本專利申請是申請日為2014年3月6日、申請?zhí)枮?01480012647.4、發(fā)明名稱為“纖維處理劑、用纖維處理劑處理的碳纖維和含有所述碳纖維的碳纖維復(fù)合材料”的中國專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及一種纖維處理劑、用纖維處理劑處理的碳纖維和包含所述碳纖維的碳纖維復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

存在許多類型的纖維并且其實(shí)現(xiàn)了從家用服裝到太空科學(xué)領(lǐng)域的各種應(yīng)用。各種形式的纖維有助于工業(yè)的發(fā)展。例如，可以將纖維大致分為有機(jī)纖維如從植物和動(dòng)物獲得的天然纖維、通過對有機(jī)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行合成獲得的合成纖維、半合成纖維和再生纖維；以及無機(jī)纖維如通過在高溫下將例如作為起始材料的丙烯酸纖維或?yàn)r青進(jìn)行碳化制造的碳纖維、玻璃纖維、金屬纖維和巖石纖維。

在這些纖維中，特別地，將輕質(zhì)且具有非常強(qiáng)和高彈性的機(jī)械特性的碳纖維與基體樹脂組合并用作纖維強(qiáng)化的基體復(fù)合材料。

通常由具有幾微米直徑的單絲構(gòu)成的碳纖維具有低伸長率且由此因機(jī)械摩擦等而容易起毛，且常常難以處理。因此，碳纖維通常用纖維處理劑上膠并進(jìn)行使用(參見專利文獻(xiàn)1和2)。纖維處理劑提高碳纖維的集束特性，使用纖維處理劑的上膠處理也可以改善碳纖維或碳纖維束的物理特性。此外，在碳纖維的表面上存在的處理劑可以提高與基體樹脂的相容性并且增加在基體樹脂與碳纖維之間的界面的粘結(jié)性。

可以將與碳纖維組合的基體樹脂大致分為熱固性樹脂和熱塑性樹脂。當(dāng)將熱塑性樹脂用作基體樹脂時(shí)，與使用熱固性樹脂相比，可以容易地獲得同樣具有優(yōu)異的熱加工性的高韌性復(fù)合材料，由此具有高利用價(jià)值。

提高與這種熱塑性樹脂的相容性的纖維處理劑的實(shí)例包括含有聚酰胺的處理劑。用含聚酰胺的纖維用處理劑處理的碳纖維與各種熱塑性樹脂如聚酰胺、聚酯、聚乙烯和聚碳酸酯具有優(yōu)異的相容性。

這種含聚酰胺的纖維處理劑的實(shí)例包括包含水溶性聚酰胺的那些(參見專利文獻(xiàn)3、4和5)。這些處理劑不僅在水中高度可溶而且還賦予足夠的集束特性以使碳纖維成形且使得到的碳纖維束均一地分散在水中。因此，可以優(yōu)選將這種處理劑用于將碳纖維均一地分散在無機(jī)基體漿料如水泥中。然而，本來就具有可溶于水的特性的水溶性聚酰胺比普通非水溶性聚酰胺吸收更大量的空氣中的水分，且可以隨時(shí)間向碳纖維束表面賦予粘著性，由此損害碳纖維束的加工性。此外，當(dāng)使碳纖維束附著至基體樹脂從而形成復(fù)合材料時(shí)，由于由處理劑吸收的水分的影響而傾向于發(fā)生層離，且成型產(chǎn)品的機(jī)械特性如強(qiáng)度和撓曲彈性以及耐久性可能會(huì)劣化。因此，在其中處理劑傾向于與水或空氣接觸的應(yīng)用中，可用的范圍可能會(huì)受到限制。

為了改善這種水溶性聚酰胺的耐水性，如下方法是已知的：包括將水溶性聚酰胺與固化劑如封端異氰酸酯進(jìn)行交聯(lián)從而制造在水中不溶的聚酰胺的方法(參見專利文獻(xiàn)5)，和包括進(jìn)行加熱直至水溶性聚酰胺自交聯(lián)為在水中不可溶的方法(參見專利文獻(xiàn)6)。然而，當(dāng)使用交聯(lián)方法時(shí)，存在于碳纖維界面上并有助于通過與基體樹脂的氫鍵改善粘結(jié)性的官能團(tuán)(例如羧基、氨基或羥基)反應(yīng)。這降低官能團(tuán)的作用并且可能降低粘結(jié)性。所述熱處理方法可能還使聚酰胺和基體樹脂熱降解。

還已知的是，非水溶性聚酰胺如共聚尼龍以粒子的形式分散在水中且得到的水性聚酰胺樹脂分散液被用作纖維處理劑(參見專利文獻(xiàn)7)。

當(dāng)這種非水溶性聚酰胺樹脂(非水溶性聚酰胺)被形成為水性分散液且被用作纖維處理劑時(shí)，所述纖維處理劑具有比包含水溶性聚酰胺的纖維處理劑高的耐水性，由此可以被用于水溶性聚酰胺所不適用的應(yīng)用。

與使用水溶性聚酰胺樹脂等溶液作為纖維處理劑相比，水性聚酰胺樹脂分散液型纖維處理劑可以更牢固地將樹脂固定在碳纖維的表面上或固定在碳纖維束的孔隙中。這可以大大地改善碳纖維或碳纖維束的耐熱性和物理特性。因此，特別地，近來對水性分散液型纖維處理劑的需求在不斷增加。

然而，與使用水溶性聚酰胺相比，非水溶性共聚尼龍等聚酰胺的使用通常導(dǎo)致略差的對基體樹脂的粘結(jié)性，這部分是因?yàn)闃渲慕Y(jié)晶性強(qiáng)。因此，一直期望改善粘結(jié)性。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：jp2001-214334a

專利文獻(xiàn)2：jp2004-360164a

專利文獻(xiàn)3：wo2003/012188

專利文獻(xiàn)4：jp2012-41658a

專利文獻(xiàn)5：jp2001-347602a

專利文獻(xiàn)6：jps60-221346a

專利文獻(xiàn)7：jp2005-105192a

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的一個(gè)目的為提供能夠在纖維上形成具有優(yōu)異耐水性和對基體樹脂的優(yōu)異粘結(jié)性的膜的纖維處理劑。本發(fā)明的另一個(gè)目的為提供用所述纖維處理劑處理的碳纖維，以及包含所述碳纖維的碳纖維復(fù)合材料。

技術(shù)方案

本發(fā)明人進(jìn)行了大量研究以實(shí)現(xiàn)以上目的，并發(fā)現(xiàn)如下的纖維處理劑可以在纖維上形成具有優(yōu)異耐水性和對基體樹脂的優(yōu)異粘結(jié)性的膜，所述纖維處理劑包含水性介質(zhì)、分散在所述水性介質(zhì)中的非水溶性聚酰胺和相對于100質(zhì)量份的所述非水溶性聚酰胺以2質(zhì)量份～50質(zhì)量份的量存在的水溶性聚酰胺。本發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，處理過的碳纖維和基體樹脂可以形成具有良好機(jī)械特性的碳纖維復(fù)合材料?；谶@些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人已經(jīng)在進(jìn)一步改善的情況下實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。

具體地，本發(fā)明包括例如在以下項(xiàng)中描述的主題。

項(xiàng)1.

一種纖維處理劑，包含水性介質(zhì)、分散在所述水性介質(zhì)中的非水溶性聚酰胺和相對于100質(zhì)量份的所述非水溶性聚酰胺以2質(zhì)量份～50質(zhì)量份的量存在的水溶性聚酰胺。

項(xiàng)2.

根據(jù)項(xiàng)1所述的纖維處理劑，其中所述非水溶性聚酰胺為選自如下的至少一種：尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍11、尼龍12、尼龍6/66共聚物、尼龍6/610共聚物、尼龍6/11共聚物、尼龍6/12共聚物、尼龍6/66/11共聚物、尼龍6/66/12共聚物、尼龍6/66/11/12共聚物、尼龍6/66/610/11/12共聚物、二聚酸系聚酰胺樹脂和尼龍彈性體。

項(xiàng)3.

根據(jù)項(xiàng)1或2所述的纖維處理劑，其中所述分散的非水溶性聚酰胺具有0.05μm～20μm的平均粒度。

(水溶性聚酰胺的粒度不能通過下面詳細(xì)描述的激光衍射粒度分布測定方法進(jìn)行測定。因此，當(dāng)通過激光衍射粒度分布測定方法確定在本發(fā)明的纖維處理劑中含有的聚酰胺粒子的平均粒度時(shí)，獲得的值指的是分散在本發(fā)明的纖維處理劑中的非水溶性聚酰胺的平均粒度。因此，根據(jù)項(xiàng)3所述的纖維處理劑可以被釋義為“根據(jù)項(xiàng)1或2所述的纖維處理劑，其中所述分散在纖維處理劑中的聚酰胺具有0.05μm～20μm的平均粒度”。)

項(xiàng)4.

根據(jù)項(xiàng)1～3中任一項(xiàng)所述的纖維處理劑，其中所述水溶性聚酰胺在其分子鏈中包含叔胺成分或聚亞烷基二醇成分。

項(xiàng)5.

根據(jù)項(xiàng)1～4中任一項(xiàng)所述的纖維處理劑，其中所述非水溶性聚酰胺和所述水溶性聚酰胺具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的差值不大于100℃。

項(xiàng)6.

根據(jù)項(xiàng)1～5中任一項(xiàng)所述的纖維處理劑，其在干燥時(shí)形成耐水性的膜。

項(xiàng)7.

根據(jù)項(xiàng)1～6中任一項(xiàng)所述的纖維處理劑，其為碳纖維用處理劑。

項(xiàng)8.

一種制造纖維處理劑(優(yōu)選根據(jù)項(xiàng)1～7中任一項(xiàng)所述的纖維處理劑)的方法，包括在70℃以下的溫度下將水溶性聚酰胺添加至非水溶性聚酰胺的水性分散液中。

項(xiàng)9.

一種碳纖維，其用根據(jù)項(xiàng)1～7中任一項(xiàng)所述的纖維處理劑處理。

項(xiàng)10.

一種制造用纖維處理劑處理的碳纖維的方法，包括在200℃以下的溫度下用根據(jù)項(xiàng)1～7中任一項(xiàng)所述的纖維處理劑對碳纖維進(jìn)行處理。

項(xiàng)11.

一種碳纖維復(fù)合材料，其包含根據(jù)項(xiàng)9所述的碳纖維和基體樹脂。

根據(jù)項(xiàng)1所述的纖維處理劑可以釋義為例如如下：

“包含水性介質(zhì)、非水溶性聚酰胺和水溶性聚酰胺的纖維處理劑，所述非水溶性聚酰胺被分散在所述水性介質(zhì)中，且相對于100質(zhì)量份的所述非水溶性聚酰胺，所述水溶性聚酰胺以2質(zhì)量份～50質(zhì)量份的量存在?！?/p>

有益效果

本發(fā)明的纖維處理劑包含水性介質(zhì)、分散在所述水性介質(zhì)中的非水溶性聚酰胺和相對于100質(zhì)量份的所述非水溶性聚酰胺以2質(zhì)量份～50質(zhì)量份的量存在的水溶性聚酰胺。因此，當(dāng)用這樣的纖維處理劑處理纖維(特別地，碳纖維)時(shí)，處理的纖維對基體樹脂具有優(yōu)異的粘結(jié)性且可以在所述纖維上形成具有優(yōu)異耐水性的膜。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的纖維處理劑進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的纖維處理劑包含水性介質(zhì)、分散在所述水性介質(zhì)中的非水溶性聚酰胺和相對于100質(zhì)量份的所述非水溶性聚酰胺以2質(zhì)量份～50質(zhì)量份的量存在的水溶性聚酰胺。

優(yōu)選將水用作水性介質(zhì)?？梢允褂酶鞣N類型的水如自來水、工業(yè)用水、離子交換水、去離子水和純水。去離子水和純水是特別優(yōu)選的。在本發(fā)明的纖維處理劑中，如果必要的話，可以向水中添加ph調(diào)節(jié)劑、粘度調(diào)節(jié)劑、抗真菌劑等，只要不損害本發(fā)明的目的即可。

可以將已知聚酰胺或通過已知方法制造的聚酰胺用作本發(fā)明的非水溶性聚酰胺。也可以使用市售的聚酰胺。

可以在本發(fā)明中使用的非水溶性聚酰胺的具體實(shí)例包括通過如下制造的非水溶性聚酰胺：二元胺與二元羧酸的縮聚、ω-氨基-ω’-羧酸的縮聚、環(huán)狀內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合等。即，具體實(shí)例包括通過二元胺與二元羧酸的縮聚獲得的非水溶性聚酰胺、通過ω-氨基-ω’-羧酸的縮聚獲得的非水溶性聚酰胺、通過環(huán)狀內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合獲得的非水溶性聚酰胺等。在縮聚或開環(huán)聚合中，可以將二元羧酸或一元羧酸用作聚合調(diào)節(jié)劑。

二元胺的實(shí)例包括乙二胺、三甲撐二胺、四甲撐二胺、五甲撐二胺、六甲撐二胺、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、苯二胺、間苯二亞甲基二胺等。

二元羧酸的實(shí)例包括戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二甲酸、癸烷二甲酸、十四烷二甲酸、十八烷二甲酸、富馬酸、鄰苯二甲酸、苯二亞甲基二甲酸、二聚酸(由包含亞油酸或油酸作為主要成分的不飽和脂肪酸合成的c36不飽和的二元羧酸)等。

ω-氨基-ω’-羧酸的實(shí)例包括6-氨基己酸、7-氨基庚酸、9-氨基壬酸、11-氨基十一酸、12-氨基十二酸等。

環(huán)狀內(nèi)酰胺的實(shí)例包括ε-己內(nèi)酰胺、ω-庚內(nèi)酰胺、ω-十二內(nèi)酰胺等。

可以用作聚合調(diào)節(jié)劑的二元羧酸的實(shí)例與可以用于制造前述聚酰胺樹脂的二元羧酸相同。具體實(shí)例包括戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二甲酸、癸烷二甲酸、十四烷二甲酸、十八烷甲二酸、富馬酸、鄰苯二甲酸、苯二亞甲基二甲酸、二聚酸等。一元酸酸的實(shí)例包括己酸、庚酸、壬酸、十一酸、十二酸等。

在非水溶性聚酰胺中，包含選自如下的至少一種作為結(jié)構(gòu)單元的非水溶性聚酰胺在本發(fā)明中是特別優(yōu)選的：-[nh(ch2)5co]-、-[nh(ch2)6nhco(ch2)4co]-、-[nh(ch2)6nhco(ch2)8co]-、-[nh(ch2)10co]-、-[nh(ch2)11co]-和-[nh(ch2)2nhco-d-co]-(其中d表示具有34個(gè)碳原子的不飽和烴)。

非水溶性聚酰胺的實(shí)例包括尼龍。具體實(shí)例包括尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍11、尼龍12、尼龍6/66共聚物、尼龍6/610共聚物、尼龍6/11共聚物、尼龍6/12共聚物、尼龍6/66/11共聚物、尼龍6/66/12共聚物、尼龍6/66/11/12共聚物、尼龍6/66/610/11/12共聚物等。這些尼龍是已知的且可以通過已知方法容易地制造。為了使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解，在此使用斜線(/)表示通過使由斜線(/)隔開的成分共聚而形成各種尼龍。例如，尼龍6/66共聚物是指通過使尼龍6和尼龍66作為成分進(jìn)行共聚而形成的尼龍。

可以在本發(fā)明中使用的非水溶性聚酰胺的實(shí)例包括二聚酸系聚酰胺和聚酰胺彈性體。聚酰胺彈性體的具體實(shí)例包括尼龍和聚酯的共聚物以及尼龍和聚亞烷基醚二醇的共聚物。聚亞烷基醚二醇的實(shí)例包括聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四亞甲基醚二醇、聚六亞甲基醚二醇等。

非水溶性聚酰胺可以單獨(dú)或以兩種以上的組合使用。

如下定義本發(fā)明的非水溶性聚酰胺和水溶性聚酰胺。在將具有小于0.5％的水含量或通過在80℃下真空干燥10小時(shí)～120小時(shí)(真空度：1013百帕)而調(diào)節(jié)至具有小于0.5％的水含量的聚酰胺固體以每10000質(zhì)量份的去離子水為100質(zhì)量份的量浸入(使其靜置)80℃下的去離子水中8小時(shí)后，通過過濾構(gòu)件(例如濾紙或?yàn)V布)過濾去離子水。將獲得的濾液在80℃下真空干燥(真空度：1013百帕)72小時(shí)，并且對溶出的聚酰胺的質(zhì)量進(jìn)行測定。在將浸入去離子水中之前的聚酰胺的質(zhì)量定義為100的情況下，當(dāng)溶出的聚酰胺的質(zhì)量小于10時(shí)，將這種聚酰胺定義為非水溶性聚酰胺。當(dāng)溶出的聚酰胺的質(zhì)量為90以上時(shí)，將這種聚酰胺定義為水溶性聚酰胺。

可以將已知聚酰胺或通過已知方法制造的聚酰胺用作本發(fā)明的水溶性聚酰胺。實(shí)例包括在分子鏈中包含叔胺成分或聚亞烷基二醇成分的水溶性聚酰胺。在主鏈和/或側(cè)鏈中包含至少一種叔胺或者在主鏈中包含至少一種聚亞烷基二醇成分的聚酰胺是特別優(yōu)選的。

例如通過向聚酰胺中引入包含叔胺成分的環(huán)狀氮化合物可以獲得在分子鏈中包含叔胺成分的水溶性聚酰胺。用于向分子主鏈中引入叔胺的環(huán)狀氮化合物的實(shí)例包括氨乙基哌嗪、雙氨丙基哌嗪等。用于向分子側(cè)鏈中引入叔胺的環(huán)狀氮化合物的實(shí)例包括α-二甲氨基-ε-己內(nèi)酰胺等。

用于向分子鏈中引入聚亞烷基二醇成分的化合物的實(shí)例包括聚乙二醇、聚丙二醇等。優(yōu)選聚乙二醇，因?yàn)槠湓诔叵率撬苄缘摹?/p>

作為向其引入包含叔胺成分的環(huán)狀氮化合物或聚亞烷基二醇的聚酰胺的實(shí)例，可以提及尼龍。具體實(shí)例包括尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍11、尼龍12、尼龍6/66共聚物、尼龍6/610共聚物、尼龍6/11共聚物、尼龍6/12共聚物、尼龍6/66/11共聚物、尼龍6/66/12共聚物、尼龍6/66/11/12共聚物、尼龍6/66/610/11/12共聚物。這些可以單獨(dú)或以兩種以上的組合使用。

為了向聚酰胺分子鏈中引入聚亞烷基二醇成分，使用如下：通過用氨基對聚亞烷基二醇(例如聚乙二醇或聚丙二醇)的兩端進(jìn)行改性獲得的二元胺化合物，或者通過用羧酸對聚亞烷基二醇的兩端進(jìn)行改性獲得的二元羧酸化的化合物。

作為用于向分子鏈中引入聚亞烷基二醇成分的化合物，二元胺化的化合物的實(shí)例包括雙氨丙基聚乙二醇等，二元羧酸化的化合物的實(shí)例包括雙(羧基)乙二醇等。當(dāng)使用上述二元胺化合物向聚酰胺分子鏈中引入聚亞烷基二醇成分時(shí)，優(yōu)選使用基本上等摩爾量的二元羧酸。二元羧酸的實(shí)例包括己二酸、癸二酸、十二烷二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸等。當(dāng)使用上述二元羧酸化的化合物將聚亞烷基二醇成分引入聚酰胺分子鏈中時(shí)，優(yōu)選使用基本上等摩爾量的二元胺。二元胺的實(shí)例包括脂肪族二胺如六亞甲基二胺；脂環(huán)族二胺如對氨基環(huán)己基甲烷；芳族二胺如間苯二亞甲基二胺；等。

可以購買市售產(chǎn)品并用作在分子鏈中包含叔胺成分或聚亞烷基二醇成分的水溶性聚酰胺?？梢詢?yōu)選使用的市售產(chǎn)品的實(shí)例包括由東麗工業(yè)公司(torayindustries,inc.)制造的aq尼龍系列。這種水溶性聚酰胺及其制造方法是已知的并且在例如jp2007-231087a中公開。因此，也可以參考這個(gè)公報(bào)制造這種水溶性聚酰胺。

除以上所述的那些外，可以在本發(fā)明中使用的水溶性聚酰胺的實(shí)例包括：n-甲氧基甲基化尼龍，其也被稱為“8型尼龍”并通過使尼龍與甲醛和甲醇反應(yīng)以對尼龍進(jìn)行改性且用甲氧基甲基取代酰胺鍵的氫原子而獲得；和通過向醇溶性尼龍如n-烷氧基甲基化的尼龍(例如n-乙氧基甲基化的尼龍和n-丁氧基甲基化的尼龍)添加親水性乙烯基單體并且對尼龍進(jìn)行聚合(從而賦予比起始醇溶性尼龍高的水溶性)而獲得的聚合物。親水性乙烯基單體的實(shí)例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、衣康酸、丙烯酰胺、n-羥甲基丙烯酰胺等。

可以購買市售產(chǎn)品并用作通過對上述n-烷氧基甲基化尼龍進(jìn)行改性而制造的水溶性聚酰胺?？梢詢?yōu)選使用的市售產(chǎn)品的實(shí)例包括由長瀨產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社(nagasechemtexcorporation)制造的托雷辛(toresin)系列。

在本發(fā)明的纖維處理劑中，優(yōu)選使用在分子鏈中包含叔胺成分和聚亞烷基二醇成分的水溶性聚酰胺，因?yàn)榘@種聚酰胺的纖維處理劑形成具有優(yōu)異粘結(jié)性的膜并且作為纖維處理劑還具有高的靜置穩(wěn)定性。

所述水溶性聚酰胺可以單獨(dú)或以兩種以上的組合使用。

相對于100質(zhì)量份的非水溶性聚酰胺，所用的水溶性聚酰胺的量的下限為2質(zhì)量份以上，優(yōu)選5質(zhì)量份以上，更優(yōu)選7質(zhì)量份以上，甚至更優(yōu)選10質(zhì)量份以上。相對于100質(zhì)量份的非水溶性聚酰胺，水溶性聚酰胺的量的上限為50質(zhì)量份以下，優(yōu)選30質(zhì)量份以下，更優(yōu)選25質(zhì)量份以下?？梢砸?質(zhì)量份～50質(zhì)量份，優(yōu)選5質(zhì)量份～30質(zhì)量份，更優(yōu)選7質(zhì)量份～25質(zhì)量份，甚至更優(yōu)選10質(zhì)量份～25質(zhì)量份的量使用所述水溶性聚酰胺。當(dāng)以小于2質(zhì)量份的量使用所述水溶性聚酰胺時(shí)，由所述纖維處理劑形成的膜對基體樹脂具有差的粘結(jié)性。當(dāng)以大于50質(zhì)量份的量使用所述水溶性聚酰胺時(shí)，沒有向由纖維處理劑形成的膜賦予耐水性。

對在本發(fā)明的纖維處理劑中含有的非水溶性聚酰胺和水溶性聚酰胺的熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度沒有特別限制。從優(yōu)異的相容性和獲得本發(fā)明的能夠在纖維上形成具有優(yōu)異耐水性和對基體樹脂的優(yōu)異粘結(jié)性的膜的纖維處理劑的容易性的觀點(diǎn)來看，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度差不大于100℃的非水溶性聚酰胺和水溶性聚酰胺的組合是優(yōu)選的，且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度差不大于50℃的非水溶性聚酰胺和水溶性聚酰胺的組合是特別優(yōu)選的。只要非水溶性聚酰胺與水溶性聚酰胺之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度差在上述范圍內(nèi)，則非水溶性聚酰胺與水溶性聚酰胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度中的哪一個(gè)更高是不受限制的。無論是否非水溶性聚酰胺或水溶性聚酰胺具有更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，兩種情況都是優(yōu)選使用的。

當(dāng)本發(fā)明的纖維處理劑包含兩種以上類型的非水溶性聚酰胺和/或兩種以上類型的水溶性聚酰胺時(shí)，纖維處理劑優(yōu)選含有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度差不大于100℃(更優(yōu)選不大于50℃)的非水溶性聚酰胺與水溶性聚酰胺的至少一種組合。還更優(yōu)選地，水溶性和非水溶性聚酰胺的全部組合都具有不大于100℃(更優(yōu)選不大于50℃)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度差。

本文中使用的術(shù)語“玻璃化轉(zhuǎn)變溫度”指的是使用示差掃描熱量計(jì)(dsc)根據(jù)jisk7121以20℃/分鐘的加熱速率測定的值。它是從比熱的拐點(diǎn)獲得的值?？捎糜谶@一測定的示差掃描熱量計(jì)(dsc)的實(shí)例包括由精工電子納米科技有限公司(siinanotechnologyinc.)制造的“dsc7020”(商品名)等。

制造本發(fā)明的纖維處理劑的方法沒有特別限制。例如，通過使用如下方法可以制造本發(fā)明的纖維處理劑，所述方法包括將非水溶性聚酰胺的水性分散液(非水溶性聚酰胺水性分散液)與水溶性聚酰胺進(jìn)行混合?；蛘?，也可以使用如下方法制造纖維處理劑，所述方法包括在水溶性聚酰胺存在的情況下對非水溶性聚酰胺進(jìn)行乳化從而獲得水性分散液。

從獲得的纖維處理劑的良好的靜置穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，通過單獨(dú)制備非水溶性聚酰胺水性分散液和水溶性聚酰胺水溶液并且將所述分散液與所述溶液進(jìn)行混合來制造本發(fā)明的纖維處理劑的方法是特別優(yōu)選的。例如通過攪拌可以實(shí)施所述混合，從而提供更均一的溶液(纖維處理劑)。當(dāng)將非水溶性聚酰胺水性分散液與水溶性聚酰胺水溶液進(jìn)行混合時(shí)，在70℃以下添加水溶性聚酰胺水溶液可以制造本發(fā)明的具有特別優(yōu)異的靜置穩(wěn)定性且粘度增加較少的纖維處理劑。

用于制造非水溶性聚酰胺水性分散液的方法沒有特別限制?？梢允褂每稍谒越橘|(zhì)中均一地分散非水溶性聚酰胺的任何方法。

這種方法的實(shí)例包括如下方法：包括通過粉碎方法如機(jī)械研磨、冷粉碎或濕碾磨將非水溶性聚酰胺粉碎，且將得到的非水溶性聚酰胺粉末分散在水性介質(zhì)中的方法；通過使用表面活性劑等將非水溶性聚酰胺乳化而制造水性分散液的方法；包括使用堿性物質(zhì)對非水溶性聚酰胺中的末端羧基進(jìn)行中和且使所述聚酰胺自乳化的制造水性分散液的方法；等。

在本發(fā)明中，從能夠使用相對簡單的裝置和控制粒度的容易性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使用包括用堿性物質(zhì)對非水溶性聚酰胺中的末端羧基進(jìn)行中和以及使所述聚酰胺自乳化的方法。

下面對這一方法進(jìn)行詳細(xì)解釋。

在這一方法中，例如將非水溶性聚酰胺、堿性物質(zhì)和水性介質(zhì)放在容器中，制備這些成分的混合物。

用于制備所述混合物的容器優(yōu)選為這樣的耐壓容器，所述耐壓容器配備有加熱裝置和攪拌裝置，所述加熱裝置用于將非水溶性聚酰胺加熱至非水溶性聚酰胺在水性介質(zhì)中軟化的溫度或至更高的溫度，所述攪拌裝置可以對容器中的內(nèi)容物施加剪切應(yīng)力。例如，配備有攪拌器的耐壓高壓釜等是優(yōu)選的。

接下來，將混合物加熱至非水溶性聚酰胺的軟化溫度或之上、進(jìn)行攪拌和乳化從而獲得乳液。將乳液冷卻至室溫產(chǎn)生非水溶性聚酰胺水性分散液。

可以在這一過程的任何階段添加水溶性聚酰胺。例如，可以首先在制備非水溶性聚酰胺、堿性物質(zhì)和水性介質(zhì)的混合物的階段添加水溶性聚酰胺。然而，如上所述，在本發(fā)明中，從獲得具有優(yōu)異靜置穩(wěn)定性的纖維處理劑的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選在用堿性物質(zhì)對非水溶性聚酰胺中的末端羧基進(jìn)行中和且通過自乳化獲得乳液(非水溶性聚酰胺水性分散液)后添加水溶性聚酰胺。

水性介質(zhì)優(yōu)選為水?？梢允褂酶鞣N類型的水如自來水、工業(yè)用水、離子交換水、去離子水和純水。特別地，去離子水和純水是優(yōu)選的。如果必要的話，可以向水性介質(zhì)中添加ph調(diào)節(jié)劑、粘度調(diào)節(jié)劑、抗真菌劑、消泡劑、增塑劑、穩(wěn)定劑等，只要不損害本發(fā)明的目的即可。

堿性物質(zhì)沒有特別限制?？捎玫膲A性物質(zhì)的實(shí)例包括堿金屬氫氧化物如氫氧化鈉和氫氧化鉀、氨水和胺化合物。這種堿性物質(zhì)可以單獨(dú)或以兩種以上的組合使用。其中，從非水溶性聚酰胺水性分散液的優(yōu)異靜置穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，氫氧化鈉和氫氧化鉀是特別優(yōu)選的。

從優(yōu)異的靜置穩(wěn)定性如獲得的水性分散液的粘度隨時(shí)間變化小的觀點(diǎn)來看，相對于每摩爾非水溶性聚酰胺的末端羧基，所用的堿性物質(zhì)的量優(yōu)選為0.1摩爾～1.5摩爾，更優(yōu)選0.4摩爾～1摩爾。當(dāng)相對于每摩爾非水溶性聚酰胺的末端羧基，堿性物質(zhì)的量為0.1摩爾以上時(shí)，傾向于容易獲得水性分散液。當(dāng)堿性物質(zhì)的量為1.5摩爾以下時(shí)，獲得的水性分散液具有更好的靜置穩(wěn)定性且不會(huì)變?yōu)閺?qiáng)堿，由此不會(huì)造成環(huán)境問題并且是優(yōu)選的。

非水溶性聚酰胺的量沒有特別限制，且相對于100質(zhì)量份獲得的非水溶性聚酰胺水性分散液，優(yōu)選為0.1質(zhì)量份～80質(zhì)量份，更優(yōu)選20質(zhì)量份～70質(zhì)量份。

本發(fā)明的纖維處理劑可以根據(jù)需要含有抗氧化劑，只要不損害本發(fā)明的目的即可?？寡趸瘎┑奶砑右种品撬苄跃埘０泛退苄跃埘０返臒峤到狻．?dāng)使用包含抗氧化劑的纖維處理劑時(shí)，獲得的纖維或纖維復(fù)合材料可具有提高的機(jī)械特性如耐熱性。

如果必要的話，本發(fā)明的纖維處理劑可以包含固化劑。固化劑的使用可以提高由本發(fā)明的纖維處理劑形成的膜的耐水性?？捎玫墓袒瘎┑膶?shí)例包括脲樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂、多環(huán)氧樹脂、封端異氰酸酯等。

在本發(fā)明的纖維處理劑中的非水溶性聚酰胺和水溶性聚酰胺的總濃度優(yōu)選為0.1質(zhì)量％～80質(zhì)量％，更優(yōu)選1質(zhì)量％～60質(zhì)量％?？紤]到水性分散液的穩(wěn)定性，80質(zhì)量％以下的總聚酰胺濃度是優(yōu)選的?？紤]到粘結(jié)性，0.1質(zhì)量％以上的總聚酰胺濃度是優(yōu)選的。除非另有規(guī)定，用于表示聚酰胺濃度的單位“質(zhì)量％”意思是“質(zhì)量/質(zhì)量％”。下文中同樣適用。

分散在本發(fā)明的纖維處理劑中的非水溶性聚酰胺的平均粒度優(yōu)選為0.05μm～20μm，更優(yōu)選0.1μm～15μm，甚至更優(yōu)選0.2μm～10μm。當(dāng)分散的非水溶性聚酰胺具有0.05μm以上的平均粒度時(shí)，所述處理劑具有優(yōu)選的粘度且較容易處理。從處理劑的靜置穩(wěn)定性如聚酰胺粒子的沉降趨勢更小和向纖維中的浸漬更均一的觀點(diǎn)來看，20μm以下的平均粒度是優(yōu)選的。通過激光衍射粒度分布測定方法對平均粒度進(jìn)行測定。

本發(fā)明的纖維處理劑包含水溶性聚酰胺以及非水溶性聚酰胺。由于水溶性聚酰胺溶解在水性介質(zhì)中，所以不能通過激光衍射粒度分布測定方法對水溶性聚酰胺的粒度進(jìn)行測定。因此，當(dāng)通過激光衍射粒度分布測定方法確定在本發(fā)明的纖維處理劑中含有的聚酰胺粒子的平均粒度時(shí)，獲得的值指的是分散在本發(fā)明的纖維處理劑中的非水溶性聚酰胺的平均粒度。

基于以下進(jìn)行計(jì)算：無論其形狀如何，將顯示與1μm直徑球體的衍射/散射光圖案相同的衍射/散射光圖案的粒子的粒度設(shè)定為1μm。

本發(fā)明的纖維處理劑具有以下特征：與纖維的高相容性、均一且容易地浸漬到纖維中、且當(dāng)附著至基體樹脂時(shí)形成具有優(yōu)異機(jī)械特性的復(fù)合材料。

對要用本發(fā)明的纖維處理劑處理的纖維沒有特別限制。有機(jī)纖維的實(shí)例包括從植物和動(dòng)物獲得的天然纖維如棉花、亞麻、黃麻、羊毛和羊絨；通過對有機(jī)化學(xué)品進(jìn)行合成獲得的合成纖維如尼龍6、尼龍66和類似的聚酰胺合成纖維、聚酯合成纖維、聚丙烯腈合成纖維、聚乙烯醇合成纖維、聚氯乙烯合成纖維、聚偏二氯乙烯合成纖維、聚乙烯合成纖維、聚丙烯合成纖維和聚氨酯合成纖維；半合成纖維如乙酸酯和三乙酸酯；以及再生纖維如人造絲和銅銨絲。無機(jī)纖維的實(shí)例包括各種纖維如碳纖維(例如通過在高溫下將作為起始材料的丙烯酸纖維或?yàn)r青進(jìn)行碳化而制造)、玻璃纖維、金屬纖維和巖石纖維。

在這些纖維中，將本發(fā)明的纖維處理劑有利地用于碳纖維，因?yàn)樘祭w維與本發(fā)明的纖維處理劑高度相容、可以容易地用該處理劑均一地浸漬且當(dāng)附著至基體樹脂時(shí)可以形成具有優(yōu)異機(jī)械特性的纖維基體復(fù)合材料。

碳纖維的具體實(shí)例包括聚丙烯腈系碳纖維、人造絲系碳纖維、木質(zhì)素系碳纖維、瀝青系碳纖維、氣相生長炭纖維、碳納米管等。碳纖維的類型沒有特別限制，只要其為纖維的形式即可。從低成本和成型產(chǎn)品的良好機(jī)械特性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使用聚丙烯腈系碳纖維，所述成型產(chǎn)品由通過對碳纖維進(jìn)行捆綁而形成的碳纖維束獲得。

碳纖維的形式可以為如下中的任一種：連續(xù)的長纖維、通過切割連續(xù)的長纖維獲得的短纖維、通過將纖維碾磨成粉末而形成的磨碎的紗線等。根據(jù)應(yīng)用和要求的特性，這些可以適當(dāng)?shù)剡x自各種形式如織物、編織材料、無紡材料和類似的片。

將纖維處理劑浸漬到碳纖維中的方法沒有特別限制。例如，可以使用如下：包括將碳纖維浸入含有纖維處理劑的容器中然后將碳纖維從其中取出的方法，包括將處理劑滴或噴涂在碳纖維上的方法，以及其它方法如刮刀涂布法、輥浸(rollerdipping)法和輥接觸法。通過調(diào)節(jié)處理劑中的聚酰胺濃度也可以控制附著至碳纖維的纖維處理劑的量?；蛘?，通過使用絞干控制器等可以將附著至纖維表面的聚酰胺刷去從而控制附著量。

在將纖維處理劑附著至碳纖維后，隨后實(shí)施干燥處理從而去除水，由此提供用本發(fā)明的纖維處理劑處理過的碳纖維。干燥方法沒有特別限制。例如，可以選擇使用加熱介質(zhì)如熱空氣、熱板、輥或紅外線加熱器的方法。

在本發(fā)明中，從獲得對基體樹脂具有優(yōu)異粘結(jié)性的膜和降低聚酰胺的熱降解的觀點(diǎn)來看，在將纖維處理劑附著至碳纖維后通過干燥去除水的溫度優(yōu)選為300℃以下，更優(yōu)選250℃以下，特別優(yōu)選200℃以下。

相對于100質(zhì)量份的處理前的碳纖維，附著至碳纖維的本發(fā)明纖維處理劑的量可以被表示為已經(jīng)去除了水的且處理過的碳纖維的質(zhì)量的增加量。相對于100質(zhì)量份的處理前的碳纖維，附著至碳纖維的纖維處理劑的量優(yōu)選為0.1質(zhì)量份～20質(zhì)量份，更優(yōu)選1質(zhì)量份～15質(zhì)量份。當(dāng)附著至纖維的纖維處理劑的量為20質(zhì)量份以下時(shí)，不會(huì)損害碳纖維的柔軟性，且處理過的碳纖維適于使用。當(dāng)附著至纖維的纖維處理劑的量為0.1質(zhì)量份以上時(shí)，在纖維與基體樹脂混合以制造碳纖維復(fù)合材料時(shí)在碳纖維與基體樹脂之間提供了更好的粘結(jié)性，且獲得的碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的機(jī)械特性如強(qiáng)度。

可以將用本發(fā)明的纖維處理劑處理的碳纖維與基體樹脂混合且用作碳纖維復(fù)合材料?；w樹脂沒有特別限制，且可以使用熱固性樹脂和熱塑性樹脂兩者。然而，考慮到與本發(fā)明的碳纖維處理劑的優(yōu)異的相容性、獲得的成型產(chǎn)品的優(yōu)異的機(jī)械特性、回收能力以及能夠?qū)嵤┚哂懈叱尚托实哪撼尚秃妥⑸涑尚?，熱塑性樹脂是?yōu)選的。

熱塑性樹脂的實(shí)例包括：聚酯如聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯；聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯；以及苯乙烯樹脂、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚砜、聚醚砜、聚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚芳酯、聚醚腈、苯酚苯氧基樹脂、氟樹脂等。其它實(shí)例包括聚苯乙烯系彈性體、聚烯烴系彈性體、聚氨酯系彈性體、飽和的聚酯系彈性體、聚酰胺系彈性體、聚丁二烯系彈性體、聚異戊二烯系彈性體、氟系彈性體和類似的熱塑性彈性體；它們的共聚物；它們的改性產(chǎn)物；和通過將這些樹脂中的兩種以上混合獲得的混合的樹脂。

因?yàn)楸景l(fā)明的纖維處理劑可以在碳纖維上形成對基體樹脂具有優(yōu)異粘結(jié)性的膜，所以可以制造具有良好機(jī)械特性如強(qiáng)度和撓曲特性的碳纖維復(fù)合材料。

盡管本發(fā)明的纖維處理劑包含具有吸水特性的聚酰胺(水溶性聚酰胺)，但由本發(fā)明的纖維處理劑形成的膜是耐水性的。因此，用本發(fā)明的纖維處理劑處理的碳纖維不太可能顯示因吸濕導(dǎo)致的在碳纖維束的表面上的粘著性且不損害加工性。

如在本文中使用的用語“膜是耐水性的”是指當(dāng)在以下條件下對由纖維處理劑形成的膜進(jìn)行耐水性試驗(yàn)時(shí)，小于10％會(huì)溶出。

耐水性試驗(yàn)條件

在80℃下對纖維處理劑干燥8小時(shí)后，將纖維處理劑轉(zhuǎn)移到真空干燥器中并且真空干燥72小時(shí)(真空度：1013百帕)從而將獲得的膜的水含量調(diào)節(jié)至小于0.5％。將8克獲得的膜放在具有0.3mm厚度和15cm長度的正方形模具中，然后使用液壓機(jī)在180℃的加熱溫度下壓制1分鐘從而形成具有約0.3mm厚度的薄膜片。隨后，將膜切割成4cm×2cm并用作耐水性評價(jià)的試驗(yàn)片。在對試驗(yàn)片的質(zhì)量進(jìn)行精確測定后，將試驗(yàn)片浸入(允許靜置)80℃下的30g去離子水中8小時(shí)，然后通過過濾經(jīng)過聚乙烯網(wǎng)(開孔直徑：177μm)將洗出液分離出來。在將洗出液轉(zhuǎn)移至真空干燥器中并且真空干燥72小時(shí)后(真空度：1013百帕)，對質(zhì)量進(jìn)行測定。相對于設(shè)定為100的用去離子水浸漬前的質(zhì)量，將洗出液的量(％)定義為溶出率。

當(dāng)將碳纖維束附著至基體樹脂從而制造復(fù)合材料時(shí)，可以降低由處理劑吸收的水分的影響。因此，不損害成型產(chǎn)品的機(jī)械特性如強(qiáng)度和撓曲彈性以及耐久性，且預(yù)期可以獲得優(yōu)異的纖維復(fù)合材料。

這樣的碳纖維材料可以實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，如用于制造汽車和飛機(jī)、體育相關(guān)的產(chǎn)品和醫(yī)療裝置的結(jié)構(gòu)材料。

實(shí)施例

下面給出說明本發(fā)明的實(shí)施例和比較例。然而，本發(fā)明不限于此或由此限制。

實(shí)施例1

用作為聚酰胺的240g的尼龍6/66/12共聚物(熔點(diǎn)：120℃，末端羧基：183毫摩爾/kg，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：17℃)、145.4g的去離子水和14.6g的10％的氫氧化鈉水溶液裝載高壓釜，并封閉，所述高壓釜配備有直徑為50mm的渦輪攪拌葉片且具有1升的內(nèi)體積。

接下來，打開攪拌器。在用攪拌器以500rpm攪拌的同時(shí)，將高壓釜加熱至160℃的內(nèi)部溫度。將內(nèi)部溫度維持在160℃的同時(shí)，另外繼續(xù)攪拌30分鐘。隨后，在攪拌的同時(shí)將得到的混合物冷卻至室溫，然后添加200g的去離子水從而獲得水性聚酰胺分散液(600g)。對水性分散液中的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。為了測定平均粒度，使用了激光衍射粒度分析儀(商品名“sald-2000j”，由島津公司制造)。下文中，使用相同的分析儀測定平均粒度。

將64克50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液(商品名：“aq尼龍t-70”，由東麗工業(yè)公司制造，為含有氮環(huán)狀化合物和聚亞烷基二醇的水溶性尼龍樹脂，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：-22℃)添加到400g的這一水性聚酰胺分散液中。將得到的混合物混合并在25℃下攪拌3小時(shí)從而獲得本發(fā)明的纖維處理劑。對獲得的纖維處理劑的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。

實(shí)施例2

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，使用了16g的50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了根據(jù)本發(fā)明的纖維處理劑。對這一纖維處理劑的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。

實(shí)施例3

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，使用了32g的50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了根據(jù)本發(fā)明的纖維處理劑。對這一纖維處理劑的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。

實(shí)施例4

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，使用了112g的50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了根據(jù)本發(fā)明的纖維處理劑。對這一纖維處理劑的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。

實(shí)施例5

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，使用了通過將“aq尼龍a-90”(商品名，由東麗工業(yè)公司制造，為含有氮環(huán)狀化合物的水溶性尼龍樹脂，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：47℃)溶解在去離子水中以將濃度調(diào)節(jié)至50質(zhì)量％而制備的水溶液代替在實(shí)施例1中使用的50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了根據(jù)本發(fā)明的纖維處理劑。對這一纖維處理劑的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。

實(shí)施例6

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，使用了通過將“aq尼龍p-70”(商品名，由東麗工業(yè)公司制造，為含有聚亞烷基二醇的水溶性尼龍樹脂，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：-46℃)溶解在去離子水中以將濃度調(diào)節(jié)至50質(zhì)量％而制備的水溶液代替在實(shí)施例1中使用的50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了根據(jù)本發(fā)明的纖維處理劑。對這一纖維處理劑的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。

實(shí)施例7

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，使用了177.8g的18質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液(商品名“托雷辛fs-350e5as”，由nagasechemtex公司制造，為改性的n-甲氧基甲基化的尼龍，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：8℃)代替50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了根據(jù)本發(fā)明的纖維處理劑。對這一纖維處理劑的聚酰胺粒子的平均粒度進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)為0.6μm。

比較例1

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，沒有使用50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了纖維處理劑。

比較例2

在未改性的情況下，將實(shí)施例1中使用的50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液用作纖維處理劑。

比較例3

重復(fù)了實(shí)施例1的步驟，不同之處在于，使用了256g的50質(zhì)量％的水溶性聚酰胺水溶液。從而獲得了纖維處理劑。

纖維處理劑的評價(jià)

用去離子水將在實(shí)施例1～7和比較例1～3中獲得的纖維處理劑稀釋至8質(zhì)量％的固體濃度(聚酰胺濃度)。

隨后，在將纏繞在線軸上的碳纖維束(商品名“pyrofiltr50si5l”，由三菱麗陽有限公司制造，長絲數(shù)：15000，長絲直徑：7μm，重量：1000mg/m)從線軸上解開后，通過輥浸將解開的纖維相繼浸入含有1l的各種纖維處理劑的浸漬容器中，隨后進(jìn)行熱風(fēng)干燥(160℃，5分鐘)。在浸沒之后對絞干進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得相對于100質(zhì)量份的附著前的碳纖維束，在熱風(fēng)干燥后附著至碳纖維束的纖維處理劑的量為3質(zhì)量份。

粘結(jié)性評價(jià)

將獲得的碳纖維束放置在尼龍6片(長度：25cm，寬度：3.5cm，厚度：0.5mm)上并且使用壓力機(jī)(商品名“熱梯度測試儀”，由東洋精機(jī)制作所株式會(huì)社(toyoseikiseisaku-sho)制造)在240℃的加熱溫度下于0.2mpa下熱密封30秒(附著區(qū)域：0.6cm²)。對得到的產(chǎn)物進(jìn)行切割從而制備試驗(yàn)片。參照jisk6850，使用自動(dòng)繪圖儀(autograph)(商品名“ags-j”，由島津公司制造)以3mm/分鐘的拉伸速度對碳纖維束和尼龍6片的拉伸剪切強(qiáng)度進(jìn)行測定。將這一測定重復(fù)6次以計(jì)算平均值。表1示出結(jié)果。當(dāng)拉伸剪切強(qiáng)度為7.0mpa以上時(shí)，將粘結(jié)性確定為是優(yōu)異的。當(dāng)拉伸剪切強(qiáng)度為7.5mpa以上時(shí)，將粘結(jié)性確定為是特別優(yōu)異的。

耐水性評價(jià)

將實(shí)施例1～7和比較例1～3中獲得的纖維處理劑放入由特氟龍制成的深盤中。將所述盤放在熱風(fēng)干燥器上并在80℃下干燥8小時(shí)。然后將纖維處理劑轉(zhuǎn)移至真空干燥器并且真空干燥72小時(shí)(真空度：1013百帕)從而將獲得的膜的水含量調(diào)節(jié)至小于0.5％。將8克獲得的各種膜放入具有0.3mm厚度和15cm長度的正方形模具中，然后使用液壓機(jī)在180℃的加熱溫度下壓制1分鐘從而形成具有0.3mm厚度的膜片。隨后，將膜切割成4cm×2cm(約0.3g)從而獲得耐水性評價(jià)的試驗(yàn)片。使用比較例2的膜獲得的膜片太軟而不能保持4cm×2cm的形狀，切割了約0.3g的片并用作試驗(yàn)片。

在對各個(gè)試驗(yàn)片的質(zhì)量進(jìn)行精確測定后，將各個(gè)試驗(yàn)片浸入30g的80℃下的去離子水中，然后通過過濾經(jīng)過聚乙烯網(wǎng)(商品名“pe120”，由日本特殊織物株式會(huì)社制造，開孔直徑：177μm)將洗出液分離出來。在將洗出液轉(zhuǎn)移至真空干燥器中并且真空干燥72小時(shí)后(真空度：1013百帕)，對質(zhì)量進(jìn)行測定。示出了相對于設(shè)定為100的用去離子水浸漬前的質(zhì)量的洗出液的量(％)。這一量表示溶出率(％)。將這一測定重復(fù)5次從而計(jì)算平均值。表1示出結(jié)果。當(dāng)溶出率(％)小于10時(shí)，試驗(yàn)片為耐水性的，且由此將由所述纖維處理劑形成的膜確定為具有良好的耐水性。

表1

表1揭示，由本發(fā)明的纖維處理劑形成的膜對基體樹脂具有優(yōu)異的粘結(jié)性，并且本發(fā)明的纖維處理劑可以在碳纖維上形成具有優(yōu)異耐水性和強(qiáng)度的膜。

相反地，盡管由比較例1的不含水溶性聚酰胺的纖維處理劑形成的膜具有優(yōu)異的耐水性，但其對基體樹脂具有較差的粘結(jié)性。另外，由比較例2的水溶性聚酰胺組成的纖維處理劑形成的膜不僅具有略差的粘結(jié)性而且如預(yù)期的易溶于水。在比較例3中獲得的大多數(shù)膜也溶于水中且膜的形狀大大變化。本發(fā)明的實(shí)施例1～7和比較例3的結(jié)果揭示，僅由根據(jù)本發(fā)明的包含非水溶性聚酰胺和特定量的水溶性聚酰胺的纖維處理劑形成的膜實(shí)現(xiàn)了令人滿意的粘結(jié)性和耐水性兩者。

盡管由本發(fā)明的包含非水溶性聚酰胺和特定量的水溶性聚酰胺的纖維處理劑形成的膜顯示優(yōu)異性能的原因并不清楚，但可以進(jìn)行以下推測(然而，本發(fā)明的限制性解釋是不期望的)。提供優(yōu)異粘結(jié)性的原因?yàn)椋涸谀ぶ泻械乃苄跃埘０仿晕⒔档土诵纬赡さ木埘０返慕Y(jié)晶性從而降低凝集強(qiáng)度并且反而略微賦予膜粘著性，由此使膜與纖維表面上的基體樹脂之間的粘結(jié)表面穩(wěn)定。以小于特定量的量含有水溶性聚酰胺不損害耐水性的原因據(jù)推測如下：在非水溶性聚酰胺和水溶性聚酰胺的末端存在的氨基或羧基相互反應(yīng)并且發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，由此提高膜的耐水性。

上述結(jié)果清楚地顯示：本發(fā)明的纖維處理劑即使含有水溶性聚酰胺，也可以形成具有優(yōu)異耐水性和對基體樹脂的良好粘結(jié)性的膜。因此，當(dāng)將本發(fā)明的纖維處理劑用于制造纖維復(fù)合材料時(shí)，在不使用固化劑或加熱的情況下，也可以降低由所用的纖維處理劑吸收的水分的影響，由此預(yù)期可以獲得這樣的纖維復(fù)合材料，其具有優(yōu)異的加工性以及具有成型產(chǎn)品的優(yōu)異的機(jī)械特性如強(qiáng)度和撓曲彈性以及耐久性。