JP5757779B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
で表される
項1又は項2に記載の樹脂組成物。
(2)工程(1)によって得られたセルロースナノファイバーを無水多塩基酸でエステル化し、セルロースナノファイバーの水酸基の一部が、カルボキシル基を有する置換基で変性された変性セルロースナノファイバー(A)を得る工程、及び
(3)工程(2)によって得られた変性セルロースナノファイバー(A)と樹脂(B)を混合し、かつ樹脂(B)と変性セルロースナノファイバー(A)のカルボキシル基を反応させる工程、
を含む
項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
で表される
項7に記載の樹脂組成物の製造方法。
で表される項7〜9の何れかに記載の樹脂組成物の製造方法。
本発明の樹脂組成物は、カルボキシル基を有する置換基によって変性された変性セルロースナノファイバー(A)、及び樹脂(B)を含む。
本発明の樹脂組成物の製造方法は、(1)植物繊維を解繊し、セルロースナノファイバーを得る工程、(2)工程(1)によって得られたセルロースナノファイバーを無水多塩基酸でエステル化し、セルロースナノファイバーの水酸基の一部が、カルボキシル基を有する置換基で変性された変性セルロースナノファイバー(A)を得る工程、(3)工程(2)によって得られた変性セルロースナノファイバー(A)と樹脂(B)を混合し、かつ樹脂(B)と変性セルロースナノファイバー(A)のカルボキシル基を反応させる工程を含むものである。
本発明は、前記の樹脂組成物を用いた成形材料にも関する。
<1.植物繊維のナノファイバー(CNF)化>
針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)(リファイナー処理済み、王子製紙(株)製、固形分25質量%)200gを水4800gに分散させ、パルプ濃度1質量%の分散液を調整した。この分散液をセレンディピターMKCA6−3(増幸産業(株)製)で一回処理し、セルロースナノファイバー(CNF)の濃度1質量%の分散液を得た。得られたCNFの窒素ガス吸着法による比表面積は、196m2/gであった。
遠心分離管一本あたりに、前記<1.植物繊維のCNF化>によって得られたCNFの水分散液100gを入れ、遠心分離を行い、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。遠心分離管一本あたりに、アセトン100gを加えて、よく攪拌し、アセトン中に分散させ、遠心分離を行い、上澄み液を除去し、沈殿物を取り出した。上記の操作(アセトンの添加、分散、遠心分離、及び上澄み液の除去)をさらに二回繰り返し、固形分5質量%のCNFアセトンスラリーを得た。
攪拌子が入った1Lナスフラスコに、<2.CNFアセトンスラリーの製造>で得たCNFアセトンスラリーを表1に示すCNFの配合量になるように投入した。CNF固形分濃度が0.5質量%になるようにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を加え、マグネチックスターラーで攪拌しCNFをNMP中に分散させた。表1に示す無水多塩基酸、及び反応比になるように添加し、フラスコ上部にジムロート冷却機を接続した。フラスコをマグネチックスターラー機能付ホットプレート上に置いたオイルバスの中にセットし、攪拌しながらバス温度80℃で表1に示す反応時間で反応を行った。
変性CNFと変性前CNFの重量変化と無水多塩基酸の分子量から反応した無水多塩基酸のmol量を求め、変性CNFのエステル置換度(D.S.)を計算した。
前記<3.カルボキシル基を有する置換基で変性された変性CNFの製造>によって得られた変性CNFアセトンスラリーとエポキシ樹脂(DIC(株)製のEPICLON850)を表2に示す配合割合で、泡とり練太郎((株)シンキー製)にて混合した。減圧下、室温でアセトンを除去した。その後、減圧下のまま温度を80℃まで上げ、2時間加熱し、樹脂混合物の重量減少がなくなるまで加熱を続けた。重量減少がなくなった後、樹脂混合物を室温まで冷やし、さらに、前記混合物に硬化剤として東京化成工業(株)製のイソホロンジアミン(IPDA)を表2の割合で添加し、泡とり練太郎((株)シンキー製)及びベンチロール(アイメクッス(株)製)にて混合し樹脂組成物を得た。
金型をトランスファー試験機のステージにセットし、型締め圧力が10Mpaになるように型締めした。ステージ温度を130℃に設定した。ステージ温度が130℃になってから30分後に、トランスファー試験機のシリンダーに<4.樹脂組成物の製造>にて得られた樹脂組成物を投入し、プレート温度130℃、射出圧1.0MPa、射出時間150秒、型締圧10MPa、硬化時間30分の条件にて、1cm×10cm×3mmの試験片を作製した。
変性CNFを配合せず、エポキシ樹脂と硬化剤を表2の配合割合で混合した樹脂組成物を、実施例1と同様の方法により、トランスファー成形機にて1cm×10cm×3mmの試験片を作製し、曲げ強度及び弾性率を測定した。測定結果を表3に示す。
変性CNFを配合せず、エポキシ樹脂、無水コハク酸、及び硬化剤を表2の配合割合で混合した樹脂組成物を、実施例1と同様の方法により、トランスファー成形機にて1cm×10cm×3mmの試験片を作製し、曲げ強度及び弾性率を測定した。測定結果を表3に示す。
前記<2.CNFアセトンスラリーの製造>によって得られたCNFアセトンスラリーとエポキシ樹脂(DIC(株)製のEPICLON850)を表2に示す配合割合で、泡とり練太郎((株)シンキー製)にて混合した。減圧下、室温でアセトンを除去した。その後、減圧下のまま温度を80℃まで上げ、樹脂混合物の重量減少がなくなるまで加熱を続けた。重量減少がなくなった後、樹脂混合物を室温まで冷やし、さらに、前記混合物に硬化剤として東京化成工業(株)製のIPDAを表2の割合で添加し、泡とり練太郎((株)シンキー製)及びベンチロール(アイメクッス(株)製)にて混合し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、実施例1と同様の方法により、トランスファー成形機にて1cm×10cm×3mmの試験片を作製し、曲げ強度及び弾性率を測定した。測定結果を表3に示す。
前記<2.CNFアセトンスラリーの製造>によって得られたCNFアセトンスラリーとエポキシ樹脂(DIC(株)製のEPICLON850)を表2に示す配合割合で、泡とり練太郎((株)シンキー製)にて混合し、減圧下、室温でアセトンを除去した。その後、減圧下のまま温度を80℃まで上げ、樹脂混合物の重量減少がなくなるまで加熱を続けた。重量減少がなくなった後、樹脂混合物を室温まで冷やし、さらに、前記混合物に硬化剤として東京化成工業(株)製のIPDA及び無水コハク酸を表2の割合で添加し、泡とり練太郎((株)シンキー製)及びベンチロール(アイメクッス(株)製)にて混合し、樹脂組成物を得た。その樹脂組成物を、実施例1と同様の方法により、トランスファー成形機にて1cm×10cm×3mmの試験片を作製し、曲げ強度及び弾性率を測定した。測定結果を表3に示す。
表3に示すように、比較例1よりエポキシ樹脂に硬化剤を用いて硬化して得られる樹脂成形体は、曲げ強度及び弾性率のいずれにおいても低い値となった。また、比較例1の樹脂成形体に対し、さらに無水コハク酸を含む比較例2の樹脂成形体は、比較例1と比較して弾性率が若干向上したものの、曲げ強度が著しく低下した。これは、イソホロンジアミンと無水コハク酸の副反応によるものであると考えられる。
Claims (7)
- 変性セルロースナノファイバー(A)及び樹脂(B)を含む樹脂組成物の製造方法であって、
(1)植物繊維を解繊し、セルロースナノファイバーを得る工程、
(2)工程(1)によって得られたセルロースナノファイバーを無水多塩基酸でエステル化し、セルロースナノファイバーの水酸基の一部が、カルボキシル基を有する置換基で変性された変性セルロースナノファイバー(A)を得る工程、及び
(3)工程(2)によって得られた変性セルロースナノファイバー(A)と樹脂(B)を混合し、かつ樹脂(B)と変性セルロースナノファイバー(A)のカルボキシル基を反応させる工程、
を含む樹脂組成物の製造方法。 - 前記無水多塩基酸が環状無水物である請求項1又2に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記変性セルロースナノファイバー(A)の配合量が、前記樹脂(B)100質量部に対して、0.5〜150質量部である請求項1〜4の何れかに記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記樹脂(B)がエポキシ樹脂である請求項1〜5の何れかに記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記変性セルロースナノファイバー(A)のエステル置換度が、0.1〜1.0である請求項1〜6の何れかに記載の樹脂組成物の製造方法。
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