[发明专利]碳纤维复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料，特别是涉及在使用该碳纤维复合材料制备成型品的情况下能够同时实现高的流动性与机械特性的碳纤维复合材料。

背景技术

由碳纤维和热塑性树脂形成的碳纤维复合材料被用于各种成型品的制备，一直以来，提出了各种以制备的成型品的高机械特性、制备时的良好流动性为目标的方案。例如在专利文献1中提出了如下复合材料，即，将碳纤维复合材料中特定碳纤维束相对于纤维总量的比例控制在低水平，且使该特定碳纤维束中的平均纤维数为特定范围的复合材料。

但是，关于如该专利文献1所记载那样的、碳纤维复合材料中的碳纤维束细、束的比例低、碳纤维开纤了的碳纤维复合材料，虽然使用它们制备的成型品的机械特性优异，但成型时的流动性低，成型性差。其原因在于，由于作为增强纤维的碳纤维充分分散，所以应力难以集中，虽然碳纤维的增强效果得以充分发挥，但碳纤维彼此交叉制约了相互的活动而变得难以活动。

另一方面，在专利文献2中提出了如下复合材料，即，将碳纤维复合材料中与上述相同的特定碳纤维束相对于纤维总量的比例设定为较高水平，并使该特定碳纤维束中的平均纤维数为另外的特定范围的复合材料。但是，关于如该专利文献2所记载的那样的、碳纤维束粗、束的比例高的碳纤维复合材料，虽然使用它们制备成型品时的流动性高，成型性优异，但碳纤维对肋、精细形状的成型追随性差，机械特性低，变动也大。其原因在于，由于碳纤维束粗，所以碳纤维对精细部件的随性差，应力易集中在碳纤维的端部，但碳纤维因未形成网络而易活动。

专利文献1：日本特开2011-178890号公报

专利文献2：日本特开2011-178891号公报

发明内容

因此，本发明的课题在于，提供一种上述那样的以往的碳纤维复合材料无法达成的、能够同时实现高流动性与机械特性、其机械特性的变动也小、碳纤维对肋等精细部位的追随性也优异的碳纤维复合材料。

为了解决上述课题，本发明所涉及的碳纤维复合材料的特征在于，由碳纤维和热塑性树脂形成，Mn/(Ln×D)为8.5×10^-1(mg/mm²)以上的碳纤维束(1)相对于碳纤维总重量的比例Y在

30≤Y＜90(wt％)

的范围内，碳纤维束(1)的Mn/Ln的平均值X在

1.1×10^-2≤X≤8.1×10^-2(mg/mm)

的范围内，并且，所述Y满足

Y≥100X+30。

Mn：碳纤维束重量；

Ln：碳纤维的纤维长度；

D：碳纤维的纤维直径；

对于这样的本发明的碳纤维复合材料而言，通过满足上述本发明所特定的范围，如下述的实施例的结果所示那样，在使用其进行成型时可以得到高的流动性，同时可以实现成型品的高机械特性，该机械特性的变动也小，可以展现出碳纤维对例如肋等精细部位的优异的追随性。

对于上述本发明的碳纤维复合材料，为了更确实地实现高的流动性与机械特性的并存，上述碳纤维束(1)的Mn/Ln的平均值X优选在

1.5×10^-2≤X≤5.5×10^-2(mg/mm)

的范围内。

此外，为了更确实地实现高的流动性与机械特性的并存，上述碳纤维束(1)的构成束的纤维根数x_n＝Mn/(Ln×F)的标准偏差σ优选在50≤σ≤400的范围内。需说明的是，F为碳纤维纤度，对于纤维根数x_n和标准偏差σ的计算方法，在后文中进行叙述。

另外，特别是为了更确实地实现碳纤维对肋等精细部位的优异的追随性，上述碳纤维束(1)优选由在25℃时的悬垂值/弯曲刚度(cm/(Pa·cm⁴))在3.5×10³～9.0×10³(cm/(Pa·cm⁴))的范围内的碳纤维束形成。需说明的是，对于悬垂值等的测定方法，在后文中进行叙述。

另外，特别是为了更确实地实现高的流动性，上述碳纤维束(1)中的碳纤维的纤维长度Ln优选在5～25mm的范围内。

另外，特别是为了更确实地实现高的流动性与机械特性的并存，上述碳纤维束(1)相对于碳纤维总重量的比例Y优选在

40≤Y≤65(wt％)

的范围内。