多孔介质及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种包括超细纤维径且高亲水性的纤维素类纳米纤维且具有流体渗透性的多孔介质及低成本制造多孔介质。根据本发明专利技术的多孔介质是在大量的孔连通的多孔介质的支撑体的孔内，纳米纤维相互交织形成网孔状结构体的多孔介质，其特征在于，所述纳米纤维是纤维素类纳米纤维，且纤维平均直径为1nm～100nm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的目的在于提供一种包括超细纤维径且高亲水性的纤维素类纳米纤维且具有流体渗透性的多孔介质及低成本制造多孔介质。根据本专利技术的多孔介质是在大量的孔连通的多孔介质的支撑体的孔内，纳米纤维相互交织形成网孔状结构体的多孔介质，其特征在于，所述纳米纤维是纤维素类纳米纤维，且纤维平均直径为1nm～100nm。【专利说明】
本专利技术涉及一种含有纤维素类纳米纤维的多孔介质。
技术介绍
在纳米技术的产业化进程中，近年发展显著的技术之一是纳米纤维的应用技术。 一般情况下，纳米纤维是指一种纤维平均直径在lnm?100nm范围内的物质。但现状是以 电纺丝为首的纳米纤维的制造技术中，纤维平均直径超过l〇〇nm的情况居多。在这种技术 动向中，本【专利技术者】们一直致力于研究纤维平均直径为lnm?100nm的纤维素类纳米纤维的 利用。 本说明书中纤维素类纳米纤维是指一种纤维平均直径为lnm?100nm的（1)微细 纤维素纳米纤维（纤维素纤维），或者（2)化学处理（改性）过的微细纤维素纳米纤维。作为 (1)的纤维素纳米纤维，例如，有在高压下剪断纤维素纤维并解纤后形成的纤维平均直径为 100nm以下的微纤化纤维素（以下简称MFC)，或者微生物合成的纤维平均直径为100nm以 下且具有微细网孔结构的细菌纤维素（以下简称BC)。作为（2)的改性的纤维素纳米纤维， 例如，有用40%以上的浓硫酸处理天然纤维素而得到的纤维素纳米晶须（以下简称CNW)， 或者构成木材纸浆的纤维平均直径约3nm?5nm的微纤维，使其在常温常压下经过温和的 化学处理以及轻微的机械处理后，作为水分散体单独分离出来的超细、且纤维直径均匀微 细的纤维素纤维（例如，参照专利文献1)。 由于纤维素类纳米纤维衍生于植物或生物，与衍生于石油的热塑性聚合物组成的 纳米纤维相比，具有在生产以及废弃时对环境的负荷小的优点。因此，使用纤维素类纳米纤 维形成的多孔介质，有望用在功能性薄膜、擦拭材料、电子设备材料、再生医疗材料等多种 领域和用途中。 作为使用纳米纤维形成多孔介质的方法，公开有例如，将微细纤维素纤维（纤维 素类纳米纤维）分散于水或有机溶媒或者其混合溶媒中形成的分散液，通过涂布法或抄纸 法制膜，从而获得无纺织物的技术（例如，参照专利文献2)。但是，纤维素类纳米纤维因为 具有结合力，所以干燥纤维素类纳米纤维的水分散体而得到的干燥体成为具有高气体阻隔 性的薄膜（例如，参照专利文献3或非专利文献1)。专利文献2公开了作为获取具有气 体或液体的流体渗透性的多孔介质的手段，在涂布法中使用疏水性的有机溶媒作为分散介 质，从而能够获得与分散介质为水时相比具有更高孔隙率的无纺织物的技术。另外还公开 了，在抄纸法上，以有机溶媒代替水作为分散介质之后使其干燥，从而获得与将水作为分散 介质并直接进行热干燥时相比具有高孔隙率的无纺织物的技术。 并且，还公开了使由热塑性聚合物组成的纳米纤维的分散液附着于支撑体之后， 自然干燥或热干燥分散介质，从而制造纳米纤维网孔状地附着于支撑体的纳米纤维结构体 的制造方法（例如，参照专利文献4)。另外，还公开了使纳米纤维的分散液附着于支撑体， 通过冷冻干燥分散介质，从而纳米纤维在支撑体的孔内形成三维网孔结构且微粒子的收集 效率以及透气性更高的（例如，参照专利文献5)。 另外，公开有一种微细纤维状的纤维素片的制造方法，作为解决微细纤维状的纤 维素在抽吸过滤时因高密度化而难以脱水现象的方法，在微细纤维状的纤维素中混合纤维 素凝固剂，使微细纤维状的纤维素形成网，该网不会由吸滤的压力而破裂，保持了网中所含 空隙，所以脱水变得容易（例如，参照专利文献6)。 先行技术文献 专利文献 专利文献1 :特开2008-1728号公报 专利文献2 :W0 2006/004012号公报 专利文献3 :特开2009- 57552号公报 专利文献4 :特开2005- 330639号公报 专利文献5 :特开2008-101315号公报 专利文献6 :特开2010-168716号公报 非专利文献 非专利文献 1 :Biomacromolecules，10, 162-165(2009) 如上所述，从扩大纤维素类纳米纤维的应用的角度，期望开发出使用低成本且能 大量生产的、具有流体渗透性的纤维素类纳米纤维的多孔介质。但是，现状是还没有能够低 成本、且大量生产使用具有流体渗透性的纤维素类纳米纤维的多孔介质的方法。 专利文献1记载的纤维平均直径在几nm的纤维素类纳米纤维的纤维表面的纤维 素分子的C6位上的羟基的一部分或是全部被亲水性高于羟基的羧基取代。另外，一般情况 下，由于纤维直径越细，每单位质量的表面自由能量就越增加，所以，干燥以后起到表面稳 定作用的纤维间的结合力就增大。可见，原封不动地干燥专利文献1记载的纤维素类纳米 纤维的水分散体，则由于纤维素的羟基和羧基衍生的亲水性以及水所具有的强大的表面张 力而聚合，从而很难得到具有网孔结构的多孔介质。 在以专利文献2为首的使用有机溶媒作为分散介质的方法以及将分散介质取代 成有机溶媒后的干燥方法，如果考虑其产业化的实施，就需要特别考虑环境因素。从环境、 设备方面都不可避免地面临高额成本的问题，如使用过的有机溶媒必须全部回收、能够处 理可燃性液体的设备、从业人员的健康等。 专利文献4公开了由热塑性聚合物组成的纳米纤维网孔状地附着于支撑体上的 纳米纤维结构体的制造方法，但是，由热塑性聚合物组成的纳米纤维和纤维素类纳米纤维 的表面状态不同，所以将纤维素类纳米纤维分散到分散介质的手段和将由热塑性聚合物组 成的纳米纤维分散到分散介质的手段存在差异。另外，在以专利文献5为首的冷冻干燥法， 由于需要减压装置所以不能做到连续生产、与热干燥相比需要消耗更多的能量、分散介质 的升华需要更多的时间等，会引起成本上升。专利文献6公开了利用微细纤维状纤维素形 成网，从而高效制造微细纤维状纤维素片材的方法，但是，干燥以后获得的微细纤维状纤维 素片材不是多孔介质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种包括超细纤维直径且高亲水性的纤维素类纳米纤维， 并且具有流体渗透性的多孔介质及低成本制造多孔介质。 为了解决上述问题，本【专利技术者】们反复进行研究，其结果完成了本专利技术。即，发现了 通过在大量的孔连通的多孔介质的支撑体的孔内配置纤维平均直径在1?l〇〇nm的纤维素 类纳米纤维，能够获得具有布满纤维素类纳米纤维构成的网孔结构的多孔介质。另外，也发 现将纤维平均直径为1?l〇〇nm的纤维素类纳米纤维分散到分散介质中的纳米纤维分散 液附着在大量的孔连通的多孔介质的支撑体的状态下，再通过干燥去除分散介质的制造方 法，可以得到多孔介质。 解决问题的手段 根据本专利技术的多孔介质是在大量的孔连通的多孔介质支撑体的孔内，纳米纤维交 织而形成网孔状结构体的多孔介质，其特征在于，所述纳米纤维是纤维素类纳米纤维，且纤 维平均直径为1?lOOnm。 在根据本专利技术的多孔介质中，所述网孔状结构体的平均孔径优选在10?200nm之 间。从而，能够进一步扩大表面面积。 在根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔介质，在大量的孔连通的多孔介质的支撑体的孔内，纳米纤维相互交织形成网孔状结构体，所述多孔介质的特征在于，所述纳米纤维是纤维素类纳米纤维，且纤维平均直径为1nm～100nm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：根本纯司，楚山智彦，齐藤继之，矶贝明，
申请(专利权)人：北越纪州制纸株式会社，国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP