ｾﾙﾛｰｽ複合体/樹脂組成物の製造方法及びｾﾙﾛｰｽ複合体/樹脂組成物

2025.01.29

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2022.08.17 By 静岡大学

材料工学

CONTENTS

技術概要
用途・応用
背景
課題
手段
効果
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技術概要

バイオエコノミーの観点から、今後、セルロース/樹脂複合材料の利用が加速すると考えられる。本技術は、低コストなセルロースの化学修飾手法により親水性のセルロースを樹脂中に均一に分散させることを可能とする。

用途・応用

家電、建材等の部品

背景

　様々な産業分野(例えば、自動車分野等)において、バイオエコノミーの観点から、オレフィン系樹脂等の樹脂にバイオマスの利用が試みられている。そこで、オレフィン系樹脂等にセルロース繊維、セルロースナノファイバー(CNF)等のセルロースを複合化させる技術が検討されている。 [0003] セルロースやセルロースナノファイバー(CNF)はパルプ等を原料とし、水中での機械的解繊等を経て得られることから、水分散体や水分を多量に含む状態で存在する。セルロースやCNFと樹脂とを複合化させる場合、まず、セルロースやCNFから水分を除去することを要する。この場合において通常の加熱乾燥処理をセルロースやCNFに施すと、セルロースやCNF の水素結合によりセルロースやCNFは強固な凝集体になる。この凝集体を粉砕してもセルロースやCNFとして本来期待される効果は発現しない。そのため、セルロースやCNFの凝集を抑制できるCNFの取り出し方法や凝集の抑制を目的としたセルロースの樹脂への分散方法が種々検討されている。

　ここで、セルロースと樹脂との複合化にあたり、樹脂が無極性である場合、当該樹脂と極性を有するセルロースとの非相溶性により複合化することは難しい。また、複合材料内でセルロースの凝集化を抑制することも困難である。そこで、例えば、セルロースと樹脂との複合化にあたり、相溶化剤(分散剤)を添加することでセルロースと樹脂とを複合化する技術が提案されている。

　従来、セルロースと分散剤とを含む組成物であって、分散剤が樹脂親和性セグメントAとセルロース親和性セグメントBとを有し、ブロック共重合体構造又はグラジエント共重合体構造を有するものである組成物が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の組成物によれば、樹脂に対するセルロースの分散性を向上させることができる。

先行技術文献
特許文献 [0006] 特許文献1:特開2014-162880号公報

課題

　しかし、特許文献1に記載されている組成物においては、樹脂にセルロースを分散させる場合に、分散剤の添加を省略できないことから、セルロースと樹脂との複合体の製造の手間やコストが増加する。また、セルロース表面を疎水化処理する手法も従来からなされているものの、係る手法においては精製処理を省くことができず、各種の処理によりセルロースの特性を維持することが難しい場合も想定され、製造の手間やコストがより増加する。　

　したがって、本発明の目的は、セルロースの特性を維持しつつ、相溶化剤(分散剤)を添加しなくてもセルロースを樹脂に実質的に均一に分散させることができるセルロース複合体の製造方法、セルロース複合体/樹脂組成物の製造方法、セルロース複合体、及びセルロース複合体/樹脂組成物を提供することにある。

手段

　本発明は、上記目的を達成するため、水酸基を有するセルロースと、水酸基と反応可能な反応性基を有し、分子鎖が無極性高分子である高分子とを混合する混合工程と、水酸基と反応性基とを結合させる工程とを備えるセルロース複合体の製造方法が提供される。

　また、本発明は上記目的を達成するため、上記に記載のセルロース複合体の製造方法により得られるセルロース複合体と、所定の無極性の樹脂とを混練する工程を備えるセルロース複合体/樹脂組成物の製造方法が提供される。

　また、本発明は上記目的を達成するため、セルロースの水酸基に反応性基を介して無極性高分子が結合されてなるセルロース複合体が提供される。

　また、本発明は上記目的を達成するため、上記に記載のセルロース複合体と、所定の無極性の樹脂とを含むセルロース複合体/樹脂組成物が提供される。

効果

　本発明に係るセルロース複合体の製造方法、セルロース複合体/樹脂組成物の製造方法、セルロース複合体、及びセルロース複合体/樹脂組成物によれば、セルロースの特性を維持しつつ、相溶化剤(分散剤)を添加しなくてもセルロースを樹脂に実質的に均一に分散させることができるセルロース複合体の製造方法、セルロース複合体/樹脂組成物の製造方法、セルロース複合体、及びセルロース複合体/樹脂組成物を提供できる。