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JPH05272064A - Surface-modifying agent for carbon fiber - Google Patents

Surface-modifying agent for carbon fiber

Info

Publication number
JPH05272064A
JPH05272064A JP6591092A JP6591092A JPH05272064A JP H05272064 A JPH05272064 A JP H05272064A JP 6591092 A JP6591092 A JP 6591092A JP 6591092 A JP6591092 A JP 6591092A JP H05272064 A JPH05272064 A JP H05272064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
resin
bis
polyamic acid
diamine
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.)
Pending
Application number
JP6591092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohito Koba
友人 木場
Nobuhiro Takizawa
信宏 滝沢
Hiroaki Tomimoto
裕昭 富本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=13300595&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH05272064(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority to JP6591092A priority Critical patent/JPH05272064A/en
Publication of JPH05272064A publication Critical patent/JPH05272064A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the subject modifying agent effective in improving the adhesivity of carbon fiber to a matrix resin by forming a polyimide resin composed of a mixed diamine consisting of two specific kinds of primary diamines and an aromatic tetracarboxylic acid on the surface of a reinforcing carbon fiber. CONSTITUTION:A mixed diamine obtained by mixing a symmetric meta- substituted primary diamine of formula [X is O, SO2, S, C=O, CH2, C(CH3)2, C(CF3)2 or direct bond] with a symmetric aromatic para-substituted primary diamine at an equivalent ratio of (10-90):(90-10) is made to react with an aromatic tetracarboxylic acid dianhydride in nitrogen atmosphere to obtain a polyamic acid solution. A carbon fiber bundle is immersed in a liquid produced by diluting the above solution, dried with heat and heated in nitrogen atmosphere to convert the polyamic acid into polyimide and obtain a reinforcing carbon fiber having polyimide resin formed on the surface of carbon fiber. The obtained fiber has improved adhesivity to a matrix resin, especially thermoplastic resin and gives a molded article having remarkably improved mechanical strength by mixing with the resin and molding the mixture.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は新規な炭素繊維用表面改
質剤に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel surface modifier for carbon fiber.

【0002】[0002]

【従来技術及びその問題点】炭素繊維はガラス繊維と比
べて高弾性、軽量性に優れており、特にポリイミド樹
脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフ
ォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイ
ドのような超耐熱樹脂の強化材として用いた場合、機械
強度等の特性を向上させ、自動車部品、機械部品等の優
れた素材と成り得る。従来、炭素繊維用表面改質剤とし
てはエポキシ樹脂が広く用いられている。従って、マト
リックスがエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂の場合に
は表面改質剤として有効であるが、マトリックスが熱可
塑性樹脂の場合にはマトリックスとの接着性に乏しいこ
とが多く、機械強度等の特性を十分に向上させるには到
っていない。この為、特開昭53−106752号公報
に見られるごとく、熱可塑性樹脂に対してはポリアミド
樹脂を表面改質剤として用いることが試みられている。
しかし乍ら、超耐熱性熱可塑性樹脂をマトリックスとす
る場合、成形温度が300℃を越える高温である為、表
面改質剤であるポリアミド樹脂が成形中に熱分解し、ボ
イドの生成、ウエルド部強度の低下等の問題が生じ、未
だ満足ゆく表面改質剤を得るには到っていない。一方、
上記熱分解の問題を解決する為に、耐熱性に優れたポリ
エーテルイミド樹脂(特開昭62−299580)、ポ
リイミド樹脂(特開昭64−40569)を表面改質剤
として用いることが提案されているが、マトリックスで
ある熱可塑性樹脂との接着性に問題を残し、未だ十分な
補強効果を発揮するには到っていない。
2. Description of the Related Art Carbon fibers have higher elasticity and lighter weight than glass fibers, and are especially superior in heat resistance such as polyimide resin, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyether imide, and polyphenylene sulfide. When it is used as a reinforcing material for resin, it improves properties such as mechanical strength and can be an excellent material for automobile parts, machine parts and the like. Conventionally, epoxy resins have been widely used as surface modifiers for carbon fibers. Therefore, when the matrix is a thermosetting resin such as an epoxy resin, it is effective as a surface modifier, but when the matrix is a thermoplastic resin, the adhesiveness with the matrix is often poor and the mechanical strength, etc. Has not yet been fully improved. Therefore, as seen in JP-A-53-106752, it has been attempted to use a polyamide resin as a surface modifier for a thermoplastic resin.
However, when the superheat-resistant thermoplastic resin is used as the matrix, the molding temperature is higher than 300 ° C., so that the polyamide resin, which is the surface modifier, is thermally decomposed during the molding, resulting in the formation of voids and welds. Problems such as a decrease in strength occur, and a satisfactory surface modifier has not yet been obtained. on the other hand,
In order to solve the above-mentioned problem of thermal decomposition, it has been proposed to use a polyetherimide resin (JP-A-62-299580) and a polyimide resin (JP-A-64-40569) having excellent heat resistance as surface modifiers. However, a problem remains in the adhesiveness with the matrix thermoplastic resin, and a sufficient reinforcing effect has not yet been achieved.

【0003】[0003]

【問題点を解決するための手段】本発明者らは前記問題
点を解決する為に種々検討した結果、遂に本発明をする
に到った。即ち、本発明は炭素繊維表面を改質するもの
が、対称型メタ置換第1級ジアミンと対称型芳香族パラ
置換第1級ジアミンとを当量比で10〜90:90〜1
0で混合した後、芳香族テトラカルボン酸二無水物と反
応させて生成したポリイミド樹脂であることを特徴とす
る炭素繊維用表面改質剤である。あるいは、炭素繊維表
面を改質するものが、対称型メタ置換第1級ジアミンと
芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させて生成し
たポリアミド酸(A)と対称型芳香族パラ置換第1級ジ
アミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させ
て生成したポリアミド酸(B)とを当量比で10〜9
0:90〜10で混合した後、反応を更に進めて生成し
たポリイミド樹脂であることを特徴とする炭素繊維用表
面改質剤である。又、特別な場合として、前記対称型芳
香族メタ置換第1級ジアミンが式(1)(化2)
[Means for Solving the Problems] The present inventors finally conducted the present invention as a result of various studies for solving the above problems. That is, according to the present invention, the surface of the carbon fiber is modified such that the symmetrical meta-substituted primary diamine and the symmetrical aromatic para-substituted primary diamine are in an equivalent ratio of 10 to 90:90 to 1.
A surface modifier for carbon fibers, which is a polyimide resin produced by reacting with an aromatic tetracarboxylic dianhydride after mixing with 0. Alternatively, what modifies the surface of the carbon fiber is a polyamic acid (A) produced by reacting a symmetric meta-substituted primary diamine with an aromatic tetracarboxylic dianhydride, and a symmetric aromatic para-substituted primary diamine. A polyamic acid (B) produced by reacting a primary diamine and an aromatic tetracarboxylic dianhydride in an equivalent ratio of 10 to 9
A surface modifier for carbon fibers, which is a polyimide resin produced by further advancing the reaction after mixing at 0: 90-10. In a special case, the symmetric aromatic meta-substituted primary diamine is represented by the formula (1)

【0004】[0004]

【化2】 (但し、上記式でXは、O、SO2 、S、CO、C
2 、C(CH3 2 、C(CF3 2 あるいは直結を
表す)で示されるポリイミド樹脂であることを特徴とす
る前述の炭素繊維用表面改質剤である。 本発明に用い
られる対称型芳香族メタ置換第1級ジアミン(以後、m
−ジアミンと略す。)は次に示す一般式により表すこと
ができる。
[Chemical 2] (However, in the above formula, X is O, SO 2 , S, CO, C
The surface modifier for carbon fibers is a polyimide resin represented by H 2 , C (CH 3 ) 2 , C (CF 3 ) 2 or a direct bond). The symmetric aromatic meta-substituted primary diamine used in the present invention (hereinafter, m
-Abbreviated as diamine. ) Can be represented by the following general formula.

【0005】[0005]

【化3】 (上記一般式において、Xは直結、あるいはO、SO
2、S、CO、CH2 、C(CH3 2 、C(CF3
2 から選ばれ、それぞれのXは同じであっても異なって
も良い。)上記一般式で表されるm−ジアミンの例とし
ては3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’
−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノ
ジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノべンゾフェノ
ン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メ
タン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフ
ェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキ
サフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノ
キシ)ベンゼン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)
フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキ
シ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフ
ェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミ
ノフェノキシ)フェニル]エーテル、4,4’−ビス
(3−アミノフェニルスルホニル)ジフェニルエーテ
ル、4,4’−ビス(3−アミノチオフェノキシ)ジフ
ェニルスルホン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェ
ノキシ)ベンゾイル]ベンゼン等が挙げられ、これ等は
単独あるいは2種以上混合して用いることができる。ま
た、対称型芳香族パラ置換第1級ジアミン(以後、p−
ジアミンと略す。)は次に示す一般式により表すことが
できる。
[Chemical 3] (In the above general formula, X is a direct connection, or O, SO
2, S, CO, CH 2 , C (CH 3) 2, C (CF 3)
Selected from 2 , and each X may be the same or different. ) Examples of m-diamine represented by the above general formula include 3,3′-diaminodiphenyl ether and 3,3 ′.
-Diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminobenzophenone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] methane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) ) Phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene , 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy)
Phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, 4,4 '. -Bis (3-aminophenylsulfonyl) diphenyl ether, 4,4'-bis (3-aminothiophenoxy) diphenyl sulfone, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, and the like. Etc. can be used alone or in admixture of two or more. In addition, a symmetric aromatic para-substituted primary diamine (hereinafter referred to as p-
Abbreviated as diamine. ) Can be represented by the following general formula.

【0006】[0006]

【化4】 (上記一般式において、Xは直結、あるいはO、S
2 、S、CO、CH2 、C(CH3 2 、C(C
3 2 から選ばれ、それぞれのXは同じであっても異
なっても良い。)上記一般式で表されるp−ジアミンの
例としては4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、
4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−
ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノべン
ゾフェノン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェ
ニル]メタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,
3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(4−アミ
ノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノ
フェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、4,
4’−ビス(4−アミノフェニルスルホニル)ジフェニ
ルエーテル、4,4’−ビス(4−アミノチオフェノキ
シ)ジフェニルスルホン、1,4−ビス[4−(4−ア
ミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン等が挙げられ、
これ等は単独あるいは2種以上混合して用いることがで
きる。
[Chemical 4] (In the above general formula, X is directly connected, or O, S
O 2 , S, CO, CH 2 , C (CH 3 ) 2 , C (C
Selected from F 3 ) 2 and each X may be the same or different. ) Examples of p-diamine represented by the above general formula are 4,4′-diaminodiphenyl ether,
4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-
Diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminobenzophenone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-
Aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3
3-hexafluoropropane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4 -(4-Aminophenoxy) phenyl] sulfoxide, bis [4- (4-
Aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4-
(4-Aminophenoxy) phenyl] ether, 4,
4'-bis (4-aminophenylsulfonyl) diphenyl ether, 4,4'-bis (4-aminothiophenoxy) diphenyl sulfone, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] benzene and the like can be mentioned. ,
These may be used alone or in combination of two or more.

【0007】一方、本発明で使用される芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、
3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニル
テトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,
4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2
−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無
水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エ−テル
二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スル
ホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフ
ェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシ
フェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキ
シフェニル)メタン二無水物、2,3,6,7−ナフタ
レンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフ
タレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナ
フタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−
ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10
−ベリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7
−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,
7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等が
挙げられる。これら芳香族テトラカルボン酸二無水物
は、単独あるいは2種以上混合して用いられる。
On the other hand, the aromatic tetracarboxylic dianhydrides used in the present invention include pyromellitic dianhydride,
3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 2,2', 3,3'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid Dianhydride, 2,2 ', 3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,2
4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2
-Bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1, 1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,3 , 6,7-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3 , 4-
Benzenetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10
-Berylene tetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7
-Anthracene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,
7,8-phenanthrene tetracarboxylic acid dianhydride and the like can be mentioned. These aromatic tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.

【0008】重合体の生成反応は通常、有機溶剤中で実
施する。この反応に用いる有機溶媒としては、例えばN
−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトア
ミド、N,N−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチ
ル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジエチルアセトア
ミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチ
ルスルホキシド、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサ
メチルホスホルアミド、テトラメチル尿素、N−メチル
カプロラクタム、テトラヒドロフラン、m−ジオキサ
ン、p−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ビス
(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−
メトキシエトキシ)エタン、ビス〔2−(2−メトキシ
エトキシ)エチル〕エーテル等が挙げられる。
The reaction for producing the polymer is usually carried out in an organic solvent. Examples of the organic solvent used in this reaction include N 2
-Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethyl sulfoxide , Pyridine, dimethyl sulfone, hexamethylphosphoramide, tetramethylurea, N-methylcaprolactam, tetrahydrofuran, m-dioxane, p-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2. -Bis (2-
Examples include methoxyethoxy) ethane and bis [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] ether.

【0009】本発明に於て用いられるポリイミド樹脂の
前駆体であるポリアミド酸は、m−ジアミンとp−ジア
ミンを、予め有機溶媒中に於てm−ジアミンとp−ジア
ミンの当量比が0.1〜0.9:0.9〜0.1、温度
が−20℃〜100℃、好ましくは0℃〜40℃の条件
で混合した後、芳香族テトラカルボン酸二無水物を添加
し、−20℃〜使用する溶剤の沸点未満の温度範囲、好
ましくは0℃〜40℃で10分以上、好ましくは1〜4
8時間反応させる(方法1)か、あるいは、m−ジアミ
ンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを−20〜使用
する溶剤の沸点未満の温度範囲、好ましくは0℃〜40
℃で、10分以上、好ましくは1〜48時間反応させて
生成したポリアミド酸(A)とポリアミド酸(A)と同
様の条件と方法でp−ジアミンと芳香族テトラカルボン
酸二無水物とを反応させて生成したポリアミド酸(B)
とをジアミン換算の当量比が0.1〜0.9:0.9〜
0.1となるように混合する(方法2)ことにより得ら
れる。このようにして得られたポリアミド酸はついで1
80〜350℃に加熱脱水してイミド化することによ
り、本発明の炭素繊維用表面改質剤が得られる。
The polyamic acid, which is the precursor of the polyimide resin used in the present invention, comprises m-diamine and p-diamine in an equivalent ratio of m-diamine to p-diamine in an organic solvent of 0. 1-0.9: 0.9-0.1, the temperature is -20 ° C to 100 ° C, preferably 0 ° C to 40 ° C, and then aromatic tetracarboxylic dianhydride is added, 20 ° C to a temperature range lower than the boiling point of the solvent used, preferably 0 ° C to 40 ° C for 10 minutes or more, preferably 1 to 4
The reaction is carried out for 8 hours (method 1), or a temperature range below the boiling point of the solvent in which m-diamine and the aromatic tetracarboxylic dianhydride are used at -20 to preferably 0 ° C to 40
The polyamic acid (A) produced by reacting at 0 ° C. for 10 minutes or more, preferably 1 to 48 hours, and p-diamine and aromatic tetracarboxylic dianhydride under the same conditions and methods as the polyamic acid (A). Polyamic acid (B) produced by reaction
And the equivalent ratio in terms of diamine is 0.1 to 0.9: 0.9 to
It is obtained by mixing so as to be 0.1 (method 2). The polyamic acid thus obtained is then
The surface modifier for carbon fiber of the present invention is obtained by heating and dehydrating at 80 to 350 ° C to imidize.

【0010】本発明で使用される炭素繊維はアクリル
系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系等が挙げられ
る。当該炭素繊維の形態に関しては特に制約はなく、チ
ョップドストランド、トウ(ロービング)、織物等何れ
でもよい。このようにして得られた重合体を炭素繊維表
面用改質剤として用いるに際しては、(1)ポリイミド
樹脂の前駆体であるポリアミド酸の溶液で炭素繊維表面
を濡らした後、脱溶媒し、ついでイミド化することによ
り炭素繊維表面を改質する場合と、(2)ポリイミド樹
脂を溶融状態で炭素繊維表面を被覆することにより炭素
繊維表面を改質する場合、とに大別される。(1)の場
合、ポリアミド酸の溶液とは、ポリアミド酸を有機溶媒
に溶解した溶液であり、有機溶媒中でm−ジアミン及び
p−ジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを反応させ
て得たポリアミド酸を含有する反応生成液であってもよ
い。又、当該表面改質剤を適用し得る樹脂としては熱可
塑性樹脂であれば特に制約はなく、現在知られている全
ての熱可塑性樹脂に適用できる。具体的にはポリカーボ
ネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリエーテルイミド、熱可塑性イミド樹
脂、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリエーテルケトン等が挙げられる。通常、炭素
繊維に対する本発明の表面改質剤の被覆量は炭素繊維1
00重量部に対して0.1〜20重量部がよく、0.1
重量部以下では本発明の効果は得られず、又20重量部
以上では物性の向上は期待できない。尚、上記炭素繊維
用改質剤で処理するに当って、予め炭素繊維を表面処理
することは当該改質剤と炭素繊維との接着性を高める上
で好ましい。該表面処理の方法としては特に制約はな
く、通常の方法はすべて利用することができる。例えば
薬液酸化(硝酸、過マンガン酸/硫酸、等)、電解酸化
等の液相酸化、気相(空気、酸素、オゾン、等)中での
加熱、プラズマ処理、コロナ放電等の気相酸化法等が挙
げられる。
Examples of the carbon fiber used in the present invention include acrylic, rayon, lignin, pitch and the like. The form of the carbon fiber is not particularly limited, and may be any of chopped strand, tow (roving), woven fabric, and the like. When the polymer thus obtained is used as a carbon fiber surface modifier, (1) the carbon fiber surface is wetted with a solution of a polyamic acid which is a precursor of a polyimide resin, then desolvated, and then The surface of the carbon fiber is modified by imidization, and (2) the surface of the carbon fiber is modified by coating the surface of the carbon fiber in a molten state with a polyimide resin. In the case of (1), the polyamic acid solution is a solution of polyamic acid dissolved in an organic solvent, and was obtained by reacting m-diamine and p-diamine with tetracarboxylic dianhydride in the organic solvent. A reaction product liquid containing a polyamic acid may be used. Further, the resin to which the surface modifier can be applied is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin, and it can be applied to all currently known thermoplastic resins. Specific examples include polycarbonate resin, polyamide resin, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether imide, thermoplastic imide resin, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyether ketone and the like. Usually, the coating amount of the surface modifier of the present invention on carbon fiber is 1
0.1 to 20 parts by weight is better than 00 parts by weight, and 0.1
If it is less than 20 parts by weight, the effect of the present invention cannot be obtained, and if it is more than 20 parts by weight, improvement in physical properties cannot be expected. In addition, it is preferable to pre-treat the surface of the carbon fiber before the treatment with the above-mentioned modifier for carbon fiber in order to enhance the adhesiveness between the modifier and the carbon fiber. The surface treatment method is not particularly limited, and all ordinary methods can be used. For example, chemical oxidation (nitric acid, permanganate / sulfuric acid, etc.), liquid-phase oxidation such as electrolytic oxidation, heating in a gas phase (air, oxygen, ozone, etc.), plasma treatment, gas-phase oxidation such as corona discharge Etc.

【0011】又、当該炭素繊維表面改質剤で処理した
後、更に加熱処理することもできる。加熱温度としては
500℃、好ましくは300〜450℃である、300
℃以下では加熱処理の効果が発揮できず、又500以上
では当該表面改質剤が熱分解する為好ましくない。尚、
加熱時間は通常、0.1〜30時間である。以上のよう
にして当該ポリイミド樹脂で表面改質した炭素繊維のロ
ービングは1〜150mmの長さに切断してチョプドスト
ランドとした後、所望の耐熱熱可塑性樹脂、例えばポリ
イミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテ
ルスルホン等とドライブレンドし、ついで押出機内で溶
融・混練しながら押し出した後、所定の長さに切断する
ことによりペレットとすることができる。当該ペレット
は通常公知の成形方法、すなわち圧縮成形、射出成形、
押出成形により所望する成形体を得ることができる。さ
らには、当該ポリイミド樹脂で表面改質した炭素繊維を
一方向に引き揃えた後、通常の方法で耐熱性熱可塑性樹
脂を含浸させることでプリプレグとすることもできる。
上記含浸方法としては、例えば特開平1−121363
で開示されている溶融含浸が挙げられる。このようにし
て得られたプリプレグはついで、一定長さに切断後、所
定の方向に繊維が配向するように積層し、ついで熱プレ
ス等の通常の方法により成形体を得ることもできる。
Further, after the treatment with the carbon fiber surface modifier, it is possible to further heat-treat. The heating temperature is 500 ° C., preferably 300 to 450 ° C., 300
If the temperature is lower than 0 ° C, the effect of heat treatment cannot be exhibited, and if it is higher than 500, the surface modifier is thermally decomposed, which is not preferable. still,
The heating time is usually 0.1 to 30 hours. The roving of the carbon fiber surface-modified with the polyimide resin as described above is cut into chopped strands with a length of 1 to 150 mm, and then a desired heat-resistant thermoplastic resin such as a polyimide resin or polyether ether ketone is used. It can be pelletized by dry-blending with polyethersulfone or the like, then extruding while melting and kneading in an extruder, and then cutting into a predetermined length. The pellets are generally known molding methods, namely compression molding, injection molding,
A desired molded product can be obtained by extrusion molding. Further, it is also possible to prepare a prepreg by aligning the carbon fibers surface-modified with the polyimide resin in one direction and impregnating the heat-resistant thermoplastic resin by a usual method.
As the above-mentioned impregnation method, for example, JP-A-1-121363
And the melt impregnation disclosed in US Pat. The prepreg thus obtained can then be cut into a certain length, laminated so that the fibers are oriented in a predetermined direction, and then a molded body can be obtained by a usual method such as hot pressing.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明する。 実施例1 撹拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器中で、
1.3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン23.
4g(0.08モル)及び4,4’−ジアミノジフェニ
ルエーテル24.0g(0.12モル)をN,N−ジメ
チルアセトアミド420mlに溶解した。この溶液に窒素
雰囲気下に於て3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸二無水物64.4g(0.20モル)を
添加し、10℃で24時間撹拌してポリアミド酸溶液を
得た。このポリアミド酸溶液をさらにN,N−ジメチル
アセトアミドで10重量%迄希釈した。ついで、アクリ
ル系炭素繊維束(東邦レ−ヨン社製、商標HTA、フィ
ラメント数12000本)を60m/分の速度で上記ポ
リアミド酸溶液に浸漬し、130℃で60分間加熱乾燥
した後、窒素雰囲気下で260℃、1時間加熱してポリ
イミド化を行い、ポリイミド樹脂3重量%を表面に有す
る炭素繊維を得た。ついで、得られた炭素繊維を長さ3
mmに切断してチョップドストランドとし、該ストランド
30wt%と熱可塑性ポリイミド樹脂であるAURUM4
50(三井東圧化学社製;商標)70wt%とをドライブ
レンドした後、40mm径押出機にて押出温度400℃で
溶融混練しながら押し出す操作を行って均一配合ペレッ
トを得た。次に上記の均一配合ペレットを通常の射出成
形機を用いてシリンダー温度400℃、金型温度210
℃の温度条件でダンベル試験片を作成し、引張速度5mm
/min で引張強度を測定したところ2800Kg/cm2であ
った。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. Example 1 In a vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser and a nitrogen inlet tube,
1. 3-bis (3-aminophenoxy) benzene 23.
4 g (0.08 mol) and 4,4'-diaminodiphenyl ether 24.0 g (0.12 mol) were dissolved in 420 ml N, N-dimethylacetamide. 64.4 g (0.20 mol) of 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride was added to this solution under a nitrogen atmosphere, and the mixture was stirred at 10 ° C. for 24 hours to obtain a polyamic acid solution. Got The polyamic acid solution was further diluted with N, N-dimethylacetamide to 10% by weight. Then, an acrylic carbon fiber bundle (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., trademark HTA, number of filaments: 12000) was immersed in the polyamic acid solution at a speed of 60 m / min, dried by heating at 130 ° C. for 60 minutes, and then in a nitrogen atmosphere. Under heating at 260 ° C. for 1 hour, polyimidation was performed to obtain carbon fibers having 3% by weight of polyimide resin on the surface. Then, the carbon fiber obtained is length 3
Cut into mm to form chopped strands, and the strand is 30 wt% and AURUM4 which is a thermoplastic polyimide resin.
50 (Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd .; trademark) 70 wt% was dry-blended, and then extruded while being melt-kneaded at an extrusion temperature of 400 ° C. with a 40 mm diameter extruder to obtain uniformly compounded pellets. Next, the above-mentioned homogeneously blended pellets were heated at a cylinder temperature of 400 ° C. and a mold temperature of 210 using an ordinary injection molding machine.
Create a dumbbell test piece under the temperature condition of ℃, pulling speed 5mm
When the tensile strength was measured at 1 / min, it was 2800 Kg / cm 2 .

【0013】実施例2 撹拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器中で、
4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル2
2.1g(0.06モル)及び4,4’−ジアミノジフ
ェニルエーテル28.0g(0.14モル)をN,N−
ジメチルアセトアミド350mlに溶解し、0℃付近迄冷
却し、窒素雰囲気下でピロメリット酸二無水物43.6
g(0.2モル)を加え、0℃付近で2時間撹拌した。
次に上記溶液を室温に戻し、窒素雰囲気下で約20時間
撹拌を行った。こうして得られたポリアミド酸溶液をさ
らにN,N−ジメチルアセトアミドで10重量%迄希釈
した。ついで、アクリル系炭素繊維束(東邦レ−ヨン社
製、商標HTA、フィラメント数12000本)を60
m/分の速度で上記ポリアミド酸溶液に浸漬し、130
℃で10分さらに160℃で20分加熱乾燥した後、窒
素雰囲気下で270℃、20分間加熱してポリイミド化
を行い、ポリイミド樹脂3重量%を表面に有する炭素繊
維を得た。ついで、実施例1と同様な方法で処理して引
張強度を測定したところ3010Kg/ccm2 であった。
Example 2 In a vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser and a nitrogen inlet tube,
4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl 2
2.1 g (0.06 mol) and 4,4'-diaminodiphenyl ether 28.0 g (0.14 mol) were added to N, N-
Dissolve in 350 ml of dimethylacetamide, cool to around 0 ° C, and pyromellitic dianhydride 43.6 under nitrogen atmosphere.
g (0.2 mol) was added, and the mixture was stirred at around 0 ° C. for 2 hours.
Next, the solution was returned to room temperature and stirred under a nitrogen atmosphere for about 20 hours. The polyamic acid solution thus obtained was further diluted to 10% by weight with N, N-dimethylacetamide. Then, 60 acrylic carbon fiber bundles (trade name HTA, manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., 12000 filaments)
Immerse in the above polyamic acid solution at a speed of m / min.
After heating and drying at 10 ° C. for 10 minutes and further at 160 ° C. for 20 minutes, it was heated in a nitrogen atmosphere at 270 ° C. for 20 minutes for polyimidization to obtain carbon fibers having 3% by weight of polyimide resin on the surface. Then, the same treatment as in Example 1 was carried out to measure the tensile strength, which was 3010 kg / ccm 2 .

【0014】実施例3 ポリアミド酸溶液に浸漬する前に炭素繊維表面を照射時
間5秒、マイクロ波発振出力1.0KW、処理ガスが酸
素である条件でプラズマ処理した炭素繊維を用いた以外
は実施例1と同様に処理して引張強度を測定したところ
3000Kg/cm2であった。
Example 3 The procedure was carried out except that the carbon fiber surface was irradiated with plasma for 5 seconds before being immersed in the polyamic acid solution, the microwave oscillation output was 1.0 kW, and the treatment gas was oxygen. When treated in the same manner as in Example 1 and measured for tensile strength, it was 3000 kg / cm 2 .

【0015】実施例4 実施例3と同様な条件でプラズマ処理した炭素繊維を用
いた以外は実施例2と同様に処理して引張強度を測定し
たところ3200Kg/cm2であった。
Example 4 The tensile strength was measured in the same manner as in Example 2 except that the carbon fiber treated with plasma under the same conditions as in Example 3 was used, and the tensile strength was 3200 Kg / cm 2 .

【0016】比較例1 本発明の表面改質剤で改質された炭素繊維の代わりにエ
ポキシ樹脂で表面改質されたアクリル系炭素繊維(東邦
レーヨン社製、商品名HTA)を用いた以外は実施例1
と同様に処理して引張強度を測定したところ2300Kg
/cm2であった。 比較例2 本発明の表面改質剤で改質された炭素繊維の代わりに、
ポリエーテルイミド(エンジニアリングプラスチックス
社製、ウルテム1000)で表面改質されたアクリル系
炭素繊維(東邦レーヨン社製、商品名HTA)を用いた
以外は実施例1と同様に処理して引張強度を測定したと
ころ2250Kg/cm2であった。
Comparative Example 1 Acrylic carbon fiber (trade name HTA, manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) surface-modified with epoxy resin was used in place of the carbon fiber modified with the surface modifier of the present invention. Example 1
When the same treatment as above was performed and the tensile strength was measured, it was 2300 Kg.
It was / cm 2 . Comparative Example 2 Instead of the carbon fiber modified with the surface modifier of the present invention,
Tensile strength was obtained by treating in the same manner as in Example 1 except that acrylic carbon fiber (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., trade name HTA) surface-modified with polyetherimide (manufactured by Engineering Plastics Co., Ltd. Ultem 1000) was used. When measured, it was 2250 Kg / cm 2 .

【0017】比較例3 本発明の表面改質剤で改質された炭素繊維の代わりに、
4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニルと
ピロメリット酸二無水物とから得られるポリアミド酸を
用いて実施例1と同じ方法により、イミド化して表面改
質したアクリル系炭素繊維(東邦レーヨン社製、商品名
HTA)を得、実施例1と同様にして引張強度を測定し
たところ2350Kg/ m2であった。
Comparative Example 3 Instead of the carbon fiber modified with the surface modifier of the present invention,
By the same method as in Example 1 using a polyamic acid obtained from 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl and pyromellitic dianhydride, an imidized and surface-modified acrylic carbon fiber (Toho Rayon Co., Ltd., trade name HTA) was obtained, and the tensile strength was measured in the same manner as in Example 1 and it was 2350 Kg / m 2 .

【0018】実施例4 実施例1に於て樹脂として熱可塑性ポリイミド樹脂の代
わりにポリエーテルエーテルケトン樹脂(英国ICI社
製、商標ビクトレックスPEEK450P)を用い、押
出温度を400から380℃に、又金型温度を210℃
から200℃に変えた他は実施例1と同様に処理して引
張強度を測定したところ2450Kg/cm2であった。
Example 4 In Example 1, a polyether ether ketone resin (trade name Victorex PEEK450P, manufactured by ICI, UK) was used in place of the thermoplastic polyimide resin as the resin, and the extrusion temperature was 400 to 380 ° C. Mold temperature is 210 ℃
To 200 ° C., the same treatment as in Example 1 was carried out, and the tensile strength was measured and found to be 2450 Kg / cm 2 .

【0019】比較例4 比較例1で用いた炭素繊維を用いた以外は実施例4と同
様に処理して引張強度を測定したところ2100Kg/cm2
であった。
Comparative Example 4 The tensile strength was measured as in Example 4 except that the carbon fiber used in Comparative Example 1 was used, and the tensile strength was measured to be 2100 Kg / cm 2.
Met.

【0020】実施例5 4,4’−ジアミノジフェニルエーテル28.0gの代
わりに4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェ
ニル51.6g(0.14モル)を使用した以外は実施
例2と同様に処理して引張強度を測定したところ、30
50Kg/cm2であった。
Example 5 Example 2 was repeated except that 51.6 g (0.14 mol) of 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl was used instead of 28.0 g of 4,4′-diaminodiphenyl ether. When the same treatment was performed and the tensile strength was measured, it was 30
It was 50 Kg / cm 2 .

【0021】実施例6 撹拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器中で、
ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン
31.7g(0.08モル)及び4,4’−ジアミノジ
フェニルエーテル24.0g(0.12モル)をN,N
−ジメチルアセトアミド400mlに溶解し、窒素雰囲気
下でピロメリット酸二無水物43.6g(0.2モル)
を加え24時間撹拌した。こうして得られたポリアミド
酸溶液をさらにN,N−ジメチルアセトアミドで10重
量%迄希釈した。ついで、アクリル系炭素繊維束(東邦
レ−ヨン社製、商標HTA、フィラメント数12000
本)を60m/分の速度で上記ポリアミド酸溶液に浸漬
し、130℃で10分さらに160℃で20分加熱乾燥
した後、窒素雰囲気下で270℃、20分間加熱してポ
リイミド化を行い、ポリイミド樹脂3重量%を表面に有
する炭素繊維を得た。ついで、実施例1と同様な方法で
処理して引張強度を測定したところ3020Kg/cm2であ
った。
Example 6 In a container equipped with a stirrer, a reflux condenser and a nitrogen inlet tube,
31.7 g (0.08 mol) of bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone and 24.0 g (0.12 mol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether were added to N, N.
-Dissolved in 400 ml of dimethylacetamide, and under a nitrogen atmosphere, 43.6 g (0.2 mol) of pyromellitic dianhydride.
Was added and stirred for 24 hours. The polyamic acid solution thus obtained was further diluted to 10% by weight with N, N-dimethylacetamide. Then, an acrylic carbon fiber bundle (trade name HTA, manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., filament number 12000)
The present) is dipped in the above polyamic acid solution at a speed of 60 m / min, dried by heating at 130 ° C. for 10 minutes and further at 160 ° C. for 20 minutes, and then heated in a nitrogen atmosphere at 270 ° C. for 20 minutes to perform polyimidization, A carbon fiber having 3% by weight of a polyimide resin on the surface was obtained. Then, the same treatment as in Example 1 was carried out and the tensile strength was measured and found to be 3020 kg / cm 2 .

【0022】実施例7 撹拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器中で、
ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフ
ィド24.0g(0.06モル)及び4,4’−ビス
(4−アミノフェノキシ)ビフェニル51.6g(0.
14モル)をN,N−ジメチルアセトアミド420mlに
溶解し、窒素雰囲気下でピロメリット酸二無水物43.
6g(0.2モル)を加え24時間撹拌した。こうして
得られたポリアミド酸溶液をさらにN,N−ジメチルア
セトアミドで10重量%迄希釈した。ついで、アクリル
系炭素繊維束(東邦レ−ヨン社製、商標HTA、フィラ
メント数12000本)を60m/分の速度で上記ポリ
アミド酸溶液に浸漬し、130℃で10分さらに160
℃で20分加熱乾燥した後、窒素雰囲気下で270℃、
20分間加熱してポリイミド化を行い、ポリイミド樹脂
3重量%を表面に有する炭素繊維を得た。ついで、実施
例1と同様な方法で処理して引張強度を測定したところ
3020Kg/cm2であった。
Example 7 In a container equipped with a stirrer, a reflux condenser and a nitrogen inlet tube,
24.0 g (0.06 mol) of bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide and 51.6 g (0.04 mol) of 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl.
14 mol) was dissolved in 420 ml of N, N-dimethylacetamide, and pyromellitic dianhydride 43.
6 g (0.2 mol) was added and stirred for 24 hours. The polyamic acid solution thus obtained was further diluted to 10% by weight with N, N-dimethylacetamide. Then, an acrylic carbon fiber bundle (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., trademark HTA, number of filaments: 12000) is dipped in the above polyamic acid solution at a speed of 60 m / min, and further 160 minutes at 130 ° C. for 160 minutes.
After heating and drying at ℃ for 20 minutes, under a nitrogen atmosphere at 270 ℃,
It was heated for 20 minutes to be polyimidized to obtain carbon fiber having 3% by weight of polyimide resin on the surface. Then, the same treatment as in Example 1 was carried out and the tensile strength was measured and found to be 3020 kg / cm 2 .

【0023】実施例8 ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフ
ォン25.9g(0.06モル)をビス[4−(3−ア
ミノフェノキシ)フェニル]スルフィド24.0gの代
わりに使用した以外は実施例7と同様に処理して引張強
度を測定したところ、3050Kg/cm2であった。
Example 8 25.9 g (0.06 mol) of bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone was used in place of 24.0 g of bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide. Other than that, the same treatment as in Example 7 was carried out, and the tensile strength was measured and found to be 3050 Kg / cm 2 .

【0024】実施例9 2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニ
ル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパ
ン31.1g(0.06モル)をビス[4−(3−アミ
ノフェノキシ)フェニル]スルフィド24.0gの代わ
りに使用した以外は実施例7と同様に処理して引張強度
を測定したところ、3070Kg/cm2であった。
Example 9 21.1 g (0.06 mol) of 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane was added to bis [ The tensile strength was measured in the same manner as in Example 7 except that 24.0 g of 4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide was used instead, and the tensile strength was 3070 Kg / cm 2 .

【0025】実施例10 撹拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器中で、
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン23.
4g(0.08モル)をN,N−ジメチルアセトアミド
200mlに溶解し、この溶液に窒素雰囲気下に於て3,
3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物25.7g(0.08モル)を添加し、室温で24
時間撹拌してポリアミド酸溶液を得た。この溶液をA液
とする。また、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
24.0g(0.12モル)をN,N−ジメチルアセト
アミド250mlに溶解し、この溶液に窒素雰囲気下に於
て3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物38.7g(0.12モル)を添加し、室温
で24時間撹拌してポリアミド酸溶液を得た。この溶液
をB液とする。次にA液59g、B液74gを混合し、
A液のアミド酸とB液のアミド酸との当量比を40:6
0に調整した。このポリアミド酸溶液をさらにN,N−
ジメチルアセトアミドで10重量%迄希釈した。つい
で、アクリル系炭素繊維束(東邦レ−ヨン社製、商標H
TA、フィラメント数12000本)を60m/分の速
度で上記ポリアミド酸溶液に浸漬し、150℃で60分
間加熱乾燥した後、窒素雰囲気下で260℃、30分間
加熱してポリイミド化を行い、ポリイミド樹脂3重量%
を表面に有する炭素繊維を得た。ついで、得られた炭素
繊維を長さ3mmに切断してチョップドストランドとし、
該ストランド30wt%と熱可塑性ポリイミド樹脂である
AURUM450(三井東圧化学社製;商標)70wt%
とをドライブレンドした後、40mm径押出機にて押出温
度400℃で溶融混練しながら押し出す操作を行って均
一配合ペレットを得た。次に上記の均一配合ペレットを
通常の射出成形機を用いてシリンダー温度400℃、金
型温度210℃の温度条件でダンベル試験片を作成し、
引張速度5mm/min で引張強度を測定したところ290
0Kg/cm2であった。
Example 10 In a container equipped with a stirrer, a reflux condenser and a nitrogen inlet tube,
1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene 23.
4 g (0.08 mol) was dissolved in 200 ml of N, N-dimethylacetamide, and this solution was added under nitrogen atmosphere.
25.7 g (0.08 mol) of 3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 24 hours.
After stirring for a time, a polyamic acid solution was obtained. This solution is designated as solution A. Further, 2,4 g (0.12 mol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether was dissolved in 250 ml of N, N-dimethylacetamide, and 3,3 ', 4,4'-benzophenone was dissolved in this solution under a nitrogen atmosphere. 38.7 g (0.12 mol) of tetracarboxylic dianhydride was added and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a polyamic acid solution. This solution is referred to as solution B. Next, mix 59 g of solution A and 74 g of solution B,
The equivalence ratio of the amic acid of the liquid A and the amic acid of the liquid B is 40: 6.
Adjusted to 0. This polyamic acid solution is further added with N, N-
Dilute to 10% by weight with dimethylacetamide. Then, an acrylic carbon fiber bundle (trade name H, manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.)
(TA, 12,000 filaments) is immersed in the above polyamic acid solution at a speed of 60 m / min, heated and dried at 150 ° C. for 60 minutes, and then heated in a nitrogen atmosphere at 260 ° C. for 30 minutes to perform polyimidization. Resin 3% by weight
The carbon fiber which has on the surface was obtained. Then, the carbon fiber obtained is cut into a length of 3 mm to form chopped strands,
30% by weight of the strand and 70% by weight of AURUM450 (trademark of Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) which is a thermoplastic polyimide resin
After dry-blending, and, the mixture was extruded with a 40 mm diameter extruder at an extrusion temperature of 400 ° C. while being melt-kneaded to obtain uniformly mixed pellets. Next, using the usual injection molding machine, a dumbbell test piece is prepared from the above-mentioned uniformly mixed pellets under the temperature conditions of a cylinder temperature of 400 ° C. and a mold temperature of 210 ° C.
When the tensile strength was measured at a tensile speed of 5 mm / min, it was 290.
It was 0 Kg / cm 2 .

【0026】実施例11 撹拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器中で、
4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル2
2.1g(0.06モル)をN,N−ジメチルアセトア
ミド150mlに溶解し、この溶液に窒素雰囲気下に於て
ピロメリット酸二無水物13.1g(0.06モル)を
添加し、室温で24時間撹拌してポリアミド酸溶液を得
た。この溶液をC液とする。また、4,4’−ジアミノ
ジフェニルエーテル28.0g(0.14モル)を
N,N−ジメチルアセトアミド240mlに溶解し、この
溶液に窒素雰囲気下に於てピロメリット酸二無水物3
0.5g(0.14モル)を添加し、室温で24時間撹
拌してポリアミド酸溶液を得た。この溶液をD液とす
る。
Example 11 In a container equipped with a stirrer, a reflux condenser and a nitrogen inlet tube,
4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl 2
2.1 g (0.06 mol) was dissolved in 150 ml of N, N-dimethylacetamide, and 13.1 g (0.06 mol) of pyromellitic dianhydride was added to this solution under a nitrogen atmosphere at room temperature. After stirring for 24 hours, a polyamic acid solution was obtained. This solution is referred to as solution C. In addition, 28.0 g (0.14 mol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether was added.
Dissolved in 240 ml of N, N-dimethylacetamide, and added pyromellitic dianhydride 3 to this solution under a nitrogen atmosphere.
0.5 g (0.14 mol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to obtain a polyamic acid solution. This solution is designated as solution D.

【0027】次にC液44g、D液71gを混合し、C
液のアミド酸とD液のアミド酸との当量比を30:70
に調整した。このポリアミド酸溶液をさらにN,N−ジ
メチルアセトアミドで10重量%迄希釈した。ついで、
アクリル系炭素繊維束(東邦レ−ヨン社製、商標HT
A、フィラメント数12000本)を60m/分の速度
で上記ポリアミド酸溶液に浸漬し、150℃で60分間
加熱乾燥した後、窒素雰囲気下で260℃、30分間加
熱してポリイミド化を行い、ポリイミド樹脂3重量%を
表面に有する炭素繊維を得た。ついで、得られた炭素繊
維を長さ3mmに切断してチョップドストランドとし、該
ストランド30wt%と熱可塑性ポリイミド樹脂であるA
URUM450(三井東圧化学社製;商標)70wt%と
をドライブレンドした後、40mm径押出機にて押出温度
400℃で溶融混練しながら押し出す操作を行って均一
配合ペレットを得た。次に上記の均一配合ペレットを通
常の射出成形機を用いてシリンダー温度400℃、金型
温度210℃の温度条件でダンベル試験片を作成し、引
張速度5mm/min で引張強度を測定したところ2950
Kg/cm2であった。
Next, 44 g of C liquid and 71 g of D liquid are mixed, and C
The equivalence ratio of the amic acid of the liquid and the amic acid of the liquid D is 30:70.
Adjusted to. The polyamic acid solution was further diluted with N, N-dimethylacetamide to 10% by weight. Then,
Acrylic carbon fiber bundle (trade name HT, manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.
A, 12,000 filaments) was immersed in the above polyamic acid solution at a speed of 60 m / min, heated and dried at 150 ° C. for 60 minutes, and then heated in a nitrogen atmosphere at 260 ° C. for 30 minutes to perform polyimidization. A carbon fiber having 3% by weight of resin on the surface was obtained. Then, the obtained carbon fiber is cut into a length of 3 mm to form a chopped strand, which is 30 wt% of the strand and a thermoplastic polyimide resin A.
URUM450 (trade name, manufactured by Mitsui Toatsu Kagaku Co., Ltd.) 70 wt% was dry-blended, and then extruded while being melt-kneaded at an extrusion temperature of 400 ° C. in a 40 mm diameter extruder to obtain a uniform blended pellet. Next, a dumbbell test piece was prepared from the above homogeneously mixed pellets using an ordinary injection molding machine under the conditions of a cylinder temperature of 400 ° C. and a mold temperature of 210 ° C., and the tensile strength was measured at a tensile speed of 5 mm / min.
It was Kg / cm 2 .

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明による表面が改質された炭素繊維
は、高耐熱性エンジニアリング樹脂に充填することによ
り機械強度等を大幅に向上させることができ、工業的意
義は大きい。
Effects of the Invention The surface-modified carbon fiber according to the present invention can be greatly improved in mechanical strength and the like by being filled with a highly heat-resistant engineering resin, and has great industrial significance.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素繊維表面を改質するものが、対称型
メタ置換第1級ジアミンと対称型芳香族パラ置換第1級
ジアミンとを当量比で10〜90:90〜10で混合し
た後、芳香族テトラカルボン酸二無水物と反応させて生
成したポリイミド樹脂であることを特徴とする炭素繊維
用表面改質剤。
1. A method for modifying the surface of a carbon fiber, wherein a symmetrical meta-substituted primary diamine and a symmetrical aromatic para-substituted primary diamine are mixed at an equivalent ratio of 10-90: 90-10. A surface modifier for carbon fibers, which is a polyimide resin produced by reacting with an aromatic tetracarboxylic dianhydride.
【請求項2】炭素繊維表面を改質するものが、対称型メ
タ置換第1級ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水
物とを反応させて生成したポリアミド酸(A)と対称型
芳香族パラ置換第1級ジアミンと芳香族テトラカルボン
酸二無水物とを反応させて生成したポリアミド酸(B)
とを当量比で10〜90:90〜10で混合した後、反
応を更に進めて生成したポリイミド樹脂であることを特
徴とする炭素繊維用表面改質剤。
2. A polyamic acid (A) produced by reacting a symmetric meta-substituted primary diamine with an aromatic tetracarboxylic dianhydride and a symmetric aromatic paraffin for modifying the surface of carbon fiber. Polyamic acid (B) produced by reacting a substituted primary diamine with an aromatic tetracarboxylic dianhydride
A surface modifying agent for carbon fibers, which is a polyimide resin produced by further mixing and mixing 10 to 90:90 to 10 in an equivalent ratio, and further advancing the reaction.
【請求項3】前記対称型芳香族メタ置換第1級ジアミン
が式(1)(化1) 【化1】 (但し、上記式でXは、O、SO2 、S、CO、C
2 、C(CH3 2 、C(CF3 2 あるいは直結を
表す)である特許請求の範囲第1項、あるいは第2項記
載の炭素繊維用表面改質剤。
3. The symmetric aromatic meta-substituted primary diamine has the formula (1) (However, in the above formula, X is O, SO 2 , S, CO, C
H 2, C (CH 3) 2, C (CF 3) claims a 2 or represents a direct connection) the first term, or carbon fiber for surface modifier according second term.
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