[发明专利]纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维复合材料及其制备方法，具体来说，涉及在纤维直径比可见光波长还细的纤维集合体上涂布涂层而成的高透明性的纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

纤维复合材料通常已知有在玻璃纤维中含浸树脂而成的玻璃纤维增强树脂。通常，该玻璃纤维增强树脂是不透明的，但专利文献1和2中公开了使玻璃纤维的折射率和含浸的基体树脂的折射率一致，可得到透明玻璃纤维增强树脂的方法。

本申请人申请的专利文献3中公开：通过将基体材料含浸在所谓的微原纤化的纤维材料中，可以得到高透明的纤维复合材料。并提出：该微原纤化的纤维材料可以使用将纸浆等植物纤维进行开纤、磨碎处理所得的纤维，或由细菌生成的纤维素和从细菌产物中除去细菌后所得的三维结构的细菌纤维素。

专利文献1：日本特开平9-207234号公报

专利文献2：日本特开平7-156279号公报

专利文献3：日本特开2005-60680号公报

发明内容

专利文献1和2中公开的以往的玻璃纤维增强树脂根据使用条件有时不透明。即，物质的折射率具有温度相关性，因此，如果是专利文献1和2中公开的玻璃纤维增强树脂，则在某种温度条件下是透明的，而在与该温度条件不同的条件下为半透明或不透明。另外，折射率根据每种物质不同，具有波长相关性，在可见光波长中，在特定波长下即使使纤维与基体树脂的折射率一致，在可见区的整个区域内折射率也可能存在有偏差的区域，在该区域仍然无法获得透明性。

与此相对，专利文献3中公开的纤维复合材料中，通过使用纤维直径为纳米级的纤维素纤维，纤维直径比可见光的波长更短，用折射率与纤维素接近的基体材料含浸于其空隙，由此可以抑制纤维与空隙部分在基体材料界面发生可见光散射，不受温度条件或波长等的影响，可以获得高透明的纤维复合材料。但是，空隙率高的纤维材料中含浸基体材料时，使用的基体材料的量增多。另外，含浸步骤需要较长时间，处理变得较为复杂。并且根据含浸条件不同，有可能必须进行减压或加压等特殊处理。另外，纤维材料为高柔软性、低热膨胀性，具有优异的功能，因此有望在各种领域中应用，但是使基体材料含浸在纤维复合材料中时，纤维材料中的基体材料含量增多，因此柔软性降低，热膨胀性增大，产生纤维材料本身的特性降低的问题。

因此，本发明的目的在于提供可以抑制原材料的使用量、使制备步骤简化、还可以保持纤维材料的优异功能、高柔软性和低热膨胀的高透明性纤维复合材料及其制备方法。

用于解决课题的手段

本发明人为解决上述课题而设，以以下构成为特征。

本发明的纤维复合材料的特征在于：具备平均纤维直径4-200nm、50μm厚可见光透射率为3％以上的纤维集合体，和涂布该纤维集合体表面、使其平滑的涂层；50μm厚的可见光透射率为60％以上。该纤维集合体的空隙率优选为35％以下。

上述纤维复合材料中，纤维集合体优选由纤维素纤维构成。该纤维素纤维可以是由植物纤维分离的纤维，该纤维素纤维还可以是将从植物纤维中分离的纤维进行开纤处理所得的，特别是该开纤处理可包含磨碎处理。另外，该纤维素纤维可以进行化学改性和/或物理改性。

上述纤维复合材料中，涂层优选为有机高分子材料、无机高分子材料、以及有机高分子和无机高分子的掺混高分子材料中的至少1种或2种以上的组合。该涂层可以是结晶度为10％以下、玻璃化转变温度为110℃以上的合成高分子材料，该涂层可以进一步含有无机材料。

上述纤维复合材料中，优选涂层的折射率优选1.4-1.7，涂层的50μm厚可见光透射率为60％以上。

上述纤维复合材料中，线性热膨胀系数优选为0.05×10^-5-5×10^-5K^-1。

上述纤维复合材料中，优选纤维集合体表面的整个面被涂层涂布。上述纤维复合材料中，优选纤维集合体表面中的未被涂层涂布的部分被被覆材料覆盖。

本发明的纤维复合材料的制备方法的特征在于：在上述纤维集合体的表面涂布可形成上述涂层的涂布用液状物，接着，使该涂布用液状物固化。该涂布用液状物可以是流体状的涂布材料、流体状的涂布材料的原料、使涂布材料流体化的流体化物、使涂布材料的原料流体化的流体化物、涂布材料的溶液、以及涂布材料的原料溶液的1种或2种以上的组合。

本发明的纤维复合材料的制备方法的特征在于：将可形成上述涂层的涂布用层合材料粘贴在上述纤维集合体的表面。

发明效果