含天然植物纤维和合成高分子的复合材料及其制造方法技术

得到能够减轻对环境的负荷、轻质且机械强度高、成型加工性、耐水性优异的复合材料。本发明专利技术的含天然植物纤维和合成高分子的复合材料的制造方法的特征在于包含下述工序：在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分子链的工序，将上述化学键合后的纤维和种类与化学键合中使用的合成高分子相同或不同的合成高分子混炼的工序，将得到的混炼物成型为规定形状的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及成型加工性、耐水性、热稳定性优异的、含天然植物纤 维和合成高分子的复合材料及其制造方法。
技术介绍
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Composite Materials)中最大 量生产、最广泛使用的是玻璃纤维增强塑料(Glass Fiber Reinforced Plastic、以下称为"GFRP")。但是，近年从适应环境方面考虑，限制 使用GFRP。总之，GFRP在焚烧时产生包含大量玻璃丝的残渣，上述玻 璃丝无法用适应环境的处理方法分解。而且，加工GFRP时产生的玻璃 粉尘可能引起加工业者过敏或患上皮肤炎症。因此，取代GFRP受到关注的是用天然纤维增强的塑料。上述天然 纤维增强塑料(Natural Fiber Reinforced Plastic、以下称为"NFRP") 能够不产生玻璃质残渣地焚烧。特别是构成NFRP的天然纤维，随天然 纤维焚烧产生的二氧化碳的量只是植物成长时吸收的二氧化碳的量，从 最近的地球变暖方面考虑，可以期待限制日趋严格的二氧化碳的生产消 耗平衡为零。进而，不只环境方面，在机械特性方面，NFRP的纤维为 低密度、不脆，所以也可以期待作为轻质且高韧性的复合材料。关于NFRP的研究，从20世纪80年代开始对使用木材纤维的复合 材料进行研究。但是从20世纪90年代以后，希望利用以洋麻纤维为代 表的一年生植物的纤维的趋势变显著。例如，公开了含50重量％ (39 体积％)洋麻纤维和聚丙烯的复合材料(例如参见非专利文献1)。该 复合材料表现出匹敌在聚丙烯中添加40重量％( 19体积％)玻璃纤维的 复合材料的性能。以上述研究成果为背景，从2000年初开始将NFRP用于汽车的车底*仪表板。另外，公开了一种纤维增强树脂组合物，是将用相容剂进行了表面 处理的洋麻纤维等天然纤维和烯烃类等热塑性树脂材料按规定比率混 合，将上述混合物在规定条件下加热.混炼而形成的纤维增强树脂组合物 (例如参见专利文献l)。另 一方面，本专利技术人等发现将植物纤维用作为强氧化剂的铈盐的硝 酸溶液处理后使甲基丙烯酸曱酯作用、在植物纤维表面接枝聚甲基丙烯 酸曱酯的高分子链，能够得到新型植物纤维-高分子复合材料(参见非专利文献2)。非专利文献1: Sanadi、 A.R.、 etal.、 7th Annual Conference of the International Kenaf Association ( 1995 )非专利文献2: Kuroda、 S.、 et al.、 "Advance on Chemical Engineering and New Material Science" 、 Liaoning Science and Technology Publishing House ( 2002 ) 、 pp.94-98专利文献l:特开2004-114436 (权利要求1、权利要求7)
技术实现思路
但是，非专利文献l及专利文献l中记载的现有NFRP为了提高天 然植物纤维和基质聚合物界面的接合强度，使用的基质聚合物的种类有 限。即，现有的NFRP必须将具有极性的聚合物用于基质、或对天然植 物纤维实施硅烷偶联剂之类表面处理、或必须添加马来酸改性聚烯烃。 但是，上述硅烷偶联剂为低分子量化合物、马来酸改性聚烯烃的分子量 也在约1万以下，所以现有NFRP的分散相-基质界面的强度并不充分。 另外，只能得到缺乏耐水性、耐热性的复合材料。另夕卜，非专利文献2中记载的植物纤维-高分子复合材料存在必须使 用制造工序中环境负荷高的铈盐及硝酸的缺点。本专利技术的目的在于提供能够减轻对环境的负荷、轻质且机械强度 高、成型加工性、耐水性优异的含天然植物纤维和合成高分子的复合材 料及其制造方法。本申请权利要求1的专利技术为 一种含天然植物纤维和合成高分子的复 合材料的制造方法，其特征在于包含下述工序在天然植物纤维表面化 学键合合成高分子的分子链的工序、将化学键合后的纤维和种类与化学 键合中使用的合成高分子相同或不同的合成高分子混炼的工序、将得到 的混炼物成型为规定形状的工序。本申请权利要求2的专利技术为一种制造方法，是权利要求1的专利技术， 在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分子链的工序包含下述工 序将天然植物纤维用过氧化氬水处理，在上述纤维表面引入过氧化基的工序，使上述表面引入了过氧化基的纤维与乙烯类单体接触，以过氧 化基为聚合引发剂在纤维表面接枝聚合合成高分子的工序。另外，本申请权利要求3的专利技术为一种制造方法，是权利要求l的 专利技术，在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分子链的工序包含下 述工序对天然植物纤维进行等离子照射，在上述纤维表面引入过氧化 基的工序，使上述在表面引入了过氧化基的纤维与乙烯类单体接触，以 过氧化基为聚合引发剂在纤维表面接枝聚合合成高分子的工序。本申请权利要求4的专利技术是一种制造方法，是权利要求1的专利技术， 在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分子链的工序包含下述工 序在含有乙烯基的烷氧基硅烷单体存在下使合成高分子与自由基产生 剂作用，由此在合成高分子上接枝聚合上述烷氧基硅烷单体的工序，使合成高分子上接枝聚合的烷氧基硅烷基和在天然植物纤维表面存在的 羟基脱水缩合的工序。本申请权利要求5的专利技术是一种制造方法，是权利要求2或3中记 载的专利技术，其中，天然植物纤维是洋麻纤维，单体为苯乙烯，合成高分 子是聚苯乙烯(以下称为PS)。本申请权利要求6的专利技术是一种制造方法，是权利要求4中记载的 专利技术，其中，天然植物纤维是洋麻纤维，单体是甲基丙烯酰氧基丙基三 烷氧基硅烷，合成高分子是聚丙烯(以下称为PP)。本申请权利要求7的专利技术是一种制造方法，是权利要求4中记载的 专利技术，其中，天然植物纤维是洋麻纤维，单体是曱基丙烯酰氧基丙基三 烷氧基硅烷，合成高分子是聚乙烯(以下称为PE)。本申请权利要求8的专利技术是一种制造方法，是权利要求4中记载的 专利技术，其中，天然植物纤维是洋麻纤维，单体是曱基丙烯酰氧基丙基三 烷氧基硅烷，合成高分子是PS。进而，本申请权利要求9的专利技术是用权利要求1~ 8中任一项所述 方法制造的含天然植物纤维和合成高分子的复合材料。用本专利技术的含天然植物纤维和合成高分子的复合材料的制造方法， 能够得到提高了在天然植物纤维表面化学键合的合成高分子的分子链 与基质的粘合性、轻质且机械强度高、成型加工性、耐水性优异的作为 天然纤维增强塑料的复合材料。另外，上述复合材料具有在焚烧时不产 生对环境造成负荷的残渣的优点。附图说明表示实施例5中得到的复合材料的照片图。 具体实施例方式以下，说明本专利技术的最佳实施方案。作为本专利技术的天然植物纤维，可以举出洋麻、棉、黄麻、马尼拉麻、 剑麻、竹、纤维纸浆、古纸等。其中，洋麻的繁殖速度极快、每单位面 积的纤维生产量大，所以从空气中吸收的二氧化碳量大，緩和二氧化碳 引起的温室效应，发挥防止地球温暖化的效果，故而优选。另外，天然 植物纤维用于本专利技术的制造方法时，如果裁成2 ~ 5mm左右的所希望长 度，则容易操作、且容易加工，故而优选。本专利技术的含天然植物纤维和合成高分子的复合材料的制造方法的 特征在于包含下述工序在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分 子链的工序，将化学键合后的纤维和种类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含天然植物纤维和合成高分子的复合材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：　在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分子链的工序，　将上述化学键合后的纤维和种类与上述化学键合中使用的合成高分子相同或不同的合成高分子混炼的工序， 　将上述得到的混炼物成型为规定形状的工序。

【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：黑田真一，
申请(专利权)人：国立大学法人群马大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]