[发明专利]纤维增强复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料及其制造方法，所述纤维增强复合材料通过使基质材料浸渗于纤维素纤维的集合体中而形成。

背景技术

作为纤维增强复合材料，已知有在玻璃纤维中浸渗有树脂的玻璃纤维增强树脂。通常，该玻璃纤维增强树脂为不透明的物质，在下述专利文献1和专利文献2中公开了通过使玻璃纤维的折射率与基体树脂的折射率一致来获得透明的玻璃纤维增强树脂的方法。

已知细菌中存在产生纤维素纤维的细菌，在下述专利文献3、4中公开了通过将由细菌产生的纤维素纤维(下文中称为“细菌纤维素”)成型为片状、丝状、立体形状等各种形状而得到的成型材料。

专利文献1、2等中公开的现有的玻璃纤维增强树脂在某些使用条件下有时是不透明的。即，由于物质的折射率具有温度依赖性，所以专利文献1、2等中公开的玻璃纤维增强树脂即使在某种温度条件下是透明的，在不同于该温度条件的条件下也会变成半透明或不透明。并且，由于折射率在每种物质上具有波长依赖性，即使在可见光波长中特定的波长下使纤维和基体树脂的折射率一致，也可能在可见区域的整个区域中存在折射率不一致的区域，在该范围内还是无法得到透明性。

专利文献3、4中公开的细菌纤维素由纤维径为4nm的单纤维构成，与可见光的波长相比，由于纤维径分外小，从而不易产生可见光的折射。但是，专利文献3、4中，将细菌纤维素制成与树脂的复合材料的情况中，细菌纤维素经破坏后使用。如此地，利用研磨机等对由细菌产生的产生物赋予机械剪切力以进行破坏的情况中，细菌纤维素彼此在破坏过程中相互贴紧，成为产生可见光的折射和散射的纤维径粗的束状，结果导致利用这种破坏纤维素的产品的透明性变差。

如上所述，过去无法提供在任何温度条件和波长区域中总是保持高透明性的纤维增强复合材料。

专利文献1：特开平9-207234号公报

专利文献2：特开平7-156279号公报

专利文献3：特开昭62-36467号公报

专利文献4：特开平8-49188号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维增强复合材料，其是通过使基质材料浸渗于纤维素纤维集合体中而形成的，且该材料具有吸湿性和透明性。

本发明的第1方案涉及通过使基质材料浸渗于纤维素纤维的集合体中而形成的纤维增强复合材料。该纤维素纤维的羟基通过与选自由酸、醇、卤化试剂、酸酐以及异氰酸酯组成的组中的至少1种化学修饰剂反应而被化学修饰。相对于化学修饰前的所述纤维素纤维的羟基，通过所述化学修饰导入的官能团的比例为5摩尔％～40摩尔％。

本发明的第2方案涉及通过使基质材料浸渗于纤维素纤维的集合体中而形成的纤维增强复合材料。该材料按照下述的吸湿率测定方法测定的吸湿率为3％以下。

[吸湿率的测定方法]

i)干燥气氛下于50℃静置样品24小时后测定重量，求出样品的干燥重量W₀。

ii)然后在湿度为60％的气氛下于20℃静置，待重量恒定后测定重量，求出吸湿重量W₁。

iii)利用干燥重量W₀和吸湿重量W₁，由下述计算式算出吸湿率。

吸湿率(％)＝(W₁-W₀)/W₀×100

本发明的第3方案的纤维增强复合材料的制造方法中，使纤维素纤维集合体与含有所述化学修饰剂的反应液相接触，通过所述纤维素纤维的羟基与所述化学修饰剂之间的反应来进行化学修饰，由此得到衍生化纤维素纤维集合体，使能够形成所述基质材料的浸渗用液态物浸渗于所述衍生化纤维素纤维集合体中，然后再使所述浸渗用液态物固化。

附图说明

图1是显示纤维增强复合材料的纤维含量与吸湿率的关系的图表。

图2是显示用于化学修饰度的计算的标准曲线的图表。

图3是显示纤维增强复合材料的平均直线透过率与波长的关系的图表。

图4是显示纤维增强复合材料的纤维含量与雾度值的关系的图表。

图5是显示纤维增强复合材料的纤维含量与400nm～800nm波长下的平均直线透过率的关系的图表。

图6是显示纤维增强复合材料的纤维含量与热膨胀系数的关系的图表。

具体实施方式