[发明专利]复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及含有微细纤维素纤维的微细纤维素纤维含有材料，该微细纤维素纤维具有纳米尺寸的纤维直径，更加具体来说，本发明涉及含有微细纤维素纤维、且具有高机械物性的复合材料。

背景技术

以前，经常使用由有限的资源的石油得来的塑料材料，但是近些年来，随着对环境负荷少的技术引起人们的注意，在这样的技术背景之下，使用天然中大量存在的生物质的纤维素纤维的材料受到关注，提出了与此相关的种种改良技术。例如，专利文献1以及2中，记载有在2,2,6,6-四甲基-1-哌啶-氮-氧自由基（以下也标记为TEMPO）等的氮-氧自由基的存在下，使用氧化剂氧化处理的氧化纸浆的纸材料。

另外，以前已知有称为微纤维的，具有纳米尺寸的纤维直径的纤维（纳米纤维）和其它材料混合而成的复合材料。例如在专利文献3中，记载有含有由热可塑性聚合物基体和直径约为2~30nm的微纤维纤维素构成的纤维素填充材料的组合物。

另外，在专利文献4中记载有含有生物分解性塑料和海鞘纤维素（tunicate cellulose）纤维的崩解性或生物分解性聚合物组合物。海鞘纤维素纤维是将海鞘类的外罩用切割器等切断到5~20mm左右的大小之后，用球磨机等装置粉碎，再使用碾磨机等微纤维化得到的，直径为0.1μm以下的微细纤维素。

另外在专利文献5中，记载有由65~100重量%的固形物成分的纤维素微纤维以及0~35重量%的添加剂（热硬化性树脂、热可塑性树脂、淀粉等）构成的，而且由所定的测定方法测得的弯曲强度在特定的范围之内的高强度材料。

另外，本申请人提出首先在基材上设置由气体阻隔用材料构成的层而形成的阻气性复合成型体，该气体阻隔用材料含有平均纤维直径为200nm以下且羧基含量为0.1~2mmol/g的纤维素纤维（专利文献6）。此纤维素纤维是通过将木材纸浆等天然纤维素纤维在TEMPO催化剂下氧化处理，将得到的氧化物的分散液用球磨机等进行解纤维处理而得到的，比以前称为纳米纤维的纤维具有更微小的纤维直径的微细纤维素纤维。在专利文献6中记载的阻气性复合成型体由于该微细纤维素纤维的特异性，具有对氧气、水蒸汽、二氧化碳气体、氮气等各种气体的高阻气性。

另外，在例如非专利文献1~3中，记载有将称为纤维素纳米晶须的针状微细纤维素纤维分散于甲苯、环己烷、氯仿等有机溶剂中得到分散液，利用此分散液，得到聚乳酸和纤维素纳米晶须的复合材料。

因为纤维素纳米晶须是通过将原料纤维素的非晶部分用硫酸水解之后通过超声波处理得到的，由于在该水解过程中导入了硫酸根而在水中稳定分散，但是在醇和非水溶剂等有机溶剂中通常不能稳定分散而会凝集起来。另一方面，为了通过将聚乳酸等塑料材料和纤维素纳米晶须等纤维素纳米纤维复合，得到充分发挥纤维素纳米纤维的特征的复合材料，必须使纤维素纳米纤维稳定分散于塑料材料可溶的有机溶剂中。因此，在非专利文献1~3记载的技术中，通过使含有苯基的磷酸酯等阴离子性表面活性剂作用于纤维素纳米晶须，对纤维素纳米晶须进行改性（疏水化），从而使纤维素纳米晶须在有机溶剂中稳定分散成为可能。

另外，在所述专利文献6中，也提出了含有平均纤维直径为200nm以下且羧基含量为0.1~2mmol/g的纤维素纤维的气体阻隔用材料。该纤维素纤维是通过将木材纸浆等天然纤维素纤维在TEMPO催化剂下进行氧化处理，将得到的氧化物的分散液用球磨机等进行解纤维处理得到的，比像纤维素纳米晶须这样的以前称为纳米纤维的纤维素纤维具有更加微小的纤维直径的微细纤维素纤维。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：US6824645B2

专利文献2：特开2001-336084号公报

专利文献3：US006103790A

专利文献4：特许第3423094号公报

专利文献5：US2005/0067730A1

专利文献6：EP2184299A1

非专利文献

非专利文献1：L.Heux,et al.,Langmuir,16(21),2000

非专利文献2：C.Bonini,et al.,Langmuir,18(8),2002

非专利文献3：L.Petersson,et al.,Composites Science and Technology,67,2007

发明内容

发明要解决的课题