[发明专利]成形材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有阴离子改性微纤丝化植物纤维及热固化性树脂的成形材料及其制造方法。

背景技术

以往，已知为了提高树脂的强度等物性，使用填充剂来强化树脂，其中玻璃纤维由于显示出优异的机械的物性，因此在宽广的领域中得到使用。但是，虽然玻璃纤维在机械的物性方面优异，然而由于密度高，因此存在有所得的成形材料变重、或废弃时产生大量的残渣的问题。另一方面，已知将由木材或草本等得到的纤维素纤维加以微纤丝化、将纤维直径微细化到纳米量级的微纤丝化植物纤维(纳米纤维)轻而强度高。近年来进行过通过使用该微纤丝化植物纤维来得到轻而高强度的树脂成形材料的尝试。

例如，专利文献1中公开有如下的方法，即，通过将实施了损伤一次壁及二次壁外层这样简易的前处理的浆粕和/或纤维素系纤维在纤维素非晶区域膨润剂的存在下，与树脂成分溶融混炼，而在该溶融混炼中将纤维成分解纤而微纤丝化，同时均匀地微细分散在树脂成分中。

另外，专利文献2中，公开有包含固体成分浓度为65～100重量％的纤维素微纤维及0～35重量％的添加剂的高强度材料。另外，作为将浆粕微细纤维化而得到微纤丝的方法，公开过由浆粕出发利用介质搅拌磨处理、振动磨处理、高压均匀化装置的处理、石臼式粉碎处理等方法。此外，作为该添加剂，例示过酚醛树脂、尿素树脂、密胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂等热固化性树脂。

专利文献3中例示过以因将细胞壁变形而使作为中空部的细胞内腔消失的木素纤维素纤维作为强化材料的以往的纤维强化塑料。

专利文献4中，公开过如下的内容，即，使用均化器(高压均化器等)将具有特定的纤维长度的纤维素纤维加以微纤维化，得到即便减小了纤维直径然而纤维长度也很长、保水性等优异的微小纤维状纤维素。但是，专利文献4中涉及了对于需要强度的特殊用纸、过滤材料等来说有用的微小纤维状纤维素及其制造方法、以及由微小纤维状纤维素构成的无纺布状薄片，对于与树脂的复合化没有记载。

上述专利文献1～4中由于利用双轴混炼机或石臼式粉碎处理、PFI磨处理、高压均化器处理等机械的处理得到微纤丝化植物纤维，因此为了将植物纤维的全部都微纤丝化，不仅需要大量的能量，而且在该过程中还会产生纤维的切断等。由此，没有充分地发挥出微纤丝化植物纤维本来具有的性能。

另外，还进行过如下的尝试，即，通过在机械处理中组合化学处理，而不会过度地施加剪切力，由此在抑制切断等损伤的同时，进行纳米纤维化。

例如，专利文献5中公开过如下的内容，即，通过使2，2，6，6-四甲基-1-哌啶-N-氧基(TEMPO)之类的氧基化合物同共氧化剂一起与天然纤维素原料反应，将纤维素的C6位的一级羟基的一部分氧化为醛、以及经由醛氧化到羧基，而利用静电推斥以比较轻度的机械处理得到数均纤维直径为150nm以下的微细纤维素纤维。专利文献5中，虽然有可以作为复合化材料用的纳米填料应用的记述，然而没有制成与树脂的复合化材料的具体的记述，另外，实施例1中记载，所得的纳米纤维分散液为0.1重量％，透明并且略微粘稠，存在如下等问题，即，在与树脂复合化中在脱水等时需要很大的能量，在与树脂的混合的工序中，改性了的醛基或羧基在热固化性树脂成形时容易诱发微纤丝化植物纤维的热老化。

另外，专利文献6中公开过利用多元酸酐将羟基的一部分半酯化的方法。利用多元酸酐将羟基的一部分半酯化了的纤维素由于改性部分具有酯键，因此具有改性部分引起水解等副反应的问题。由此，在将这些改性了的纤维素纤维作为树脂成形材料使用的情况下，从进一步提高强度的观点考虑，仍有改善的余地。

此外，像专利文献7那样，公开过通过将纤维素纤维加以羧甲基醚化、再将其微纤丝化而提高了保水性、以及在水中的再分散性的纤维素衍生物，然而作为为将纤维素纤维加以微纤丝化而使用的手法的机械的粉碎或磨碎是利用干式、或以非膨润性溶剂作为介质的湿式进行，植物纤维的纳米解纤化不够充分，因此虽然在保水性或水分散性方面，可以获得良好的材料，然而作为树脂成形材料的增强剂来说，仍有改善的余地。

在先技术文件

专利文献

专利文献1日本特开2005-042283号公报

专利文献2日本特开2003-201695号公报

专利文献3日本特开2005-067064号公报

专利文献4日本特开2007-231438号公报

专利文献5日本特开2008-1728号公报

专利文献6日本特开2009-293167号公报