(57)【要約】【課題】生産性、再賦形性や意匠性（透明性）に優れる熱可塑性樹脂であるアクリル系共重合体でありながら、力学特性（具体的には曲げ強度）、並びに、耐溶剤性、耐水性及び耐熱性を代表とする耐環境特性においても従来より優れた繊維強化複合材が得られるマトリックスポリマー及びその繊維強化複合材を提供する【解決手段】繊維強化複合材のマトリックスポリマーとして使用される熱可塑性ポリマーであって、カルボキシ基含有アクリル系モノマーを構成モノマーの一部として含有するアクリル系共重合体であり、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属イオンを含有し、上記金属イオンの含有量が、含有金属イオンのモル換算値で０．０００１５ｍｏｌ／ｇ以上であるものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化複合材のマトリックスポリマーとして使用される熱可塑性ポリマーであって、
カルボキシ基含有アクリル系モノマーを構成モノマーの一部として含有するアクリル系共重合体であり、
Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属イオンを含有し、
前記金属イオンの含有量が、含有金属イオンのモル換算値で０．０００１５ｍｏｌ／ｇ以上である
ことを特徴とする、繊維強化複合材用アクリル系共重合体。
【請求項２】
前記アクリル系共重合体が、メタクリル酸とメタクリル酸メチルとの共重合体であることを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化複合材用アクリル系共重合体。
【請求項３】
前記メタクリル酸の含有量が、１２〜４０ｍｏｌ％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の繊維強化複合材用アクリル系共重合体。
【請求項４】
ガラス転移温度Ｔｇが１２０℃以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維強化複合材用アクリル系共重合体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化複合材用アクリル系共重合体と、
少なくとも炭素繊維を含有することを特徴とする、繊維強化複合材。
【請求項６】
前記炭素繊維が、一方向材、織物、編物、ストランド状物、及び不織布からなる群より選択される少なくとも１種の形態を有することを特徴とする、請求項５に記載の繊維強化複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材用アクリル系共重合体及び繊維強化複合材に関するものであり、特に、力学特性や耐環境特性と、生産性、再賦形性や、意匠性（透明性）を兼ね備えた繊維強化複合材用アクリル系共重合体及び繊維強化複合材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維材料に各種マトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材は、航空機、鉄道車両、自動車、船等の構造材料、スポーツ器具用材料、建材、風車ブレードなどのエネルギー分野、あるいは医療用材料として用いられている。
【０００３】
従来はエポキシ樹脂を中心とする熱硬化性樹脂（ネットワークポリマー）をマトリックス樹脂として多用してきた。樹脂としての弾性率や強化繊維との接着性が優れ、複合材としての力学特性が優れたものとなるためである。
【０００４】
一方、短時間に多量の部品を生産する必要がある複合材用途においては、従来の熱硬化性樹脂マトリックスでは生産性の要求を満足できず、生産性や、再賦形性に優れる熱可塑性樹脂をマトリックスに用いる検討が進められている（例えば特許文献１）。
【０００５】
熱可塑性樹脂をマトリックスとすることにより、例えば、スタンピング成形、射出成形など多様な成形法に適用できる。
【０００６】
しかしながら、熱可塑性樹脂は粘度が高いため、強化繊維の間隙に含浸しにくいものが多く、また一般には熱硬化性樹脂と比較して、強化繊維への濡れ性、接着性に劣る傾向がある。
【０００７】
さらに、熱可塑性樹脂は、架橋構造を有する熱硬化性樹脂と比較して樹脂弾性率が低いものが多く、耐溶剤性、耐クリープ特性、耐熱性に劣るものが多い。
【０００８】
そのため、力学特性や耐環境特性を重視したハイパフォーマンス用途には連続繊維で強化した熱硬化性樹脂系複合材を用い、一方、生産性や複雑形状を重視する用途には短繊維強化熱可塑性樹脂系複合材を用いるといった使い分けが必要な現状にある。
【０００９】
このような背景から、力学特性や耐環境特性と、生産性や再賦形性（再利用性）、さらには意匠性といった、従来相反しがちな特性を兼ね備えた複合材料用マトリックスポリマーが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１４８６１９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記に鑑み、本発明は、生産性、再賦形性や意匠性（透明性）に優れる熱可塑性樹脂であるアクリル系ポリマーでありながら、力学特性（具体的には曲げ強度）、並びに、耐溶剤性、耐水性及び耐熱性等を代表とする耐環境特性においても従来より優れた繊維強化複合材が得られるマトリックスポリマー、及びその繊維強化複合材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る繊維強化複合材用アクリル系共重合体は、繊維強化複合材のマトリックスポリマーとして使用される熱可塑性ポリマーであって、上記の課題を解決するために、カルボキシ基含有アクリル系モノマーを構成モノマーの一部として含有するアクリル系共重合体であり、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属イオンを含有し、上記金属イオンの含有量が、含有金属イオンのモル換算値で０．０００１５ｍｏｌ／ｇ以上であるものとする。
【００１３】
上記アクリル系共重合体は、メタクリル酸とメタクリル酸メチルとの共重合体であるものとすることができる。
【００１４】
上記メタクリル酸の含有量は、１２〜４０ｍｏｌ％とすることができる。
【００１５】
本発明に係る繊維強化複合材用アクリル系共重合体のガラス転移温度Ｔｇは、耐熱性の観点からは１２０℃以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る繊維強化複合材は、上記アクリル系共重合体と、少なくとも炭素繊維を含有するものとすることができる。
【００１７】
上記炭素繊維は、一方向材、織物、編物、ストランド状物、及び不織布からなる群より選択される少なくとも１種の形態を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の繊維強化複合材用アクリル系共重合体は、優れた力学特性、並びに、耐溶剤性、耐水性、耐熱性等の耐環境特性と、生産性、再賦形性や意匠性を兼ね備えたものとなるため、これをマトリックスポリマーとして用いることにより、上記特性を備えた有用性の高い繊維強化複合材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２０】
本発明の繊維強化複合材用アクリル系共重合体は、構成モノマーとして（メタ）アクリル酸等のカルボキシ基含有アクリル系モノマー（カルボン酸）を含有し、かつＬｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属イオンを所定量含有するものである。
【００２１】
上記アクリル系共重合体を構成するカルボキシ基含有モノマー、すなわちカルボン酸は、例として、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボキシ基含有アクリル系モノマーが挙げられる。中でも、耐溶剤性、耐水性、及び耐熱性のバランスの観点から、アクリル酸及びメタクリル酸が好ましく、メタクリル酸が特に好ましい。
【００２２】
共重合比の自由度、耐溶剤性及び繊維との接着性の観点からは、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体であるアクリル系共重合体が好ましく、メタクリル酸とメタクリル酸メチルとの共重合体であることがより好ましい。なお、本明細書において、（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸又はメタクリル酸のことをいう。
【００２３】
上記（メタ）アクリル酸アルキルエステルとしては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｎ−ペンチル、（メタ）アクリル酸イソアミル、（メタ）アクリル酸ｎ−ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−メチルペンチル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ｎ−デシル、（メタ）アクリル酸ｎ−ドデシル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクタデシル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ベンジル等が挙げられ、この中でも、メタクリル酸メチルであることが好ましい。
【００２４】
アクリル系共重合体中のカルボン酸含有モノマー共重合比は、特に限定されないが、力学特性、耐熱性、耐溶剤性と耐水性のバランスの観点からモノマー総量中の１２〜４０ｍｏｌ％であることが好ましく、意匠性の観点から１２〜３０ｍｏｌ％であることがより好ましく、１８〜２５ｍｏｌ％であることがさらに好ましい。１２ｍｏｌ％以上であると耐溶剤性が向上し易く、４０ｍｏｌ％以下であると再賦形性や意匠性が良好になり易い。
【００２５】
以上より、メタクリル酸の含有量が１２〜４０ｍｏｌ％である、メタクリル酸とメタクリル酸メチルとの共重合体が特に好ましい。
【００２６】
上記アクリル系共重合体は、上記（メタ）アクリル酸等のカルボン酸や（メタ）アクリル酸アルキルエステル化合物以外の構成モノマー（以下、他の構成モノマーともいう）を本発明の目的に反しない範囲で含有していてもよい。他の構成モノマーとしては、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸アルキルエステル化合物と共重合可能な構成モノマーであれば、特に限定されず、例えばラジカル重合性を有するビニル系構成モノマーが挙げられる。
【００２７】
ラジカル重合性を有するビニル系構成モノマーとしては、具体的には、エチレン性不飽和カルボン酸、芳香族ビニル化合物、酸無水物、アミノ基含有ビニル化合物、アミド基含有ビニル化合物、スルホン酸基含有ビニル化合物、ポリオキシアルキレン基含有ビニル化合物、アルコキシル基含有ビニル化合物、シアノ基含有ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、ビニルエーテル化合物、ビニルエステル化合物、共役ジエン等が挙げられる。これらの他の構成モノマーは、１種単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２８】
上記エチレン性不飽和カルボン酸としては、例えば、エタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸等が挙げられる。
【００２９】
上記芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、２−メチルスチレン、３−メチルスチレン、４−メチルスチレン、α−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、２，４−ジイソプロピルスチレン、４−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ハロゲン化スチレン、スチレンスルホン酸、α−メチルスチレンスルホン酸等が挙げられる。
【００３０】
上記酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。
【００３１】
上記アミノ基含有ビニル化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノメチル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノメチル、（メタ）アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸２−（ジ−ｎ−プロピルアミノ）エチル、（メタ）アクリル酸２−ジメチルアミノプロピル、（メタ）アクリル酸２−ジエチルアミノプロピル、（メタ）アクリル酸２−（ジ−ｎ−プロピルアミノ）プロピル、（メタ）アクリル酸３−ジメチルアミノプロピル、（メタ）アクリル酸３−ジエチルアミノプロピル、（メタ）アクリル酸３−（ジ−ｎ−プロピルアミノ）プロピル等が挙げられる。
【００３２】
上記アミド基含有ビニル化合物としては、例えば、（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【００３３】
上記スルホン酸基含有ビニル化合物としては、例えば、メタリルスルホン酸、アクリルアミド−２−メチル−２−プロパンスルホン酸等が挙げられる。
【００３４】
上記ポリオキシアルキレン基含有ビニル化合物としては、ポリオキシエチレン基、及び／又は、ポリオキシプロピレン基を有するアルコールの（メタ）アクリル酸エステル等が挙げられる。
【００３５】
上記アルコキシル基含有ビニル化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸２−メトキシエチル、（メタ）アクリル酸２−エトキシエチル、（メタ）アクリル酸２−（ｎ−プロポキシ）エチル、（メタ）アクリル酸２−（ｎ−ブトキシ）エチル、（メタ）アクリル酸３−メトキシプロピル、（メタ）アクリル酸３−エトキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−（ｎ−プロポキシ）プロピル、（メタ）アクリル酸２−（ｎ−ブトキシ）プロピル等が挙げられる。
【００３６】
上記シアノ基を有する（メタ）アクリル酸エステル化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸シアノメチル、（メタ）アクリル酸１−シアノエチル、（メタ）アクリル酸２−シアノエチル、（メタ）アクリル酸１−シアノプロピル、（メタ）アクリル酸２−シアノプロピル、（メタ）アクリル酸３−シアノプロピル、（メタ）アクリル酸４−シアノブチル、（メタ）アクリル酸６−シアノヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチル−６−シアノヘキシル、（メタ）アクリル酸８−シアノオクチル等が挙げられる。
【００３７】
上記シアン化ビニル化合物としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル等が挙げられる。
【００３８】
上記ビニルエーテル化合物としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニル−ｎ−ブチルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニルシクロヘキシルエーテル等が挙げられる。
【００３９】
ビニルエステル化合物としては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。
【００４０】
上記共役ジエンとしては、１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、２−メチル−１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン、４，５−ジエチル−１，３−オクタジエン、３−ブチル−１，３−オクタジエン、クロロプレン等が挙げられる。
【００４１】
上記他の構成モノマーの中で、アミド基を有する構成モノマーを用いることにより、強化繊維との接着性をより向上させ、曲げ強度がさらに優れた複合材を得られる場合もある。この場合、アミド基を有する構成モノマーの含有量は、特に限定されないが、例えば、モノマー総量中１〜５ｍｏｌ％であることが好ましい。
【００４２】
本発明のアクリル系共重合体は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属イオンを含有し、この中でも、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇであることが好ましい。金属イオンを含有することにより、アクリル系共重合体が有するカルボン酸間に、金属イオン架橋が形成され、耐溶剤性と再賦形性のバランスに優れたものとなる。
【００４３】
上記金属イオンの含有量は、含有金属イオンのモル換算値が０．０００１５ｍｏｌ／ｇ以上であることが、優れた耐溶剤性が得られる点から好ましい。耐溶剤性と耐水性の両立の観点からは、０．０００１５ｍｏｌ／ｇ〜０．０００７ｍｏｌ／ｇであることが好ましく、０．０００１５ｍｏｌ／ｇ〜０．０００５ｍｏｌ／ｇであることがより好ましく、０．０００１５ｍｏｌ／ｇ〜０．０００４２ｍｏｌ／ｇであることが特に好ましい。
【００４４】
ここで、含有金属イオンのモル換算値［ｍｏｌ／ｇ］は、次の式（１）で表される。
【００４５】
式（１）：
含有金属イオンのモル換算値［ｍｏｌ／ｇ］
＝（金属イオン含有率［−］／金属の原子量［ｇ／ｍｏｌ］）
式（１）における、金属イオン含有率（［−］＝単位なし）とは、アクリル系共重合体が含有する金属イオンの割合のことであり、次の式（２）で表される。
【００４６】
式（２）：
金属イオン含有率［−］
＝金属イオン量［ｇ］／（総モノマー量［ｇ］＋金属イオン量［ｇ］）
【００４７】
金属イオンを添加するには、上記金属イオンを含むイオン源を、アクリル系共重合体を得る重合工程において、モノマーとともに反応系に加える方法を用いることができる。
【００４８】
イオン源は、例としては、酢酸マグネシウム、酢酸ナトリウム、酢酸リチウム等の酢酸塩が挙げられる。
【００４９】
アクリル系共重合体の重量平均分子量は、特に限定されないが、耐溶剤性と再賦形性のバランスに優れる複合材を得る観点から、５０，０００〜１，０００，０００であることが好ましく、１００，０００〜５００，０００であることがより好ましい。重量平均分子量が５０，０００以上であれば耐溶剤性に優れ、１，０００，０００以下であれば成形性に優れる。
【００５０】
本発明の繊維強化複合材用アクリル系共重合体のガラス転移温度Ｔｇは、特に限定されないが、耐熱性及び耐候性の高い複合材料を得る観点から、１２０℃以上であることが好ましく、１３０〜１７０℃であることがより好ましい。
【００５１】
ここでガラス転移温度Ｔｇとは、アクリル系共重合体に１Ｈｚの周期振動を与えながら、昇温速度２℃／分で動的粘弾性を測定し、アクリル系共重合体がガラス状態からゴム状態へと変わる転移温度を指す。具体的には、ガラス状態におけるポリマー弾性率はＧＰａオーダーにあるが、ガラス転移領域において２桁〜３桁低下する。それと同じ温度範囲において、損失弾性率と貯蔵弾性率の比である損失正接(ｔａｎδ)は一旦上昇し、極大値を示した後に低下する。本発明ではこのガラス転移領域における損失正接(ｔａｎδ)が極大値となる温度をガラス転移温度Ｔｇと定義する。
【００５２】
一方、ガラス転移領域より高温側には、昇温に伴うポリマー弾性率低下が緩やかになる領域が現れる。この領域以降の動的粘弾性をせん断応力モードで測定したせん断弾性率Ｇｒは、これに限定されないが、再賦形性に著しく優れた複合材を得る観点からは、２４０℃までに３ＭＰａ以下になることが好ましい。すなわち、このせん断弾性率Ｇｒが３ＭＰａ以下であると再賦形に必要な加圧力を抑えることができるため、再賦形性に優れる材料を得やすくなる。
【００５３】
また、本発明のアクリル系共重合体は、厚さ１ｍｍの表面平滑な板状に成形し、この厚さ１ｍｍの板を２３℃のメチルエチルケトンに１２時間浸漬させた後、乾燥させずに測定した２３℃での曲げ弾性率ＥＲＴＭＥＫが１．０ＧＰａ以上であることが、耐溶剤性の高い複合材を得るために好ましい。メチルエチルケトン浸漬後のポリマーの曲げ弾性率ＥＲＴＭＥＫがこの条件を満たすためには、浸漬前の乾燥状態におけるポリマーの２３℃における曲げ弾性率ＥＲＴが３．０ＧＰａ以上であることが望ましい。本発明では、上記の通り構成モノマーとしてのカルボン酸と金属イオン含有により、金属イオン架橋を生じさせることにより、この曲げ弾性率ＥＲＴＭＥＫを達成することが可能となる。なお、本明細書における曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７１７１に従って、３点曲げ法により測定したものとする。
【００５４】
しかしながら、金属イオンは一方でポリマーの耐水性を低下させる懸念があるため、耐溶剤性と耐水性のバランスをとることが必要な場合は、上記のように、金属イオンの含有量の調整やモノマーの選択等を行うことにより、上記と同じく厚さ１ｍｍの板を２３℃の水に１２時間浸漬後、乾燥させずに測定した２３℃での曲げ弾性率ＥＲＴＨ２Ｏが１．０ＧＰａ以上となるようにすることが好ましい。この曲げ弾性率ＥＲＴＨ２Ｏは、複合材としての曲げ強度を高いレベルに保つためには２．０ＧＰａ以上であることがより好ましく、２．５ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。ＥＲＴＨ２Ｏが２．０ＧＰａ以上であれば、繊維強化複合材に湿潤状態で曲げ応力を与えた際に繊維座屈が生じにくく、信頼性の高い製品が得られる。
【００５５】
上記アクリル系共重合体を繊維材料に含浸させることにより、繊維強化複合材を得ることができる。
【００５６】
上記繊維材料は、特に限定されないが、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、及びポリエステル繊維からなる群より選択される少なくとも１種の繊維であることが好ましい。特に、重量あたりの曲げ強度と剛性に優れた複合材が得られる点からは炭素繊維が好ましい。
【００５７】
上記繊維材料は、これに限定されないが、曲げ強度に優れた複合材を得る観点から、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基、メルカプト基、ウレイド基、及びエチレンイミン基からなる群より選択される１種又は２種以上の官能基を表面に有することが好ましい。
【００５８】
これらの官能基を繊維材料表面に付与する方法としては、特に限定されないが、例えば、繊維表面に酸化処理を施す方法やサイジング剤、カップリング剤を付与する方法が挙げられる。
【００５９】
繊維の組織は種々存在するが、特に限定されず、連続繊維を一方向に引き揃えた一方向材、二方向以上の連続繊維からなる織物、編物、ストランド状物、不織布からなる群より選択される少なくとも１種の形態を有することが好ましい。上記形態を有することにより、優れた曲げ強度や成形性を有する複合材を得ることができる。
【００６０】
上記繊維材料とアクリル系共重合体とを複合化して繊維強化複合材料を製造する方法は、特に限定されず、従来から用いられている手法に準じて製造することができる。例えば、アクリル系共重合体原料にアゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系重合開始剤や過酸化物を添加し、ディッピング（含浸）や塗布等の方法を適宜用いて、繊維材料にアクリル系共重合体原料を浸透させ、加熱等することにより、高分子化させることができる。また、予め高分子化したアクリル系共重合体を加熱加圧や有機溶媒に溶かした溶液として繊維材料の隙間に含浸させることもできる。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、以下において含有量等は、特にことわらない限り質量基準とする。
【実施例１】
【００６２】
＜樹脂の作製＞
３０ｍｌバイアルにメタクリル酸（ＭＡＡ）を４．０４０ｇ、酢酸マグネシウムを０．６６７ｇ投入し、超音波洗浄機を用いて撹拌し酢酸マグネシウムを溶解させた。酢酸マグネシウムが溶解し透明な液体となった溶液に、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）１０．９６０ｇを滴下した。その後、重合開始剤（２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル））０．０８６ｇを溶液に添加し、再び超音波洗浄機を用いて重合開始剤が溶解するまで撹拌し、アクリル系共重合体原料を得た。得られたアクリル系共重合体原料を、モールドに流し込み、６０℃／１ｈの条件にてオーブンで熱重合させ、その後、残存モノマーを揮発させるために１００℃のオーブンで５時間、１５０℃のオーブンで４時間加熱し、重合板を得た。熱重合により得られた重合板を２１０℃のプレス機を用いて圧縮成形し、厚さ０．７ｍｍの板を作製した。
【００６３】
＜炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（ＣＦＲＴＰ）の作製＞
上記方法により得られた、アクリル系共重合体原料の半分量を、１８０×１８０ｍｍの炭素繊維織物（Ｔ３００−３Ｋ）に含浸させた。次いで、６０℃のホットプレス機を用いて１時間熱重合させ、その後、溶液の残り半分をさらに含浸させ、再び６０℃のホットプレス機で１時間熱重合させプリプレグを製造した。残存モノマーを揮発させるために、得られたプリプレグを、１００℃のオーブンで５時間、１５０℃のオーブンで４時間加熱し、得られたプリプレグを５枚積層し、２２０℃のホットプレス機を用いて圧縮成形し、厚さ１．０ｍｍの板を作製した。
【００６４】
上記作製方法により得られた、厚さ０．７ｍｍの板と、厚さ１．０ｍｍの板を、それぞれ実施例１とした。
【００６５】
実施例２〜１４及び比較例１〜３は、表１又は表２に記載の配合（ｍｏｌ％）に従った以外は実施例１と同様の方法により、総モノマー量１５gを基準として、複数の構成成分を適宜配合し、厚さ０．７ｍｍの板と、厚さ１．０ｍｍの板を作製した。なお、表中のＭＭＡ及びＭＡＡのｍｏｌ％は、ＭＭＡとＭＡＡとの合計量（総モノマー量）中の各ｍｏｌ％である。また、金属イオン含有量（ｇ）は金属イオン源中の金属イオン部分の量である。さらに、金属イオン含有率（ｗｔ％）及び含有金属イオンモル換算値（ｍｏｌ／ｇ）は発明の詳細な説明中に記載した通りである。
【００６６】
上記により得られた各実施例、比較例につき、ガラス転移温度、曲げ弾性率、耐溶剤性、耐水性、ＣＦＲＴＰの曲げ強度、及び意匠性を、以下に示す方法により評価した。
【００６７】
・ガラス転移温度（Ｔｇ）
上記で作製した厚さ０．７ｍｍの板を１０×４０ｍｍに切り出した。１Ｈｚの周期振動を与えながら２℃／分で昇温させ、動的粘弾性評価を行った。
【００６８】
また、上記と同様の方法を用いて、厚さ１ｍｍの板を作製し、厚さ１ｍｍの板から直径１０ｍｍの円形板を切り出した。得られた円形板に対して、１Ｈｚ、１ｄｅｇのひずみをせん断方向に与え、２℃／分で昇温させ、高温領域における動的粘弾性評価を行った。
【００６９】
上記動的粘弾性評価によって求めたガラス転移温度が１２０℃以上であるものは、耐熱性に優れると判断できる。
【００７０】
・曲げ弾性率（ＥＲＴ）
上記で作製した厚さ０．７ｍｍの板を１０×４０ｍｍに切り出し、ＪＩＳ  Ｋ７１７１に従って３点曲げ法により曲げ弾性率ＥＲＴを測定した。
【００７１】
・耐溶剤性（曲げ弾性率ＥＲＴＭＥＫ）
上記で作製した厚さ０．７ｍｍの板を１０×４０ｍｍに切り出した。切り出した厚さ０．７ｍｍの板を、２３℃のメチルエチルケトンに１２時間浸漬後、乾燥させずに、上記曲げ弾性率（ＥＲＴ）と同様に、曲げ弾性率ＥＲＴＭＥＫを測定した。曲げ弾性率ＥＲＴＭＥＫが、１．０ＧＰａ以上であるものは、耐溶剤性に優れていると判断できる。
【００７２】
・耐水性（曲げ弾性率ＥＲＴＨ２Ｏ）
上記で作製した厚さ０．７ｍｍの板を１０×４０ｍｍに切り出した。切り出した厚さ０．７ｍｍの板を、２３℃の水に１２時間浸漬後、乾燥させずに、上記曲げ弾性率（ＥＲＴ）と同様に曲げ弾性率ＥＲＴＨ２Ｏを測定した。曲げ弾性率ＥＲＴＨ２Ｏが、１．０ＧＰａ以上であるものは、耐水性に優れていると判断できる。
【００７３】
・ＣＦＲＴＰの曲げ強度
上記で作製した厚さ１．０ｍｍの板を１０×６０ｍｍに切り出し、ＪＩＳ  Ｋ７０７４に従って４点曲げ法により曲げ強度σＲＴを測定した。また、１０×６０ｍｍに切り出した厚さ１．０ｍｍの板を、２３℃のメチルエチルケトンに１２時間浸漬したもの、又２３℃の水に１２時間浸漬したものについても、同様に乾燥させずに測定し、曲げ強度σＲＴＭＥＫ、曲げ強度σＲＴＨ２Ｏを求めた。曲げ強度σＲＴ、及び曲げ強度σＲＴＭＥＫが、７００ＭＰａ以上であるものは、曲げ強度に優れてと判断できる。
【００７４】
・意匠性（透明性）
上記で作製した厚さ０．７ｍｍの板を目視にて観察し、白濁していないものを「○」、やや白濁しているものを「△」、白濁しているものを「×」とした。評価結果が「○」又は「△」であれば、製品として問題ないと判断できる。
【００７５】
【表１】
2018021094.tif 000002
【００７６】
【表２】
2018021094.tif 000003
【００７７】
結果は、表１，２に示す通りであり、実施例１〜６と比較例１との比較、実施例７〜１４と比較例２，３との比較により、本発明に係るアクリル系共重合体は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属イオンを含有し、金属イオンの含有量が、含有金属イオンのモル換算値で０．０００１５ｍｏｌ／ｇ以上であることにより、力学特性（曲げ強度）、耐熱性、耐溶剤性、及び耐水性に優れることが認められた。また、実施例１〜１４は意匠性においても優れていた。
【００７８】
また、上記アクリル系共重合体の曲げ弾性率ＥＲＴＭＥＫが、１．０ＧＰａ以上を満たすためには、浸漬前の乾燥状態におけるアクリル系共重合体の２３℃における曲げ弾性率ＥＲＴが３．０ＧＰａ以上であることが望ましいことが認められた。