具有高填料含量的组合物和成形体的生产方法技术

本发明专利技术的目的是提供尽管加成反应型聚酰亚胺树脂在其中的使用比例非常低但是可以在低压下压缩成形，所得的纤维增强成形体具有优异的滑动性能和成形时的形状稳定性的组合物。该组合物的特征在于，其相对于100重量份加成反应型聚酰亚胺树脂包含40至350重量份功能性纤维、和100至600重量份平均粒径小于15μm的微粒无机填料。

Production method of composition and shape with high filler content

The purpose of the invention is to provide a composition in which the addition reactive polyimide resin can be compressed and formed under low pressure despite its very low use proportion, and the resulting fiber-reinforced forming body has excellent sliding performance and shape stability during forming. The composition is characterized in that it comprises 40 to 350 parts of functional fiber and 100 to 600 parts of particulate inorganic filler with average particle size less than 15 \u03bc m relative to 100 parts of additive reactive polyimide resin.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高填料含量的组合物和成形体的生产方法
本专利技术涉及纤维增强聚酰亚胺树脂组合物。更具体地，本专利技术涉及具有高的填料含量的组合物，其由于聚酰亚胺树脂的使用量减少而经济性优异，并且可以容易地成形为成形体。本专利技术进一步涉及使用该组合物获得的滑动性能(tribologicalperformance)优异的成形体的生产方法。
技术介绍
包含通过在树脂中共混如碳纤维等功能性纤维而获得的纤维增强树脂的成形体具有一些优异的特性，例如耐候性、机械强度和耐久性，因此，该成形体广泛用于如汽车和飞机等运输设备、土木工程和建筑材料、以及体育用品等用途。例如，专利文献1提出了包含摩擦材料用树脂组合物的摩擦材料，该摩擦材料包含特定的芳香族聚酰亚胺低聚物作为用于碳纤维等的粘结剂。在该摩擦材料中，与优选用作摩擦材料的常规粘结剂的酚醛树脂的情况相比，该粘结剂显示优异的耐热性和机械性能以及良好的成形性。此外，专利文献2提出了一种滚动元件，其包括包含10至70重量％的具有特定热导率的碳纤维的碳纤维增强树脂。当纤维增强树脂成形体用作如轴承等滑动构件时，要求该成形体具有高的如刚性等机械强度、较小的动摩擦系数、较高的耐磨耗性以及较高的极限PV值。总之，期望使用机械强度、耐热性和耐久性优异、以及浸渍性优异的加成反应型聚酰亚胺树脂作为基质树脂。专利文献3提出了加成反应型聚酰亚胺树脂，更具体地，可以用于通过树脂传递成形(RTM)和树脂注射(RI)生产碳纤维增强树脂的高功能加成反应型聚酰亚胺树脂。当加成反应型聚酰亚胺树脂用于上述纤维增强树脂成形体的基质树脂时，耐热性、耐久性和机械强度可以得到改善。然而，此类成形体会翘曲，因此，此类成形体实际上不能用作滑动构件。为了解决该问题，本专利技术人在专利文献4和5中提出了无翘曲和变形的纤维增强树脂成形体的生产方法。这通过增大加成反应型聚酰亚胺树脂的预聚物的熔融粘度以使功能性纤维均匀地分散在加成反应型聚酰亚胺树脂中而不会使功能性纤维沉降或不均匀分布而获得。现有技术文献：专利文献：专利文献1：JP2009-242656(A)专利文献2：JP2011-127636(A)专利文献3：JP2003-526704(A)专利文献4：JP2016-60914(A)专利文献5：JP2016-60915(A)
技术实现思路
专利技术要解决的问题通过上述方法成形的纤维增强树脂成形体包括耐热性、耐久性和机械强度优异的加成反应型聚酰亚胺树脂的基质树脂。使树脂在功能性纤维均匀地分散在其中的情况下交联和固化，以形成无任何如翘曲等实质的变形、可优选用作滑动构件的制品。另一方面，由于加成反应型聚酰亚胺树脂是非常昂贵的树脂，因此会期望减少加成反应型聚酰亚胺树脂的使用量以降低成本。然而，当增加填料含量以减少加成反应型聚酰亚胺树脂的使用量时，成形性会劣化。结果，需要在高压下成形，这会对设备施加更大的负荷并且增大能量成本，因此，会抑制经济性的充分改善。此外，当添加大量的如碳纤维、聚四氟乙烯(PTFE)、或石墨等填料时，会发生树脂浸渍不良以降低成形体的强度和硬度，从而损害纤维增强树脂成形体的性能。专利文献1中记载的摩擦材料包括共混在加成反应型聚酰亚胺树脂中的功能性纤维和无机填料。然而，功能性纤维会不均匀地分布，此外，对于成形显示均匀性能的成形体存在困难。在专利文献1的实施例2中，碳酸钙、硫酸钡和芳香族聚酰胺纤维(aramidfiber)以高含量共混在加成反应型聚酰亚胺树脂中。然而，由于碳酸钙的平均粒径大至20μm，各填料以彼此不同的密度共混，并且不进行加热熔融混炼，因此在成形后的组合物中填料会不均匀地分布。在本专利技术中，将平均粒径小于15μm的微粒无机填料、功能性纤维、和加成反应型聚酰亚胺树脂的预聚物(酰亚胺低聚物)进行加热熔融混炼，因此，在压缩成形后的组合物中填料可以均匀地分布，并且可以得到期望尺寸的成形体。此外，专利文献1中的实施例2的组成旨在用于用来主动地增大摩擦阻力并且控制机械操作的如汽车的刹车片等构件。另一方面，本专利技术旨在用于减小滑动阻力的构件。因此，本专利技术的目的是提供一种具有高的填料含量的组合物，即使加成反应型聚酰亚胺树脂的含量显著地降低，该组合物也可以通过在低压下的压缩而成形，并且滑动性能、材料硬度、或尺寸精度等优异。本专利技术的另一个目的是提供通过在低压下使用该组合物来生产具有优异的滑动性能的纤维增强的聚酰亚胺树脂成形体的方法。用于解决问题的方案本专利技术提供一种组合物，其相对于100重量份加成反应型聚酰亚胺树脂包含40至350重量份功能性纤维、和20至300重量份平均粒径小于15μm的微粒无机填料。本专利技术的组合物中优选的是：1.相对于100重量份加成反应型聚酰亚胺树脂，包含总计100至600重量份功能性纤维和无机填料；2.功能性纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维和金属纤维中的至少一种；3.功能性纤维是平均纤维长度为50至6000μm并且平均纤维直径为5至20μm的碳纤维；和4.微粒无机填料是碳酸钙、滑石、硫酸钡、花岗岩和氧化镁中的至少一种。此外，本专利技术提供包含上述组合物的成形体的生产方法。该方法包括：使加成反应型聚酰亚胺树脂的预聚物、功能性纤维和微粒无机填料在加成反应型聚酰亚胺树脂的熔点以上的温度下混炼的分散混炼步骤；和通过在加成反应型聚酰亚胺树脂的热固化温度以上的温度条件下加压来对经分散混炼步骤得到的混合物赋形的赋形步骤(shapingstep)。在本专利技术的成形体的生产方法中优选的是通过压缩成形来进行赋形步骤。在说明书中，简单表述“微粒无机填料”可以包括“平均粒径小于15μm的微粒无机填料”。专利技术的效果在本专利技术的组合物中，将相对于100重量份加成反应型聚酰亚胺树脂为40至350重量份的功能性纤维和另外的20至300重量份的微粒无机填料共混。这使得能够降低组合物中加成反应型聚酰亚胺树脂的含量，从而降低成本。此外，由于减少了加成反应型聚酰亚胺树脂的共混量，因此可以防止或控制成形体的热膨胀，并且尺寸精度可以得到改善。结果，使成形体可以容易地与金属构件等组装。由于要共混的微粒无机填料的平均粒径小于15μm，因此可以在不降低成形性的情况下进行低压下的压缩成形，由此可以赋予成形体适当的硬度。包含本专利技术的组合物的成形体具有优异的耐磨耗性。此外，动摩擦系数不会增大。因此，不会发生由滑动时的摩擦热引起的树脂的熔融或焙烧，或者成形体不会过度地磨耗。即，滑动性能优异。此外，使用莫氏硬度(Mohshardness)在0.5至4范围内的微粒无机填料，使得可以在不损害配合材料(matingmaterial)的情况下研磨滑动构件中的微粒无机填料。结果，涂覆有加成反应型聚酰亚胺树脂的功能性纤维可以转移至配合材料中，从而改善滑动性。如上所述，在本专利技术的成形体的生产方法中可以进行低压下的压缩成形。因此，成形体可以成形为具有设计的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，其相对于100重量份加成反应型聚酰亚胺树脂包含40至350重量份功能性纤维、和20至300重量份平均粒径小于15μm的微粒无机填料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170412 JP 2017-0789161.一种组合物，其相对于100重量份加成反应型聚酰亚胺树脂包含40至350重量份功能性纤维、和20至300重量份平均粒径小于15μm的微粒无机填料。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中相对于100重量份所述加成反应型聚酰亚胺树脂，包含总计100至600重量份所述功能性纤维和无机填料。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述功能性纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维和金属纤维中的至少一种。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述功能性纤维是平均纤维长度为50至6000μm并且平均纤维直径为5至20μm的碳纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：榎户俊文，渡边和伸，瀬上幸太，小林祐介，
申请(专利权)人：东洋制罐集团控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP