纤维素纳米纤维含水分散液制造技术

本发明专利技术的一个方式涉及提供具有充分的机械特性和热特性、并且在实际用途中具有优异的耐磨耗性和成型性的树脂组合物和树脂成型体。本发明专利技术的一个方式提供包含(A)纤维素纳米纤维、(B)表面处理剂以及水的纤维素纳米纤维含水分散液。在一个方式中，(B)表面处理剂的HLB值为0.1以上且小于8.0。本发明专利技术的一个方式提供一种分散液，其包含(B)表面处理剂、(D)粘结剂成分以及水，(B)表面处理剂为具有亲水性链段和疏水性链段、数均分子量为200～30000的水溶性聚合物，(D)粘结剂成分为聚氨酯。本发明专利技术的一个方式提供包含(A)纤维素纳米纤维、(B)表面处理剂以及(F)热塑性树脂的纤维素纳米纤维树脂组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维素纳米纤维含水分散液
本专利技术涉及纤维素纳米纤维含水分散液及其干燥体、以及纤维素纳米纤维树脂组合物和树脂成型体。
技术介绍
热塑性树脂质轻、加工特性优异，因此被广泛用于汽车部件、电气·电子部件、办公设备外壳、精密部件等多个方面。但是，单独的树脂多数情况下机械特性、滑动性、热稳定性、尺寸稳定性等不充分，通常使用树脂与各种无机材料的复合物。将热塑性树脂利用玻璃纤维、碳纤维、滑石、粘土等作为无机填充剂的增强材料进行增强而得到的树脂组合物的比重高，因此具有所得到的树脂成型体的重量增大的问题。因此，近年来，作为树脂的新型增强材料，开始使用环境负荷低的纤维素。关于纤维素，作为其单一物质的特性，已知具有与芳族聚酰胺纤维匹敌的高弹性模量、以及低于玻璃纤维的线膨胀系数。另外，其真密度低至1.56g/cm3，与通常作为热塑性树脂的增强材料使用的玻璃(密度2.4～2.6g/cm3)或滑石(密度2.7g/cm3)相比，为压倒性的轻质材料。纤维素除了以树木为原料的纤维素以外，还涉及以麻、棉花、槿麻、木薯等为原料的纤维素等多个分支。此外还已知有以椰果为代表的细菌纤维素等。作为这些原料的自然资源在地球上大量存在，为了对其进行有效利用，在树脂中应用纤维素作为填料的技术备受关注。关于CNF(纤维素纳米纤维)，已知其是通过以纸浆等作为原料，对半纤维素部分进行水解而将其弱化后，利用高压均化器、高压微射流均质机、球磨机或圆盘式粉碎机之类的粉碎法进行开纤而得到的，其在水中形成了被称为微细纳米分散的水平的高度分散状态或网络。但是，为了在树脂中混配CNF，需要将CNF干燥而制成粉末，但CNF在与水分离的过程中会从微分散状态变成牢固的凝集体，具有难以再分散的问题。该凝集力是通过由纤维素所具有的羟基形成的氢键来表现的，可以说非常牢固。因此，为了表现出充分的性能，需要松弛由纤维素所具有的羟基形成的氢键。另外，即使能够充分实现氢键的松弛，在树脂中也难以维持开纤的状态(纳米尺寸(即小于1μm))。已经提出了以这些CNF作为填料与各种树脂复合而成的组合物。例如，专利文献1、2中记载了使用分散剂将纤维素与树脂进行复合的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5797129号公报专利文献2：国际公开第2018/123150号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献1中记载了使用HLB值为8～13的醚型非离子表面活性剂使纤维素纳米纤维进行分散的技术，并给出了下述教导：通过在低浓度的CNF浆料中添加表面活性剂，即使在搅拌后一定时间，CNF的分散性也优异；以及使用聚丙烯。但是，专利文献1所记载的纤维素纳米纤维是以利用X射线CT即可确认到纤维素纳米纤维的块的分散程度存在的，因此机械特性和热特性的提高效果非常小。另外，其中未提及热塑性树脂的滑动性、异味性和成型性。专利文献2中记载了使用有机成分使纤维素分散的技术，该技术中，机械特性和热特性的提高效果也非常小，并且其中未提及热塑性树脂的滑动性、异味性和成型性。因此，这些专利文献面临着不适于实际用途的问题。即，目前尚未获得用于提供下述含有纤维素纳米纤维的树脂成型体的纤维素纳米纤维含水分散液、纤维素纳米纤维干燥体，该含有纤维素纳米纤维的树脂成型体中，将足以使树脂成型体表现出所期望的机械特性的量的纤维素分散在树脂组合物中，确保高机械特性和热特性(特别是降低的热膨胀)，进而耐磨耗性(特别是滑动时的耐磨耗性)、成型性优异。本专利技术的一个方式的目的在于解决上述课题，提供在干燥后也能够容易地使纤维素纳米纤维再分散在水或有机溶剂中并且可赋予纤维素纳米纤维在树脂中的优异分散性的分散液和纤维素纳米纤维含水分散液；以及在分散在树脂中时可对树脂组合物赋予充分的机械特性和热特性、并且在实际用途中可赋予优异的耐磨耗性以及优异的成型性和/或优异的涂布性的纤维素纳米纤维干燥体。本专利技术的一个方式的目的在于提供具有优异的机械特性和热特性、并且在实际用途中具有优异的耐磨耗性以及优异的成型性和/或优异的涂布性的树脂组合物和树脂成型体。本专利技术的一个方式的目的在于进一步提供滑动性、成型前后的外观变化的降低和/或异味的降低均优异的树脂组合物和树脂成型体。用于解决课题的手段本专利技术人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，通过使用包含特定的表面处理剂的纤维素纳米纤维含水分散液能够解决上述课题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术包括下述方式。[1]一种纤维素纳米纤维含水分散液，其是包含(A)纤维素纳米纤维、(B)表面处理剂以及水的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，上述(B)表面处理剂具有0.1以上且小于8.0的HLB值。[2]如上述方式1所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的数均分子量为200～30000。[3]如上述方式1或2所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的浊点为10℃以上。[4]如上述方式1～3中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂具有亲水性链段和疏水性链段。[5]如上述方式4所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，上述亲水性链段包含聚氧乙烯嵌段，上述疏水性链段包含聚氧丙烯嵌段。[6]如上述方式4或5所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的分子结构为选自ABA型的三嵌段结构、3支链结构以及4支链结构中的1种。[7]如上述方式6所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的分子结构为亲水性链段-疏水性链段-亲水性链段的三嵌段结构。[8]如上述方式4～7中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的疏水性链段质量分数相对于亲水性链段质量分数之比(疏水性链段质量分数/亲水性链段质量分数)为0.1～3。[9]如上述方式1～8中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂为非离子表面活性剂。[10]如上述方式9所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂为醚型非离子表面活性剂。[11]如上述方式1～10中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，相对于(A)纤维素纳米纤维100质量份，以0.1～100质量份的量包含(B)表面处理剂。[12]如上述方式1～11中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，进一步包含(C)水溶性有机溶剂。[13]如上述方式1～12中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，进一步包含(D)粘结剂成分。[14]如上述方式13所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂为水溶性聚合物，(D)粘结剂成分为具有软链段和硬链段的聚氨酯。[15]如上述方式13或14所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，相对于(A)纤维素纳米纤维100质量份，包含0.1～100质量份的(B)表面处理剂以及0.1～100质量份的(D)粘结剂成分。[16]如上述方式1～15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素纳米纤维含水分散液，其是包含(A)纤维素纳米纤维、(B)表面处理剂以及水的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，所述(B)表面处理剂具有0.1以上且小于8.0的HLB值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180423 JP 2018-082268;20180518 JP 2018-096460;201.一种纤维素纳米纤维含水分散液，其是包含(A)纤维素纳米纤维、(B)表面处理剂以及水的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，所述(B)表面处理剂具有0.1以上且小于8.0的HLB值。


2.如权利要求1所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的数均分子量为200～30000。


3.如权利要求1或2所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的浊点为10℃以上。


4.如权利要求1～3中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂具有亲水性链段和疏水性链段。


5.如权利要求4所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，所述亲水性链段包含聚氧乙烯嵌段，所述疏水性链段包含聚氧丙烯嵌段。


6.如权利要求4或5所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的分子结构为选自ABA型三嵌段结构、3支链结构以及4支链结构中的1种。


7.如权利要求6所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的分子结构为亲水性链段-疏水性链段-亲水性链段的三嵌段结构。


8.如权利要求4～7中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂的疏水性链段质量分数相对于亲水性链段质量分数之比、即疏水性链段质量分数/亲水性链段质量分数为0.1～3。


9.如权利要求1～8中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂为非离子表面活性剂。


10.如权利要求9所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(B)表面处理剂为醚型非离子表面活性剂。


11.如权利要求1～10中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，相对于(A)纤维素纳米纤维100质量份，以0.1质量份～100质量份的量包含(B)表面处理剂。


12.如权利要求1～11中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，进一步包含(C)水溶性有机溶剂。


13.如权利要求1～12中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，进一步包含(D)粘结剂成分。


14.如权利要求13所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，
(B)表面处理剂为水溶性聚合物，
(D)粘结剂成分为具有软链段和硬链段的聚氨酯。


15.如权利要求13或14所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，相对于(A)纤维素纳米纤维100质量份，包含0.1质量份～100质量份的(B)表面处理剂以及0.1质量份～100质量份的(D)粘结剂成分。


16.如权利要求1～15中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，进一步包含(E)抗氧化剂。


17.如权利要求16所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，相对于(B)表面处理剂100质量份，包含0.01质量份～100质量份的(E)抗氧化剂。


18.如权利要求16或17所述的纤维素纳米纤维含水分散液，其中，(E)抗氧化剂选自由受阻酚系抗氧化剂、硫系抗氧化剂以及磷系抗氧化剂组成的组。


19.一种纤维素纳米纤维干燥体，其为权利要求1～18中任一项所述的纤维素纳米纤维含水分散液的干燥物。


20.一种纤维素纳米纤维树脂组合物，其是包含(A)纤维素纳米纤维、(B)表面处理剂以及(F)热塑性树脂的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，所述(B)表面处理剂具有0.1以上且小于8.0的HLB值。


21.如权利要求20所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂的数均分子量为200～30000。


22.如权利要求20或21所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂的浊点为10℃以上。


23.如权利要求20～22中任一项所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂具有亲水性链段和疏水性链段。


24.如权利要求23所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，所述亲水性链段包含聚氧乙烯嵌段，所述疏水性链段包含聚氧丙烯嵌段。


25.如权利要求23或24所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂的分子结构为选自ABA型的三嵌段结构、3支链结构以及4支链结构中的1种。


26.如权利要求25所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂的分子结构为亲水性链段-疏水性链段-亲水性链段的三嵌段结构。


27.如权利要求23～26中任一项所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂的疏水性链段质量分数相对于亲水性链段质量分数之比、即疏水性链段质量分数/亲水性链段质量分数为0.1～3。


28.如权利要求23～27中任一项所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂为非离子表面活性剂。


29.如权利要求28所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，(B)表面处理剂为醚型非离子表面活性剂。


30.如权利要求20～29中任一项所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，相对于(A)纤维素纳米纤维100质量份，以0.1质量份～100质量份的量包含(B)表面处理剂。


31.如权利要求20～30中任一项所述的纤维素纳米纤维树脂组合物，其中，
(B)表面处理剂具有200～25000的数均分子量，
相对于(F)热塑性树脂100质量份，包含1质量份～200质量份的...

【专利技术属性】
技术研发人员：都筑隼一，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP