[发明专利]腰果酚改性的硅烷偶联剂、腰果酚改性的填料以及纤维素树脂组合物

说明书

技术领域

根据本发明的示例性实施方式涉及腰果酚改性的硅烷偶联剂、用腰果酚改性的硅烷偶联剂进行表面处理的腰果酚改性的填料、以及具有优异韧性的纤维素树脂组合物。

背景技术

源自植物的生物塑料已变得越来越重要，因为它们能为石油耗竭和全球变暖贡献各种措施。此外，由于人们对未来食品短缺的担忧，所以需要开发利用不可食用部分的植物材料的新型生物塑料。

作为利用不可食用部分的生物塑料，这种塑料已被开发并商业化，其中酸(例如乙酸和硝酸)或诸如醇的石油基改性剂(例如丁醇)被化学键合到纤维素(不可食用部分的主要成分)上，如果需要的话可进一步加入增塑剂等。例如，专利文献1公开了一种热塑性可生物降解的接枝聚合物，其中ε-己内酯通过开环聚合被接枝到具有羟基的乙酸纤维素上。

然而，由于与传统的石油基塑料相比，纤维素基生物塑料的机械性能(例如强度、刚性、韧性等)不足，所以还没有开始纤维素基生物塑料在耐用品(例如电子设备和汽车)中的应用。为了扩展纤维素基生物塑料在这些产品中的应用，需要进一步改善其机械性能。

作为改善这种生物塑料的机械性能的手段，有一种方法很有效，其中颗粒状、片状或纤维状填料被添加，并进一步使用硅烷偶联剂或类似物，由此改善填料与树脂之间的界面处的粘附性。在耐用品的应用中，环氧基或氨基硅烷偶联剂主要与无机填料一起有效地使用，并且已使用了许多年。此外，加入纳米尺寸的填料以形成纳米复合物的方法也有效，因为纳米尺寸的填料的特征为，与正常尺寸的填料相比，可以显著降低其添加量。

与此同时，还进行了利用除纤维素之外的其它不可食用部分组分的材料开发。例如，源自腰果壳的腰果酚已被用于多种目的，这是因为除了其稳定的产量之外，其由于独特的分子结构而具有优异的功能性。

作为腰果酚的用途的一个实例，专利文献2公开了用于制动器的摩擦材料，其是利用含有芳纶浆粕和纤维素纤维的纤维基材、含有碳酸钙和腰果尘的填料、以及含有酚醛树脂的粘结剂形成的。此外，专利文献3公开了一种摩擦材料，其是利用含有芳纶纤维和纤维素纤维的基体材料、含有石墨和腰果尘的填料、以及有机/无机的复合型粘结剂形成的，并且描述了将该摩擦材料用于汽车等的动力传动系统的离合器衬片。

非专利文献1描述了通过进行接枝反应可以改善纸的耐水性，其中纸片被浸入腰果酚中，从而使腰果酚键合到组成该纸片的纤维素上。根据描述，在该接枝反应中，在三氟化硼二乙醚(BF₃-OEt₂)的存在下，腰果酚的末端双键与纤维素的羟基键合。

非专利文献2描述了通过将腰果酚与甲苯二异氰酸酯反应所得的异氰酸酯化合物键合到剑麻纤维的表面而改善聚乙烯树脂的拉伸强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP11-255801A

专利文献2：JP10-8035A

专利文献3：JP2001-32869A

非专利文献

非专利文献1：George John et al.，Polymer Bulletin，22，p.89-94(1989)

非专利文献2：Joseph Kuruvilla et al.，Polymer，37，p.5139-5149(1996)

发明内容

技术问题

当将用传统的硅烷偶联剂进行过表面处理的填料加入纤维素生物塑料中时，纤维素生物塑料的强度和刚性得到改善，但仍不够，进一步产生韧性降低的问题。此外，如非专利文献2中所述，通过腰果酚与二异氰酸酯反应得到的异氰酸酯化合物可以键合到纤维素基填料(例如剑麻纤维)的表面，但不能充分地键合到具有更高刚性而且考虑要精细分散的无机填料的表面，效果也不足。因此，为了将生物塑料应用到耐用品(特别是电子设备的外壳等)中，需要进一步改善这些性能。

根据本发明的示例性实施方式的目标是提供腰果酚改性的硅烷偶联剂，当其被用作表面处理剂、树脂添加剂或类似物时，可以通过改善填料与纤维素基树脂之间的界面处的粘附性而改善强度和韧性；提供用腰果酚改性的硅烷偶联剂进行了表面处理的腰果酚改性的填料；以及提供具有优异韧性的纤维素树脂组合物。

问题的解决