氨基酸型两性表面活性剂中所见到的那样，在等电点(阴离子和阳离子平衡时)的亲水性并没有降低，因此优选。作为羧基甜菜碱型两性表面活性剂，可列举，烷基二甲基甜菜碱型、烷基酰胺-烷基甜菜碱型、烷基咪唑啉系甜菜碱型、羟烷基咪唑啉系甜菜碱型等。其中，如果使用烷基咪唑啉系甜菜碱型两性表面活性剂，则可赋予碳纤维特别优异的等分散性。与水溶性热塑性树脂一起并用的上述两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维用上浆剂，其特征在于，以质量比在６／１～１／３的范围内含有水溶性热塑性树脂和两性表面活性剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杉浦直树，真木则仁，
申请(专利权)人：三菱丽阳株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]