纤维素／树脂复合体及其制造方法技术

本发明专利技术提供：纤维素在树脂中均匀分散的纤维素／树脂复合体及其制造方法。含有采用溶解了纤维素的离子性液体，在极性溶剂中使纤维素再析出而形成的纤维素结晶，上述纤维素结晶的纤维素Ｉ型结晶成分的比率、纤维素ＩＩ型结晶成分的比率、与纤维素非结晶成分的比率之和为１，上述纤维素Ｉ型结晶成分的比率在０．４以上，上述纤维素ＩＩ型结晶成分的比率在０．１以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
在建设可持续发展社会时，强烈要求从原来的大量生产、大量消费、大量废弃型向 循环型的转变。特别是原来采用石油等枯竭资源作材料所形成的工业制品必需转变为采用 生物质(biomass)资源。在这种情况下，希望作为木质材料主成分的纤维素得到有效利用。 在这里，原来采用来自石油的树脂所形成的材料与纤维素进行复合化已经完成。其中，通 过具有I型结晶结构的纤维素与树脂的复合化，可以谋求树脂的低热膨张化及强度的增加等。具有I型结晶结构的纤维素可以作为纸、木质材料及衣料而利用，然而，天然纤维 素多数为纤维状，难以以任意形状与树脂均勻分散。树脂与其他化合物复合化，使树脂本来具有的特性提高的纤维强化树脂，即微原 纤维化的纤维素纤维构成的无纺布浸渍树脂而形成的纳米纤维片等已为人知。另外，细菌 纤维素构成的集合体，浸渍纤维形成纤维强化复合体的方法已为人知(参照非专利文献1、 2)。任何一种公知之例也是具有I型的纤维素结晶的纤维素构成的纤维素集合体浸渍树 月旨，由此形成与树脂的复合体。该方法由于是使纤维浸渍树脂形成复合体，故对具有复杂形 状的材料，或具有厚度的材料，或熔融粘度高的热塑性树脂等的成型、加工困难。Appl. Phys. Α2005, Α80,155 Appl. Phys. Lett. 2005，87，243110
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的是提供在树脂中均勻分散了纤维素的纤维素/树脂复合体，及其 制造方法。用于解决课题的手段S卩，本专利技术的纤维素/树脂复合体，其特征在于含有纤维素结晶，该纤维素结晶是 采用溶解了纤维素的离子性液体，在极性溶剂中使纤维素再析出而形成的；上述纤维素结 晶的纤维素I型结晶成分的比率、纤维素II型结晶成分的比率、与纤维素非结晶成分的比 率之和为1，纤维素I型结晶成分的比率在0.4以上，上述纤维素II型结晶成分的比率在 0. 1以上。另外，纤维素/树脂复合体的制造方法，其特征在于，该方法包括在离子性液体 中溶解纤维素的工序；在分散了树脂微粒的极性溶剂中，添加溶解了上述纤维素的离子性 液体，使纤维素再析出的工序；上述树脂微粒发生分散，对纤维素再析出的溶液加以过滤、洗涤，形成纤维素/树脂粉体的工序；以及，对上述纤维素/树脂粉体进行加热、加压，使树 脂熔融，形成纤维素/树脂复合体的工序。专利技术效果按照本专利技术，可将纤维素在树脂中均勻分散。 具体实施例方式下面详细地说明本专利技术。本专利技术，通过使在离子性液体中可溶化的纤维素再析出时，与树脂微粒混合后，力口 热树脂，可以得到纤维素在树脂中均勻分散了的纤维素/树脂复合体。具体的是，通过下述(1) (3)工序形成(1)使树脂微粒在溶 解了纤维素的离子 性液体中分散，往醇或水溶液中滴加离子性液体，得到纤维素与树脂的分散液的工序，或把 溶解了纤维素的离子性液体，滴加至树脂微粒分散了的醇或水溶液中，得到纤维素与树脂 微粒的分散液的工序；(2)把纤维素与树脂微粒的分散液加以过滤、干燥，得到纤维素与树 脂微粒的粉体的工序；(3)把纤维素与树脂微粒的粉体进行加热、加压，使树脂微粒熔融， 得到树脂与纤维素的复合体的工序。本专利技术中可以使用的纤维素，只要是在离子性液体中可溶解的即可。可以举出从 木材及棉花、海草等植物纤维分离的纤维素，从海鞘的被囊等动物纤维分离的纤维素，以及 细菌纤维素等，优选从植物分离的纤维素。可以采用把纸浆、棉花及木材制成粉状，除去木 质素等的木粉等。还有，这些纤维素既可单独使用1种，也可2种以上混合使用。本专利技术中可以使用的树脂微粒，只要是本专利技术中使用的树脂成分为热塑性树脂即 可而未作特别限定，例如，可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸 乙二醇酯、醋酸乙烯树脂、ABS树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯、乙缩醛树脂、 聚碳酸酯、纤维素塑料、聚乳酸、聚乙醇酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、聚乙烯醇、聚乙二醇等聚 醚、聚-3-羟基丁酸酯、聚-4-羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己内酰胺、 聚丙内酰胺等聚酯等热塑性树脂。树脂微粒的平均粒径优选在Imm以下。当处于Imm以上 时，通过树脂熔融与纤维素复合时，发生纤维素凝聚。本专利技术提供的纤维素与树脂的复合体，优选纤维素纤维的重量比率小于60重 量％。当纤维素纤维的重量比率处于60重量％以上时，发生熔融粘度增加等成型性问题。纤维素在离子性液体中可溶已为人知，通过把在离子性液体中可溶化的纤维素添 加至能溶解醇及水等离子性液体的极性液体中，离子性液体溶于极性溶剂的同时，在醇及 水等液体中不溶的纤维素发生再析出已为人知(US2003/0157351，J. Am. Chem. 2002，124， 4974-4975，Macromolecules 2005，38，8272-8277)。作为可以使用的极性溶剂，只要是纤维素成分不溶，能溶解离子性液体的溶剂即 可而未作特别限定。例如，可以采用水、甲醇及乙醇等醇类，乙腈、呋喃及二噁烷等醚，丙酮 等酮，另外，这些也可2种以上并用。优选的是乙醇、甲醇等醇类。纤维素通过溶于离子性液体的纤维素与极性溶剂混合，能够得到纤维素。所得到 的纤维素，通过与管、纤维、粒子等混合时的处理，能够得到任意形状的纤维素。溶于离子性液体的纤维素，在极性溶剂中再析出时，边在溶剂中使树脂微粒分散， 边使纤维素再析出，析出的纤维素，边与树脂微粒进行均勻混合，边过滤、纯化、干燥，由此可以得到树脂微粒在纤维素中均勻分散的纤维素与树脂的粉体。所得到的纤维素与树脂的 粉体通过加热至树脂微粒的熔点以上，使树脂微粒熔融，压缩，由此可以得到纤维素均勻分 散在树脂中的纤维素与树脂的复合体。本专利技术使用的离子性液体，即使在室温下也保持液态，主要是在室温下溶解的盐或盐的混合物。这种盐或混合物，为含阳离子及阴离子的化合物。作为阳离子，可以混合 咪唑鐺离子等环状脒离子，吡啶鐺离子，铵离子，锍离子，鳞离子等有机阳离子以一种或二 种以上使用。作为阴离子，可以混合卤素、N02-、N03-、S04_、SbF6_、AsF6_、AlClp A12C17_、BF4_、 PFp CH3C00\ CF3C00\ CF3SOp (CF3SO2) 2N\ (CF3SO2) 3Γ 等以一种或二种以上使用。本专利技术的混合物及混合材料中使用的纤维素，纤维素I型结晶成分的比率、纤维 素II型结晶成分的比率、与纤维素非结晶成分的比率之和为1，该纤维素I型结晶成分的比 率在0. 4以上，该纤维素II型结晶成分的比率在0. 1以上。通过溶解于离子性液体的纤维 素与极性溶剂混合得到纤维素时，溶解于离子性液体的纤维素长时间保存后与极性溶剂混 合，由此而得到纤维素，所得到的纤维素的结晶性恶化，非结晶成分增多，在与树脂形成复 合体时，所形成的复合体的线膨胀系数不能充分降低。本专利技术的纤维素I型结晶与II型结晶的结晶比率，是指把干燥的纤维素试样粉碎 至粉状，成型为片剂，用Cu-Ka作为X线源，在用反射法得到的广角X线衍射图中，从各自 的结晶峰求出的值。S卩，纤维素I型结晶的结晶比率(X1)是指，从纤维素I型结晶的(110) 面峰的2Θ =15.0°的绝对峰强度Iitl以及从该面间隔中的基线的峰强度h1;按照式(1)求 出本文档来自技高网...

【技术保护点】
纤维素／树脂复合体，其特征在于含有纤维素结晶，该纤维素结晶是采用溶解了纤维素的离子性液体，在极性溶剂中使纤维素再析出而形成的；上述纤维素结晶的纤维素Ⅰ型结晶成分的比率、纤维素Ⅱ型结晶成分的比率、与纤维素非结晶成分的比率之和为１，上述纤维素Ⅰ型结晶成分的比率在０．４以上，上述纤维素Ⅱ型结晶成分的比率在０．１以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：北条房郎，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]