JP2020007648A - Fibrous material and fiber reinforced resin composition - Google Patents

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誠 加藤
今村 剛
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Abstract

To provide a fibrous material that is not too rigid and has good strength and solvent resistance.SOLUTION: Provided is a fibrous material in which a hydroxyl group in cyclodextrin of polyrotaxane in which a straight-chain molecule penetrates a cyclic structure of cyclodextrin and blocking groups are provided at both ends of the straight-chain molecule, and a hydroxyl group of a cellulose fiber having a molecular structure represented by the following formula (I) (in formula (I), n=10 or more and 1000000 or less) are linked by a linker.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、繊維状物質及び繊維強化樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a fibrous substance and a fiber-reinforced resin composition.

従来から、各種製品の強度向上、軽量化を行う場合の候補となる材料として、複合材料が研究されている。近年、環状分子が直鎖分子に串刺しになった構造を有するポリロタキサンが注目されている。ポリロタキサンは、スライドリングマテリアル、環動高分子、環動ゲルとも称されている。   2. Description of the Related Art Composite materials have been studied as a candidate material for improving the strength and reducing the weight of various products. In recent years, polyrotaxanes having a structure in which cyclic molecules are skewered with linear molecules have been attracting attention. Polyrotaxanes are also referred to as slide ring materials, ring polymers, and ring gels.

例えば、特許文献1には、ポリロタキサン及び繊維とを有する繊維材料が開示されている。また、特許文献2には、ポリロタキサンと高分子材料からなるポリマーブレンドが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a fiber material having a polyrotaxane and fibers. Patent Literature 2 discloses a polymer blend comprising a polyrotaxane and a polymer material.

特開2008−001997号公報JP 2008-001997 A 特開2007−092024号公報JP 2007-092024 A

特許文献1に記載の繊維材料及び特許文献2に記載のポリマーブレンドでは、材料におけるポリロタキサンの混合や複合化を試みている。しかしながら、材料としては、ポリロタキサンの分子構造的特徴から期待される性能を、必ずしも十分に引き出しているとは言えなかった。   In the fiber material described in Patent Literature 1 and the polymer blend described in Patent Literature 2, mixing and compounding of polyrotaxane in the material are attempted. However, as a material, it cannot be said that the performance expected from the molecular structural characteristics of the polyrotaxane has always been sufficiently brought out.

本発明に係る繊維状物質の一態様は、
シクロデキストリンの環状構造を直鎖状分子が貫通し、前記直鎖状分子の両端に封鎖基が設けられたポリロタキサンの前記シクロデキストリンが有する水酸基と、
下記式(I)で表される分子構造を有するセルロース繊維

Figure 2020007648
(式(I)中、n=10以上1000000以下)
が有する水酸基と、
が、リンカーにより結合されている。 One embodiment of the fibrous substance according to the present invention,
A hydroxyl group of the cyclodextrin of the polyrotaxane in which the linear molecule penetrates the cyclic structure of the cyclodextrin and a blocking group is provided at both ends of the linear molecule,
Cellulose fiber having a molecular structure represented by the following formula (I)
Figure 2020007648
(In the formula (I), n = 10 or more and 1,000,000 or less)
Having a hydroxyl group,
Are connected by a linker.

前記繊維状物質の一態様において、
前記リンカーは、エステル結合、ウレタン結合及びアミド結合から選ばれる結合を含む
ことができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The linker may include a bond selected from an ester bond, a urethane bond, and an amide bond.

前記繊維状物質の一態様において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれることができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified or modified,
A bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group may be included in the linker.

前記繊維状物質の一態様において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)

Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれることができる。 In one embodiment of the fibrous material,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
A bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group may be included in the linker.

前記繊維状物質の一態様において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれることができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified or modified,
A bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group may be included in the linker.

前記繊維状物質の一態様において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)

Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれ
ることができる。 In one embodiment of the fibrous material,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
A bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group may be included in the linker.

前記繊維状物質の一態様において、
前記直鎖状分子は、ポリエチレングリコール鎖を含むことができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The linear molecule may include a polyethylene glycol chain.

前記繊維状物質の一態様において、
前記リンカーは、エステル結合及びアミド結合から選ばれる結合であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、カルボキシル基又はアルデヒド基に変性されていることができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The linker is a bond selected from an ester bond and an amide bond, and a hydroxyl group of the cyclodextrin and a hydroxyl group of the cellulose fiber may be modified to a carboxyl group or an aldehyde group.

前記繊維状物質の一態様において、
前記リンカーは、架橋剤に由来する構造を含むことができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The linker may include a structure derived from a crosslinking agent.

前記繊維状物質の一態様において、
前記架橋剤は、イソシアネート基を2個以上有する化合物であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、それぞれ前記架橋剤のイソシアネート基と反応してウレタン結合を形成することができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The crosslinking agent is a compound having two or more isocyanate groups, and a hydroxyl group of the cyclodextrin and a hydroxyl group of the cellulose fiber can react with an isocyanate group of the crosslinking agent to form a urethane bond. .

前記繊維状物質の一態様において、
前記架橋剤は、水酸基を2個以上有する化合物であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、いずれもカルボキシル基又はアルデヒド基に変性され、当該変性基が、前記架橋剤の水酸基と反応してエステル結合を形成することができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The cross-linking agent is a compound having two or more hydroxyl groups, and the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose fiber are both modified to a carboxyl group or an aldehyde group, and the modified group is used for the crosslinking agent. It can react with a hydroxyl group to form an ester bond.

前記繊維状物質の一態様において、
前記架橋剤は、アミノ基を2個以上有する化合物であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、いずれもカルボキシル基又はアルデヒド基に変性され、当該変性基が、前記架橋剤のアミノ基と反応してアミド結合を形成することができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The cross-linking agent is a compound having two or more amino groups, and the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose fiber are both modified to a carboxyl group or an aldehyde group. To form an amide bond.

前記繊維状物質の一態様において、
前記セルロース繊維は、平均繊維径が3.0nm以上100.0μm以下であることができる。
In one embodiment of the fibrous material,
The cellulose fibers may have an average fiber diameter of 3.0 nm or more and 100.0 μm or less.

本発明に係る繊維強化樹脂組成物の一態様は、
上述の繊維状物質の一態様と、
高分子化合物と、
を含む。
One embodiment of the fiber-reinforced resin composition according to the present invention,
One embodiment of the above fibrous material,
A polymer compound;
including.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
ウェアラブル機器、衣類、容器、フィルム、タイヤ及びベルトを含むエラストマー部材に用いられることができる。
In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
It can be used for wearable devices, clothing, containers, films, tires, and elastomeric members including belts.

本発明に係る繊維強化樹脂組成物の一態様は、
シクロデキストリンの環状構造が直鎖状分子によって貫通され、前記直鎖状分子の両端に封鎖基が設けられたポリロタキサンと、
下記式(I)で表される分子構造を有するセルロース繊維と、

Figure 2020007648
(式(I)中、n=10以上1000000以下)
高分子化合物又は高分子化合物の前駆体と、
を架橋反応させて得られる。 One embodiment of the fiber-reinforced resin composition according to the present invention,
A cyclic structure of cyclodextrin is penetrated by a linear molecule, and a polyrotaxane having a blocking group provided at both ends of the linear molecule;
A cellulose fiber having a molecular structure represented by the following formula (I):
Figure 2020007648
(In the formula (I), n = 10 or more and 1,000,000 or less)
A polymer compound or a precursor of the polymer compound,
Are subjected to a cross-linking reaction.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
エステル結合、ウレタン結合及びアミド結合から選ばれる結合を含むことができる。
In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
It may contain a bond selected from an ester bond, a urethane bond and an amide bond.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成することができる。
In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified or modified,
One or more of the unmodified hydroxyl group and the modifying group can form the bond.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)

Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成することができる。 In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
One or more of the unmodified hydroxyl group and the modifying group can form the bond.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成することができる。
In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified or modified,
One or more of the unmodified hydroxyl group and the modifying group can form the bond.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)

Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成することができる。 In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, - from (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1,000) a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
One or more of the unmodified hydroxyl group and the modifying group can form the bond.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
前記直鎖状分子は、ポリエチレングリコール鎖を含むことができる。
In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
The linear molecule may include a polyethylene glycol chain.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
前記セルロース繊維は、平均繊維径が3.0nm以上100.0μm以下であることができる。
In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
The cellulose fibers may have an average fiber diameter of 3.0 nm or more and 100.0 μm or less.

前記繊維強化樹脂組成物の一態様において、
ウェアラブル機器、衣類、容器、フィルム、タイヤ及びベルトを含むエラストマー部材に用いられることができる。
In one embodiment of the fiber reinforced resin composition,
It can be used for wearable devices, clothing, containers, films, tires, and elastomeric members including belts.

ポリロタキサンの分子構造の概念図。Schematic diagram of the molecular structure of polyrotaxane. 繊維状物質の構造の概念図。The conceptual diagram of the structure of a fibrous substance. 繊維強化樹脂組成物の構造の概念図。The conceptual diagram of the structure of a fiber reinforced resin composition.

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described. The embodiment described below describes an example of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments at all, and includes various modifications implemented without departing from the spirit of the present invention. Note that not all of the configurations described below are essential configurations of the present invention.

1.繊維状物質
本実施形態の繊維状物質は、ポリロタキサンのシクロデキストリンが有する水酸基と、セルロース繊維が有する水酸基とが、リンカーにより結合されている。
1. Fibrous substance In the fibrous substance of the present embodiment, the hydroxyl group of the cyclodextrin of the polyrotaxane and the hydroxyl group of the cellulose fiber are linked by a linker.

1.1.ポリロタキサン
ポリロタキサンは、シクロデキストリンの環状構造を直鎖状分子が貫通し、直鎖状分子の両端に封鎖基が設けられた、いわゆるスライドリングマテリアルとも称される化合物あるいは化学物質である。
1.1. Polyrotaxane Polyrotaxane is a compound or chemical substance called a so-called slide ring material in which a linear molecule penetrates a cyclic structure of cyclodextrin, and a blocking group is provided at both ends of the linear molecule.

1.1.1.シクロデキストリン
シクロデキストリンは、環状オリゴ糖の一種であり、D−グルコースが、α−1,4−グリコシド結合によって結合した環状構造を有する化合物である。シクロデキストリンは
、グルコースが5個以上結合したものである。典型的には、グルコースが6個結合したものがα−シクロデキストリン(シクロヘキサアミロース、α−CD)、7個結合したものがβ−シクロデキストリン(シクロヘプタアミロース、β−CD)、8個結合しているものがγ−シクロデキストリン(シクロオクタアミロース、γ−CD)である。本実施形態のポリロタキサンのシクロデキストリンは、さらに多数のグルコースによって環が形成されていてもよく、直鎖状分子の種類によって環の大きさを選択できる。
1.1.1. Cyclodextrin Cyclodextrin is a kind of cyclic oligosaccharide, and is a compound having a cyclic structure in which D-glucose is linked by α-1,4-glycosidic bonds. Cyclodextrin is one in which five or more glucoses are bound. Typically, 6-linked glucose is α-cyclodextrin (cyclohexamylose, α-CD), 7-linked glucose is β-cyclodextrin (cycloheptaamylose, β-CD), 8-linked Is γ-cyclodextrin (cyclooctamylose, γ-CD). In the cyclodextrin of the polyrotaxane of the present embodiment, a ring may be formed by more glucose, and the size of the ring can be selected depending on the type of the linear molecule.

本実施形態のポリロタキサンのシクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリン、及び、それらの誘導体から選ばれることが好ましい。   The cyclodextrin of the polyrotaxane of the present embodiment is preferably selected from α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, and derivatives thereof.

シクロデキストリンは、グルコース単位を複数有し、多数の水酸基を有している。シクロデキストリンの水酸基は、変性されていなくても反応することにより、後述するリンカー又はリンカーの一部となることができる。また、シクロデキストリンの水酸基は、変性を受けることができ、その変性基が反応することにより、後述するリンカー又はリンカーの一部となることができる。   Cyclodextrin has a plurality of glucose units and has many hydroxyl groups. The hydroxyl group of cyclodextrin can become a linker or a part of the linker described below by reacting even if it is not modified. Further, the hydroxyl group of cyclodextrin can be modified, and the modified group reacts to become a linker or a part of the linker described below.

ポリロタキサン中のシクロデキストリンの水酸基は、後述するセルロース繊維が有する水酸基と、リンカーを介して結合される。シクロデキストリンの水酸基は、1つがリンカーと結合していてもよいし、複数がそれぞれリンカーと結合していてもよい。また、シクロデキストリンの水酸基は、未変性の状態で反応してリンカーと結合していてもよいし、変性された後に反応してリンカーに結合されてもよい。   The hydroxyl group of the cyclodextrin in the polyrotaxane is bonded to the hydroxyl group of the cellulose fiber described later via a linker. One of the hydroxyl groups of cyclodextrin may be bonded to the linker, or a plurality of hydroxyl groups may be bonded to the linker. Further, the hydroxyl group of cyclodextrin may be reacted in an undenatured state and bonded to the linker, or may be reacted after being denatured and bonded to the linker.

未変性の水酸基が反応してリンカーに結合する態様としては、例えば、エステル結合、ウレタン結合等が挙げられる。また、エステル結合、ウレタン結合を形成する場合には、そのものがリンカーとなっていてもよい。   Examples of the mode in which the unmodified hydroxyl group reacts and bonds to the linker include an ester bond and a urethane bond. When an ester bond or a urethane bond is formed, the bond itself may be used as a linker.

シクロデキストリンの水酸基が変性される態様としては、例えば、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、ビニル基、チオール基、アルデヒド基などが挙げられる。これらのうち、アミノ基に変性されて反応してリンカーに結合する場合には、例えば、アミド結合、尿素結合等でリンカーに結合する態様が挙げられる。またカルボキシル基に変性されて反応してリンカーに結合する場合には、例えば、エステル結合でリンカーに結合する態様が挙げられる。また、これらの結合そのものがリンカーとなっていてもよい。   Examples of the mode in which the hydroxyl group of cyclodextrin is modified include an amino group, a carboxyl group, an epoxy group, a vinyl group, a thiol group, and an aldehyde group. Among these, when the amino group is modified and reacted to bond to the linker, for example, an embodiment in which the amino group is bonded to the linker by an amide bond, a urea bond, or the like may be mentioned. In the case where the compound is modified into a carboxyl group and reacted to bond to the linker, for example, an embodiment in which the compound is bonded to the linker by an ester bond may be mentioned. Further, these bonds themselves may serve as a linker.

また、シクロデキストリンが有する水酸基は、未変性であるか、
以下の式(II)

Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性されてもよい。そして、未変性の水酸基及び該変性基の1
つ以上に由来する結合が後述するリンカーに含まれるようにしてもよい。 Further, the hydroxyl group of cyclodextrin is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
May be modified so as to become a group represented by And an unmodified hydroxyl group and one of the modified groups
One or more bonds may be included in a linker described below.

ポリロタキサンでは、未変性又は変性されたシクロデキストリンは、その環状構造において直鎖状分子に貫通される。直鎖状分子が貫通するシクロデキストリンの環の数は、シクロデキストリンの環の厚さと、直鎖状分子の長さとの関係から上限数を見積もることができる。例えば、直鎖状分子がポリエチレングリコールであり、環状分子がα−シクロデキストリン分子の場合、最大包接量は、実験的に求めることができる(例えば、Macromolecules 1993, 26, 5698-5703を参照)。この上限の数を1とした場合、直鎖状分子が貫通するシクロデキストリンの環の数は、0.0001以上0.6以下、好ましくは0.001以上0.5以下、より好ましくは0.005以上0.4以下である。   In polyrotaxanes, native or modified cyclodextrin is penetrated by linear molecules in its cyclic structure. The upper limit of the number of cyclodextrin rings penetrated by the linear molecule can be estimated from the relationship between the thickness of the cyclodextrin ring and the length of the linear molecule. For example, when the linear molecule is polyethylene glycol and the cyclic molecule is an α-cyclodextrin molecule, the maximum inclusion amount can be determined experimentally (see, for example, Macromolecules 1993, 26, 5698-5703). . When the upper limit is set to 1, the number of cyclodextrin rings through which the linear molecule penetrates is 0.0001 or more and 0.6 or less, preferably 0.001 or more and 0.5 or less, more preferably 0.1 or less. 005 or more and 0.4 or less.

シクロデキストリンの環が、上記範囲内であれば、シクロデキストリンの環が、直鎖状分子の鎖に沿って移動(スライド)できる距離を十分にとることができるので、ポリロタキサンのシクロデキストリンにリンカーを介して結合するセルロース繊維の滑りや移動の自由度を十分に確保することができる。   If the cyclodextrin ring is within the above range, a sufficient distance for the cyclodextrin ring to move (slide) along the chain of the linear molecule can be obtained. Therefore, a linker is attached to the cyclodextrin of the polyrotaxane. The degree of freedom of sliding and movement of the cellulose fibers bonded through the intermediary can be sufficiently ensured.

1.1.2.直鎖状分子
ポリロタキサンの直鎖状分子は、シクロデキストリンの環を貫通できる種の分子であれば特に限定されない。直鎖状分子は、主鎖として直鎖状の分子鎖を有すればよく、分岐が含まれてもよい。直鎖状分子に分岐が含まれた場合でも、分岐部以外の直鎖状の分子鎖においてシクロデキストリンの環が分子鎖に沿ってスライドすることができる。また、シクロデキストリンの環を貫通できる限り、側鎖(例えば、ポリビニルアルコールの水酸基、ポリプロピレンにおけるメチル基、ポリビニルピロリドンのピロリドン環など)を含んでもよい。
1.1.2. Linear Molecule The linear molecule of the polyrotaxane is not particularly limited as long as it is a kind of molecule that can penetrate the cyclodextrin ring. The linear molecule may have a linear molecular chain as a main chain, and may include a branch. Even when the linear molecule contains a branch, the cyclodextrin ring can slide along the molecular chain in the linear molecular chain other than the branched portion. Further, as long as it can penetrate the ring of cyclodextrin, it may contain a side chain (for example, a hydroxyl group of polyvinyl alcohol, a methyl group in polypropylene, a pyrrolidone ring of polyvinyl pyrrolidone).

直鎖状分子の例としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラヒドロフラン、ポリアニリン等が挙げられる。   Examples of linear molecules include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylamide, polymethyl (meth) acrylate, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl formal, Examples thereof include polyvinyl butyral, polystyrene, polyvinyl chloride, polytetrahydrofuran, and polyaniline.

直鎖状分子の類型としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類;ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン等のポリジエン類;ナイロン等のポリアミド類;ポリアミン類;ポリエステル類;ポリカーボネート類;ポリウレタン類;ポリイミド類;ポリエチレンイミン等のポリイミン類;ポリジメチルシロキサン等のポリシロキサン類;ポリスルホン類;ポリ無水酢酸類;ポリ尿素類;ポリスルフィド類;ポリフォスファゼン類;ポリケトン類;ポリフェニレン類;ポリハロオレフィン類;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類;デンプン類;カゼイン類;ゼラチン類;アクリロニトリル−スチレン共重合体等のポリスチレン系重合体類;(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−メチル(メタ)アクリレート共重合体等のアクリル系樹脂類;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体類;アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)類、を例示することができ、これらの誘導体、変性体及び共重合体であってもよい。   Examples of the type of the linear molecule include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polydienes such as polyisoprene, polybutadiene and polyisobutylene; polyamides such as nylon; polyamines; polyesters; polycarbonates; Polyimines such as polyethyleneimine; polysiloxanes such as polydimethylsiloxane; polysulfones; polyacetic anhydrides; polyureas; polysulfides; polyphosphazenes; polyketones; polyphenylenes; Celluloses such as hydroxyethylcellulose and hydroxypropylcellulose; starches; caseins; gelatins; polystyrene-based polymers such as acrylonitrile-styrene copolymers; Acrylic resins such as (meth) acrylate copolymers, acrylonitrile-methyl (meth) acrylate copolymers; vinyl chloride-vinyl acetate copolymers; acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS resins); And derivatives, modified products and copolymers thereof may be used.

これらのうち、直鎖状分子としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン及びポリプロピレンから選択されることが好ましく、ポリエチレングリコールであることがより好ましい。また、直鎖状分子は、分子の少なくとも一部がポリエチレングリコール鎖を含むことが好ましい。   Among these, the linear molecule is preferably selected from polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetrahydrofuran, polydimethylsiloxane, polyethylene and polypropylene, and more preferably polyethylene glycol. Moreover, it is preferable that at least one part of a linear molecule contains a polyethylene glycol chain.

直鎖状分子の分子量は、1万以上、好ましくは2万以上、より好ましくは3.5万以上である。   The molecular weight of the linear molecule is 10,000 or more, preferably 20,000 or more, and more preferably 35,000 or more.

1.1.3.封鎖基
封鎖基は、シクロデキストリンの環が直鎖状分子から脱離しない作用を発揮できる基であれば特に限定されない。封鎖基は、シクロデキストリンの環の内径よりも大きい、嵩高い基であることが好ましい。封鎖基が直鎖状分子の末端に配置されることで、直鎖状分子がシクロデキストリンから抜け出ることが抑制される。換言すると封鎖基が直鎖状分子の末端に配置されることで、シクロデキストリンが直鎖状分子から外れにくくなる。なお、封鎖基は、シクロデキストリンの環が直鎖状分子から脱離しないようにできれば、直鎖状分子の厳密な末端に配置される必要はない。
1.1.3. Blocking Group The blocking group is not particularly limited as long as it is a group capable of exerting an action of preventing the ring of cyclodextrin from leaving the linear molecule. The blocking group is preferably a bulky group that is larger than the inner diameter of the cyclodextrin ring. By disposing the blocking group at the end of the linear molecule, the linear molecule is prevented from falling out of the cyclodextrin. In other words, by disposing the blocking group at the end of the linear molecule, the cyclodextrin hardly comes off from the linear molecule. Note that the blocking group does not need to be disposed at the exact terminal of the linear molecule as long as the cyclodextrin ring can be prevented from leaving the linear molecule.

封鎖基の例としては、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、ピレン類、置換ベンゼン類(置換基として、アルキル、アルキルオキシ、ヒドロキシ、ハロゲン、シアノ、スルホニル、カルボキシル、アミノ、フェニルなどを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は1つ又は複数存在してもよい。)、置換されていてもよい多核芳香族類(置換基として、上記と同じものを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は1つ又は複数存在してもよい。)、及びステロイド類から選択されることが好ましい。なお、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、及びピレン類から選択されることが好ましく、より好ましくはアダマンタン基類又はトリチル基類である。   Examples of blocking groups include dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins, pyrenes, substituted benzenes (substituents such as alkyl, alkyloxy, hydroxy, halogen, cyano, sulfonyl , Carboxyl, amino, phenyl and the like, but are not limited thereto. One or more substituents may be present.), Polynuclear aromatics which may be substituted (as the substituents, those described above) The same may be mentioned, but not limited thereto. One or more substituents may be present.) And steroids. In addition, it is preferable to be selected from dinitrophenyl groups, cyclodextrins, adamantane groups, trityl groups, fluoresceins, and pyrenes, and more preferably adamantane groups or trityl groups.

1.1.4.ポリロタキサンの分子構造の概念
図1は、ポリロタキサンの分子構造の概念図である。ポリロタキサンPRは、図1に示すように、シクロデキストリンCDと、直鎖状分子LCと、封鎖基CGと、を含んでいる。シクロデキストリンの環は、直鎖状分子LCにより貫通されており、直鎖状分子の分子鎖に沿って移動できる。また、この例では、直鎖状分子の両端に封鎖基CGが結合されており、シクロデキストリンCDが直鎖状分子LCから脱離しないようになっている。
1.1.4. 1. Concept of Molecular Structure of Polyrotaxane FIG. 1 is a conceptual diagram of the molecular structure of polyrotaxane. As shown in FIG. 1, the polyrotaxane PR includes a cyclodextrin CD, a linear molecule LC, and a blocking group CG. The cyclodextrin ring is penetrated by the linear molecule LC and can move along the molecular chain of the linear molecule. In this example, the blocking group CG is bonded to both ends of the linear molecule, so that the cyclodextrin CD is not released from the linear molecule LC.

ポリロタキサンPRは、直鎖状分子LCの伸縮、屈曲による変形の自由度の他に、直鎖状分子LCに沿ってシクロデキストリンCDがスライドすることによる変形の自由度を有している。   The polyrotaxane PR has a degree of freedom of deformation due to sliding of the cyclodextrin CD along the linear molecule LC, in addition to a degree of freedom of deformation due to expansion and contraction and bending of the linear molecule LC.

そして、本実施形態の繊維状物質では、以下に説明するセルロース繊維が、シクロデキストリンとリンカーによって結合される。そのため、セルロース繊維の剛直さに加えて、シクロデキストリンのスライドによる柔軟さを併せ持つことができる。   Then, in the fibrous substance of the present embodiment, the cellulose fibers described below are bonded to the cyclodextrin and the linker. Therefore, in addition to the rigidity of the cellulose fiber, the flexibility of the slide of cyclodextrin can be obtained.

1.2.セルロース繊維
セルロース繊維は、セルロースを主成分とする繊維である。セルロースは、β−グルコース分子がグリコシド結合により直鎖状に重合した高分子である。セルロース繊維は、このようなセルロース単位を含めば、例えば分岐構造等の部分的にセルロースでない分子構造が含まれていてもよい。したがってセルロース繊維を構成するセルロースは、下記式(I)で表される分子構造を有する。
1.2. Cellulose fiber Cellulose fiber is a fiber containing cellulose as a main component. Cellulose is a polymer in which β-glucose molecules are linearly polymerized by glycosidic bonds. The cellulose fiber may include a partially non-cellulose molecular structure such as a branched structure, if such a cellulose unit is included. Therefore, cellulose constituting the cellulose fiber has a molecular structure represented by the following formula (I).

Figure 2020007648
(上記式(I)中、nは10以上100000以下の整数を表す。)
Figure 2020007648
(In the above formula (I), n represents an integer of 10 or more and 100,000 or less.)

セルロース繊維としては、例えば、ナノファイバー、再生パルプ、パルプ類などを用いることができる。セルロース繊維は、基本的な形状として、ひも(string)状、平ひも(ribbon)状のものであり、独立した1本の繊維でもよく、また複数本が互いに絡み合って全体としてひも状又は平ひも状となっているものでもよい。さらにセルロース繊維は、全体として直線状の形状であっても、曲線状の形状であってもよく、さらに、縮れた形状であってもよい。また、セルロース繊維の断面の形状についても特に限定されず、円形、楕円形、多角形又はこれらを組み合わせた形状であってもよい。また、フィブリル化された繊維やナノファイバー(セルロースナノファイバー)であってもよい。   As the cellulose fiber, for example, nanofiber, regenerated pulp, pulp and the like can be used. Cellulose fibers are basically in the form of a string or a string, and may be a single independent fiber, or a plurality of fibers intertwined with each other to form a string or a flat string as a whole. It may be in a shape. Further, the cellulose fiber may have a linear shape as a whole, a curved shape, or a contracted shape. The cross-sectional shape of the cellulose fiber is not particularly limited, and may be a circle, an ellipse, a polygon, or a combination thereof. Further, fibrillated fibers or nanofibers (cellulose nanofibers) may be used.

本実施形態で使用されるセルロース繊維は、独立した1本の繊維としたときに、その平均的な直径(断面が円でない場合には長手方向に垂直な方向の長さのうち、最大のもの、又は、断面の面積と等しい面積を有する円を仮定したときの当該円の直径(円相当径))が、平均で、2.0nm以上100.0μm以下、好ましくは3.0nm以上100.0μm以下、より好ましくは3.0nm以上10.0μm以下、さらに好ましくは4.0nm以上1.0μm以下である。   When the cellulose fiber used in the present embodiment is a single independent fiber, its average diameter (the largest one among the lengths in the direction perpendicular to the longitudinal direction when the cross section is not a circle) Or, assuming a circle having an area equal to the cross-sectional area, the diameter (equivalent circle diameter) of the circle is, on average, 2.0 nm or more and 100.0 μm or less, preferably 3.0 nm or more and 100.0 μm or less. The thickness is more preferably 3.0 nm or more and 10.0 μm or less, and still more preferably 4.0 nm or more and 1.0 μm or less.

本実施形態で使用するセルロース繊維の長さは、特に限定されないが、独立した1本の繊維で、その繊維の長手方向に沿った長さは、400.0nm以上5.0mm以下、好ましくは、500.0nm以上3.0mm以下、より好ましくは1.0μm以上2.0mm以下である。なお、セルロース繊維の長さは、ばらつき(分布)を有してもよく、独立した1本の繊維の長さについて、100以上のn数で得られる分布において、正規分布を仮定した場合に、σが1.0μm以上1000.0μm以下、好ましくは500.0nmm以上500.0μm以下であってもよい。   The length of the cellulose fiber used in the present embodiment is not particularly limited, but is a single independent fiber, the length along the longitudinal direction of the fiber is 400.0 nm or more and 5.0 mm or less, preferably, It is 500.0 nm or more and 3.0 mm or less, more preferably 1.0 μm or more and 2.0 mm or less. Note that the length of the cellulose fiber may have a variation (distribution), and for a length of one independent fiber, when a normal distribution is assumed in a distribution obtained by n number of 100 or more, σ may be from 1.0 μm to 1000.0 μm, preferably from 500.0 nmm to 500.0 μm.

また、セルロース繊維のアスペクト比(直径に対する長さの比)は、100.0以上であることが好ましく、より好ましくは200.0以上、さらに好ましくは300.0以上である。   Further, the aspect ratio (the ratio of the length to the diameter) of the cellulose fiber is preferably 100.0 or more, more preferably 200.0 or more, and further preferably 300.0 or more.

セルロース繊維の太さ(直径)、長さは、各種の光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡、ファイバーテスター等により測定することができる。また顕微鏡観察の場合には、必要に応じて観察試料の前処理を適宜施すことにより、断面観察、独立した1本の繊維の両端を必要に応じて破断しないように引張った状態での観察を行うことなどが可能である。   The thickness (diameter) and length of the cellulose fiber can be measured by various optical microscopes, a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope, a fiber tester, or the like. In the case of microscopic observation, pretreatment of the observation sample is appropriately performed as necessary, so that cross-section observation and observation in a state where both ends of one independent fiber are pulled so as not to be broken as necessary. And so on.

セルロース繊維の染色を行う場合、染料の種類、色は限定されず、直接染料、アゾイック染料、硫化染料、建染染料、反応染料等を適宜用いることができる。なお、本明細書では、セルロース繊維の染色は、セルロース繊維の変性とはみなさないものとする。   When dyeing the cellulose fiber, the type and color of the dye are not limited, and a direct dye, an azoic dye, a sulfur dye, a vat dye, a reactive dye, or the like can be appropriately used. In addition, in this specification, dyeing of a cellulose fiber shall not be considered as modification of the cellulose fiber.

セルロース繊維を構成するセルロースは、グルコース単位を複数有し、多数の水酸基を有している。セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基は、変性されていなくても反応することにより、後述するリンカー又はリンカーの一部となることができる。また、セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基は、変性を受けることができ、その変性基が反応することにより、後述するリンカー又はリンカーの一部となることができる。   Cellulose constituting the cellulose fiber has a plurality of glucose units and has many hydroxyl groups. The hydroxyl group of the cellulose constituting the cellulose fiber can become a linker or a part of the linker described below by reacting even if it is not modified. Further, the hydroxyl group of cellulose constituting the cellulose fiber can be modified, and can react with the modified group to become a linker or a part of the linker described below.

セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基は、上述のポリロタキサンのシクロデキストリンが有する水酸基と、リンカーを介して結合される。セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基は、1つがリンカーと結合していてもよいし、複数がそれぞれリンカーと結合していてもよい。また、セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基は、未変性の状態で反応してリンカーと結合していてもよいし、変性された後に反応してリンカーに結合されてもよい。   The hydroxyl group of the cellulose constituting the cellulose fiber is bonded to the hydroxyl group of the above-described cyclodextrin of the polyrotaxane via a linker. One of the hydroxyl groups of cellulose constituting the cellulose fiber may be bonded to the linker, or a plurality of hydroxyl groups may be bonded to the linker. Further, the hydroxyl group of the cellulose constituting the cellulose fiber may be reacted in an unmodified state and bonded to the linker, or may be reacted after being modified and bonded to the linker.

未変性の水酸基が反応してリンカーに結合する態様としては、例えば、エステル結合、ウレタン結合等が挙げられる。また、エステル結合を形成する場合には、エステル結合そのものがリンカーとなっていてもよい。   Examples of the mode in which the unmodified hydroxyl group reacts and bonds to the linker include an ester bond and a urethane bond. When forming an ester bond, the ester bond itself may serve as a linker.

セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基が変性される態様としては、例えば、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、ビニル基、チオール基、アルデヒド基などが挙げられる。これらのうち、アミノ基に変性されて反応してリンカーに結合する場合には、例えば、アミド結合、ウレタン結合、尿素結合(ウレア結合)等でリンカーに結合する態様が挙げられる。また、カルボキシル基に変性されて反応してリンカーに結合する場合には、例えば、エステル結合等でリンカーに結合する態様が挙げられる。また、これらの結合そのものがリンカーとなっていてもよい。   Examples of the mode in which the hydroxyl group of the cellulose constituting the cellulose fiber is modified include an amino group, a carboxyl group, an epoxy group, a vinyl group, a thiol group, and an aldehyde group. Among these, when the amino group is modified to react and bond to the linker, for example, an embodiment in which the compound is bonded to the linker by an amide bond, a urethane bond, a urea bond (urea bond), or the like is given. In the case where the compound is modified into a carboxyl group and reacted to bond to the linker, for example, an embodiment in which the compound is bonded to the linker by an ester bond or the like may be mentioned. Further, these bonds themselves may serve as a linker.

また、セルロース繊維を構成するセルロースが有する水酸基は、未変性であるか、
以下の式(II)

Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性されてもよい。
そして、未変性の水酸基及び該変性基の1つ以上に由来する結合がリンカーに含まれてもよい。 Further, the hydroxyl group of the cellulose constituting the cellulose fiber is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
May be modified so as to become a group represented by
Then, the linker may include a bond derived from an unmodified hydroxyl group and one or more of the modified groups.

1.3.リンカー及びそのバリエーション
本実施形態の繊維状物質では、上述のポリロタキサンのシクロデキストリンが有する水酸基と、上述のセルロース繊維を構成するセルロースが有する水酸基とがリンカーにより結合されている。リンカーは、既に述べたように、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合等を含むことができ、これらの結合そのものであってもよい。このよう
な結合は、シクロデキストリンの水酸基及びセルロースの水酸基の一方又は両方が、適宜、未変性で、あるいは、アミノ基、カルボキシル基、イソシアネート基等に変性され、反応によって形成されてもよい。
1.3. Linker and Variations thereof In the fibrous substance of the present embodiment, the hydroxyl group of the above-mentioned cyclodextrin of the polyrotaxane and the hydroxyl group of the above-mentioned cellulose constituting the cellulose fiber are bonded by a linker. As described above, the linker can include an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, and the like, and may be the bond itself. Such a bond may be formed by a reaction in which one or both of the hydroxyl group of cyclodextrin and the hydroxyl group of cellulose are appropriately modified unmodified or modified to an amino group, a carboxyl group, an isocyanate group, or the like.

また例えば、シクロデキストリンが有する水酸基及びセルロース繊維が有する水酸基が、カルボキシル基又はアルデヒド基に変性されて反応し、リンカーが、エステル結合及びアミド結合から選ばれる結合となってもよい。   Further, for example, the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose fiber may be modified and reacted with a carboxyl group or an aldehyde group, and the linker may be a bond selected from an ester bond and an amide bond.

一方、リンカーは、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合及びウレア結合から選ばれる結合を含む分子鎖となっていてもよい。リンカーがこれらの結合を含む分子鎖で構成される態様は、例えば、シクロデキストリン及び/又はセルロースの水酸基が、ヒドロキシアルキル基に変性された場合や、カプロラクトンにより変性された場合がこれに相当する。また、リンカーがこれらの結合を含む分子鎖で構成される態様は、例えば、シクロデキストリン及びセルロースの水酸基が、変性又は未変性の状態で、例えばジイソシアネートなどの架橋剤によって結合された場合のリンカーがこれに相当する。リンカーが、エステル結合、ウレタン結合及びアミド結合から選ばれる結合を含む場合には、繊維状物質の製造が容易になる場合がある。   On the other hand, the linker may be a molecular chain including a bond selected from an ester bond, an amide bond, a urethane bond, and a urea bond. An embodiment in which the linker is composed of a molecular chain containing these bonds corresponds to, for example, a case where the hydroxyl group of cyclodextrin and / or cellulose is modified to a hydroxyalkyl group or a case where the hydroxyl group is modified by caprolactone. Further, the embodiment in which the linker is composed of a molecular chain containing these bonds is, for example, a linker in the case where the hydroxyl groups of cyclodextrin and cellulose are bonded in a denatured or undenatured state, for example, with a cross-linking agent such as diisocyanate. This corresponds to this. When the linker contains a bond selected from an ester bond, a urethane bond and an amide bond, production of a fibrous substance may be facilitated.

言い換えると、シクロデキストリンが有する水酸基は、未変性であるか、変性され、未変性の水酸基及び当該変性基の1つ以上に由来する結合がリンカーに含まれてもよい。また、セルロース繊維が有する水酸基は、未変性であるか、変性され、未変性の水酸基及び当該変性基の1つ以上に由来する結合がリンカーに含まれてもよい。さらにリンカーは、架橋剤に由来する構造を含んでもよい。架橋剤を用いてセルロースの水酸基とシクロデキストリンの水酸基を架橋することにより、本実施形態の繊維状物質を形成してもよい。   In other words, the hydroxyl group of the cyclodextrin may be unmodified or modified, and the linker may include an unmodified hydroxyl group and a bond derived from one or more of the modified groups. Further, the hydroxyl group of the cellulose fiber may be unmodified or modified, and the linker may include a bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group. Further, the linker may include a structure derived from a crosslinking agent. The fibrous substance of the present embodiment may be formed by crosslinking the hydroxyl groups of cellulose and the hydroxyl groups of cyclodextrin using a crosslinking agent.

架橋剤は、シクロデキストリンが有する水酸基及びセルロース繊維が有する水酸基が、未変性で、又は、変性され、架橋剤の官能基と反応して化学結合を形成できる種のものであれば、各種のものを使用することができる。   The cross-linking agent may be of any type as long as the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose fiber are unmodified or modified and can react with the functional group of the cross-linking agent to form a chemical bond. Can be used.

架橋剤の具体例としては、イソシアネート基を2個以上有する化合物、水酸基を2個以上有する化合物、アミノ基を2個以上有する化合物が挙げられる。そして架橋剤が、イソシアネート基を2個以上有する化合物であれば、シクロデキストリンが有する水酸基及びセルロースが有する水酸基が、それぞれ架橋剤のイソシアネート基と反応してウレタン結合を形成することができ、ウレタン結合を含むリンカーを形成することができる。また、架橋剤が水酸基を2個以上有する化合物であれば、シクロデキストリンが有する水酸基及びセルロースが有する水酸基を、いずれもカルボキシル基又はアルデヒド基に変性して用いることにより、当該変性基が、架橋剤の水酸基と反応してエステル結合を形成することができ、エステル結合を含むリンカーを形成することができる。さらに、架橋剤が、アミノ基を2個以上有する化合物であれば、シクロデキストリンが有する水酸基及びセルロース繊維が有する水酸基が、いずれもカルボキシル基又はアルデヒド基に変性され、当該変性基が、架橋剤のアミノ基と反応してアミド結合を形成することができ、アミド結合を含むリンカーを形成することができる。   Specific examples of the crosslinking agent include a compound having two or more isocyanate groups, a compound having two or more hydroxyl groups, and a compound having two or more amino groups. If the cross-linking agent is a compound having two or more isocyanate groups, the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose can each react with the isocyanate group of the cross-linking agent to form a urethane bond, and the urethane bond Can be formed. Further, if the crosslinking agent is a compound having two or more hydroxyl groups, the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose, both modified by using a carboxyl group or aldehyde group, by using the modified group, the crosslinking agent Can form an ester bond by reacting with a hydroxyl group of the above, and can form a linker containing the ester bond. Furthermore, if the cross-linking agent is a compound having two or more amino groups, the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose fiber are both modified to a carboxyl group or an aldehyde group, and the modified group is An amide bond can be formed by reacting with an amino group, and a linker containing an amide bond can be formed.

架橋剤の分子量や官能基の数は特に限定されないが、分子量は、100以上10000以下、好ましくは200以上8000以下、より好ましくは300以上5000以下のものを用いることができ、必要に応じて3官能以上としてもよい。   The molecular weight of the cross-linking agent and the number of functional groups are not particularly limited, but those having a molecular weight of 100 to 10,000, preferably 200 to 8,000, more preferably 300 to 5,000 can be used. It may be functional or more.

また、架橋剤の別の態様としては、例えば、塩化シアヌル、トリメソイルクロリド、テレフタロイルクロリド、エピクロロヒドリン、ジブロモベンゼン、グルタールアルデヒド、フェニレンジイソシアネート、ジイソシアン酸トリレイン、ジビニルスルホン、1,1’−カルボニルジイミダゾール及びアルコキシシラン類から選択されてもよい。   Further, as another embodiment of the cross-linking agent, for example, cyanuric chloride, trimesoyl chloride, terephthaloyl chloride, epichlorohydrin, dibromobenzene, glutaraldehyde, phenylene diisocyanate, trioleic diisocyanate, divinyl sulfone, 1,1 It may be selected from '-carbonyldiimidazole and alkoxysilanes.

繊維状物質におけるリンカーの長さには特に制限はないが、例えば、上述のようにカプロラクトン鎖で延長された場合や、架橋剤の分子量が大きい場合などの、リンカーの長さが長い場合には、リンカーの伸縮による変形の自由度が生じやすくなる。そのため繊維状物質の柔軟性を向上できる場合がある。   The length of the linker in the fibrous substance is not particularly limited.For example, when the length of the linker is long, such as when extended with a caprolactone chain as described above, or when the molecular weight of the crosslinking agent is large, In addition, the degree of freedom of deformation due to expansion and contraction of the linker is likely to occur. Therefore, the flexibility of the fibrous substance may be improved in some cases.

1.4.繊維状物質の構造の概念
図2は、繊維状物質の構造の概念図である。繊維状物質FMは、図2に示すように、セルロース繊維CFと、ポリロタキサンPRのシクロデキストリンCDとがリンカーLIによって結合されている。シクロデキストリンCDの環は、直鎖状分子LCにより貫通されており、直鎖状分子の分子鎖に沿って移動できる。そのため、セルロース繊維CFの剛直さに加えて、シクロデキストリンCDのスライドによる柔軟さを併せ持つことができる。
1.4. FIG. 2 is a conceptual diagram of the structure of a fibrous substance. As shown in FIG. 2, the fibrous material FM includes a cellulose fiber CF and a cyclodextrin CD of a polyrotaxane PR bonded by a linker LI. The ring of the cyclodextrin CD is penetrated by the linear molecule LC and can move along the molecular chain of the linear molecule. Therefore, in addition to the rigidity of the cellulose fiber CF, the flexibility of the slide of the cyclodextrin CD can be obtained.

1.5.作用効果
本実施形態の繊維状物質は、セルロース繊維が、ポリロタキサンのシクロデキストリンと化学的に結合している。そのため、ポリロタキサンの直鎖状分子に沿ってシクロデキストリンがスライドすることによる形状変化の自由度を有している。すなわち、繊維状物質に力(張力及び/又は応力)が負荷された場合、シクロデキストリンの移動による伸縮が可能である。したがって、本実施形態の繊維状物質は、セルロース繊維の剛直性と、ポリロタキサンの形状変化の柔軟性とを合わせて発現することができる。また、ポリロタキサンがセルロース繊維に固定されているので、有機溶剤等に溶出しにくい。
1.5. Action and Effect In the fibrous substance of the present embodiment, the cellulose fibers are chemically bonded to the cyclodextrin of the polyrotaxane. Therefore, the cyclodextrin slides along the linear molecule of the polyrotaxane, and thus has a degree of freedom in shape change. That is, when a force (tension and / or stress) is applied to the fibrous material, expansion and contraction by movement of the cyclodextrin is possible. Therefore, the fibrous substance of this embodiment can express the rigidity of the cellulose fiber and the flexibility of the shape change of the polyrotaxane. In addition, since the polyrotaxane is fixed to the cellulose fiber, it is hardly eluted in an organic solvent or the like.

本実施形態の繊維状物質は、高分子材料のフィラー(補強材)として好適に利用することができ、例えば、適宜の高分子物質と混合、混練されて繊維強化樹脂を形成することができる。   The fibrous substance of the present embodiment can be suitably used as a filler (reinforcing material) of a polymer material, and for example, can be mixed and kneaded with an appropriate polymer substance to form a fiber reinforced resin.

1.6.繊維状物質の製造例
本実施形態の繊維状物質は、例えば、ポリロタキサンを調製し、ポリロタキサンとセルロース繊維とを反応させることにより製造することができる。以下に繊維状物質の一例を挙げその製造方法の概要を説明する。なお、以下の例では、直鎖状分子としてPEG(ポリエチレングリコール)を、シクロデキストリンとしてα−CDを、封鎖基としてアダマンタンを、リンカーを形成するためにジイソシアネートを用いているが、これに限定されるものではない。
1.6. Production Example of Fibrous Substance The fibrous substance of the present embodiment can be produced, for example, by preparing a polyrotaxane and reacting the polyrotaxane with cellulose fibers. An example of a fibrous substance will be described below, and an outline of a production method thereof will be described. In the following example, PEG (polyethylene glycol) is used as a linear molecule, α-CD is used as a cyclodextrin, adamantane is used as a blocking group, and diisocyanate is used to form a linker. Not something.

1.6.1.ポリロタキサンの調製
・PEGのTEMPO酸化によるPEG−カルボン酸の調製
PEG、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシラジカル)及び臭化ナトリウムを水に溶解する。得られた溶液に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加し、室温で攪拌しながら反応させる。反応が進行すると添加直後から系のpHは急激に減少するが、pH:10〜11を保つようにNaOHを添加して調製する。エタノールを適宜添加して反応を終了させる。塩化メチレンでの抽出により無機塩以外の成分を抽出し、エバポレータで塩化メチレンを留去する。温エタノールに溶解させた後、冷凍庫に保存しPEG−カルボン酸、すなわちPEGの両末端をカルボン酸(−COOH)に置換したもの、を析出させる。析出したPEG−カルボン酸を遠心分離で回収する。この温エタノール溶解−析出−遠心分離のサイクルを適宜に繰り返し、真空乾燥で乾燥させてPEG−カルボン酸を得る。
1.6.1. Preparation of polyrotaxane Preparation of PEG-carboxylic acid by TEMPO oxidation of PEG Dissolve PEG, TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy radical) and sodium bromide in water. An aqueous solution of sodium hypochlorite is added to the obtained solution, and the mixture is reacted at room temperature with stirring. As the reaction proceeds, the pH of the system rapidly decreases immediately after the addition, but the system is prepared by adding NaOH so as to keep the pH at 10 to 11. The reaction is terminated by appropriately adding ethanol. Components other than inorganic salts are extracted by extraction with methylene chloride, and methylene chloride is distilled off by an evaporator. After dissolving in warm ethanol, it is stored in a freezer to precipitate PEG-carboxylic acid, that is, PEG in which both ends of PEG are substituted with carboxylic acid (—COOH). The precipitated PEG-carboxylic acid is recovered by centrifugation. This cycle of hot ethanol dissolution-precipitation-centrifugation is appropriately repeated and dried by vacuum drying to obtain PEG-carboxylic acid.

・PEG−カルボン酸とα−CDとの混合
PEG−カルボン酸及びα−CDをそれぞれ別々に用意した温水に溶解させる。その後
、両者を混合し、その後、冷蔵庫中で静置する。クリーム状に析出する物質を凍結乾燥し回収する。析出した物質は、α−CDの環をPEG−カルボン酸が貫通した構造を含んでいる。
-Mixing of PEG-carboxylic acid and α-CD PEG-carboxylic acid and α-CD are respectively dissolved in separately prepared warm water. Thereafter, the two are mixed and then left standing in a refrigerator. The substance that precipitates in the form of a cream is lyophilized and recovered. The precipitated substance contains a structure in which PEG-carboxylic acid penetrates the α-CD ring.

・アダマンタンアミンとBOP試薬反応系を用いた封鎖
上記析出物質にアダマンタンアミン、BOP試薬(ベンゾトリアゾール−1−イル−オキシ−トリス(ジメチルアミノ)ホスホニウム・ヘキサフルオロフォスフェート)、ジイソプロピルエチルアミンを脱水ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解した溶液を加え、よく振り混ぜる。その後、冷蔵庫中で静置する。その後、メタノールを加え、攪拌、遠心分離、上澄みの除去、を行う。次いで、DMF/メタノール=1:1混合溶液を加え、同様の操作を適宜の回数行う。さらにメタノールを用いて同様の操作を適宜の回数行い、得られた沈澱を真空乾燥した後、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解する。この溶液を純水中に滴下してポリロタキサンを析出させる。析出したポリロタキサンを遠心分離で回収し、真空乾燥する。必要に応じて同様の再沈澱操作を行い、ポリロタキサンを得ることができる。
・ Sequestration using adamantaneamine and BOP reagent reaction system Adamantaneamine, BOP reagent (benzotriazol-1-yl-oxy-tris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophosphate) and diisopropylethylamine were dehydrated into dehydrated dimethylformamide. Add the solution dissolved in (DMF) and shake well. Then, it is left still in the refrigerator. Thereafter, methanol is added, and the mixture is stirred, centrifuged, and the supernatant is removed. Next, a mixed solution of DMF / methanol = 1: 1 is added, and the same operation is performed an appropriate number of times. Further, the same operation is repeated an appropriate number of times using methanol, and the obtained precipitate is dried in vacuum and then dissolved in dimethylsulfoxide (DMSO). This solution is dropped into pure water to precipitate polyrotaxane. The precipitated polyrotaxane is collected by centrifugation and dried in vacuum. If necessary, the same reprecipitation operation is performed to obtain a polyrotaxane.

ポリロタキサンの直鎖状分子の長さやシクロデキストリンの数は、例えば仕込組成により調節することができる。   The length of the linear molecule of polyrotaxane and the number of cyclodextrins can be adjusted by, for example, the charged composition.

1.6.2.シクロデキストリンの水酸基の変性
・α−CDのオキシメチル化
上記で得られるポリロタキサンを、脱水DMSOに溶解し、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液(ポリロタキサン中のα−CD分子の水酸基の等量に対して等量を調節)を加えた後、メタノールを減圧留去する。ヨウ化メチルを加え、攪拌後、反応液を精製水で希釈し、該希釈液を透析チューブにて、水道水の流水下で透析する。さらに、精製水中で透析を適宜の回数行い、凍結乾燥し、α−CDのOH基の一部がOCH基に置換されたメチル化ポリロタキサンを得る。
1.6.2. Denaturation of Hydroxyl Group of Cyclodextrin ・ Oxymethylation of α-CD The polyrotaxane obtained above is dissolved in dehydrated DMSO, and a methanol solution of sodium methoxide (equivalent to the equivalent amount of hydroxyl group of α-CD molecule in polyrotaxane) After adjusting the amount), methanol was distilled off under reduced pressure. After adding methyl iodide and stirring, the reaction solution is diluted with purified water, and the diluted solution is dialyzed with a dialysis tube under flowing tap water. Further, dialysis is performed an appropriate number of times in purified water and freeze-dried to obtain a methylated polyrotaxane in which a part of the OH groups of α-CD is substituted with OCH 3 groups.

1.6.3.繊維状物質の調製
セルロース繊維をNaOH水溶液に分散させる。この溶液に上記のメチル化ポリロタキサンを加えて溶解させる。この混合液に、ジビニルスルホンを添加し、静置することにより、本実施形態の繊維状物質の一例を得ることができる。
1.6.3. Preparation of fibrous material Cellulose fibers are dispersed in an aqueous NaOH solution. The above-mentioned methylated polyrotaxane is added to and dissolved in this solution. An example of the fibrous substance of the present embodiment can be obtained by adding divinyl sulfone to the mixture and allowing the mixture to stand.

繊維状物質のリンカーの長さ、セルロース繊維とシクロデキストリンとの結合の種類、数(密度)等は、例えば仕込組成により調節することができる。   The length of the linker of the fibrous substance, the type of bond between the cellulose fiber and the cyclodextrin, the number (density), and the like can be adjusted by, for example, the charge composition.

2.繊維強化樹脂組成物
2.1.第1実施形態
本実施形態の繊維強化樹脂組成物は、上述の繊維状物質と、高分子化合物と、を含む。第1実施形態の繊維強化樹脂組成物は、上述の繊維状物質と、高分子化合物と、を混合することにより得ることができる。混合の方法としては特に限定されず、混練、溶液ブレンド等の方法を用いることができる。また、繊維状物質と高分子化合物のモノマーとを混合し、モノマーを重合させることにより繊維強化樹脂組成物を得てもよい。
2. Fiber reinforced resin composition 2.1. First Embodiment The fiber reinforced resin composition of the present embodiment contains the above-mentioned fibrous substance and a polymer compound. The fiber-reinforced resin composition of the first embodiment can be obtained by mixing the above-mentioned fibrous substance and a polymer compound. The method of mixing is not particularly limited, and methods such as kneading and solution blending can be used. Further, a fiber-reinforced resin composition may be obtained by mixing a fibrous substance and a monomer of a polymer compound and polymerizing the monomer.

高分子化合物としては、特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。また、繊維強化樹脂組成物における繊維状物質の含有量も限定されない。さらに、繊維強化樹脂組成物は、通常の高分子化合物に配合されるような添加剤を適宜含むことができる。   The polymer compound is not particularly limited, and any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used. Further, the content of the fibrous substance in the fiber reinforced resin composition is not limited. Further, the fiber reinforced resin composition can appropriately contain an additive that is blended with a general polymer compound.

高分子化合物の具体例としては、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合ゴム(EP
DM)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)、エチレン−プロピレン共重合ゴム(EPM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム(IIR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ウレタン系ゴム、シリコーン系ゴム及びフッ素系ゴム等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、複数のものを混合して用いてもよい。
Specific examples of the polymer compound include ethylene-propylene-diene terpolymer rubber (EP
DM), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM), ethylene-propylene copolymer rubber (EPM), acrylic rubber (ACM), hydrin rubber, styrene-butadiene copolymer Polymerized rubber (SBR), isobutylene-isoprene copolymer rubber (IIR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), urethane rubber, silicone rubber, fluorine rubber, and the like. . These may be used alone or a plurality of them may be used as a mixture.

さらに高分子化合物の具体例として、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)、ポリ酢酸ビニル樹脂(PVAc)、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)、ポリエステル、ポリアミド(PA)、ポリ乳酸(PLA)等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、複数のものを混合して用いてもよい。また、熱可塑性エラストマーを用いることもでき、時計のバンド等を形成する場合には、熱可塑性エラストマーが成形性、低刺激性である点でより好ましい。   Further, specific examples of the polymer compound include polyvinyl chloride resin (PVC), polyethylene resin (PE), polypropylene resin (PP), polyvinylidene chloride resin, polystyrene resin (PS), polyvinyl alcohol resin (PVA), and polyvinyl acetate. Resin (PVAc), acrylic resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA), polyester, polyamide (PA), polylactic acid (PLA) and the like. These may be used alone or a plurality of them may be used as a mixture. In addition, a thermoplastic elastomer can be used, and when a watch band or the like is formed, the thermoplastic elastomer is more preferable in terms of moldability and low irritation.

混合方法は、特に限定されず、例えば、オープンロール、バンバリーミキサー、コニーダ、スクリュー押出し機等を用いて混練する方法等が挙げられる。   The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include a method of kneading using an open roll, a Banbury mixer, a kneader, a screw extruder, and the like.

図示しないが、第1実施形態の繊維強化樹脂組成物は、高分子化合物中に、上述の繊維状物質が分散した構造を有する。繊維状物質の種類や配合量は任意であるが、例えば、繊維強化樹脂組成物の全体に対して、繊維状物質が、0.1質量%以上50質量%未満、好ましくは0.3質量%以上20質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上10質量%以下である。   Although not shown, the fiber-reinforced resin composition of the first embodiment has a structure in which the above-mentioned fibrous substance is dispersed in a polymer compound. The type and blending amount of the fibrous substance are arbitrary. For example, the fibrous substance is 0.1% by mass or more and less than 50% by mass, preferably 0.3% by mass, based on the entire fiber-reinforced resin composition. Not less than 20% by mass, more preferably not less than 0.5% by mass and not more than 10% by mass.

第1実施形態の繊維強化樹脂組成物は、上述の繊維状物質を含むので、高分子化合物単体に比べて剛性を高くすることができる。その上、ポリロタキサンのシクロデキストリンのスライドによって、耐衝撃性が低下することを抑制できる。また、ポリロタキサンがセルロース繊維に結合しているので、ポリロタキサンの溶出や組成物の膨潤が抑制され、耐溶剤性に優れている。   Since the fiber-reinforced resin composition of the first embodiment contains the above-described fibrous substance, the rigidity can be increased as compared with a single polymer compound. In addition, it is possible to prevent the impact resistance from being reduced by the slide of the cyclodextrin of the polyrotaxane. In addition, since the polyrotaxane is bonded to the cellulose fiber, elution of the polyrotaxane and swelling of the composition are suppressed, and the solvent is excellent.

また第1実施形態の繊維強化樹脂組成物は、繊維状物質と高分子化合物とを混合するだけで製造できるので、例えば、混合中の架橋反応等が不要であり、製造に要する時間を短縮し、製造コストを軽減することができる。   In addition, since the fiber-reinforced resin composition of the first embodiment can be produced only by mixing a fibrous substance and a polymer compound, for example, a cross-linking reaction or the like during mixing is unnecessary, and the time required for production is reduced. Thus, manufacturing costs can be reduced.

図3は、第1実施形態の繊維強化樹脂組成物の構造の概念図である。繊維強化樹脂組成物FRにおいて、繊維状物質FMは、図3に示すように、セルロース繊維CFと、ポリロタキサンPRのシクロデキストリンCDとがリンカーLIによって結合されている。そして高分子化合物PCに分散されている。なお図3中、リンカーLIは実線で模式的に描かれ、高分子化合物PCは、破線で模式的に描かれている。   FIG. 3 is a conceptual diagram of the structure of the fiber-reinforced resin composition of the first embodiment. In the fiber reinforced resin composition FR, the fibrous substance FM has, as shown in FIG. 3, a cellulose fiber CF and a cyclodextrin CD of a polyrotaxane PR bonded by a linker LI. And it is dispersed in the polymer compound PC. In FIG. 3, the linker LI is schematically depicted by a solid line, and the polymer compound PC is schematically depicted by a broken line.

第1実施形態の繊維強化樹脂組成物では、セルロース繊維CFが強度、剛性を高め、かつ、ポリロタキサンPRが柔軟さを高める作用を期待できる。また、第1実施形態の繊維強化樹脂組成物では、ポリロタキサンPRがセルロース繊維CFに結合しているので、耐溶剤性を確保できる。   In the fiber reinforced resin composition of the first embodiment, it is expected that the cellulose fiber CF increases the strength and rigidity, and the polyrotaxane PR increases the flexibility. Further, in the fiber reinforced resin composition of the first embodiment, since the polyrotaxane PR is bonded to the cellulose fibers CF, solvent resistance can be ensured.

2.2.第2実施形態
第2実施形態の繊維強化樹脂組成物は、上述のポリロタキサンと、上述のセルロース繊維と、高分子化合物又は高分子化合物の前駆体と、を架橋反応させて得られる。
2.2. Second Embodiment The fiber reinforced resin composition of the second embodiment is obtained by performing a cross-linking reaction between the above-mentioned polyrotaxane, the above-mentioned cellulose fiber, and a polymer compound or a precursor of a polymer compound.

第2実施形態の繊維強化樹脂組成物は、ポリロタキサンのシクロデキストリンと、セルロース繊維を構成するセルロースと、高分子化合物又は高分子の前駆体とが、架橋剤によって架橋された構造を有する。第2実施形態の繊維強化樹脂組成物が、第1実施形態の繊維強化樹脂組成物と異なる点は、シクロデキストリンとセルロースとを接続するリンカー以外のリンカーが含まれる点である。すなわち、第2実施形態の繊維強化樹脂組成物は、シクロデキストリンとセルロースとを接続するリンカー、シクロデキストリン同士を接続するリンカー、セルロース同士を接続するリンカー、シクロデキストリンと高分子化合物とを接続するリンカー、セルロースと高分子化合物とを接続するリンカー、高分子化合物同士を接続するリンカーなどを含むことができる。   The fiber reinforced resin composition of the second embodiment has a structure in which cyclodextrin of polyrotaxane, cellulose constituting cellulose fibers, and a polymer compound or a polymer precursor are crosslinked by a crosslinking agent. The fiber reinforced resin composition of the second embodiment is different from the fiber reinforced resin composition of the first embodiment in that a linker other than a linker connecting cyclodextrin and cellulose is included. That is, the fiber-reinforced resin composition of the second embodiment includes a linker for connecting cyclodextrin and cellulose, a linker for connecting cyclodextrins, a linker for connecting cellulose, and a linker for connecting cyclodextrin and a polymer compound. And a linker for connecting cellulose and the polymer compound, a linker for connecting the polymer compounds, and the like.

第2実施形態においても、シクロデキストリンの水酸基、セルロースの水酸基は、いずれも未変性でも変性されてもよい。また、高分子化合物には、水酸基や変性基と反応し得る基が含まれてもよいし、架橋剤の官能基と反応し得る基が含まれてもよい。   Also in the second embodiment, the hydroxyl group of cyclodextrin and the hydroxyl group of cellulose may be unmodified or modified. Further, the polymer compound may include a group capable of reacting with a hydroxyl group or a modifying group, or may include a group capable of reacting with a functional group of a crosslinking agent.

第2実施形態の繊維強化樹脂組成物は、ポリロタキサンと、上述のセルロース繊維と、高分子化合物又は高分子化合物の前駆体と、を架橋反応させて得られる、という特徴を有するが、上記の通り架橋剤が結合する対象が多数存在する。そのため、得られる組成物の構造は、非常に複雑になっている。そのため一般式等により構造で表すことは難しい。また、構造で表すことが難しいので、組成物の特性も多様なものとなり得る。また、架橋反応させるにあたっては、配合比、反応条件を変化させれば、得られる組成物の特性は大きく変化し得る。第2実施形態の繊維強化樹脂組成物を、特性で表現することは難しい。すなわち、第2実施形態の繊維強化樹脂組成物は、その構造又は特性により直接特定するよりも、組成物を得るためのプロセス(製法)によって特定することがより実際的である。   The fiber reinforced resin composition of the second embodiment has a feature that it is obtained by performing a cross-linking reaction between a polyrotaxane, the above-described cellulose fiber, and a polymer compound or a precursor of a polymer compound. There are many objects to which the cross-linking agent binds. Therefore, the structure of the obtained composition is very complicated. Therefore, it is difficult to express by a structure using a general formula or the like. In addition, since it is difficult to represent the composition, the characteristics of the composition may be various. In addition, when the crosslinking reaction is performed, if the mixing ratio and the reaction conditions are changed, the characteristics of the obtained composition can be significantly changed. It is difficult to express the fiber reinforced resin composition of the second embodiment by characteristics. That is, it is more practical to specify the fiber-reinforced resin composition according to the second embodiment by a process (production method) for obtaining the composition than to directly specify the structure or properties.

第2実施形態の繊維強化樹脂組成物では、繊維状物質と、セルロース繊維と、ポリロタキサンのシクロデキストリンとが相互にあるいはランダムに結合されている。そして各構成がそれぞれ高分子化合物に分散されている。   In the fiber reinforced resin composition of the second embodiment, the fibrous substance, the cellulose fiber, and the cyclodextrin of the polyrotaxane are mutually or randomly bonded. Each component is dispersed in a polymer compound.

第2実施形態の繊維強化樹脂組成物においても、セルロース繊維CFが強度、剛性を高め、かつ、ポリロタキサンPRが柔軟さを高める作用を期待できる。また、第2実施形態の繊維強化樹脂組成物においても、ポリロタキサンPRがその他の構成に結合しているので、耐溶剤性を確保できる。   Also in the fiber reinforced resin composition of the second embodiment, the action of the cellulose fiber CF to increase the strength and rigidity and the effect of the polyrotaxane PR to increase the flexibility can be expected. Further, also in the fiber reinforced resin composition of the second embodiment, solvent resistance can be ensured because the polyrotaxane PR is bonded to other components.

第1実施形態及び第2実施形態の繊維強化樹脂組成物は、いずれも例えば、時計等のウェアラブル機器;ベルト;マットレス、敷布団、枕等の寝具;シートクッション、ハンドル、ヘッドレスト、アームレスト、制振材、フロアマット、タイヤ、ベルト等の自動車部品、航空宇宙部品;フローリング、壁紙、パッキン等の建材;椅子、座椅子、ソファー、クッション等の家具;梱包材;フィルム;容器;エラストマー部材;ゴルフ、テニスラケット等のグリップ、プロテクター(スノーボード、自転車等)、ヘルメットのインナー(スキー、スノーボード、モータースポーツ、自転車等)、靴底、靴中敷、ゴルフボール等のスポーツ用品;ペンなどのグリップ、下着、化粧用パフ、マネキン、塗料(インキ)等の日用雑貨、玩具、衣類;シーリング材、パッキン、制振材等の電子機器部材、などに好適に使用することができる。また、第1実施形態及び第2実施形態の繊維強化樹脂組成物は、いずれもポリロタキサンがセルロース繊維や高分子化合物に結合しているので、汗や有機溶剤による成分の溶出が抑えられる。そのためこれらの用途のうち、ウェアラブル機器に特に好適に用いることができる。   Each of the fiber-reinforced resin compositions of the first embodiment and the second embodiment is, for example, a wearable device such as a watch; a belt; a bedding such as a mattress, a mattress, a pillow; a seat cushion, a handle, a headrest, an armrest, and a vibration damping material. , Floor mats, tires, belts, etc., automotive parts, aerospace parts; flooring, wallpaper, packing, etc., building materials; chairs, chairs, sofas, cushions, etc., furniture; packing materials; films; containers; Grips for tennis rackets, etc., protectors (snowboards, bicycles, etc.), inner helmets (skis, snowboards, motor sports, bicycles, etc.), shoe soles, insoles, golf balls and other sporting goods; grips for pens, underwear, Cosmetic puffs, mannequins, daily necessities such as paints (inks), toys, clothing; Packaging materials, packing, electronic equipment members such as damping material, can be suitably used, for example. In addition, in the fiber reinforced resin compositions of the first and second embodiments, since the polyrotaxane is bonded to the cellulose fiber or the polymer compound, elution of the components due to sweat or an organic solvent is suppressed. Therefore, of these uses, it can be particularly suitably used for wearable devices.

3.実施例
以下、本発明の実施形態を実施例によってさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。以下、「部」「%」は、特に記載のない限り、
質量基準である。
3. EXAMPLES Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present embodiment is not limited to these Examples. Hereinafter, “parts” and “%” are unless otherwise specified.
It is based on mass.

3.1.実施例1(繊維状物質)
ポリロタキサンには、アドバンストソフトマテリアルズ社製のセルムスーパーポリマーSHシリーズの、直鎖状分子としてポリエチレングリコール、シクロデキストリンとしてカプロラクトンで修飾したシクロデキストリン、封鎖基としてアダマンタン基を有するものを用いた。セルロース繊維は、セルロースナノファイバー水分散液(中越パルプ製)を用いた。セルロースナノファイバー水分散液は、溶媒置換で水を除去し、THFに分散させた。ポリロタキサンは、ジイソブチルケトンに溶解し、この溶液にセルロースナノファイバーTHF分散液を撹梓しながら加えた。70℃に加熱してTHFを除去した。この溶液に架橋剤として、ブロックイソシアネートを加え、160℃で加熱撹持した。溶媒を除去し精製することにより、セルロース繊維とポリロタキサンがウレタン結合を有するリンカーで結合された伸縮性の繊維(繊維状物質)が得られた。
3.1. Example 1 (fibrous substance)
As the polyrotaxane, a product of Celum Superpolymer SH series manufactured by Advanced Soft Materials Co., Ltd. having polyethylene glycol as a linear molecule, cyclodextrin modified with caprolactone as a cyclodextrin, and an adamantane group as a blocking group was used. As the cellulose fiber, a cellulose nanofiber aqueous dispersion (manufactured by Chuetsu Pulp) was used. Water was removed from the aqueous cellulose nanofiber dispersion by solvent replacement and dispersed in THF. The polyrotaxane was dissolved in diisobutyl ketone, and the cellulose nanofiber THF dispersion was added to this solution while stirring. Heat to 70 ° C. to remove THF. To this solution was added a blocked isocyanate as a crosslinking agent, and the mixture was heated and stirred at 160 ° C. By removing the solvent and purifying, an elastic fiber (fibrous substance) in which the cellulose fiber and the polyrotaxane were linked by a linker having a urethane bond was obtained.

3.2.実施例2(繊維状物質)
ポリロタキサンには、アドバンストソフトマテリアルズ社製のセルムスーパーポリマーSHシリーズの、直鎖状分子としてポリエチレングリコール、シクロデキストリンとしてカプロラクトンで修飾したシクロデキストリン、封鎖基としてアダマンタン基を有するものを用いた。セルロース繊維はTEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)により酸化したカルボキシル化セルロースナノファイバー水分散液(第一工業製薬製)を用いた。カルボキシル化セルロースナノファイバーの水分散液を、ジメチルホルムアミド溶媒置換し、2−ヒドロキシプロピル化アダマンタンポリロタキサン−グラフト−ポリ力プロラクトンを溶かした酢酸ブチル中に撹梓しながら加えた。さらに100℃で加熱撹拌した。そして溶媒を除去し、精製することによりセルロース繊維とポリロタキサンがエステル結合を有するリンカーによって結合された伸縮性の繊維(繊維状物質)が得られた。
3.2. Example 2 (fibrous substance)
As the polyrotaxane, one having a linear molecule, polyethylene glycol as a linear molecule, cyclodextrin modified with caprolactone as caprolactone, and an adamantane group as a blocking group, of the SELM SUPERPOLYMER SH series manufactured by Advanced Soft Materials was used. As the cellulose fiber, a carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku) oxidized by TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) was used. The aqueous dispersion of the carboxylated cellulose nanofiber was replaced with dimethylformamide solvent and added to butyl acetate with 2-hydroxypropylated adamantane polyrotaxane-graft-polycaprolactone dissolved therein with stirring. The mixture was further heated and stirred at 100 ° C. Then, the solvent was removed and purification was performed to obtain stretchable fiber (fibrous substance) in which cellulose fiber and polyrotaxane were bound by a linker having an ester bond.

3.3.実施例3(繊維状物質)
ポリロタキサンには、アドバンストソフトマテリアルズ社製のセルムスーパーポリマーSHシリーズの、直鎖状分子としてポリエチレングリコール、シクロデキストリンとしてカプロラクトンで修飾したシクロデキストリン、封鎖基としてアダマンタン基を有するものを用いた。そしてポリロタキサンをTEMPO酸化触媒で酸化し、カプロラクトンの末端をカルボン酸置換したものを用いた。セルロース繊維はTEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)により酸化したカルボキシル化セルロースナノファイバー水分散液(第一工業製薬製)を用いた。
3.3. Example 3 (fibrous substance)
As the polyrotaxane, one having a linear molecule, polyethylene glycol as a linear molecule, cyclodextrin modified with caprolactone as caprolactone, and an adamantane group as a blocking group, of the SELM SUPERPOLYMER SH series manufactured by Advanced Soft Materials was used. Then, polyrotaxane was oxidized with a TEMPO oxidation catalyst, and caprolactone having a terminal substituted with carboxylic acid was used. As the cellulose fiber, a carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku) oxidized by TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) was used.

ポリロタキサンとセルロース繊維を水に分散させ、これに、架橋剤としてエチレングリコールを加えて100℃で加熱撹拌した。水と未反応のエチレングリコールを除去し精製することにより、セルロース繊維とポリロタキサンがエステル結合した伸縮性の繊維(繊維状物質)が得られた。   The polyrotaxane and the cellulose fiber were dispersed in water, and ethylene glycol was added as a crosslinking agent, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. By removing and purifying ethylene glycol unreacted with water, a stretchable fiber (fibrous substance) in which cellulose fiber and polyrotaxane were ester-bonded was obtained.

3.4.ペレット及び時計のバンド
実施例1〜3の伸縮性の繊維(繊維状物質)を東レ・ダウコーニング社が提供するサーモプラスチックエラストマーTPSiV4000−60A(ウレタンエラストマー)に、二軸混練機で3質量%添加して混練してペレットを得た。混練温度は、190℃〜220℃とした。得られたペレットで強度、剛性、耐衝撃性を評価した。また、射出成形機により時計のバンドの形状に成形して、耐溶剤性試験に用いた。
3.4. Pellets and watch bands The stretchable fibers (fibrous substances) of Examples 1 to 3 were added to a thermoplastic elastomer TPSiV4000-60A (urethane elastomer) provided by Dow Corning Toray Co., Ltd. in an amount of 3% by mass using a twin-screw kneader. And kneaded to obtain pellets. The kneading temperature was 190 ° C to 220 ° C. The obtained pellets were evaluated for strength, rigidity and impact resistance. In addition, the watch was molded into a watch band shape by an injection molding machine and used for a solvent resistance test.

3.5.比較例1〜比較例3
比較例1では、TPSiV4000−60Aのみを用いた以外は実施例4と同様にして
、ペレット、及び、時計のバンドを成形した。比較例2では、TPSiV4000−60Aに、二軸混練機でTEMPOにより酸化したカルボキシル化セルロースナノファイバーの粉体を3質量%添加して混練してペレットを得た以外は実施例4と同様にして、ペレット及び時計のバンドを成形した。
3.5. Comparative Example 1 to Comparative Example 3
In Comparative Example 1, a pellet and a watch band were formed in the same manner as in Example 4 except that only TPSiV4000-60A was used. In Comparative Example 2, carboxylated cellulose nanofiber powder oxidized by TEMPO in a twin-screw kneader was added to TPSiV4000-60A in an amount of 3% by mass and kneaded to obtain pellets, in the same manner as in Example 4. , Pellets and watch bands.

比較例3では、TPSiV4000−60Aに、二軸混練機でTEMPOにより酸化したカルボキシル化セルロースナノファイバーの粉体を3質量%、及び、セルムスーパーポリマーSHシリーズの、直鎖状分子としてポリエチレングリコール、シクロデキストリンとしてカプロラクトンで修飾したシクロデキストリン、封鎖基としてアダマンタン基を有するものを添加して混練してペレットを得た以外は実施例4と同様にして、ペレット及び時計のバンドを成形した。   In Comparative Example 3, 3% by mass of carboxylated cellulose nanofiber powder oxidized by TEMPO with a twin-screw kneader in TPSiV4000-60A, and polyethylene glycol as a linear molecule of Cell Superpolymer SH series, Pellets and watch bands were formed in the same manner as in Example 4 except that cyclodextrin modified with caprolactone as a dextrin and that having an adamantane group as a blocking group were added and kneaded to obtain pellets.

3.6.実施例4
ポリロタキサンには、アドバンストソフトマテリアルズ社製のセルムスーパーポリマーSHシリーズの、直鎖状分子としてポリエチレングリコール、シクロデキストリンとしてカプロラクトンで修飾したシクロデキストリン、封鎖基としてアダマンタン基を有するものを用いた。セルロース繊維は、セルロースナノファイバー水分散液(中越パルプ製)を用いた。
3.6. Example 4
As the polyrotaxane, one having a linear molecule, polyethylene glycol as a linear molecule, cyclodextrin modified with caprolactone as caprolactone, and an adamantane group as a blocking group, of the SELM SUPERPOLYMER SH series manufactured by Advanced Soft Materials was used. As the cellulose fiber, a cellulose nanofiber aqueous dispersion (manufactured by Chuetsu Pulp) was used.

樹脂には東レ・ダウコーニング社が提供するサーモプラスチックエラストマーTPSiV4000−60A(ウレタンエラストマー)のペレットを用いた。ペレットにセルロースナノファイバー水分散液を噴霧し、50℃で水を乾燥させた。ウレタンエラストマーに対してセルロースナノファイバーの添加量は1質量%とした。このペレットのウレタンエラストマーに対してポリロタキサン1質量%を加えた。さらに、ブロックイソシアネート(明成化学工業製)をウレタンエラストマーに対して0.01質量%と、カルボン酸ビスマス(楠本化成製)0.1質量%を加えた。そして二軸混練機を用いて使い190℃で混練し、混練と架橋反応を同時に行い、成形用のペレットとした。   The resin used was a pellet of a thermoplastic elastomer TPSiV4000-60A (urethane elastomer) provided by Dow Corning Toray. An aqueous dispersion of cellulose nanofibers was sprayed on the pellets, and the water was dried at 50 ° C. The amount of the cellulose nanofiber added was 1% by mass based on the urethane elastomer. 1% by mass of polyrotaxane was added to the urethane elastomer of the pellet. Further, 0.01% by mass of a blocked isocyanate (manufactured by Meisei Chemical Industry) and 0.1% by mass of bismuth carboxylate (manufactured by Kusumoto Kasei) were added to the urethane elastomer. Then, the mixture was kneaded at 190 ° C. using a twin-screw kneader, and the kneading and the crosslinking reaction were simultaneously performed to obtain pellets for molding.

3.7.実施例5
ポリロタキサンには、アドバンストソフトマテリアルズ社製のセルムスーパーポリマーSHシリーズのポリエチレングリコールを直鎖状分子、力プロラクトンで修飾したシクロデキストリン、封鎖基としてアダマンタン基もつものを用いた。セルロース繊維はセルロースナノファイバー水分散液(中越パルプ製)を用いた。樹脂には東レ・ダウコーニング社が提供するサーモプラスチックエラストマーTPSiV4000−60A(ウレタンエラストマー)のペレットを用いた。
3.7. Example 5
As the polyrotaxane, a linear molecule, a cyclodextrin obtained by modifying a polyethylene glycol of the SELM SUPERPOLYMER SH series manufactured by Advanced Soft Materials with a force prolactone, and a compound having an adamantane group as a blocking group were used. As the cellulose fiber, a cellulose nanofiber aqueous dispersion (manufactured by Chuetsu Pulp) was used. The resin used was a pellet of a thermoplastic elastomer TPSiV4000-60A (urethane elastomer) provided by Dow Corning Toray.

ペレットにセルロースナノファイバー水分散液を噴霧し、50℃で水を乾燥させた。ウレタンエラストマーに対してセルロースナノファイバーの添加量は1質量%とした。このペレットのウレタンエラストマーに対してポリロタキサン1質量%を加えた。さらに、ヘキサンジオールをウレタンエラストマーに対して0.01質量%と、有機ジルコニウム化合物(マツモトケミカル製)0.1質量%を加えた。そして二軸混練機を用いて使い190℃で混練し、混練と架橋反応を同時に行い、成形用のペレットとした。   An aqueous dispersion of cellulose nanofibers was sprayed on the pellets, and the water was dried at 50 ° C. The amount of the cellulose nanofiber added was 1% by mass based on the urethane elastomer. 1% by mass of polyrotaxane was added to the urethane elastomer of the pellet. Further, hexanediol was added in an amount of 0.01% by mass based on the urethane elastomer, and 0.1% by mass of an organic zirconium compound (manufactured by Matsumoto Chemical). Then, the mixture was kneaded at 190 ° C. using a twin-screw kneader, and the kneading and the crosslinking reaction were simultaneously performed to obtain pellets for molding.

3.8.ペレット及び時計のバンド
実施例4及び実施例5の成形用ペレツトを射出成形機で時計のベルトの形に成形加工して、耐溶剤性試験に用いた。
3.8. Pellets and watch bands The pellets for molding of Examples 4 and 5 were formed into a watch belt shape by an injection molding machine and used in a solvent resistance test.

3.9.比較例4〜比較例6
比較例4では、TPSiV4000−60Aのみを用いた以外は実施例5と同様にして、射出成形機により時計のバンドの形状に成形した。比較例5では、TPSiV4000−60Aに、二軸混練機でTEMPOにより酸化したカルボキシル化セルロースナノファイバーの粉体を3質量%添加して混練してペレットを得た以外は実施例4と同様にして、ペレット及び時計のバンドを成形した。
3.9. Comparative Examples 4 to 6
In Comparative Example 4, a watch band was formed using an injection molding machine in the same manner as in Example 5 except that only TPSiV4000-60A was used. In Comparative Example 5, 3% by mass of carboxylated cellulose nanofiber powder oxidized by TEMPO with a twin-screw kneader was added to TPSiV4000-60A, and the mixture was kneaded to obtain a pellet, in the same manner as in Example 4. , Pellets and watch bands.

比較例6では、TPSiV4000−60Aに、二軸混練機でTEMPOにより酸化したカルボキシル化セルロースナノファイバーの粉体を3質量%、及び、セルムスーパーポリマーSHシリーズの、直鎖状分子としてポリエチレングリコール、シクロデキストリンとしてカプロラクトンで修飾したシクロデキストリン、封鎖基としてアダマンタン基を有するものを用い、ブロックイソシアネート及びカルボン酸ビスマスを加えなかった以外は実施例4と同様にして、ペレット及び時計のバンドを成形した。   In Comparative Example 6, 3% by mass of carboxylated cellulose nanofiber powder oxidized by TEMPO with a twin-screw kneader in TPSiV4000-60A, and polyethylene glycol, cycloalkyl as a linear molecule of Cel super polymer SH series. Pellets and watch bands were formed in the same manner as in Example 4 except that cyclodextrin modified with caprolactone as a dextrin and one having an adamantane group as a blocking group were used, and no blocked isocyanate and bismuth carboxylate were added.

3.10.評価方法
評価方法は、以下の通りとした。
・強度及び剛性
各例の材料の強度及び剛性は、JIS K6251により評価した。引張試験を行い、最大応力を強度(単位:MPa)とし、弾性率を剛性(単位:MPa)とした。
・耐衝撃性
各例の材料の耐衝撃性は、JIS K7111により評価した。ノッチ付シャルピー衝撃試験を行い、試験片の両端を固定し、ノッチのついている反対を高速3点曲げモードで試験片にハンマーを当て破壊することにより評価した。衝撃エネルギーを試験片の断面積で除した値(単位:kJ/m)で評価した。
・耐溶剤性
各例の材料の耐溶剤性は、JIS K6258により評価した。浸漬試験を行い、外観(色の変化)、寸法、強度、溶出を評価した。
3.10. Evaluation method The evaluation method was as follows.
-Strength and rigidity The strength and rigidity of the material of each example were evaluated according to JIS K6251. A tensile test was performed, and the maximum stress was defined as strength (unit: MPa), and the elastic modulus was defined as rigidity (unit: MPa).
-Impact resistance The impact resistance of the material of each example was evaluated according to JIS K7111. A Charpy impact test with a notch was performed, and both ends of the test piece were fixed. The opposite side of the notch was evaluated by breaking the test piece with a hammer in a high-speed three-point bending mode. Evaluation was made by dividing the impact energy by the cross-sectional area of the test piece (unit: kJ / m 2 ).
-Solvent resistance The solvent resistance of the materials of each example was evaluated according to JIS K6258. An immersion test was performed to evaluate the appearance (color change), dimensions, strength, and dissolution.

3.11.評価基準
評価基準は、以下の通りとした。
実施例1〜3、比較例1〜3に関しては、比較例1の評価結果を基準とし、強度に関して比較例1より低下しない場合を「A」、低下した場合を「B」とした。耐衝撃性に関しては、比較例1より低下しない場合を「A」、低下した場合を「B」とした。また、剛性に関しては、比較例1に対して50%以上の上昇がなければ「A」、50%以上の上昇があれば「B」とした。
3.11. Evaluation criteria The evaluation criteria were as follows.
With respect to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, based on the evaluation results of Comparative Example 1, the case where the strength was not decreased from Comparative Example 1 was “A”, and the case where the strength was decreased was “B”. Regarding the impact resistance, "A" indicates a case where there is no decrease from Comparative Example 1, and "B" indicates a case where it does. Regarding the stiffness, "A" was given when there was no increase of 50% or more compared to Comparative Example 1, and "B" was given when the increase was 50% or more.

耐溶剤性に関しては、各例において、浸漬前後で測色による色の変化が10%以上ない場合に「A」、色の変化が10%以上である場合を「B」とした。また、浸漬前後で寸法が10%以上変化しない場合を「A」、10%以上変化する場合を「B」とした。さらに、浸漬後の強度が浸漬前に比べて10%以上低下がなければ「A」、10%以上低下した場合を「B」とした。溶出試験では、水及び有機溶媒にそれぞれ浸漬させたときに溶出があるものは「B」、溶出が無いものを「A」とした。   Regarding the solvent resistance, in each example, "A" was given when the color change by colorimetry before and after immersion was not more than 10%, and "B" was given when the color change was 10% or more. The case where the dimension did not change by 10% or more before and after the immersion was “A”, and the case where the size changed by 10% or more was “B”. Furthermore, if the strength after immersion did not decrease by 10% or more compared to before immersion, it was defined as "A", and if it decreased by 10% or more, it was defined as "B". In the dissolution test, the sample that was eluted when immersed in water and an organic solvent, respectively, was rated "B", and the sample that was not eluted was rated "A".

実施例4、5、比較例4〜6に関しては、比較例4の評価結果を基準とし、強度に関して比較例4より低下しない場合を「A」、低下した場合を「B」とした。耐衝撃性に関しては、比較例4より低下しない場合を「A」、低下した場合を「B」とした。また、剛性に関しては、比較例4に対して50%以上の上昇がなければ「A」、50%以上の上昇があれば「B」とした。   Regarding Examples 4 and 5, and Comparative Examples 4 to 6, based on the evaluation result of Comparative Example 4, the case where the strength was not decreased from Comparative Example 4 was “A”, and the case where the strength was decreased was “B”. Regarding the impact resistance, “A” indicates a case where there is no decrease compared to Comparative Example 4, and “B” indicates a case where it has decreased. Regarding the stiffness, “A” was given when there was no increase of 50% or more compared to Comparative Example 4, and “B” was given when there was an increase of 50% or more.

耐溶剤性に関しては、各例において、浸漬前後で測色による色の変化が10%以上ない場合に「A」、色の変化が10%以上である場合を「B」とした。また、浸漬前後で寸法が10%以上変化しない場合を「A」、10%以上変化する場合を「B」とした。さらに、浸漬後の強度が浸漬前に比べて10%以上低下がなければ「A」、10%以上低下した場合を「B」とした。溶出試験では、水及び有機溶媒にそれぞれ浸漬させたときに溶出があるものは「B」、溶出が無いものを「A」とした。   Regarding the solvent resistance, in each example, "A" was given when the color change by colorimetry before and after immersion was not more than 10%, and "B" was given when the color change was 10% or more. The case where the dimension did not change by 10% or more before and after the immersion was “A”, and the case where the size changed by 10% or more was “B”. Furthermore, if the strength after immersion did not decrease by 10% or more compared to before immersion, it was defined as "A", and if it decreased by 10% or more, it was defined as "B". In the dissolution test, the sample that was eluted when immersed in water and an organic solvent, respectively, was rated "B", and the sample that was not eluted was rated "A".

3.12.評価結果
評価結果を表1に示す。

Figure 2020007648
3.12. Evaluation results Table 1 shows the evaluation results.
Figure 2020007648

3.13.結果のまとめ
本発明の繊維状物質を含む実施例1〜3の組成物は、これを含まない比較例1の組成物に比較して剛性、強度、耐衝撃性が、向上した。また、実施例1〜3の組成物は、セルロース繊維を含む比較例2に比べて剛性及び耐衝撃性が優れていた。さらに、実施例1〜3の組成物は、リンカーで結合していないセルロース繊維とポリロタキサンとを含む比較例3に比べて耐溶剤性が優れていた。さらに、実施例1〜3の組成物は、剛性が高いにもかかわらず、耐衝撃性が低下しにくいことが分かった。
3.13. Summary of Results The compositions of Examples 1 to 3 containing the fibrous substance of the present invention had improved rigidity, strength, and impact resistance as compared with the composition of Comparative Example 1 not containing this. Further, the compositions of Examples 1 to 3 were superior in rigidity and impact resistance as compared with Comparative Example 2 containing cellulose fibers. Further, the compositions of Examples 1 to 3 were superior in solvent resistance as compared with Comparative Example 3 containing a cellulose fiber and a polyrotaxane not bonded by a linker. Furthermore, it was found that the compositions of Examples 1 to 3 did not easily decrease impact resistance despite having high rigidity.

これらの結果から、本発明に係る繊維状物質は、高分子化合物に混合された場合に、機械的物性を向上できるとともに、耐溶剤性を確保することができる。また、これらの結果から、本発明に係る繊維強化樹脂組成物は、機械的物性が優れるとともに耐溶剤性に優れることが分かった。   From these results, when the fibrous substance according to the present invention is mixed with a polymer compound, it is possible to improve mechanical properties and ensure solvent resistance. From these results, it was found that the fiber reinforced resin composition according to the present invention has excellent mechanical properties and excellent solvent resistance.

本発明の繊維強化樹脂組成物である実施例4、5の組成物は、比較例4の組成物に比較して剛性、強度、耐衝撃性が、向上した。また、実施例4、5の組成物は、セルロース繊維を含む比較例5に比べて機械的物性が優れていた。さらに、実施例4、5の組成物は、架橋剤を用いていないことによって構成に結合していないポリロタキサンを含む比較例6に比べて耐溶剤性が優れていた。さらに、実施例4、5の組成物についても、剛性が高いにもかかわらず、耐衝撃性が低下しにくいことが分かった。   The compositions of Examples 4 and 5, which are the fiber-reinforced resin compositions of the present invention, have improved rigidity, strength and impact resistance as compared with the composition of Comparative Example 4. Further, the compositions of Examples 4 and 5 were superior in mechanical properties as compared with Comparative Example 5 containing cellulose fibers. Furthermore, the compositions of Examples 4 and 5 were superior in solvent resistance as compared with Comparative Example 6 which contained a polyrotaxane which was not bonded to the composition because no crosslinking agent was used. Furthermore, it was also found that the compositions of Examples 4 and 5 had a high rigidity, but did not easily lower the impact resistance.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. For example, the invention includes configurations substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same object and effect). Further, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. Further, the invention includes a configuration having the same operation and effect as the configuration described in the embodiment or a configuration capable of achieving the same object. The invention also includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

PR…ポリロタキサン、LC…直鎖状分子、CD…シクロデキストリン、CG…封鎖基、
FM…繊維状物質、CF…セルロース繊維、LI…リンカー、FR…繊維強化樹脂組成物、PC…高分子化合物
PR: polyrotaxane, LC: linear molecule, CD: cyclodextrin, CG: blocking group,
FM: fibrous substance, CF: cellulose fiber, LI: linker, FR: fiber-reinforced resin composition, PC: polymer compound

Claims (24)

シクロデキストリンの環状構造を直鎖状分子が貫通し、前記直鎖状分子の両端に封鎖基が設けられたポリロタキサンの前記シクロデキストリンが有する水酸基と、
下記式(I)で表される分子構造を有するセルロース繊維
Figure 2020007648
(式(I)中、n=10以上1000000以下)
が有する水酸基と、
が、リンカーにより結合された、繊維状物質。
A hydroxyl group of the cyclodextrin of the polyrotaxane in which the linear molecule penetrates the cyclic structure of the cyclodextrin and a blocking group is provided at both ends of the linear molecule,
Cellulose fiber having a molecular structure represented by the following formula (I)
Figure 2020007648
(In the formula (I), n = 10 or more and 1,000,000 or less)
Having a hydroxyl group,
Are linked by a linker.
請求項1において、
前記リンカーは、エステル結合、ウレタン結合及びアミド結合から選ばれる結合を含む、繊維状物質。
In claim 1,
The fibrous substance, wherein the linker includes a bond selected from an ester bond, a urethane bond, and an amide bond.
請求項1又は請求項2において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれる、繊維状物質。
In claim 1 or claim 2,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified or modified,
A fibrous substance, wherein a bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group is included in the linker.
請求項3において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)
Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれる、繊維状物質。
In claim 3,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
A fibrous substance, wherein a bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group is included in the linker.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれる、繊維状物質。
In any one of claims 1 to 4,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified or modified,
A fibrous substance, wherein a bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group is included in the linker.
請求項5において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)
Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上に由来する結合が前記リンカーに含まれる、繊維状物質。
In claim 5,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
A fibrous substance, wherein a bond derived from one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group is included in the linker.
請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、
前記直鎖状分子は、ポリエチレングリコール鎖を含む、繊維状物質。
In any one of claims 1 to 6,
The fibrous substance, wherein the linear molecule includes a polyethylene glycol chain.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項において、
前記リンカーは、エステル結合及びアミド結合から選ばれる結合であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、カルボキシル基又はアルデヒド基に変性されている、繊維状物質。
In any one of claims 1 to 7,
The fibrous substance, wherein the linker is a bond selected from an ester bond and an amide bond, and a hydroxyl group of the cyclodextrin and a hydroxyl group of the cellulose fiber are modified to a carboxyl group or an aldehyde group.
請求項1ないし請求項7のいずれか一項において、
前記リンカーは、架橋剤に由来する構造を含む、繊維状物質。
In any one of claims 1 to 7,
The fibrous substance, wherein the linker includes a structure derived from a crosslinking agent.
請求項9において、
前記架橋剤は、イソシアネート基を2個以上有する化合物であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、それぞれ前記架橋剤のイソシアネート基と反応してウレタン結合を形成した、繊維状物質。
In claim 9,
The cross-linking agent is a compound having two or more isocyanate groups, and a hydroxyl group of the cyclodextrin and a hydroxyl group of the cellulose fiber respectively react with an isocyanate group of the cross-linking agent to form a urethane bond. material.
請求項9において、
前記架橋剤は、水酸基を2個以上有する化合物であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、いずれもカルボキシル基又はアルデヒド基に変性され、当該変性基が、前記架橋剤の水酸基と反応してエステル結合を形成した、繊維状物質。
In claim 9,
The cross-linking agent is a compound having two or more hydroxyl groups, and the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose fiber are both modified to a carboxyl group or an aldehyde group, and the modified group is used for the crosslinking agent. A fibrous substance that has reacted with hydroxyl groups to form an ester bond.
請求項9において、
前記架橋剤は、アミノ基を2個以上有する化合物であり、前記シクロデキストリンが有する水酸基及び前記セルロース繊維が有する水酸基が、いずれもカルボキシル基又はアルデヒド基に変性され、当該変性基が、前記架橋剤のアミノ基と反応してアミド結合を形成
した、繊維状物質。
In claim 9,
The cross-linking agent is a compound having two or more amino groups, and the hydroxyl group of the cyclodextrin and the hydroxyl group of the cellulose fiber are both modified to a carboxyl group or an aldehyde group. A fibrous substance which has reacted with an amino group of the above to form an amide bond.
請求項1ないし請求項12のいずれか一項において、
前記セルロース繊維は、平均繊維径が3.0nm以上100.0μm以下である、繊維状物質。
In any one of claims 1 to 12,
The fibrous substance, wherein the cellulose fiber has an average fiber diameter of 3.0 nm or more and 100.0 μm or less.
請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の繊維状物質と、
高分子化合物と、
を含む、繊維強化樹脂組成物。
A fibrous substance according to any one of claims 1 to 13,
A polymer compound;
A fiber-reinforced resin composition comprising:
請求項14において、
ウェアラブル機器、衣類、容器、フィルム、タイヤ及びベルトを含むエラストマー部材に用いられる、繊維強化樹脂組成物。
In claim 14,
A fiber-reinforced resin composition used for an elastomer member including a wearable device, clothing, a container, a film, a tire, and a belt.
シクロデキストリンの環状構造が直鎖状分子によって貫通され、前記直鎖状分子の両端に封鎖基が設けられたポリロタキサンと、
下記式(I)で表される分子構造を有するセルロース繊維と、
Figure 2020007648
(式(I)中、n=10以上1000000以下)
高分子化合物又は高分子化合物の前駆体と、
を架橋反応させて得られる、繊維強化樹脂組成物。
A cyclic structure of cyclodextrin is penetrated by a linear molecule, and a polyrotaxane having a blocking group provided at both ends of the linear molecule;
A cellulose fiber having a molecular structure represented by the following formula (I):
Figure 2020007648
(In the formula (I), n = 10 or more and 1,000,000 or less)
A polymer compound or a precursor of the polymer compound,
And a fiber-reinforced resin composition obtained by a crosslinking reaction.
請求項16において、
エステル結合、ウレタン結合及びアミド結合から選ばれる結合を含む、繊維強化樹脂組成物。
In claim 16,
A fiber-reinforced resin composition containing a bond selected from an ester bond, a urethane bond and an amide bond.
請求項17において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成した、繊維強化樹脂組成物。
In claim 17,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified or modified,
A fiber-reinforced resin composition in which one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group form the bond.
請求項18において、
前記シクロデキストリンが有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)
Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、及び、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成した、繊維強化樹脂組成物。
In claim 18,
The hydroxyl group of the cyclodextrin is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, and, - (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1000 ) from a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
A fiber-reinforced resin composition in which one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group form the bond.
請求項18又は請求項19において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成した、繊維強化樹脂組成物。
In claim 18 or claim 19,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified or modified,
A fiber-reinforced resin composition in which one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group form the bond.
請求項20において、
前記セルロース繊維が有する水酸基が、未変性であるか、
以下の式(II)
Figure 2020007648
(式(II)中、−Rは、−CH−CH、−CH−O−CH、−CH−O−CH−CH、−CH−O−CH−CH−CH、−CH−O−CH−(CH、−(CO−CH−CH−CH−CH−CH−OH(m=20以上1000以下)から選ばれる基であり、−Rは、−H、−OH、−COOH及び−NHから選ばれる基である。)
で表される基になるように変性され、
前記未変性の水酸基及び前記変性基の1つ以上が前記結合を形成した、繊維強化樹脂組成物。
In claim 20,
The hydroxyl group of the cellulose fiber is unmodified,
The following formula (II)
Figure 2020007648
(In the formula (II), -R 1 is, -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, -CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -CH 3, -CH 2 -O- CH- (CH 3) 2, - from (CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2) m -OH (m = 20 to 1,000) a group selected, -R 2 is a radical selected -H, -OH, from -COOH and -NH 2.)
Is modified to become a group represented by
A fiber-reinforced resin composition in which one or more of the unmodified hydroxyl group and the modified group form the bond.
請求項16ないし請求項21のいずれか一項において、
前記直鎖状分子は、ポリエチレングリコール鎖を含む、繊維強化樹脂組成物。
In any one of claims 16 to 21,
The fiber-reinforced resin composition, wherein the linear molecule includes a polyethylene glycol chain.
請求項16ないし請求項22のいずれか一項において、
前記セルロース繊維は、平均繊維径が3.0nm以上100.0μm以下である、繊維強化樹脂組成物。
In any one of claims 16 to 22,
The fiber reinforced resin composition, wherein the cellulose fiber has an average fiber diameter of 3.0 nm or more and 100.0 μm or less.
請求項16ないし請求項23のいずれか一項において、
ウェアラブル機器、衣類、容器、フィルム、タイヤ及びベルトを含むエラストマー部材に用いられる、繊維強化樹脂組成物。
In any one of claims 16 to 23,
A fiber-reinforced resin composition used for an elastomer member including a wearable device, clothing, a container, a film, a tire, and a belt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024038782A1 (en) * 2022-08-16 2024-02-22 株式会社高研 Polyrotaxane containing cyclic molecule with aldehyde group added thereto, method for producing same, elastic biomaterial and method for producing same
CN117777843A (en) * 2023-12-29 2024-03-29 中国林业科学研究院木材工业研究所 Preparation method of high-performance photo-aging-resistant matte digital printing decorative artificial board
CN117777843B (en) * 2023-12-29 2024-05-31 中国林业科学研究院木材工业研究所 Preparation method of high-performance photo-aging-resistant matte digital printing decorative artificial board

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