碳纤维增强复合材料的成型品及其制造方法技术

本发明专利技术的课题在于提供碳纤维增强复合材料的成型品，其能够与所组合使用的粘接剂、金属的种类无关地良好地进行粘接，此外，即使在粘接后经过长时间后，也可维持其接合力。另外，本发明专利技术涉及碳纤维增强复合材料的成型品，其为至少包含碳纤维和树脂组合物的纤维增强复合材料的成型品，其特征在于，前述纤维增强复合材料的成型品的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且2μm以下，并且，在表面上介由厚度为0.1mm以上且3mm以下的含有环氧化合物的粘接剂层而与金属接合时的拉伸剪切接合强度(F0)为10MPa以上且40MPa以下。且40MPa以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纤维增强复合材料的成型品及其制造方法


[0001]本专利技术涉及在与金属材料的粘接接合中显示出高拉伸剪切接合强度的碳纤维增强复合材料的成型品。

技术介绍

[0002]为了将成型品与其他同种或不同种的材料的成型品进行接合，有如下方法：利用螺栓、螺钉进行机械紧固的方法；使用粘接剂进行接合的方法；在使材料的表面暂时软化后、固化前使其与其他材料接触，从而进行接合的方法等，对于利用粘接剂进行的接合，例如有如下所示的例子。
[0003]在经碳纤维增强的热固性树脂与热塑性树脂的接合中，已知的是，将热塑性树脂组合物的总表面自由能和热固性树脂组合物的总表面自由能之差的绝对值设为10mJ/m2，从而使两者良好地粘接(专利文献1)。
[0004]介由粘接层将结晶性热塑性树脂彼此接合的情况下，已知的是，利用干式处理来控制处理前后的材料的表面自由能的变化率，从而良好地粘接(专利文献2)。
[0005]在介由基于热固化树脂的粘接层来将铝和热塑性树脂进行接合的情况下，已知的是，通过控制在铝表面形成的基底处理被膜的表面自由能、热固化树脂层的表面自由能的关系性、和铝表面的基底处理被膜的表面粗糙度，从而良好地粘接(专利文献3)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2004
‑
269878号公报
[0009]专利文献2：日本特开2017
‑
128683号公报
[0010]专利文献3：日本特开2008
‑
132650号公报

技术实现思路

[0011]专利技术所要解决的课题
[0012]在介由粘接剂而将碳纤维复合材料的成型品和金属接合的情况下，针对该碳纤维复合材料的成型品、粘接剂、金属，基于其特性的相对关系性来选择材料的设计、组合，因此即使在开发出具有优异特性的碳纤维复合材料的情况下，也有因所组合使用的其他粘接剂、待接合的金属材料的特性的关系而难以使用该碳纤维复合材料的成型品的情况。
[0013]另外，在为了将碳纤维复合材料成型而成为成型品时，为了易于从成型模具中取出成型品，有在成型操作前在成型模具中涂布脱模剂的情况、由脱模膜夹持待成型的材料来进行成型的情况。这样的情况下，从成型模具中取出的成型品的表面上附着有脱模剂、脱模膜成分的一部分。该附着物在后续工序、使用成型品时的加工中，有阻碍利用粘接剂的接合、使接合力下降这样的情况。
[0014]此外，后续工序中，在将成型品与其他树脂、纤维增强树脂的成型品或金属介由粘接剂进行接合的情况下，通过由喷砂处理、剥离层(peel ply)等方式对成型品的表面进行
磨损，由此来除去脱模剂、脱模膜成分，或实施在表面形成凹凸等预处理。因此，有由加工引起的制造工序的节拍时间增加、加工成本增加等课题。
[0015]本专利技术的目的在于解决上述问题。即，提供碳纤维增强复合材料的成型品，其能够与所组合使用的粘接剂、金属的种类无关地良好地进行粘接，此外即使在粘接后经过长时间后，也能够维持其接合力。
[0016]另外，本专利技术的目的在于提供成型品，即使在成型后不实施花费加工时间的喷砂处理等，也能够由粘接剂进行良好地接合。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]本申请的专利技术人发现，通过以下的专利技术可以解决上述课题。
[0019]作为碳纤维增强复合材料的成型品，有以下专利技术。
[0020](1)碳纤维增强复合材料的成型品，其为至少包含碳纤维和树脂组合物的纤维增强复合材料的成型品，其特征在于，前述成型品的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且2μm以下，并且，在表面上介由厚度为0.1mm以上且3mm以下的含有环氧化合物的粘接剂层而与金属接合时的拉伸剪切接合强度(F0)为10MPa以上且40MPa以下。
[0021]而且，作为碳纤维增强复合材料的成型品的优选方式，有以下专利技术。
[0022](2)前述碳纤维复合材料的成型品，其中，前述成型品的表面自由能(γ
TOTAL
)为30mJ/m2以上且80mJ/m2以下，构成前述表面自由能(γ
TOTAL
)的表面自由能极性成分(γ
p
)与表面自由能分散成分(γ
d
)之比{γ
p
/γ
d
}为0以上且1以下。
[0023](3)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法测定的前述成型品的表面的氟(F)与碳(C)的原子数之比{F/C}为0以上0.5以下。
[0024](4)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法测定的前述成型品的表面的氧(O)与碳(C)的原子数之比{O/C}为0.2以上且1.2以下。
[0025](5)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法在成型品的表面测定的窄扫描C1s峰分裂中，归属于C
‑
O及C
‑
N的峰(X)相对主峰(M)的强度比{X/M}为0.4以上且0.8以下。
[0026](6)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法在成型品的表面测定的窄扫描C1s峰分裂中，归属于C＝O的峰(Y)相对主峰(M)的强度比{Y/M}为0.1以上且0.3以下。
[0027](7)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法在成型品的表面测定的窄扫描C1s峰分裂中，归属于C(＝O)
‑
O的峰(Z)相对主峰(M)的强度比{Z/M}为0.1以上且0.3以下。
[0028](8)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，前述成型品中包含的碳纤维的平均直径为1～20μm、平均长度为10mm以上，碳纤维复合材料中包含的碳纤维的含量为5～75体积％。
[0029](9)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，前述碳纤维复合材料的成型品中包含的树脂组合物为含有环氧树脂的热固性树脂组合物。
[0030](10)前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其特征在于，在湿热处理后测定的拉伸剪切接合强度(F
11
)与拉伸剪切接合强度(F0)之比{F
11
/F0}为0.75以上且1以下。
[0031]而且，作为用于制造上述碳纤维复合材料的成型品的优选方法，有以下专利技术。
[0032](11)碳纤维复合材料的成型品的制造方法，其为将碳纤维复合材料成型来制造前述任一项所述的碳纤维复合材料的成型品的方法，其特征在于，在成型时，使用包含氟元素的脱模剂或包含氟元素的脱模膜。
[0033](12)碳纤维复合材料的成型品的制造方法，其特征在于，在压制成型后，进一步对碳纤维复合材料的表面进行等离子体处理。
[0034]专利技术的效果
[0035]对于本专利技术的碳纤维复合材料的成型品而言，能够与所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.碳纤维增强复合材料的成型品，其为至少包含碳纤维和树脂组合物的纤维增强复合材料的成型品，其特征在于，所述成型品的表面粗糙度Ra为0.01μm以上且2μm以下，并且，在表面上介由厚度为0.1mm以上且3mm以下的含有环氧化合物的粘接剂层而与金属接合后的拉伸剪切接合强度(F0)为10MPa以上且40MPa以下。2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，所述成型品的表面自由能(γ
TOTAL
)为30mJ/m2以上且80mJ/m2以下，构成所述表面自由能(γ
TOTAL
)的表面自由能极性成分(γ
p
)与表面自由能分散成分(γ
d
)之比{γ
p
/γ
d
}为0以上且1以下。3.如权利要求1或2所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法测定的碳纤维复合材料的表面的氟(F)与碳(C)的原子数之比{F/C}为0以上且0.5以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法测定的所述成型品的表面的氧(O)与碳(C)的原子数之比{O/C}为0.2以上且1.2以下。5.如权利要求1～4中任一项所述的碳纤维复合材料的成型品，其中，利用X射线光电子能谱法在成型品的表面测定的窄扫描C1s峰分裂中，归属于C
‑
O及C
‑
N的峰(X)相对主峰(M)的强度比{X/M}为0.4以上且0.8以下。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：光冈秀人，尾关雄治，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：