CN112996859A

CN112996859A - 树脂组合物

Info

Publication number: CN112996859A
Application number: CN201980072817.0A
Authority: CN
Inventors: 福岛直弥; 中岛启造; 野末章浩
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-06-18
Also published as: WO2020095512A1; JP2020076082A

Abstract

树脂组合物含有第1热塑性树脂、第2热塑性树脂和纤维素纤维。前述第2热塑性树脂的重均分子量比前述第1热塑性树脂的重均分子量小。

Description

树脂组合物

技术领域

本公开通常涉及树脂组合物，更详细而言涉及含有纤维素纤维的树脂组合物。

背景技术

专利文献1公开了复合树脂成型体。该复合树脂成型体由含有主剂树脂、有机纤维状填料及分散剂的熔融混炼物形成。此处，有机纤维状填料是包括纤维素的纤维素类。并且，复合树脂成型体中以特定的比例存在进行了碳化的有机纤维状填料。

专利文献1的复合树脂成型体中，作为分散剂，使用马来酸酐改性聚烯烃或不饱和烃系硅烷偶联剂等。使用像这样的分散剂的复合树脂成型体中，刚性及外观有进一步改良的余地。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-210595号公报([0012]段及[0040]段)

发明内容

本公开的目的在于提供，能够得到兼备刚性及良好的外观的成形品的树脂组合物。

本公开的一个方式的树脂组合物含有第1热塑性树脂、第2热塑性树脂和纤维素纤维。前述第2热塑性树脂的重均分子量比前述第1热塑性树脂的重均分子量小。

具体实施方式

(1)概要

本实施方式的树脂组合物含有第1热塑性树脂、第2热塑性树脂和纤维素纤维。前述第2热塑性树脂的重均分子量比前述第1热塑性树脂的重均分子量小。将该树脂组合物作为成形材料，通过使用注射成形等成形方法得到成形品。该成形品兼备刚性及良好的外观。即，通过低分子量的第2热塑性树脂，可以使高分子量的第1热塑性树脂中的纤维素纤维均匀地分散。纤维素纤维均匀地分散，由此可以对成形品赋予刚性及良好的外观。

如此，通过本实施方式的树脂组合物，可以得到兼备刚性及良好的外观的成形品。

(2)详细

(2.0)树脂组合物

本实施方式的树脂组合物为纤维素纤维复合树脂。即，树脂组合物含有第1热塑性树脂、第2热塑性树脂和纤维素纤维。第1热塑性树脂及第2热塑性树脂的重均分子量(Mw)具有大小关系。具体而言，前述第2热塑性树脂的重均分子量比前述第1热塑性树脂的重均分子量小。第1热塑性树脂及第2热塑性树脂的重均分子量是通过凝胶渗透色谱分析(GPC)得到的聚苯乙烯换算的相对值。树脂组合物还可以含有分散剂。树脂组合物还可以含有弹性体。树脂组合物的常温下的形态例如为球形、圆柱形或棱柱形的粒料。以下，依次对第1热塑性树脂、第2热塑性树脂、纤维素纤维、分散剂及弹性体进行说明。

(2.1)第1热塑性树脂

第1热塑性树脂可以成为树脂组合物中的母材(主要材料)。第1热塑性树脂并无特别限定。作为第1热塑性树脂的具体例，可举出聚烯烃(也包括环状聚烯烃)、ABS树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙、聚乙烯醚、聚乙烯醇、聚酰胺、聚碳酸酯及聚砜。

上述列举之中，特别是从低比重的方面来看，优选聚烯烃。即，聚丙烯(PP)及聚乙烯(PE)等聚烯烃的比重小，因此在与纤维素纤维的复合化中，可以容易地得到能够成形为轻量且高刚性的成形品的树脂组合物。

需要说明的是，聚丙烯(PP)的概念中包括均聚物、无规共聚物及嵌段共聚物。均聚物为丙烯的均聚物。无规共聚物及嵌段共聚物为丙烯与乙烯等单体的共聚物。

第1热塑性树脂的重均分子量优选为45000以上且1000000以下的范围内，更优选为45000以上且300000以下的范围内。第1热塑性树脂的重均分子量为45000以上，由此可以抑制成形品的刚性的降低。第1热塑性树脂的重均分子量为1000000以下，由此成形时的流动性不会过高，易于得到成形品。

相对于树脂组合物的总质量，第1热塑性树脂的含量优选为30质量％以上且95质量％以下的范围内。第1热塑性树脂的含量为30质量％以上，由此可以实现成形品的轻量化。此时，第1热塑性树脂更优选包含作为低比重原料的聚烯烃。第1热塑性树脂的含量为95质量％以下，由此可以抑制成形品的刚性的降低。需要说明的是，刚性例如含义为弯曲刚性。

(2.2)第2热塑性树脂

第2热塑性树脂可以具有与分散剂同样的功能。如此，第2热塑性树脂可以作为分散剂的代替物。因此，若使用第2热塑性树脂，则并没有特别使用分散剂的必要性。但是，并不排除第2热塑性树脂与分散剂的并用的主旨。

第2热塑性树脂并无特别限定。作为第2热塑性树脂的具体例，可举出聚烯烃(也包括环状聚烯烃)、ABS树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙、聚乙烯醚、聚乙烯醇、聚酰胺、聚碳酸酯及聚砜。

第2热塑性树脂的重均分子量小于第1热塑性树脂的重均分子量。通过低分子量的第2热塑性树脂，可以使高分子量的第1热塑性树脂中的纤维素纤维均匀地分散。由此，可以对成形品赋予刚性及良好的外观。

更详细而言，成形品的刚性改善理由之一推测为通过低分子量的第2热塑性树脂，树脂组合物的结晶性变高。另外，推测成形品的外观变良好的理由之一为通过低分子量的第2热塑性树脂，纤维素纤维的分梳度得到改善，不易发生光的漫反射。需要说明的是，良好的外观是指在观察成形品时难以通过目视识别纤维素纤维。更具体而言，是指“实施例”一项记载的外观评价的基准的S评价及A评价。

第2热塑性树脂的重均分子量优选为40000以下，更优选为30000以下，进一步优选为20000以下，进一步更优选为13000以下。若为像这样的分子尺寸的第2热塑性树脂，则可以使纤维素纤维的分散性进一步改善。需要说明的是，第2热塑性树脂的重均分子量的下限值并无特别限定，例如为3000以上。

相对于树脂组合物的总质量，第2热塑性树脂的含量优选为0.1质量％以上且30质量％以下的范围内，更优选为1质量％以上且30质量％以下的范围内。第2热塑性树脂的含量为0.1质量％以上，由此可以实现成形品的轻量化。此时，第2热塑性树脂更优选包含作为低比重原料的聚烯烃。第2热塑性树脂的含量为1质量％以上，由此成形品的外观变得更为良好。第2热塑性树脂的含量为30质量％以下，由此可以抑制成形品的刚性的降低。

优选第1热塑性树脂与第2热塑性树脂为同种的树脂。通常热塑性树脂的分子具有由多个作为基本单元的单体连接而成的链状的结构。因此，第1热塑性树脂与第2热塑性树脂为同种的树脂是指基本单元的单体的种类(化学结构)相同。例如，若第1热塑性树脂为聚丙烯，则第2热塑性树脂也优选为聚丙烯。如此，第1热塑性树脂与第2热塑性树脂为同种的树脂，由此可以抑制相分离。

优选第1热塑性树脂及第2热塑性树脂两者均为聚烯烃。两者为同种的树脂，由此可以抑制相分离。进而，同种的树脂为聚烯烃，由此与第1热塑性树脂或第2热塑性树脂中的仅任一者为聚烯烃的情况相比，可以实现成形品的进一步的轻量化。

(2.3)纤维素纤维

纤维素纤维可以对成形品赋予刚性。纤维素纤维由木材及植物等得到。更具体而言，纤维素纤维可以用粉碎机对选自木材类、纸浆类、纸类、植物茎/叶类及植物壳类中的1种或2种以上含纤维素原料进行处理而得到。具体而言，根据需要，利用粉碎机等裁切机对含纤维素原料进行粗粉碎后，进行基于冲击式的粉碎机或挤出机的处理或进行干燥处理。之后，通过使用介质式的粉碎机进行搅拌，可以得到微细化的纤维素纤维。

纤维素纤维的平均纤维长优选为0.001mm以上且0.1mm以下的范围内。平均纤维长为0.001mm以上，由此可以使成形品的刚性改善。平均纤维长为0.1mm以下，由此可以抑制纤维素纤维的分散性的降低。需要说明的是，纤维素纤维的平均纤维长是指通过激光衍射/散射法求出的粒度分布中的累积值50％的粒径(50％累积粒径：d50)。

相对于树脂组合物的总质量，纤维素纤维的含量优选为1质量％以上且40质量％以下的范围内。纤维素纤维的含量为1质量％以上，由此可以使成形品的刚性改善。纤维素纤维的含量为40质量％以下，由此可以抑制成形品的耐冲击性的降低。

(2.4)分散剂

如上所述，树脂组合物还可以含有分散剂。分散剂具有使疏水性的第1热塑性树脂和亲水性的纤维素纤维均匀地分散的功能。只要具有像这样的功能，则分散剂就没有特别限定。树脂组合物通过进一步含有分散剂，可以使纤维素纤维的分散性进一步改善。

分散剂优选马来酸酐改性聚烯烃。作为马来酸酐改性聚烯烃的优选例，可举出三洋化成工业株式会社制“Umex系列”及BYK公司制“PRIEX系列”及“SCONA系列”。

马来酸酐改性聚烯烃具有疏水性的聚烯烃链段和亲水性的马来酸酐链段。聚烯烃链段具有与第1热塑性树脂(特别是聚烯烃)的亲和性，马来酸酐链段具有与纤维素纤维的亲和性。因此，通过将马来酸酐改性聚烯烃添加在第1热塑性树脂中，可以使纤维素纤维的分散性改善。如此，第1热塑性树脂中的基于纤维素纤维之间的相互作用的聚集被马来酸酐改性聚烯烃抑制，由此成形品的刚性得到改善。进而，认为通过马来酸酐改性聚烯烃，第1热塑性树脂与纤维素纤维的密合性也得到改善。并且，推测该密合性的改善有助于成形品的刚性改善。

马来酸酐改性聚烯烃的重均分子量优选为45000以下，更优选为20000以下。由此可以使纤维素纤维的分散性进一步改善。马来酸酐改性聚烯烃的分子量越低，则越可以使纤维素纤维的分散性改善。推测其理由为：与高分子量的马来酸酐改性聚烯烃相比，低分子量的马来酸酐改性聚烯烃的分子尺寸小、流动性高，由此高效地与纤维素纤维的极性基团(羟基等)反应。马来酸酐改性聚烯烃的重均分子量的下限值并无特别限定，为5000。需要说明的是，马来酸酐改性聚烯烃的重均分子量是通过凝胶渗透色谱分析(GPC)得到的聚苯乙烯换算的相对值。

相对于树脂组合物的总质量，分散剂的含量优选为1质量％以上且10质量％以下的范围内。分散剂的含量为1质量％以上，由此可以使第1热塑性树脂与纤维素纤维的相容性改善，从而可以使成形品的刚性改善。分散剂的含量为10质量％以下，由此可以抑制成形品的刚性的降低。

(2.5)弹性体

弹性体可以对成形品赋予耐冲击性。弹性体大致分为热固性弹性体和热塑性弹性体，优选热塑性弹性体。

热塑性弹性体是具有在加热时会软化而显示流动性、在冷却时恢复至橡胶状的性质的弹性体。作为热塑性弹性体的具体例，可举出苯乙烯系热塑性弹性体(TPS)、烯烃系热塑性弹性体(TPO)、氯乙烯系热塑性弹性体、氨基甲酸酯系热塑性弹性体(TPU)、酯系热塑性弹性体(TPC)、酰胺系热塑性弹性体(TPA)及丁二烯系热塑性弹性体。

热塑性弹性体之中，从低温物性优异的方面来看，优选苯乙烯系热塑性弹性体。苯乙烯系热塑性弹性体为具有苯乙烯成分及丁二烯成分的嵌段共聚物。该苯乙烯系热塑性弹性体与第1热塑性树脂的相容性优异，因此对成形品的耐冲击性的改良有效果。

进而苯乙烯系热塑性弹性体之中，更优选氢化苯乙烯系热塑性弹性体。氢化苯乙烯系热塑性弹性体是对由苯乙烯及丁二烯形成的嵌段共聚物加氢而成的聚合物。作为该氢化苯乙烯系热塑性弹性体的优选例，可举出旭化成株式会社制“TUFTEC H系列”及“TUFTECP系列”。这些弹性体在宽温度范围下显示橡胶弹性。因此，树脂组合物中含有该弹性体时，即使第1热塑性树脂在低温下较脆，通过使其第1热塑性树脂的脆化温度降低，也可以抑制成形品的耐冲击性的降低。特别对聚丙烯的改性有效。

相对于树脂组合物的总质量，弹性体的含量优选为3质量％以上且15质量％以下的范围内。弹性体的含量为3质量％以上，由此可以使成形品的耐冲击性改善。弹性体的含量为15质量％以下，由此可以抑制成形品的刚性的降低。

(2.6)树脂组合物的制造方法

树脂组合物(粒料)可以通过以下的干式法制造。即，将第1热塑性树脂、第2热塑性树脂及纤维素纤维投入双螺杆混炼挤出机等混炼挤出机内。投入前，纤维素纤维也可不实施改性处理(疏水化处理)。根据需要，也可将分散剂及弹性体投入混炼挤出机内。在混炼挤出机内第1热塑性树脂及第2热塑性树脂熔融，通过低分子量的第2热塑性树脂，纤维素纤维在高分子量的第1热塑性树脂内分散。进而在混炼挤出机内，纤维素纤维受到剪切作用，聚集块的分梳得到促进，纤维素纤维在第1热塑性树脂中进一步均匀地分散。从混炼挤出机中挤出的熔融混炼物例如被水冷而成为粒料。粒料的尺寸并无特别限定。

(2.7)成形品的制造方法

以树脂组合物(粒料)作为成形材料，通过使用注射成形、挤出成形及浇铸成形等公知的成形方法，可以制造各种成形品。树脂组合物含有第1热塑性树脂、第2热塑性树脂及纤维素纤维，因此得到的成形品兼备刚性及良好的外观。因此，成形品例如可以应用于家电结构材料。即，成形品作为手持式的家电制品的部件(例如吸尘器本体)等是理想的。

(3)总结

根据上述实施方式可知，本公开包括下述的方式。

第1方式的树脂组合物含有第1热塑性树脂、第2热塑性树脂和纤维素纤维。前述第2热塑性树脂的重均分子量比前述第1热塑性树脂的重均分子量小。

通过该方式，可以得到兼备刚性及良好的外观的成形品。

在第1方式中，第2方式的树脂组合物中的前述第2热塑性树脂的重均分子量为40000以下。

通过该方式，可以使纤维素纤维的分散性进一步改善。

在第1或2方式中，第3方式的树脂组合物中的前述第1热塑性树脂和前述第2热塑性树脂为同种的树脂。

通过该方式，可以抑制第1热塑性树脂与第2热塑性树脂的相分离。

在第1～3中任意的方式中，第4方式的树脂组合物中的前述第1热塑性树脂及前述第2热塑性树脂为聚烯烃。

通过该方式，两者为同种的树脂，由此可以抑制相分离。进而，同种的树脂为聚烯烃，由此可以实现成形品的进一步轻量化。

在第1～4中任意的方式中，第5方式的树脂组合物中的前述纤维素纤维的平均纤维长为0.001mm以上且0.1mm以下的范围内。

通过该方式，可以使成形品的刚性改善。进而可以抑制纤维素纤维的分散性的降低。

在第1～5中任意的方式中，第6方式的树脂组合物还可含有分散剂。

通过该方式，可以使纤维素纤维的分散性进一步改善。

在第6方式中，第7方式的树脂组合物中的前述分散剂为马来酸酐改性聚烯烃。

通过该方式，可以使纤维素纤维的分散性进一步改善。

在第7方式中，第8方式的树脂组合物中的前述马来酸酐改性聚烯烃的重均分子量为45000以下。

通过该方式，可以使纤维素纤维的分散性进一步改善。

实施例

以下，通过实施例对本公开进行具体地说明，本公开并不限定于以下的实施例。

(实施例1～10)

将以下示出的第1热塑性树脂、第2热塑性树脂及纤维素纤维用作原料来制造粒料。具体而言，以成为表1示出的比率(质量％)的方式秤量上述的原料，进行干混。接着，用双螺杆混炼挤出机(株式会社TECHNOVEL制、型号：KZW15TW)，将混炼温度设为200℃、排出量设为2kg/小时进行熔融混炼分散后水冷，制造粒料。

第1热塑性树脂：BC03B(JAPAN POLYPROPYLENE CORPORATION制、聚丙烯、重均分子量200000)

第2热塑性树脂：Viscaol 660-P(三洋化成工业株式会社、聚丙烯、重均分子量10000)

纤维素纤维：NBKP Celgar(三菱制纸株式会社制、棉状针叶树纸浆、平均纤维长0.05mm)。

(实施例11)

除将以下示出的第1热塑性树脂、第2热塑性树脂及纤维素纤维用作原料以外，与实施例1～10同样地制造粒料。

第1热塑性树脂：与实施例1～10相同

第2热塑性树脂：Viscaol 550-P(三洋化成工业株式会社、聚丙烯、重均分子量13500)

纤维素纤维：与实施例1～10相同。

(实施例12)

第1热塑性树脂：与实施例1～10相同

第2热塑性树脂：Viscaol 440-P(三洋化成工业株式会社、聚丙烯、重均分子量25200)

纤维素纤维：与实施例1～10相同。

(实施例13)

第1热塑性树脂：与实施例1～10相同

第2热塑性树脂：Viscaol 330-P(三洋化成工业株式会社、聚丙烯、重均分子量40000)

纤维素纤维：与实施例1～10相同。

(实施例14～15)

除将以下示出的第1热塑性树脂、第2热塑性树脂、纤维素纤维及分散剂用作原料以外，与实施例1～10同样地制造粒料。

第1热塑性树脂：与实施例1～10相同

第2热塑性树脂：与实施例1～10相同

纤维素纤维：与实施例1～10相同

分散剂：Umex1001(三洋化成工业株式会社制、重均分子量45000)。

(比较例1)

除将以下示出的第1热塑性树脂、纤维素纤维及分散剂用作原料以外，与实施例1～10同样地制造粒料。

第1热塑性树脂：与实施例1～10相同

纤维素纤维：与实施例1～10相同

分散剂：与实施例14～15相同。

(比较例2)

除将以下示出的第1热塑性树脂及纤维素纤维用作原料以外，与实施例1～10同样地制造粒料。

第1热塑性树脂：与实施例1～10相同

纤维素纤维：与实施例1～10相同。

(弯曲模量)

使用各实施例及比较例的粒料制作ISO178规定的试验片。关于各试验片，进行JISK 7171规定的弯曲试验。将弯曲模量的测定结果示于表1。

(外观)

分别秤量各实施例及比较例的粒料1g，使用热压机，制作直径150mm、厚度约0.1mm的圆形的试验片。关于各试验片，使用电子显微镜(基恩士株式会社制、VHX-6000)，对长径300μm以上的纤维素纤维的聚集体的个数进行计数，按以下的基准对外观的好坏进行评价。将外观的评价结果示于表1。

S：聚集体为10个以下

A：聚集体大于10个且为20个以下

B：聚集体大于20个。

[表1]

Claims

1.一种树脂组合物，其含有第1热塑性树脂、第2热塑性树脂和纤维素纤维，

所述第2热塑性树脂的重均分子量比所述第1热塑性树脂的重均分子量小。

2.根据权利要求1所述的树脂组合物，其中，所述第2热塑性树脂的重均分子量为40000以下。

3.根据权利要求1或2所述的树脂组合物，其中，所述第1热塑性树脂与所述第2热塑性树脂为同种的树脂。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的树脂组合物，其中，所述第1热塑性树脂及所述第2热塑性树脂为聚烯烃。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的树脂组合物，其中，所述纤维素纤维的平均纤维长在0.001mm以上且0.1mm以下的范围内。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的树脂组合物，其还含有分散剂。

7.根据权利要求6中任一项所述的树脂组合物，其中，所述分散剂为马来酸酐改性聚烯烃。

8.根据权利要求7所述的树脂组合物，其中，所述马来酸酐改性聚烯烃的重均分子量为45000以下。