提供能够适用于作为亲水性物质的纤维素的高性能的高分子分散剂；目的在于达到能够得到纤维素分散树脂组合物的实用化技术，所述纤维素分散树脂组合物在将该纤维素用高分子分散剂用于纤维素、使之在热塑性树脂中分散的情况下，通过更简便地、不使用大量的有机溶剂、对环境也友好的方法实现稳定的纤维素分散。通过制成纤维素用高分子分散剂来实现该目的，所述纤维素用高分子分散剂为通过可逆链转移催化聚合(RTCP)法合成的、具有含有树脂亲和性链段A和纤维素吸附性链段B的嵌段共聚物结构的高分子化合物，所述可逆链转移催化聚合(RTCP)法不使用重金属、氮氧化物或硫系化合物的任一者，以有机碘化合物作为起始化合物、以磷化合物、氮化合物、氧化合物或碳化合物作为催化剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够实现微细的纤维素纤维的广泛应用的新的技术，所述微细的纤维素纤维尽管作为优异的填料的功能备受瞩目但由于是亲水性的物质而难以分散于树脂等、现状是其应用没有被促进，具体而言，涉及纤维素用高分子分散剂、含有高分子分散剂的水系分散处理剂、易分散性纤维素组合物、纤维素分散树脂组合物以及含有用于分散纤维素的分散剂的树脂组合物。
技术介绍
纤维素纤维是全部植物的基本骨架物质，在地球上有超过一兆吨的蓄积，是能够通过植树而可再生的资源，因此能够期望其有效活用。纤维素纤维是尽管只有钢铁1/5的重量但具有钢铁5倍以上的强度、玻璃的1/50低热线膨胀系数的纤维。因此，提出了在树脂等基质中含有纤维素纤维作为填料而赋予机械强度的技术(专利文献1)。另外，还提出了以进一步提高纤维素纤维所具有的机械强度为目的，将纤维素纤维开纤而以纤维素纳米纤维(CNF、微原纤维化植物纤维)在添加剂中分散的状态存在的纤维状树脂强化剂(专利文献2)。另外，已知与CNF同样地对纤维素纤维进行开纤处理而成的纤维素纳米晶体(CNC)。CNF是对纤维素纤维实施机械的开纤等处理而得到的纤维，是纤维宽度4～100nm左右、纤维长度5μm左右以上的纤维。CNC是对纤维素纤维实施酸水解等化学处理而得到的晶体，是晶体宽度10～50nm左右、晶体长度500nm左右的晶体。这些CNF和CNC总称为纳米纤维素。纳米纤维素是高比表面积(250～300m2/g)的、与钢铁相比较是轻量且高强度的。纳米纤维素与玻璃相比较热变形小。高强度且低热膨胀的纳米纤维素是作为持续型资源材料有用的原材料，进行了例如将纳米纤维素和树脂等高分子材料组合而制成高强度·低热膨胀的复合材料；气溶胶材料；利用了通过CNC自组装化而手性向列(Chiral nematic)液晶相的光学各向异性材料；对纳米纤维素导入功能性官能团等高功能性材料的开发和创制。另一方面，纳米纤维素具有如下特征：由于富有羟基而所以是亲水性的且极性强，从而与疏水性且没有极性的常用性树脂的相容性差。因此，在使用了纳米纤维素的材料开发中，研究了通过化学处理进行纳米纤维素的表面改性或者向纳米纤维素导入官能团，从而提高了纳米纤维素与常用性树脂的相容性。即，研究了提高纳米纤维素在常用性树脂中的分散性。另外，研究了在包含纤维素纤维作为填料的常用性树脂组合物的制作中，添加分散剂而提高纤维素纤维与常用性树脂的分散性、相容性。非专利文献1中，使纤维素纳米晶体(纤维素纳米晶须)吸附表面活性剂来提高纤维素纳米晶体的有机溶剂分散性。非专利文献2中，制作了以吸附了表面活性剂的纤维素纳米晶体作为强化材料的全同立构聚丙烯(iPP)复合材料，与iPP单独相比较，使拉伸强度提高了约1.4倍。前述的专利文献2中，利用纤维素作为热塑性树脂的强化材料的情况下，以抑制纤维素的聚集块的产生并且在树脂中使纤维素均匀地分散为目的，使用与纤维素纤维为亲和性的且具有特定HLB值(亲水亲油平衡值)的添加剂(低分子系表面活性剂)，从而成为纤维素纤维在添加剂中分散的状态。前述的现有例中均使用低分子化合物作为分散剂来尝试提高纳米纤维素的分散性。与此相对，本专利技术人等得到如下认识：只要能通过简便、不使用大量的有机溶剂的对于环境也友好的方法将用于使颜料等微细的疏水性物质分散于树脂、水系介质中而开发的高分子分散剂适用于作为亲水性物质的纤维素中，则面向实用化是非常有用的。然而，如上所述，现有的高分子分散剂以在树脂中等分散作为微细的疏水性物质的颜料等为目的而制作的；与此相对，纤维素是亲水性的物质并且轻且容易聚集、在常用树脂中特别难以分散，现有的高分子分散剂不能与使颜料分散等的情况同样地适用。即，为了实现上述目的，需要开发对于具有上述特性的纤维素能够发挥出所希望的功能性的结构的高分子分散剂。此处，可以认为，纤维素在常用树脂的分散中只要能够使用高分子分散剂，则具有以下所列举的技术上的优点。首先，可列举出，由于能够通过单体设计来实现多种多样的结构的高分子设计，从而能够根据目的、用途进行分子设计这一点。即，由于作为高分子分散剂能够设计出无数结构，因此能够期待通过单体设计来合成适合于分散的树脂种类等的、更高性能的分散剂。可以认为，作为高分子分散剂，可以使用烯烃系聚合物、丙烯酸类聚合物、酯系聚合物、聚氨酯系聚合物等各种物质。其中，由于能够在温和的条件下聚合而比较容易地得到聚合物；另外，由于存在多种多样的丙烯酸类单体，因此在配混上选择多个组成、根据目的、用途容易进行分子设计，可以预想到特别是丙烯酸类聚合物是更有用的。因此，本专利技术人等对于将丙烯酸类聚合物制成为纤维素用高分子分散剂进行了研究。进而，在该情况下，可以想到，为了得到对于具有丰富的羟基而与疏水性、没有极性的常用树脂相容性差的纤维素的分散有用的、具有特定结构的丙烯酸类聚合物，需要精密的合成方法。此处，可以认为，可以应用能够制造出具有特定结构的丙烯酸类聚合物而已知的利用活性自由基聚合的合成方法。即，活性自由基聚合法中，由于末端自由基被稳定化，能够防止自由基聚合的副反应即偶联、不均化，从而能够控制分子量、使分子量分布变狭窄。另外，为了使末端自由基稳定化，通过将某单体聚合之后接着添加别的单体，能够再次进行聚合，通过制成为各自不同的结构，从而能够合成具有表现出不同功能性的聚合物链段的嵌段共聚物。与此相对，作为本专利技术目的的纤维素用高分子分散剂中，基于以下的理由，可以认为该结构中具有功能性不同的聚合物链段的嵌段共聚物结构是有用的。嵌段共聚物由于是1根聚合物链中包含成分不同的2种以上聚合物链段的结构，因此具有通过对单体组成下功夫能够对各聚合物链段赋予不同的功能性的优点。例如，对由包含不同的单体组成(成分)的A链和B链形成的A-B型嵌段共聚物作为例子进行说明，如果以将聚合物链段A(A链)制成为具有与常用性树脂亲和性高的成分、另一方面将聚合物链段B(B链)制成为与纤维素吸附的成分的方式设计A-B嵌段共聚物，则通过利用该共聚物作为分散剂，A链与B链分别有效地起作用，从而能够期待在常用性树脂中的纤维素的聚集抑制、分散稳定化。即，使用具有树脂亲和性链段A和纤维素吸附性链段B的A-B嵌段共聚物作为纤维素分散树脂组合物的分散剂的情况下，可以期待纤维素在各种成型体等中应用的常用树脂中的分散性变得良好，作为填料充分地提高成型体等的机械强度。如前所述，这样的嵌段共聚物的合成中适用活性自由基聚合法。作为活性自由基聚合法，具体而言，报告了以下所列举的各种方法。开发出了例如：利用氮氧自由基的解离和结合的硝基氧化物法(Nitroxide mediated polymerization，以下，简称为NMP法)；使用铜、钌、镍、铁等重金属以及与它们形成络合物的配体、以卤化物作为起始化合物进行聚合的原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization，以下，简称为ATRP法)；以二硫代羧酸酯等作为起始化合物、使用加成聚合性单体和自由基引发剂进行聚合的可逆加成-断裂链转移聚合(Reversible addition fragmentation chain transfer polymerization，以下，简称为RAFT法)；使用有机碲、有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纤维素用高分子分散剂，其特征在于，其为用于使纤维素分散的纤维素用高分子分散剂，该高分子分散剂是通过可逆链转移催化聚合(RTCP)法合成的、具有含有树脂亲和性链段A和纤维素吸附性链段B的嵌段共聚物结构的高分子化合物，所述可逆链转移催化聚合(RTCP)法是不使用重金属、氮氧化物或硫系化合物的任一者的活性自由基聚合法，以有机碘化合物作为起始化合物，以磷化合物、氮化合物、氧化合物或碳化合物作为催化剂。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-0724821.一种纤维素用高分子分散剂，其特征在于，其为用于使纤维素分散的纤维素用高分子分散剂，该高分子分散剂是通过可逆链转移催化聚合(RTCP)法合成的、具有含有树脂亲和性链段A和纤维素吸附性链段B的嵌段共聚物结构的高分子化合物，所述可逆链转移催化聚合(RTCP)法是不使用重金属、氮氧化物或硫系化合物的任一者的活性自由基聚合法，以有机碘化合物作为起始化合物，以磷化合物、氮化合物、氧化合物或碳化合物作为催化剂。2.根据权利要求1所述的纤维素用高分子分散剂，其中，所述高分子化合物进一步为满足下述(1)～(5)的全部特征的A-B嵌段共聚物，(1)所述A-B嵌段共聚物的构成成分的90质量％以上由甲基丙烯酸酯系单体构成；(2)所述纤维素吸附性链段B的构成成分的50质量％以上由具有1个以上羟基的甲基丙烯酸酯系单体和/或具有脲基的甲基丙烯酸酯系单体构成，并且不具有与热塑性树脂的相容性；(3)所述树脂亲和性链段A的通过凝胶渗透色谱法测得的以聚苯乙烯换算的数均分子量为500～20000，并且该树脂亲和性链段A占所述A-B共聚物整体的比率为5～95质量％；(4)所述纤维素吸附性链段B的通过凝胶渗透色谱法测得的以聚苯乙烯换算的数均分子量为500～20000，并且该纤维素吸附性链段B占所述A-B共聚物整体的比率为5～95质量％；(5)所述A-B嵌段共聚物的通过凝胶渗透色谱法测得的以聚苯乙烯换算的数均分子量为3500～40000，并且分子量分布指数(重均分子量/数均分子量)为1.0～1.6。3.根据权利要求2所述的纤维素用高分子分散剂，其中，所述(2)的纤维素吸附性链段B的构成成分的70质量％以上由具有1个以上羟基的甲基丙烯酸酯系单体和/或具有脲基的甲基丙烯酸酯系单体构成；所述(3)的树脂亲和性链段A的通过凝胶渗透色谱法测得的以聚苯乙烯换算的数均分子量为1000～8000，并且树脂亲和性链段A占所述A-B共聚物整体的比率为30～70质量％；所述(4)的纤维素吸附性链段B的通过凝胶渗透色谱法测得的以聚苯乙烯换算的数均分子量为1000～8000，并且纤维素吸附性链段B占所述A-B共聚物整体的比率为30～70质量％；所述(5)的A-B共聚物的通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：今井贵宏，青柳太洋，嶋中博之，辻井敬亘，榊原圭太，后藤淳，
申请(专利权)人：大日精化工业株式会社，国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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