改性纤维素纳米纤维的制造方法、改性纤维素纳米纤维、树脂组合物及其成形体技术

提供一种改性纤维素纳米纤维的制造方法，其特征在于，其具备下述工序：在开纤树脂中将纤维素微细化而制造纤维素纳米纤维的工序；和在开纤树脂中使纤维素纳米纤维所具有的羟基与环状多元酸酐(A)反应而得到改性纤维素纳米纤维的工序。进而，提供由上述制造方法得到的改性纤维素纳米纤维、含有该改性纤维素纳米纤维的树脂组合物及其成形体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改性纤维素纳米纤维的制造方法、改性纤维素纳米纤维、树脂组合物及其成形体
本专利技术涉及改性纤维素纳米纤维的制造方法，利用该制造方法得到的改性纤维素纳米纤维、含有该改性纤维素纳米纤维的树脂组合物及其成形体，其中，所述改性纤维素纳米纤维的制造方法的特征在于，其具备下述工序：在开纤树脂中将纤维素微细化而制造纤维素纳米纤维的工序、和在开纤树脂中使纤维素纳米纤维所具有的羟基与环状多元酸酐(A)反应而得到改性纤维素纳米纤维的工序。
技术介绍
近年开发的纤维素纳米纤维为植物来源的天然原料纳米填料，作为低比重且高强度的树脂用复合材料而备受瞩目。为了得到将具有多个羟基的纤维素微细化至纳米级别的纤维素纳米纤维，可以通过在水中进行开纤、或在树脂中混合大量的水进行开纤(参照专利文献1)、或在有机溶剂中将纤维素微细化(参照专利文献2)从而得到。然而，对于该开纤纤维素纳米纤维，从其纳米尺寸的大小方面来看体积非常大、而且亲水性高，因此与各种树脂配混时仅仅配混少量树脂组合物的粘度就会升高，从而能够配混的量非常少，在改善树脂的机械物性方面尚不能说是充分的。另一方面，提供通过使酸酐反应、将纤维素纳米纤维半酯化而成的改性纤维素纳米纤维，提倡改善组合物中的分散状态的方法(参照专利文献3和4)。然而，任意一种方法中，由于要在水中进行纤维素的开纤，因此都需要脱水、干燥、溶剂置换等工序，且由于亲水性高，所以与各种树脂配混时，仅仅配混少量树脂组合物的粘度就会升高，这些课题尚未解决。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-42283号公报专利文献2：日本特开2009-261993号公报专利文献3：日本特开2009-293167号公报专利文献4：日本特开2011-105799号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的课题在于，提供配混后的树脂组合物及其成形体的机械物性值优异、且易于与树脂配混的改性纤维素纳米纤维的制造方法。另外，本专利技术的课题在于，提供利用该制造方法得到的改性纤维素纳米纤维、含有该改性纤维素纳米纤维的树脂组合物及其成形体。用于解决问题的方案本专利技术人等反复深入研究，结果发现：通过提供如下改性纤维素纳米纤维的制造方法、利用该制造方法得到的改性纤维素纳米纤维、含有该改性纤维素纳米纤维的树脂组合物及其成形体能够解决上述课题，其中，所述改性纤维素纳米纤维的制造方法的特征在于，其具备下述工序：不使用水、亲水溶剂而在开纤树脂中将纤维素微细化而制造纤维素纳米纤维的工序、和在开纤树脂中使纤维素纳米纤维所具有的羟基与环状多元酸酐(A)反应而得到改性纤维素纳米纤维的工序。即，本专利技术提供一种改性纤维素纳米纤维的制造方法，其特征在于，其具备下述工序：在开纤树脂中将纤维素微细化而制造纤维素纳米纤维的工序；和在开纤树脂中使纤维素纳米纤维所具有的羟基与环状多元酸酐(A)反应而得到改性纤维素纳米纤维的工序。进而，提供上述的改性纤维素纳米纤维的制造方法，其中，上述环状多元酸酐(A)如下述式(1)所示。(式(1)中，R1表示碳数15以下的直链状或支链状的亚烷基、亚链烯基、或具有环状结构的取代基。进而，也可以借由取代基而环状酸酐彼此键合形成多聚体。)进而，提供利用上述制造方法得到的改性纤维素纳米纤维、和含有该改性纤维素纳米纤维的树脂组合物及其成形体。专利技术的效果根据本专利技术，发现通过提供如下改性纤维素纳米纤维的制造方法、和利用该制造方法得到的改性纤维素纳米纤维，从而可以以高浓度对树脂组合物进行配混，且形成成形体时断裂韧性值等机械物性优异，其中，所述改性纤维素纳米纤维的制造方法的特征在于，其具备下述工序：在开纤树脂中将纤维素微细化而制造纤维素纳米纤维的工序、和在开纤树脂中使纤维素纳米纤维所具有的羟基与环状多元酸酐(A)反应而得到改性纤维素纳米纤维的工序。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行详细地说明。需要说明的是，以下的内容为本专利技术的实施方式的一例，本专利技术不限定于该内容。[纤维素的种类]本专利技术的纤维素纳米纤维是将各种纤维素微细化而得到的，可以通过包含于树脂中而用作能够加强树脂的断裂韧性值等的树脂增强剂。本专利技术的纤维素只要是能够用作微细化材料的纤维素即可，可以利用纸浆、棉、纸、人造丝·铜氨纤维(cupra)·波里诺西克(polynosic)·醋酸纤维等再生纤维素纤维、细菌纤维素(bacterialcellulose)、海鞘等动物来源的纤维素等。另外，这些纤维素根据需要可以为对表面进行了化学修饰处理的物质。作为纸浆，可以适宜使用木材纸浆、非木材纸浆两者。作为木材纸浆，有机械纸浆和化学纸浆，木质素含量少的化学纸浆是优选的。化学纸浆有亚硫酸盐纸浆、牛皮纸浆、碱法浆等，均可以适宜使用。作为非木材纸浆，稻草、甘蔗渣、槿麻、竹、芦苇、楮、亚麻等均可利用。棉为主要用于衣料用纤维的植物，棉花、棉纤维、棉布均可利用。纸是从纸浆中取出纤维并抄造而成的，也可以适宜使用报纸、废牛奶盒、复印废纸等旧纸。另外，作为用作微细化材料的纤维素，可以使用将纤维素破碎并具有一定的粒径分布的纤维素粉末，可列举出：NIPPONPAPERINDUSTRIESCHEMICALDIVISION制造的KCFLOCK、ASAHIKASEICHEMICALSCORPORATION制造的CEOLUS、FMC公司制造的AVICEL等。[纤维素纳米纤维]本专利技术的纤维素纳米纤维可以通过在开纤树脂中将纤维素微细化从而制造。通过在开纤树脂中添加纤维素，以机械方式赋予剪切力从而进行。作为赋予剪切力的手段，可以使用珠磨机、超声波均化器、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等挤出机、班伯里混合机、研磨机、加压捏合机、二辊磨等公知的混炼机等来赋予剪切力。这些之中，从在高粘度的树脂中也可以得到稳定的剪切力的观点出发，优选使用加压捏合机。通过本专利技术的微细化方法，纤维素进行纤维素纳米纤维化。本专利技术的微细化方法中，例如可以在长轴方向微细化至100nm～1000000nm、在短轴方向微细化至5nm～1000nm。[开纤树脂]本专利技术的开纤树脂只要在不破坏本专利技术的效果的范围就可以使用公知常用的树脂，具体而言，为聚酯系树脂、乙烯基树脂、改性环氧树脂。[聚酯系树脂]本专利技术的聚酯系树脂是指使下述通式(2)所示的1种或2种以上的多元醇与下述通式(3)所示的1种或2种以上的多元羧酸反应而得到的聚酯树脂。A-(OH)m···(2)[式中，A表示可以包含氧原子的碳数1～20的脂肪族烃基、可以具有取代基的芳香族基团或杂环芳香族基团。m表示2～4的整数。]B-(COOH)n···(3)[式中，B表示碳数1～20的脂肪族烃基、可以具有取代基的芳香族基团或杂环芳香族基团。n表示2～4的整数。]作为通式(2)所示的多元醇，可列举出乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,4-丁二醇、2-乙基-1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-庚二醇、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性纤维素纳米纤维的制造方法，其特征在于，其具备下述工序：在开纤树脂中将纤维素微细化而制造纤维素纳米纤维的工序；和在开纤树脂中使纤维素纳米纤维所具有的羟基与环状多元酸酐(A)反应而得到改性纤维素纳米纤维的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.29 JP 2012-0765331.一种改性纤维素纳米纤维的制造方法，其特征在于，其具备下述工序：不使用水和亲水溶剂，在开纤树脂中将纤维素微细化而制造纤维素纳米纤维的工序，其中，在所述纤维素和所述开纤树脂的组合物中，所述纤维素的比率为10质量％-90质量％；和在开纤树脂中使纤维素纳米纤维所具有的羟基与环状多元酸酐(A)反应而得到改性纤维素纳米纤维的工序，其中所述改性纤维素纳米纤维所具有的由下述通式(4)表示的官能团的取代数相对于纤维素纳米纤维的葡萄糖单元1摩尔为0.1摩尔～1.0摩尔之间：式(4)中，R1表示碳数15以下的直链状或支链状的亚烷基、亚链烯基、或具有环状结构的取代基。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：生熊崇人，山崎刚，原田友昭，原田哲哉，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP