纖維素樹脂組合物的製作方法

2023-05-12 19:17:36

專利名稱：纖維素樹脂組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種纖維素樹脂組合物。
背景技術：
使用植物作為原料的生物塑料能夠有助於對抗石油耗竭和全球變暖的對策，並已經開始不僅用於普通產品如包裝、容器和纖維中，還用於耐久性產品如電子裝置和汽車中。然而，一般的生物塑料如聚乳酸、聚羥基鏈烷酸酯和改性澱粉都使用澱粉材料，更確切地使用可食用部分作為原料。因此，出於對未來食品短缺的擔心，期望開發一種使用非可食用部分作為原料的新型生物塑料。
作為使用非可食用部分作為原料的生物塑料，已經開發了各種使用纖維素的生物 塑料並使其商品化，所述纖維素是木材和植物的非可食用部分的主要成分。纖維素是通過P -葡萄糖的聚合而形成的高分子量化合物。由於纖維素具有高結晶性，因此其硬、脆且無熱塑性。另外，由於纖維素含有許多羥基，因此吸水性高並且耐水性低。於是，已經進行了各種研究來改善纖維素的性能。例如，專利文獻I (日本特開平11-255801號公報)公開了一種通過具有羥基的乙酸纖維素與e-己內酯的開環接枝聚合而獲得的具有熱塑性的可生物降解的接枝聚合物。同時，已經開發了使用纖維素以外的非可食用成分的材料。例如，由於源自腰果殼的腰果酚具有穩定的產量和歸因於其特徵性的分子結構的優異功能性，因此可用於各種應用。作為使用腰果酚的實例，專利文獻2 (日本特開平10-8035號公報)公開了一種用於制動的摩擦材料，所述摩擦材料由纖維基材、填充材料和粘合劑形成，所述纖維基材由芳綸漿柏和纖維素纖維製成，所述填充材料由碳酸鈣和腰果粉製成，所述粘合劑由酚醛樹脂製成。專利文獻3 (日本特開2001-32869號公報)公開了一種摩擦材料,所述摩擦材料由基材、填充材料和有機-無機複合粘合劑形成，所述基材由芳綸纖維和纖維素纖維製成，所述填充材料由石墨和腰果粉製成。據描述，所述摩擦材料被應用於汽車等的動力傳送系統的離合器襯片。在非專利文獻I (George John等人，聚合物通報(Polymer Bulletin), 22,第89-94頁(1989))中，據描述，通過將紙張浸泡在腰果酚中以進行接枝反應，能夠提高紙的耐水性，其中腰果酚通過所述接枝反應而結合至構成紙張的纖維素。據描述，在接枝反應中，腰果酚的末端雙鍵在三氟化硼乙醚(BF3-OEt2)的存在下結合至纖維素的羥基。引用列表專利文獻專利文獻1:日本特開平11-255801號公報專利文獻2 :日本特開平10-8035號公報專利文獻3 :日本特開2001-32869號公報非專利文獻1:George John 等人,聚合物通報(Polymer Bulletin), 22,第 89-94頁(1989)

發明內容
技術問題性能受纖維素的固有性能影響的纖維素生物塑料在強度、耐熱性、耐水性、熱塑性和耐衝擊性方面是不足的。特別是當將纖維素生物塑料應用於耐久性產品如電子裝置用包裝時，需要改善這些性能。纖維素生物塑料具有另一個問題。當為了改善熱塑性而添加增塑劑時，耐熱性和強度(特別是剛性)降低，並且還發生均質性的降低和增塑劑的滲出(增塑劑在成型產物的表面中滲出)。此外，當大量添加由石油原料形成的增塑劑時，植物利用率(植物性)降低。此外，如果添加通常的柔性成分以改善耐衝擊性，則柔性成分在成型過程期間滲出並可 能影響成型性。本發明的目的是提供一種具有改善的耐衝擊性以及熱塑性、耐熱性、強度、成型性和耐水性的纖維素樹脂組合物。解決問題的手段根據本發明的一方面，提供一種纖維素樹脂組合物，其包含通過將腰果酚或其衍生物結合至纖維素或其衍生物而製造的纖維素樹脂；以及通過將腰果酚或其衍生物結合至有機矽化合物而製造的腰果酚改性的有機矽化合物。根據本發明的另一個例示性方面，提供一種成型材料，其包含上述纖維素樹脂組合物。發明效果根據本發明的例示性實施方式，可以提供一種具有改善的耐衝擊性以及熱塑性、耐熱性、強度和耐水性的纖維素樹脂組合物。
具體實施例方式本發明的例示性實施方式的纖維素樹脂組合物是含有以下物質的樹脂組合物通過將腰果酚或其衍生物(在下文中稱為「腰果酚成分」)化學結合(接枝)至纖維素(或其衍生物)而製造的腰果酚加成的纖維素樹脂，以及通過將腰果酚成分化學結合至有機矽化合物而製造的腰果酚改性的有機矽化合物。由於腰果酚成分接枝至纖維素(或其衍生物)，能夠改善機械特性(特別是韌性)和耐水性。此外，由於通過接枝提供了良好的熱塑性，因此，能夠減少增塑劑的添加量或者可以不添加增塑劑。結果，與含有增塑劑的纖維素樹脂組合物相比，能夠抑制耐熱性和強度(特別是剛性)的降低，並且能夠改善所得樹脂的均質性。另外，能夠解決滲出的問題。此夕卜，由於能夠將由石油原料製成的增塑劑的添加量降低或減少至零，因此能夠提高植物性。另外，由於纖維素和腰果酚兩者都源自植物的非可食用部分，因此，能夠提高非可食用部分的利用率。通過向腰果酚加成的纖維素樹脂中添加腰果酚改性的有機矽化合物，然後將它們混合，能夠改善耐衝擊性。此外，由於腰果酚加成的纖維素樹脂和腰果酚改性的有機矽化合物之間的相容性高，因此，能夠抑制腰果酚改性的有機矽化合物的滲出。[腰果酚加成的纖維素樹脂]首先，將更詳細地描述在本實施方式的纖維素樹脂組合物中作為基礎樹脂包含的腰果酚加成的纖維素樹脂(在下文中稱為「纖維素樹脂」)。纖維素是由下式(I)表示的￠-葡萄糖的直鏈聚合物，並且每個葡萄糖單位具有3個羥基。利用這些羥基能夠將腰果酚成分接枝。
權利要求
1.一種纖維素樹脂組合物，包含 通過將腰果酚或其衍生物結合至纖維素或其衍生物而製造的纖維素樹脂；以及 通過將腰果酚或其衍生物結合至有機矽化合物而製造的腰果酚改性的有機矽化合物。
2.權利要求1的纖維素樹脂組合物，其中所述有機矽化合物是包含官能團的聚矽氧燒，並且 所述腰果酚改性的有機矽化合物是通過利用所述聚矽氧烷的官能團和所述腰果酚或其衍生物的酚羥基將該腰果酚或其衍生物結合至該聚矽氧烷而製造的化合物。
3.權利要求2的纖維素樹脂組合物，其中所述有機矽化合物包含選自以下的至少一種包含環氧基的聚矽氧烷、包含氨基的聚矽氧烷、包含羥基的聚矽氧烷、和包含羧基的聚矽氧烷。
4.權利要求3的纖維素樹脂組合物，其中包含所述官能團的基團所結合的聚矽氧烷矽原子和所述酚羥基所結合的腰果酚碳原子是經由有機連接基團連接的，並且 所述有機連接基團包含在所述聚矽氧烷矽原子側的選自醯胺鍵、酯鍵、醚鍵和氨基甲酸酯鍵的第一鍵，以及在所述腰果酚碳原子側的選自酯鍵、醚鍵和氨基甲酸酯鍵的第二鍵。
5.權利要求4的纖維素樹脂組合物，其中所述腰果酚改性的有機矽化合物的所述有機連接基團包含具有I至20個碳原子的二價烴基。
6.權利要求1至5任一項的纖維素樹脂組合物，其中基於所述腰果酚改性的有機矽化合物和所述纖維素樹脂的總量，所述腰果酚改性的有機矽化合物的含量為I質量％以上且20質量％以上。
7.權利要求1至6任一項的纖維素樹脂組合物，其中所述纖維素樹脂是通過利用所述纖維素或其衍生物的羥基和所述腰果酚或其衍生物的酚羥基將該腰果酚或其衍生物結合至該纖維素或其衍生物而製造的樹脂。
8.權利要求7的纖維素樹脂組合物，其中所述羥基所結合的纖維素碳原子和所述酚羥基所結合的腰果酚碳原子是經由有機連接基團連接的，並且 所述有機連接基團包含結合至所述纖維素碳原子的第一鍵，所述第一鍵選自酯鍵、醚鍵和氨基甲酸酯鍵；以及結合至所述腰果酚碳原子的第二鍵，所述第二鍵選自酯鍵、醚鍵和氨基甲酸酯鍵。
9.權利要求8的纖維素樹脂組合物，其中所述纖維素樹脂的所述有機連接基團包含具有I至20個碳原子的二價烴基。
10.權利要求1至9任一項的纖維素樹脂組合物，其中在所述纖維素樹脂中，所述纖維素或其衍生物的每葡萄糖單位上所述腰果酚分子或其衍生物的加成數DSm為O.1以上。
11.權利要求1至10任一項的纖維素樹脂組合物，其中在所述纖維素樹脂中，在所述纖維素或其衍生物的羥基上加成有包含能夠與該羥基反應的官能團的反應性烴化合物。
12.權利要求11的纖維素樹脂組合物，其中所述反應性烴化合物是包含羧基、羧醯滷基或羧酸酐基的烴化合物。
13.權利要求11的纖維素樹脂組合物，其中所述反應性烴化合物包含至少一種單羧酸、其醯齒或其酸酐，所述單羧酸選自脂族羧酸、芳族羧酸和脂環族羧酸。
14.權利要求11至13任一項的纖維素樹脂組合物，其中在所述纖維素樹脂中，所述纖維素或其衍生物的每葡萄糖單位上所述反應性烴化合物分子的加成數DSxxS O.1以上。
15.權利要求1至14任一項的纖維素樹脂組合物，其中在所述纖維素樹脂中，在所述纖維素或其衍生物的羥基上加成有選自乙醯基、丙醯基和丁醯基的至少一種醯基。
16.權利要求1至10任一項的纖維素樹脂組合物，其中在所述纖維素樹脂中，在所述纖維素或其衍生物的羥基上加成有選自乙醯基、丙醯基和丁醯基的至少一種第一醯基，以及源自選自芳族羧酸和脂環族羧酸的至少一種單羧酸的第二醯基，並且 所述纖維素或其衍生物的每葡萄糖單位上所述第二醯基的加成數DSxx為O.1以上。
17.權利要求1至16任一項的纖維素樹脂組合物，其中在所述纖維素樹脂中，每葡萄糖單位的剩餘羥基的個數DSqh為O. 9以下。
18.權利要求1至17任一項的纖維素樹脂組合物，其中在所述纖維素樹脂中，基於該纖維素樹脂，所述纖維素成分和所述腰果酚成分的總和為50質量％以上。
19.權利要求1至18任一項的纖維素樹脂組合物，其中所述腰果酚或其衍生物的不飽和鍵被氫化。
20.一種成型用材料，包含權利要求1至19任一項所述的樹脂組合物。
全文摘要
本發明涉及一種纖維素樹脂組合物，所述纖維素樹脂組合物包含通過將腰果酚或其衍生物結合至纖維素或其衍生物而製造的纖維素樹脂以及通過將腰果酚或其衍生物結合至有機矽化合物而製造的腰果酚改性的有機矽化合物。
文檔編號C08L83/04GK103025815SQ20118003608
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月6日 優先權日2010年8月6日
發明者文成日, 位地正年, 田中修吉 申請人:日本電氣株式會社