專利名稱：纖維素樹脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維素樹脂。
背景技術(shù)：
使用植物作為原料的生物塑料能夠有助于對(duì)抗石油耗竭和全球變暖的對(duì)策，并已經(jīng)開始不僅用于普通產(chǎn)品如包裝、容器和纖維中，還用于耐久性產(chǎn)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淀粉都使用淀粉材料，更確切地使用可食用部分作為原料。因此，出于對(duì)未來食品短缺的擔(dān)心，期望開發(fā)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(jīng)開發(fā)了各種使用纖維素的生物塑料并使其商品化，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β -葡萄糖的聚合而形成的高分子量化合物。由于纖維素具有高結(jié)晶性，因此其硬、脆且無熱塑性。另外，由于纖維素含有許多羥基，因此吸水性高并且耐水性低。于是，已經(jīng)進(jìn)行了各種研究來改善纖維素的性能。例如，專利文獻(xiàn)I (日本特開平11-255801號(hào)公報(bào))公開了一種通過具有羥基的乙酸纖維素與ε-己內(nèi)酯的開環(huán)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(shí)，已經(jīng)開發(fā)了使用纖維素以外的非可食用成分的材料。例如，由于源自腰果殼的腰果酚具有穩(wěn)定的產(chǎn)量和歸因于其特征性的分子結(jié)構(gòu)的優(yōu)異功能性，因此可用于各種應(yīng)用。作為使用腰果酚的實(shí)例，專利文獻(xiàn)2 (日本特開平10-8035號(hào)公報(bào))公開了一種用于制動(dòng)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制成，所述填充材料由碳酸鈣和腰果粉制成，所述粘合劑由酚醛樹脂制成。專利文獻(xiàn)3 (日本特開2001-32869號(hào)公報(bào))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(jī)-無機(jī)復(fù)合粘合劑形成，所述基材由芳綸纖維和纖維素纖維制成，所述填充材料由石墨和腰果粉制成。據(jù)描述，所述摩擦材料被應(yīng)用于汽車等的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)的離合器襯片。在非專利文獻(xiàn)I (George John等人，聚合物通報(bào)(Polymer Bulletin), 22,第89-94頁(1989))中，據(jù)描述，通過將紙張浸泡在腰果酚中以進(jìn)行接枝反應(yīng)，能夠提高紙的耐水性，其中腰果酚通過所述接枝反應(yīng)而結(jié)合至構(gòu)成紙張的纖維 素。據(jù)描述，在接枝反應(yīng)中，腰果酚的末端雙鍵在三氟化硼乙醚(BF3-OEt2)的存在下結(jié)合至纖維素的羥基。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-255801號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平10-8035號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開2001-32869號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1:George John 等人,聚合物通報(bào)(Polymer Bulletin), 22,第 89-94頁(1989)

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)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(qiáng)度、耐熱性、耐水性、熱塑性和耐沖擊性方面是不足的。特別是當(dāng)將纖維素生物塑料應(yīng)用于耐久性產(chǎn)品如電子裝置用包裝時(shí)，需要改善這些性能。纖維素生物塑料具有另一個(gè)問題。當(dāng)為了改善熱塑性而添加增塑劑時(shí)，耐熱性和強(qiáng)度(特別是剛性)降低，并且還發(fā)生均質(zhì)性的降低和增塑劑的滲出(增塑劑在成型產(chǎn)物的表面中滲出)。此外，當(dāng)大量添加由石油原料形成的增塑劑時(shí)，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沖擊性，則柔性成分在成型過程期間滲出并可能影響成型性。 本發(fā)明的目的是提供一種具有改善的耐沖擊性以及熱塑性、耐熱性、強(qiáng)度、成型性和耐水性的纖維素樹脂。解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明的例示性方面，提供一種纖維素樹脂，其通過將腰果酚或其衍生物和柔性成分結(jié)合至纖維素或其衍生物而制造。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)例示性方面，提供一種樹脂組合物，其包含上述纖維素樹脂作為基礎(chǔ)樹脂。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)例示性方面，提供一種成型材料，其包含上述樹脂組合物。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的例示性實(shí)施方式，可以提供一種具有改善的耐沖擊性以及熱塑性、耐熱性、強(qiáng)度和耐水性的纖維素樹脂。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的例示性實(shí)施方式的纖維素樹脂通過將腰果酚或其衍生物(在下文中稱為“腰果酚成分”)和柔性成分化學(xué)結(jié)合(在下文中稱為“接枝”)至纖維素(或其衍生物)而獲得。由于腰果酚成分接枝至纖維素(或其衍生物)，能夠改善機(jī)械特性(特別是韌性)和耐水性。此外，由于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(jié)果，與含有增塑劑的纖維素樹脂相比，能夠抑制耐熱性和強(qiáng)度(特別是剛性)的降低，并且能夠改善所得樹脂的均質(zhì)性。另外，能夠解決滲出的問題。此外，由于能夠?qū)⒂墒驮现瞥傻脑鏊軇┑奶砑恿拷档突驕p少至零，因此，能夠提高植物性。另外，由于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。通過不僅將腰果酚成分、而且將柔性成分接枝至纖維素(或其衍生物)，改善了耐沖擊性。此外，由于將柔性成分化學(xué)結(jié)合至纖維素(或其衍生物)，因此能夠抑制柔性成分的滲出。[纖維素或其衍生物]
首先，將詳細(xì)描述接枝前的纖維素(或其衍生物)。纖維素是由下式(I)表示的β_葡萄糖的直鏈聚合物，并且每個(gè)葡萄糖單位具有3個(gè)羥基。利用這些羥基能夠?qū)⒀映煞纸又Α?br> 權(quán)利要求
1.一種纖維素樹脂，其通過將腰果酚或其衍生物和柔性成分結(jié)合至纖維素或其衍生物而制造。
2.權(quán)利要求1的纖維素樹脂，其中所述柔性成分包含選自以下的至少一種反應(yīng)性熱塑性聚氨酯彈性體、反應(yīng)性有機(jī)硅和反應(yīng)性橡膠。
3.權(quán)利要求1或2的纖維素樹脂，其中所述柔性成分包含異氰酸酯基，并且所述柔性成分和所述纖維素或其衍生物是經(jīng)由氨基甲酸酯鍵而結(jié)合，所述氨基甲酸酯鍵是通過所述柔性成分的異氰酸酯基與所述纖維素或其衍生物的羥基之間的反應(yīng)而形成。
4.權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中所述腰果酚或其衍生物是通過利用該腰果酚或其衍生物的酚羥基和所述纖維素或其衍生物的羥基而結(jié)合。
5.權(quán)利要求4的纖維素樹脂，其中所述羥基所結(jié)合的纖維素碳原子和所述酚羥基所結(jié)合的腰果酚碳原子是經(jīng)由有機(jī)連接基團(tuán)連接的；并且所述有機(jī)連接基團(tuán)包含結(jié)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(jié)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。
6.權(quán)利要求5的纖維素樹脂，其中所述有機(jī)連接基團(tuán)包含具有I至20個(gè)碳原子的二價(jià)烴基。
7.權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中所述纖維素或其衍生物的每葡萄糖單位上所述腰果酚或其衍生物分子的加成數(shù)DSm為O.1以上。
8.權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中在所述纖維素或其衍生物的羥基上加成有包含能夠與所述羥基反應(yīng)的官能團(tuán)的反應(yīng)性烴化合物。
9.權(quán)利要求8的纖維素樹脂，其中所述反應(yīng)性烴化合物是包含羧基、羧酰鹵基或羧酸酐基的烴化合物。
10.權(quán)利要求8的纖維素樹脂，其中所述反應(yīng)性烴化合物包含至少一種單羧酸、其酰鹵或其酸酐，所述單羧酸選自脂族羧酸、芳族羧酸和脂環(huán)族羧酸。
11.權(quán)利要求4至10任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中所述纖維素或其衍生物的每葡萄糖單位上所述反應(yīng)性烴化合物分子的加成數(shù)DSxx為O.1以上。
12.權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中在所述纖維素或其衍生物的羥基上加成有選自乙?；⒈；投□；闹辽僖环N?；?。
13.權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中在所述纖維素或其衍生物的羥基上加成有選自乙?；?、丙酰基和丁?；闹辽僖环N第一酰基，以及源自選自芳族羧酸和脂環(huán)族羧酸的至少一種單羧酸的第二酰基，并且所述纖維素或其衍生物的每葡萄糖單位上所述第二?；募映蓴?shù)DSxx為O.1以上。
14.權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中每葡萄糖單位的剩余羥基的個(gè)數(shù)DSra 為O. 9以下。
15.權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中基于所述纖維素樹脂的總量，所述纖維素成分和所述腰果酚成分的總和為50質(zhì)量％以上。
16.權(quán)利要求1至15任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中基于所述纖維素樹脂的總量，所述柔性成分的含量為O. 5質(zhì)量％以上且30質(zhì)量％以下。
17.權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)的纖維素樹脂，其中所述腰果酚或其衍生物的不飽和鍵被氫化。
18.—種樹脂組合物，包含權(quán)利要求1至17任一項(xiàng)所述的纖維素樹脂作為基礎(chǔ)樹脂。
19.一種成型用材料，包含權(quán)利要求18所述的樹脂組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種纖維素樹脂，其通過將腰果酚或其衍生物和柔性成分結(jié)合至纖維素或其衍生物而制造。
文檔編號(hào)C08B15/00GK103025764SQ20118003665
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者田中修吉, 位地正年, 文成日 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社