包含纖維素和分散劑的組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及包含纖維素和分散劑的組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 纖維素纖維是所有植物的基本骨架物質(zhì)，在地球上蓄積有超過一兆噸。另外，纖維 素纖維是不僅具有鋼鐵的1/5的重量，還具有鋼鐵的5倍W上的強度、玻璃的1/50的低線 熱膨脹系數(shù)的纖維。因此，已有在樹脂等基質(zhì)中含有纖維素纖維作為填料而賦予機械強度 的技術(shù)（專利文獻1)。另外，為了使纖維素纖維所具有的機械強度進一步提高，將纖維素 纖維開纖，從而制造出纖維素納米纖維（CNF，微纖化植物纖維）（專利文獻2)。與CNF同樣 地，作為對纖維素纖維進行開纖處理后的材料，已知纖維素納米晶體（CNC)。CNF是通過對 纖維素纖維實施機械性開纖等處理而得到的纖維，且為纖維寬度4~lOOnm左右，纖維長度 5ym程度W上的纖維。CNC是通過對纖維素纖維實施酸水解等化學性處理而得到的結(jié)晶， 結(jié)晶寬度10~50皿左右，且為結(jié)晶長度500皿左右的結(jié)晶。運些CNF和CNC統(tǒng)稱為納米 纖維素。納米纖維素具有高比表面積（250~300m7g)，與鋼鐵相比，輕質(zhì)且高強度。
[0003] 納米纖維素比玻璃的熱變形小。高強度且低熱膨脹的納米纖維素作為持續(xù)型資源 材料是有用的原材料，例如，開發(fā)并創(chuàng)造了W下材料：將納米纖維素與樹脂等高分子材料組 合而制成高強度?低熱膨脹的復合材料、氣凝膠材料、利用了由CNC的自組織化所引起的 手性向列液晶相的光學異向性材料、納米纖維素中導入功能性官能團而形成的高功能性材 料。納米纖維素富含徑基，因此為親水性且極性強，具有與疏水性且無極性的通用性樹脂的 相溶性差的一面。在使用了納米纖維素的材料開發(fā)中，進行了如下研究，通過化學處理，進 行納米纖維素的表面改性或向納米纖維素導入官能團，使納米纖維素與通用性樹脂的相溶 性提高。目P，研究了使納米纖維素在通用性樹脂中的分散性提高運一內(nèi)容。
[0004] 另外，研究了向包含纖維素纖維和通用性樹脂的組合物中添加分散劑而使纖維素 纖維與通用性樹脂的相溶性提高的內(nèi)容。在專利文獻3中，向包含纖維素纖維和熱塑性樹 脂的樹脂組合物中配合炭黑、氧化鋒等無機物、多元醇、藍麻油氨化物、藍麻油酸衍生物等 分散劑等，在熱塑性樹脂中使纖維素纖維分散。在非專利文獻1中，使纖維素納米晶體（纖 維素納米晶須）吸附表面活性劑，提高纖維素納米晶體的有機溶劑分散性。在非專利文獻 2中，制作將吸附有表面活性劑的纖維素納米晶體作為增強材的等規(guī)立構(gòu)聚丙締復合材料， 相對于單獨的iPP，提高為約1. 4倍的抗拉強度。 陽0化]在專利文獻4中記載了如下內(nèi)容，利用纖維素作為熱塑性樹脂的增強材時，W抑 制纖維素的凝聚塊的發(fā)生，將纖維素均勻地分散于樹脂中為目的，而使與纖維素纖維為親 水性且具有特定的HLB值（親水親油平衡）的添加劑（低分子系表面活性劑）分散。
[0006] 但是，對于作為現(xiàn)有的分散劑而被使用的成分而言，無法形成與纖維素纖維牢固 且具有熱、沖擊穩(wěn)定性的相互作用，或者纖維素纖維相對于樹脂的相溶性、親和性不充分。 因此，對于在樹脂中引起纖維素纖維的凝聚的方面、纖維素纖維與樹脂的界面的強度不足 的方面等，有改良的余地。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 陽00引專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開2008-266630號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特開2011-213754號公報
[0011] 專利文獻3 :日本特開2012-201767號公報
[0012] 專利文獻 4 :W02012/111408A1
[0013] 非專利文獻
[0014]非專利文獻 1 出eux等，Langmuir,Vol. 16,No. 21，2000,8210-8212
[0015]非專利文獻 2:Ljungberg等，Polymer,Vol. 47, 2006,6285-6292

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所要解決的課題
[0017] 本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠使纖維素在樹脂中的分散性提高的、包含纖維 素和分散劑的組合物。
[0018] 用于解決課題的手段
[0019] 本發(fā)明人等為了解決上述課題而反復進行了潛屯、研究。并且，發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)：若使 用W下的組合物，則使纖維素在樹脂中的分散性提高，上述組合物是包含纖維素和分散劑 的組合物，其中，該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚 物結(jié)構(gòu)或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0020] 本發(fā)明是基于如上所述的見解，進一步反復潛屯、研究而完成的發(fā)明。 陽OW 技術(shù)方案1.
[0022] 一種組合物，其特征在于，
[0023] 是包含纖維素和分散劑的組合物，
[0024] 其中，該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物 結(jié)構(gòu)或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 陽0巧]技術(shù)方案2.
[00%] 根據(jù)上述技術(shù)方案1所述的組合物，其特征在于，上述纖維素為選自纖維素納米 纖維、微纖化纖維素、微晶纖維素、紙漿、木質(zhì)纖維素、木屑中的至少1種。
[0027] 技術(shù)方案3.
[0028] 根據(jù)上述技術(shù)方案1或2所述的組合物，其特征在于，
[0029] 上述樹脂親和性鏈段A的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙締換算的數(shù)均分子量為 100~20, 000,該樹脂親和性鏈段A在分散劑全體中所占的比例為5~95質(zhì)量％，
[0030] 上述纖維素親和性鏈段B的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙締換算的數(shù)均分子量 為100~20, 000,該纖維素親和性鏈段B在分散劑全體中所占的比例為5~95質(zhì)量％。 陽0川技術(shù)方案4.
[0032] 根據(jù)上述技術(shù)方案1~3中任一項所述的組合物，其特征在于，
[0033] 上述分散劑的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙締換算的數(shù)均分子量為200~ 40, 000,分子量分布指數(shù)（重均分子量/數(shù)均分子量）為1. 0~1. 6。
[0034] 技術(shù)方案5.
[0035] 一種樹脂組合物，其特征在于，
[0036] 是包含樹脂和分散劑的樹脂組合物，
[0037]其中，該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物 結(jié)構(gòu)或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 陽0測技術(shù)方案6.
[0039] 根據(jù)上述技術(shù)方案5所述的樹脂組合物，其特征在于，上述樹脂為熱塑性樹脂。 W40] 技術(shù)方案7.
[0041] 一種樹脂復合組合物，其特征在于，
[0042] 是包含纖維素、樹脂、和分散劑的樹脂復合組合物，
[0043] 其中，該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物 結(jié)構(gòu)或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 W44] 技術(shù)方案8.
[0045] 一種樹脂成形材料，其包含上述技術(shù)方案7所述的樹脂復合組合物。
[0046] 技術(shù)方案9.
[0047] 一種樹脂成形體，其是將上述技術(shù)方案8所述的樹脂成形材料成形而成的。 W4引技術(shù)方案10.
[0049] 一種分散劑，其是具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B的分散劑，所述分 散劑具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu)或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0050] 技術(shù)方案11.
[0051] 根據(jù)上述技術(shù)方案10所述的分散劑，其特征在于，
[0052] 上述樹脂親和性鏈段A的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙締換算的數(shù)均分子量為 100~20, 000,該樹脂親和性鏈段A在分散劑全體中所占的比例為5~95質(zhì)量％，
[0053] 上述纖維素親和性鏈段B的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙締換算的數(shù)均分子量 為100~20, 000,該纖維素親和性鏈段B在分散劑全體中所占的比例為5~95質(zhì)量％。
[0054] 技術(shù)方案12. 陽化5] 根據(jù)上述技術(shù)方案10或11所述的分散劑，其特征在于，
[0056] 上述分散劑的基于凝膠滲透色譜法的聚苯乙締換算的數(shù)均分子量為200~ 40, 000,分子量分布指數(shù)（重均分子量/數(shù)均分子量）為1. 0~1. 6。
[0057] 技術(shù)方案13.
[0058] 根據(jù)上述技術(shù)方案10~12中任一項所述的分散劑，其特征在于，上述樹脂親和性 鏈段A是包含乙締基系單體單元的鏈段，上述纖維素親和性鏈段B是包含乙締基系單體單 元的鏈段。
[0059] 技術(shù)方案14.
[0060] 根據(jù)上述技術(shù)方案10~12中任一項所述的分散劑，其特征在于，上述樹脂親和性 鏈段A是包含選自（甲基）丙締酸醋系單體、（甲基）丙締酷胺系單體和苯乙締系單體中 的至少一種單體單元的鏈段，上述纖維素親和性鏈段B是包含選自（甲基）丙締酸醋系單 體、（甲基）丙締酷胺系單體和苯乙締系單體中的至少一種單體單元的鏈段。
[0061] 技術(shù)方案15.
[0062] 一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 柳6引包括：
[0064] (1)將纖維素和分散劑混合，得到包含纖維素和分散劑的組合物的工序；W及 W65] 似將樹脂和工序（1)中得到的組合物混合的工序，
[0066] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0067] 技術(shù)方案16.
[0068] 一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， W例包括：
[0070] (1)將纖維素和分散劑混合，得到包含纖維素和分散劑的組合物的工序；W及
[0071] (2)將樹脂、分散劑和工序（1)中得到的組合物混合的工序，
[0072] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 陽〇7引技術(shù)方案17.
[0074] 一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， W巧]包括：
[0076] (1)將纖維素和分散劑混合，得到包含纖維素和分散劑的組合物的工序；
[0077] 似將樹脂和分散劑混合，得到包含樹脂和分散劑的樹脂組合物的工序擬及
[007引 做將工序（1)中得到的組合物和工序似中得到的樹脂組合物混合的工序，
[0079] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0080] 技術(shù)方案18.
[0081] 一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 陽0間包括：
[0083] (1)將纖維素和分散劑混合，得到包含纖維素和分散劑的組合物的工序；
[0084] 似將樹脂和分散劑混合，得到包含樹脂和分散劑的樹脂組合物的工序擬及
[00化](3)將工序（1)中得到的組合物、工序（2)中得到的樹脂組合物和樹脂混合的工 序，
[0086] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0087] 技術(shù)方案19.
[0088] 一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 陽089] 包括：
[0090] (1)將纖維素和分散劑混合，得到包含纖維素和分散劑的組合物的工序；
[00川 似將樹脂和分散劑混合，得到包含樹脂和分散劑的樹脂組合物的工序擬及
[0092] (3)將工序（1)中得到的組合物、工序（2)中得到的樹脂組合物和分散劑混合的工 序，
[0093] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0094] 技術(shù)方案20.
[00巧]一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于，
[0096] 包括：
[0097] (1)將纖維素和分散劑混合，得到包含纖維素和分散劑的組合物的工序；
[009引 似將樹脂和分散劑混合，得到包含樹脂和分散劑的樹脂組合物的工序擬及
[0099] 做將工序（1)中得到的組合物、工序似中得到的樹脂組合物、樹脂和分散劑混 合的工序，
[0100] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 陽101] 技術(shù)方案21. 陽102] -種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 陽103]包括：
[0104] (1)將纖維素、樹脂和分散劑混合，得到樹脂復合組合物的工序；
[0105] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 陽106] 技術(shù)方案22. 陽107] -種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 陽10引包括： 陽109] (1)將樹脂和分散劑混合，得到包含分散劑和樹脂的樹脂組合物的工序擬及
[0110] (2)將纖維素和工序（1)中得到的樹脂組合物混合的工序， 陽111 ] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 陽11引技術(shù)方案23.
[0113] 一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于，
[0114] 包括：
[011引 （1)將樹脂和分散劑混合，得到包含分散劑和樹脂的樹脂組合物的工序擬及
[0116] (2)將纖維素、樹脂和工序（1)中得到的樹脂組合物混合的工序，
[0117] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。 陽11引技術(shù)方案24.
[0119] -種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 陽120] 包括： 陽121] (1)將樹脂和分散劑混合，得到包含分散劑和樹脂的樹脂組合物的工序；
[0122] (2)將纖維素、分散劑和工序（1)中得到的樹脂組合物混合的工序，
[0123] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0124] 技術(shù)方案25.
[01巧]一種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 陽1 %] 包括： 陽127] (1)將樹脂和分散劑混合，得到包含分散劑和樹脂的樹脂組合物的工序；
[0128] (2)將纖維素、樹脂、分散劑和工序（1)中得到的樹脂組合物混合的工序，
[0129] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0130] 技術(shù)方案26. 陽131] -種樹脂復合組合物的制造方法，其特征在于， 陽132] 包括在通過上述技術(shù)方案15~25中任一項所述的制造方法而得到的樹脂復合組 合物中進一步混合樹脂的工序，
[0133] 該分散劑具有樹脂親和性鏈段A和纖維素親和性鏈段B，且具有嵌段共聚物結(jié)構(gòu) 或梯度共聚物結(jié)構(gòu)。
[0134] 發(fā)明效果
[0135] 本發(fā)明的組合物能夠使纖維素在樹脂中的分散性提高。
【附圖說明】 陽136]圖1是表示本發(fā)明的組合物中的纖維素與分散劑的相互作用的圖。
[0137] 圖2是表示本發(fā)明的包含纖維素、樹脂和分散劑的樹脂復合組合物的制造方法的 概要的圖。
[0138] 圖3是表示本發(fā)明的嵌段共聚物的概況的圖。
[0139] 圖4是表示使用本發(fā)明的分散劑，使纖維素纖維與各種有機溶劑混合并進行分散 的圖。
[0140] 圖5是表示本發(fā)明的嵌段共聚物的水/NMP中的乳液的圖。 陽141] 圖6是表示本發(fā)明的包含纖維素和分散劑的組合物的制造方法的概要的圖。 陽142] 圖7是表示在本發(fā)明的樹脂復合組合物中樹脂形成了薄片狀的層的圖。 陽143] 圖8是表示在本發(fā)明的樹脂復合組合物中樹脂形成了薄片狀的層的圖。
[0144] 圖9是表示在本發(fā)