JP2020200386A - Resin composition and method for producing resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオマス材料の利用により環境特性に優れ、かつ衝撃強度の低下が少なく
、高強度、高弾性率、低熱膨張性に優れた樹脂組成物に関する。
The present invention relates to a resin composition which is excellent in environmental properties due to the use of a biomass material, has little decrease in impact strength, and is excellent in high strength, high elastic modulus, and low thermal expansion.
植物細胞の細胞壁及び繊維の主成分であるセルロースは、地球上に豊富に存在する再生可能なバイオマス資源の一つである。近年セルロースをナノサイズにまで解繊したセルロースナノファイバー(以下、CNFと言うこともある。)やセルロースナノクリスタルについての研究が盛んに行われている。セルロースナノファイバーは高強度、高弾性率、低熱膨張性といった優れた特性を有することが報告されており、この特徴を活かした用途開発が注目を集めている。
特にNCをフィラーとした汎用プラスチックとの複合化は、樹脂の機械的性質が向上するため軽量化が可能となり、再生可能資源の利用の観点から価値が高い。
Cellulose, which is the main component of the cell wall and fiber of plant cells, is one of the abundant renewable biomass resources on the earth. In recent years, research on cellulose nanofibers (hereinafter, also referred to as CNF) and cellulose nanocrystals, which are obtained by defibrating cellulose to nano size, has been actively conducted. It has been reported that cellulose nanofibers have excellent properties such as high strength, high elastic modulus, and low thermal expansion, and application development utilizing these characteristics is attracting attention.
In particular, compounding with a general-purpose plastic using NC as a filler improves the mechanical properties of the resin and thus makes it possible to reduce the weight, which is highly valuable from the viewpoint of utilization of renewable resources.
特許文献1には、セルロースパルプの水懸濁液を高圧ホモジナイザー処理して得られる微小繊維状セルロースが開示されている。 Patent Document 1 discloses microfibrous cellulose obtained by treating an aqueous suspension of cellulose pulp with a high-pressure homogenizer.
また、特許文献2には、バクテリアに生産させたセルロース超微細繊維をアセチル化させて得られるアセチルセルロース超微細繊維が開示されている。バクテリアに生産させたセルロース超微細繊維は質量平均重合度が1700以上であるから、ヤング率や引張強度の点で優れている。
Further,
しかし、特許文献1に記載の方法では、繊維に機械的せん断力を加えるため重合度が200前後となり、結果的に十分な強度を得ることができない。
また、特許文献2に記載のバクテリアに生産させて得られるセルロースファイバーはIα型結晶成分が多いため、補強効果という点では、未だ改良の余地がある。
However, in the method described in Patent Document 1, since a mechanical shearing force is applied to the fiber, the degree of polymerization is about 200, and as a result, sufficient strength cannot be obtained.
Further, since the cellulose fiber produced by the bacteria described in
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑み、バイオマス材料の利用により環境特性に優れ、かつ衝撃強度の低下が少なく、高強度、高弾性率、低熱膨張性に優れた樹脂組成物を提供することを目的とする。 In view of the above problems in the prior art, the present invention provides a resin composition having excellent environmental properties, little decrease in impact strength, high strength, high elastic modulus, and low thermal expansion by using a biomass material. The purpose is.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、バイオマス材料として特定の重合度を有するセルロースナノ繊維を、樹脂へ配合することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。 As a result of diligent research, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by blending cellulose nanofibers having a specific degree of polymerization as a biomass material into a resin.
すなわち、本発明の樹脂組成物は、ナノ天然高分子を含有することを特徴とする。 That is, the resin composition of the present invention is characterized by containing a nano-natural polymer.
次に、本発明一実施形態の樹脂組成物を説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Next, the resin composition of one embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited to this embodiment.
本発明に用いるナノ天然高分子としては、直径が1〜1000nm未満の繊維状物質であり、長さが直径の100倍以上である天然高分子ナノファイバー、又は直径が10〜50nm、長さが100〜500nm以下の棒状、あるいは紡錘形をした超微細結晶である天然高分子ナノクリスタルである。 The nanonatural polymer used in the present invention is a fibrous substance having a diameter of less than 1 to 1000 nm and having a length of 100 times or more the diameter, or a natural polymer nanofiber having a diameter of 10 to 50 nm and a length of 10 to 50 nm. It is a natural polymer nanocrystal which is a rod-shaped or spindle-shaped ultrafine crystal having a diameter of 100 to 500 nm or less.
本発明に用いる天然高分子としては、特に限定しないが、セルロース、キチン、キトサン等の多糖類、コラーゲン、ゼラチン等のタンパク質、ポリ乳酸、ポリカプロラクタム等が挙げられる。 The natural polymer used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include polysaccharides such as cellulose, chitin and chitosan, proteins such as collagen and gelatin, polylactic acid and polycaprolactam.
次いで、天然高分子としてセルロースを用いたセルロースナノファイバー及びセルロースナノクリスタル水溶液の調製方法について説明する。本発明において、CNFとしては例えば、木材繊維、広葉樹、針葉樹、竹繊維、サトウキビ繊維、種子毛繊維、葉繊維等の天然の植物を含む多糖由来のCNFが挙げられ、これらCNFは一種を単独で又は二種以上を混合して用いてもよい。また多糖としてはα−セルロース含有率60%〜99質量%のパルプを用いるのが好ましい。α−セルロース含有率60質量%以上の純度であれば繊維径及び繊維長さが調整しやすくなって繊維同士の絡み合いを抑えることができ、α−セルロース含有率60質量%未満のものを用いた場合に比べ、溶融時の熱安定性が高く、衝撃強度の低下を引き起こすことがないほか、着色抑制効果が良好であり、本発明の効果をより優れたものとすることができる。一方、99質量%以上のものを用いた場合、繊維をナノレベルに解繊することが困難になる。 Next, a method for preparing cellulose nanofibers and an aqueous solution of cellulose nanocrystals using cellulose as a natural polymer will be described. In the present invention, examples of CNF include CNFs derived from polysaccharides including natural plants such as wood fibers, hardwoods, conifers, bamboo fibers, sugar cane fibers, seed hair fibers, and leaf fibers, and these CNFs are used alone. Alternatively, two or more types may be mixed and used. Further, as the polysaccharide, it is preferable to use pulp having an α-cellulose content of 60% to 99% by mass. If the purity has an α-cellulose content of 60% by mass or more, the fiber diameter and fiber length can be easily adjusted and entanglement between fibers can be suppressed, and an α-cellulose content of less than 60% by mass was used. Compared with the case, the thermal stability at the time of melting is high, the impact strength is not lowered, the coloring suppressing effect is good, and the effect of the present invention can be further improved. On the other hand, when 99% by mass or more is used, it becomes difficult to defibrate the fibers at the nano level.
本発明におけるCNFは、以下の解繊処理行うことによりCNF分散液(以下、含水状態のCNFということもある。)として得られる。
解繊処理は、図1に示した水中対向衝突法(以下、ACC法と言うこともある。)を用い
て行う。これは、水に懸濁したパルプをチャンバー(図1:107)内で相対する二つのノズル(図1:108a,108b)に導入し、これらのノズルから一点に向かって噴射、衝突させる手法である。図1に示される装置は液体循環型となっており、タンク(図1:109)、プランジャ(図1:110)、対向する二つのノズル(図1:108a,108b)、必要に応じて熱交換器(図1:111)を備え、水中に分散させた微粒子を二つのノズルに導入し高圧下で合い対するノズル(図1:108a,108b)から噴射して水中で対向衝突させる。
The CNF in the present invention can be obtained as a CNF dispersion (hereinafter, may be referred to as a water-containing CNF) by performing the following defibration treatment.
The defibration treatment is performed by using the underwater facing collision method (hereinafter, also referred to as ACC method) shown in FIG. This is a method in which pulp suspended in water is introduced into two opposing nozzles (FIGS. 1: 108a and 108b) in a chamber (FIG. 1: 107), and the pulp is injected and collided from these nozzles toward one point. is there. The device shown in FIG. 1 is of a liquid circulation type, with a tank (FIG. 1: 109), a plunger (FIG. 1: 110), two opposing nozzles (FIGS. 1: 108a, 108b), and heat as needed. A exchanger (FIG. 1: 111) is provided, and fine particles dispersed in water are introduced into two nozzles and injected from the nozzles (FIGS. 1: 108a and 108b) facing each other under high pressure to cause a facing collision in water.
前記解繊処理を実施する前に、前処理装置を使用して解繊処理を実施してもよい(図2、図3)。また、その他の解繊方法として、かかる前処理装置を使用してもよい。前記前処理装置を使用した解繊処理は、0.5〜10質量%の水混合液にした多糖に対し、50〜400MPa程度の高圧水を衝突させて行う。これは例えば図2に示す製造装置1を用いて行うことができる。製造装置1は、一のチャンバー2に対して多糖スラリを供給可能に配置される第1の液状媒体供給経路であるところの多糖スラリ供給経路3と、例えば水である非多糖スラリを一のチャンバー2を介して循環させる第2の液状媒体供給経路4とよりなる。一のチャンバー2内には第2の液状媒体供給経路4の非多糖スラリを多糖スラリ供給経路3からの多糖スラリ供給方向と交差する方向にオリフィス噴射するオリフィス噴射部5を備える。多糖スラリ供給経路3は、多糖スラリを一のチャンバー2を介して循環可能にされる。
Before performing the defibration treatment, the defibration treatment may be carried out using a pretreatment device (FIGS. 2 and 3). Further, as another defibration method, such a pretreatment device may be used. The defibration treatment using the pretreatment apparatus is carried out by colliding high-pressure water of about 50 to 400 MPa with the polysaccharide prepared in a water mixture of 0.5 to 10% by mass. This can be done, for example, by using the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. The manufacturing apparatus 1 has a polysaccharide
多糖スラリ供給経路3と第2の液状媒体供給経路4とは一のチャンバー2内に相互の交差部6を有する。
多糖スラリ供給経路3は多糖スラリ供給部であり多糖スラリを貯留するタンク7、ポンプ8を循環路9に配置してなり、一方、第2の液状媒体供給経路4はタンク10、ポンプ11、熱交換器12、プランジャ13を循環路である液状媒体供給経路4に配置してなる。
The polysaccharide
The polysaccharide
なお非多糖スラリは、例えば水であり、当初タンク10に収納され、その後セルロースナノ繊維の製造装置1の作動に伴い交差部6を通過してタンク10に収納されたナノ微細化された多糖を操業の度合いに応じた濃度で含むことになった状態のものをも、包括的に指称する。
The non-polysaccharide slurry is, for example, water, which is initially stored in the
図3に示すようにチャンバー2を貫通する態様で多糖スラリ供給経路3の循環路9が配置され、これと交差する方向に非多糖スラリをオリフィス噴射して循環路9を貫通させることができるように第2の液状媒体供給経路4のプランジャ13に接続されるオリフィス噴射部5のオリフィス噴射口14がチャンバー2内側において開口する。チャンバー2のオリフィス噴射口14と対向する位置にチャンバー2の排出口15が設けられ、このチャンバー2の排出口15に第2の液状媒体供給経路4の循環路が接続されて、第2の液状媒体供給経路4が構成される。
As shown in FIG. 3, the
一方、多糖スラリ供給経路3の循環路9は例えばビニルホース、ゴムホース、アルミパイプ等を用いて形成され、その循環路9のチャンバー2への入り側にはチャンバー2方向にのみ開弁される一方向弁16が取りつけられる。さらに循環路9のチャンバー2からの出側にはチャンバー2からの排出方向にのみ開弁される一方向弁17が取りつけられる。加えてチャンバー2と一方向弁17の間の循環路9にはエア吸入弁18が取りつけられ、このエア吸入弁18は外部から循環路9へエアを吸入する方向にのみ開弁される。
On the other hand, the
以上のセルロースナノ繊維の製造装置によれば以下のようにしてセルロースナノファイバーが製造される。
非多糖スラリを、チャンバー2を介して第2の液状媒体供給経路4を循環させる。具体的にはポンプ11を用いてタンク10内の非多糖スラリを熱交換器12、プランジャ13を通過させて液状媒体供給経路4内を循環させる。一方、多糖スラリを、チャンバー2を介して多糖スラリ供給経路3内を循環させる。具体的にはポンプ8を用いてタンク7内の多糖スラリをビニルホース、ゴムホース等を用いて形成された循環路9内を循環させる。
According to the above-mentioned cellulose nanofiber manufacturing apparatus, cellulose nanofibers are manufactured as follows.
The non-polysaccharide slurry is circulated through the
これにより、多糖スラリ供給経路3内を循環してチャンバー2内を流通する多糖スラリに対して第2の液状媒体供給経路4を循環する非多糖スラリがオリフィス噴射される。具体的にはプランジャ13に接続されるオリフィス噴射口14にプランジャ13から高圧水が供給され、これがオリフィス噴射口14から循環路9に向けて50〜400MPa程度の高圧でオリフィス噴射される。
As a result, the non-polysaccharide slurry circulating in the second liquid medium supply path 4 is orifice-injected to the polysaccharide slurry circulating in the polysaccharide
その結果、例えばビニルホース、ゴムホース、アルミパイプ等を用いて形成された循環路9に予め形成された貫通孔26a、bを通過して、循環路9と交差する方向に循環路9内側を通過した非多糖スラリが循環路9内を循環する多糖スラリを巻き込みながらチャンバー2の排出口15に向けて排出され、第2の液状媒体供給経路4に流入する。これによって、非多糖スラリが第2の液状媒体供給経路4内を再度循環する。
以上のプロセスを反復する過程で多糖スラリ供給経路3内を循環してチャンバー2内を流通する多糖スラリ及び第2の液状媒体供給経路4を循環する非多糖スラリ中の多糖が徐々に解繊されて、用途に応じた解繊度合の均一性の高いCNF分散液が得られる。
As a result, it passes through the through holes 26a and 26 formed in advance in the
In the process of repeating the above process, the polysaccharides in the polysaccharide slurry circulating in the polysaccharide
以上のようにして得るCNFは、天然セルロース繊維間の相互作用のみを解裂させることによってナノ微細化を行うためセルロース分子の構造変化がなく、以下の化学式1に表わされる構造式を有する。換言すると、本願発明で用いるCNFは、化学式1中のセロビオースユニット内に水酸基6個を有し、化学修飾されていないことを意味する。これは、FT-IRを使用してセルロースのIRスペクトルと本願発明に使用するCNFとを比較することで確認することができる。 本ACC法により、セルロース繊維の平均粒子長を10μmにまで粉砕することができ、その結果、平均太さ3〜200nmであり、平均長さ0.1μm以上であるCNFが得られる。 The CNF obtained as described above has a structural formula represented by the following chemical formula 1 without any structural change of the cellulose molecule because the nanominiaturization is performed by cleaving only the interaction between the natural cellulose fibers. In other words, the CNF used in the present invention means that it has 6 hydroxyl groups in the cellobiose unit in Chemical Formula 1 and is not chemically modified. This can be confirmed by comparing the IR spectrum of cellulose with the CNF used in the present invention using FT-IR. By this ACC method, the average particle length of cellulose fibers can be pulverized to 10 μm, and as a result, CNF having an average thickness of 3 to 200 nm and an average length of 0.1 μm or more can be obtained.
本発明におけるセルロースナノクリスタルは、ACC法により得られたセルロースファイバーに、硫酸などの酸を用いる酸加水分解などの化学的処理を施すことにより、若しくは、ACC法による微細化処理の前のパルプに、硫酸等の酸加水分解等の化学的処理を施した後、ACC法により微細化処理を行うことにより得られる。また、セルロースナノクリスタルは、セルロースナノウィスカーとも呼ばれる。 The cellulose nanocrystal in the present invention is obtained by subjecting the cellulose fiber obtained by the ACC method to a chemical treatment such as acid hydrolysis using an acid such as sulfuric acid, or to the pulp before the micronization treatment by the ACC method. , Sulfur, etc., and then subjected to chemical treatment such as acid hydrolysis, and then micronized by the ACC method. Cellulose nanocrystals are also called cellulose nanowhiskers.
平均太さと平均繊維長さの測定は、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)等を適宜選択し、CNFを観察・測定し、得られた写真から20本以上を選択し、これをそれぞれ平均化することにより求める。一方で、対向衝突処理においては、加えられるエネルギーが共有結合を切断するエネルギーには、はるかに及ばず(推定1/300以下)、セルロースの重合度の低下は生じない。本ACC法によって得られたセルロースナノファイバーは、親水サイトと疎水サイトが共存し、両親媒性を示す。 For the measurement of the average thickness and the average fiber length, a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), etc. are appropriately selected, CNF is observed and measured, and 20 or more are selected from the obtained photographs. , Obtained by averaging each of these. On the other hand, in the counter-collision treatment, the applied energy is far less than the energy for breaking the covalent bond (estimated to be 1/300 or less), and the degree of polymerization of cellulose does not decrease. The cellulose nanofibers obtained by this ACC method show amphipathic properties in which hydrophilic sites and hydrophobic sites coexist.
なお、本発明においては、他のセルロースナノファイバーの製造方法として公知であるTEMPO酸化触媒、リン酸処理、オゾン処理、酵素処理、マレイン酸処理、無水アルケニルコハク酸による疎水変性、アルキルケテンダイマーによる疎水変性、アセチル化による疎水変性などの化学的処理をする方法によって得られるセルロースナノファイバー又はグラインダー(石臼型粉砕機)、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナーなどの機械的作用を利用する湿式粉砕でセルロース系繊維を細くする物理的方法によって得られるセルロースナノファイバーであっても、本発明においてCNF分散液として使用することができる。 In the present invention, TEMPO oxidation catalyst, phosphoric acid treatment, ozone treatment, enzyme treatment, maleic acid treatment, hydrophobic modification with alkenyl succinic anhydride, and hydrophobicity with alkyl keten dimer, which are known as other methods for producing cellulose nanofibers. Cellulose-based fibers obtained by chemical treatment such as modification and hydrophobic modification by acetylation, or by wet grinding using mechanical action such as grinder (stone mill type grinder), disc type refiner, conical refiner, etc. Even cellulose nanofibers obtained by a physical method of thinning can be used as a CNF dispersion in the present invention.
本発明においてナノ天然高分子の平均重合度は450〜900の範囲にあるものを使用することが好ましい。平均重合度900より高い重合度のものは、ナノ天然高分子の比表面積が低下することにより樹脂への担持する能力が劣り、樹脂の補強効果が劣るためである。平均重合度が450未満の場合は、解繊に必要な工程が増加するため、ナノ天然高分子製造時のコストが増加する。このため、使用するナノ天然高分子の平均重合度は450〜900の範囲であることが好ましく、また、平均重合度540〜850であることがより好ましく、平均重合度730〜850であることがさらに好ましい。さらに、平均重合度750〜845であることが最も好ましい。 In the present invention, it is preferable to use a nano-natural polymer having an average degree of polymerization in the range of 450 to 900. This is because those having a degree of polymerization higher than the average degree of polymerization of 900 are inferior in their ability to support the resin due to a decrease in the specific surface area of the nanonatural polymer, and the reinforcing effect of the resin is inferior. If the average degree of polymerization is less than 450, the number of steps required for defibration increases, which increases the cost of producing nanonatural polymers. Therefore, the average degree of polymerization of the nanonatural polymer used is preferably in the range of 450 to 900, more preferably 540 to 850, and the average degree of polymerization is 730 to 850. More preferred. Further, the average degree of polymerization is most preferably 750 to 845.
(B)樹脂成分
本発明の組成物に用いられる(B)樹脂成分としては、(B−1)熱可塑性樹脂、(B−2)硬化性樹脂、あるいは(B−3)ゴムが挙げられる。
(B) Resin component Examples of the (B) resin component used in the composition of the present invention include (B-1) thermoplastic resin, (B-2) curable resin, and (B-3) rubber.
(B−1)熱可塑性樹脂:
ここで、熱可塑性樹脂とは、加熱により溶融成形を行う樹脂を言う。その具体例としては、ポリエチレン(HDPE、MDPE、LDPE)、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂(ポリスチレンとアクリルニトリルの共重合体)、メタクリル樹脂等の汎用プラスチック、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタラート、超高分子用ポリエチレンなどの汎用エンプラ又は、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂等のスーパーエンプラの各群から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。PVAやポリエチレングリコールといった水に可溶や常温で液体である特長を持つ液体で用いることができる樹脂も利用できる。なお、これらの熱可塑性樹脂は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B-1) Thermoplastic resin:
Here, the thermoplastic resin refers to a resin that is melt-molded by heating. Specific examples thereof include general-purpose plastics such as polyethylene (HDPE, MDPE, LDPE), polyvinyl chloride, polypropylene, polystyrene, ABS resin, AS resin (copolymer of polystyrene and acrylic nitrile), methacrylic resin, polyamide, polyacetal, and the like. General-purpose engineering plastics such as polycarbonate, modified polyphenylene ether, polyethylene terephthalate, polyethylene for ultrapolymers, or polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, polyetherketone, polyimide, liquid crystal polymer, At least one selected from each group of super engineering plastics such as fluororesin can be mentioned. Resins such as PVA and polyethylene glycol that can be used as liquids that are soluble in water or liquid at room temperature can also be used. In addition, these thermoplastic resins can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
(B−2)硬化性樹脂
本発明の樹脂組成物において、(B)マトリックス成分として、(B−2)硬化性樹脂を用いる場合には、硬化性樹脂は、本発明の樹脂組成物において、セルロースナノファイバーと均一に分散した状態で存在している。硬化性樹脂の種類に特に制限はない。熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ジリアフタレート樹脂などが挙げられる。ジシクロペンタジエン樹脂といった水に可溶や常温で液体である特長を持つ液体で用いることができる樹脂も利用できる。さらには、例えば、光硬化性樹脂、湿気硬化樹脂等の熱以外のものによって硬化させる樹脂も用いることができる。なお、これらの硬化性樹脂は1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
(B-2) Curable Resin When (B-2) Curable Resin is used as the (B) Matrix component in the resin composition of the present invention, the curable resin is used in the resin composition of the present invention. It exists in a state of being uniformly dispersed with cellulose nanofibers. There is no particular limitation on the type of curable resin. Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, polyurethane, unsaturated polyester resin, silicon resin, polyimide resin, diriaphthalate resin and the like. Resins such as dicyclopentadiene resin that can be used as a liquid having the characteristics of being soluble in water and liquid at room temperature can also be used. Further, for example, a resin that is cured by something other than heat, such as a photocurable resin or a moisture-curable resin, can also be used. In addition, these curable resins can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
(B−3)ゴム
使用するゴムとしては、例えば天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム、エチレン−ブテン−1共重合ゴム、エチレン−ヘキセン共重合ゴム、エチレン−オクテン共重合ゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンブロック共重合ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、部分水添スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合ゴム、スチレン−イソプレンブロック共重合ゴム、部分水添スチレン−イソプレンブロック共重合ゴム、ポリウレタンゴム、スチレングラフト−エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム、スチレン−グラフト−エチレン−プロピレン共重合ゴム、スチレン/アクリロニトリル−グラフト−エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム、スチレン/アクリロニトリル−グラフト−エチレン−プロピレン共重合ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、シリコンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴムがなど挙げられる。
更に、上記の(B−1)、(B−2)の樹脂に、これらゴムを配合してなるポリマーアロイを用いてもよい。ラテックスゴムといった液体で用いることができるゴムも利用できる。なお、ポリマーアロイ中のゴムの含量は、樹脂の特性に新たな特性を付加するという観点から、50質量%以下であることが好ましい。
(B-3) Rubber Examples of the rubber used include natural rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene-non-conjugated diene copolymer rubber, ethylene-butene-1 copolymer rubber, ethylene-hexene copolymer rubber, and ethylene-octene. Polymerized rubber, polybutadiene, styrene-butadiene block copolymer rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, partially hydrogenated styrene-butadiene-styrene block copolymer rubber, styrene-isoprene block copolymer rubber, partially hydrogenated styrene-isoprene block copolymer Rubber, polyurethane rubber, styrene graft-ethylene-propylene-non-conjugated diene copolymer rubber, styrene-graft-ethylene-propylene copolymer rubber, styrene / acrylonitrile-graft-ethylene-propylene-non-conjugated diene copolymer rubber, styrene / acrylonitrile -Graft-ethylene-propylene copolymer rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, silicon rubber, ethylene-vinyl acetate rubber, epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber and the like.
Further, a polymer alloy obtained by blending these rubbers with the resins (B-1) and (B-2) described above may be used. Rubber that can be used in liquids such as latex rubber can also be used. The content of rubber in the polymer alloy is preferably 50% by mass or less from the viewpoint of adding new properties to the properties of the resin.
[樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物の製造方法としては、従来から公知の方法で各成分を溶融混練する方法が挙げられる。
例えば、各成分をタンブルミキサーやヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、スーパ
ーミキサーで代表される高速ミキサーを用いて剪断力を加えて、水分を除去すると共に分散混合した後、押出機、バンバリーミキサー、ロール等で溶融混練する方法が適宜選択される。
[Resin composition]
Examples of the method for producing the resin composition of the present invention include a method of melt-kneading each component by a conventionally known method.
For example, each component is subjected to shearing force using a tumble mixer, a Henschel mixer, a ribbon blender, a high-speed mixer represented by a super mixer to remove water and dispersed and mixed, and then an extruder, a Banbury mixer, a roll, etc. The method of melt-kneading is appropriately selected.
本発明の樹脂組成物を用いた成形方法には特に制限はなく、射出成形、射出圧縮成形、押出し成形、中空成形体等の成形法を適用することができる。
本発明のポリオレフィン樹脂組成物を用いた成形品は、前記の性状を有することから、例えば、OA機器、情報・通信機器、自動車部品又は建材分野等で好適に用いることがで
きる。
The molding method using the resin composition of the present invention is not particularly limited, and molding methods such as injection molding, injection compression molding, extrusion molding, and hollow molded body can be applied.
Since the molded product using the polyolefin resin composition of the present invention has the above-mentioned properties, it can be suitably used in, for example, OA equipment, information / communication equipment, automobile parts, building materials, and the like.
以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。また、実施例及び比較例に記載の平均重合度は以下の測定方法により測定した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. The average degree of polymerization described in Examples and Comparative Examples was measured by the following measuring method.
(CNFの重合度測定)
CNF試料固形分0.15gを30mlの0.5M銅エチレンジアミン溶液になるように溶解し、キャノンフェンスケ動粘度管を用いて、25℃で保温した後に、流下時間を測定することで粘度の測定を行った。このCNF銅エチレンジアミン溶液の粘度をη、0.5M銅エチレンジアミン溶液の粘度をη0として、次の計算式により重合度を算出した。なお、平均重合度は三回測定した値の平均値である。
極限粘度[η]=(η/η0)/{c(1+A×η/η0)}(ただしcは、粘度測定時の繊維状セルロース濃度(g/dL)、Aは溶液の種類による固有の値であり0.5Mの銅エチレンジアミン溶液の場合A=0.28)
重合度DP=[η]/aK (Kとaは高分子と用いている溶媒の種類によって決まる値であり、銅エチレンジアミンに溶解したセルロースの場合 K=5.7×10−3、a=1)
(Measurement of degree of polymerization of CNF)
CNF sample solid content 0.15 g is dissolved in 30 ml of 0.5 M copper ethylenediamine solution, kept warm at 25 ° C using a Canon Fenceke kinematic viscosity tube, and then the viscosity is measured by measuring the flow time. Was done. The degree of polymerization was calculated by the following formula, where the viscosity of this CNF copper ethylenediamine solution was η and the viscosity of the 0.5 M copper ethylenediamine solution was η0. The average degree of polymerization is the average value of the values measured three times.
Extreme viscosity [η] = (η / η0) / {c (1 + A × η / η0)} (where c is the fibrous cellulose concentration (g / dL) at the time of viscosity measurement, and A is a unique value depending on the type of solution. In the case of 0.5M copper ethylenediamine solution, A = 0.28)
Degree of polymerization DP = [η] / aK (K and a are values determined by the type of polymer and solvent used. In the case of cellulose dissolved in copper ethylenediamine, K = 5.7 × 10-3, a = 1 )
(実施例1)
針葉樹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、NBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、NBと樹脂の割合を1:9として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 1)
Cellulose nanofibers were prepared from coniferous bleached pulp by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as NB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of NB to the resin was set to 1: 9 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例2)
広葉樹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、LBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、LBと樹脂の割合を1:9として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 2)
Bleached pulp derived from hardwood was prepared with cellulose nanofibers by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as LB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of LB to the resin was set to 1: 9 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例3)
竹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、BBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、BBと樹脂の割合を1:9として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 3)
Bamboo-derived bleached pulp was prepared with cellulose nanofibers by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as BB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of BB to the resin was set to 1: 9 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例4)
針葉樹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、NBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、NBと樹脂の割合を5:95として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 4)
Cellulose nanofibers were prepared from coniferous bleached pulp by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as NB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of NB to the resin was 5:95 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例5)
広葉樹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、LBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、LBと樹脂の割合を5:95として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 5)
Bleached pulp derived from hardwood was prepared with cellulose nanofibers by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as LB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of LB to the resin was set to 5:95 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例6)
竹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、BBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、BBと樹脂の割合を5:95として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 6)
Bamboo-derived bleached pulp was prepared with cellulose nanofibers by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as BB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of BB to the resin was set to 5:95 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例7)
針葉樹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、NBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、NBと樹脂の割合を3:97として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 7)
Cellulose nanofibers were prepared from coniferous bleached pulp by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as NB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of NB to the resin was 3:97 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例8)
広葉樹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、LBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、LBと樹脂の割合を3:97として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 8)
Bleached pulp derived from hardwood was prepared with cellulose nanofibers by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as LB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of LB to the resin was 3:97 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(実施例9)
竹由来の漂白パルプを水中対向衝突法(ACC)より、セルロースナノファイバーを調整した(以下、BBという)。次いで、CNFの重合度測定、結晶化度測定を行った。
次いで、樹脂には中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)を用い、BBと樹脂の割合を3:97として、複合樹脂を得た。
複合化には、東洋精機(株)製 二軸押出機 ラボプラストミルを用いた。スクリュー径はφ25mmL/D:30とした。物性評価の試験片を得るために、日精樹脂工業製 小型射出成形機 NPX7−1Fを使用し、ダンベル試験片1BA、短冊形試験片を作製した。
(Example 9)
Bamboo-derived bleached pulp was prepared with cellulose nanofibers by the underwater opposed collision method (ACC) (hereinafter referred to as BB). Next, the degree of polymerization and crystallinity of CNF were measured.
Next, medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen) was used as the resin, and the ratio of BB to the resin was 3:97 to obtain a composite resin.
A twin-screw extruder Labplast Mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for compounding. The screw diameter was φ25 mm L / D: 30. In order to obtain a test piece for physical property evaluation, a dumbbell test piece 1BA and a strip-shaped test piece were prepared using a small injection molding machine NPX7-1F manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.
(比較例1)
中密度ポリエチレン(Lupolen製3621MRM)について物性評価を行うために実施例1〜9と同様に試験片を作製した。
(Comparative Example 1)
A test piece was prepared in the same manner as in Examples 1 to 9 in order to evaluate the physical properties of medium-density polyethylene (3621MRM manufactured by Luporen).
(物性値測定)
セルロースナノファイバーの結晶化度は、(株)リガク製 X線回折装置 Smart Lab 9Kwで評価した。機械的性質の測定は、三点曲げ試験、引張試験を行った。いずれも(株)島津製作所製 Ez−LXを用い、三点曲げ試験速度2.0mm/min、引張試験速度 10.0mm/minとして実施した。
(Measurement of physical property values)
The crystallinity of the cellulose nanofibers was evaluated by an X-ray diffractometer Smart Lab 9Kw manufactured by Rigaku Co., Ltd. For the measurement of mechanical properties, a three-point bending test and a tensile test were performed. In each case, Ez-LX manufactured by Shimadzu Corporation was used, and the three-point bending test speed was 2.0 mm / min and the tensile test speed was 10.0 mm / min.
(衝撃試験)
JIS K7111−1:2012に従い、デジタル衝撃試験機(DG−VB2、(株)東洋精機製作所、ハンマー容量:4.0J)を用いて衝撃試験を行った。
(Impact test)
An impact test was performed using a digital impact tester (DG-VB2, Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., hammer capacity: 4.0 J) in accordance with JIS K7111-1: 2012.
実施例1〜9及び比較例1について、セルロースナノファイバーの原料、重合度及び結晶化度、複合樹脂の曲げ弾性率、曲げ強度、引張弾性率、引張強度、引張ひずみ、及び衝撃試験についての測定結果を表1に示す。 Measurements of the raw materials of cellulose nanofibers, the degree of polymerization and the degree of crystallization, the flexural modulus of the composite resin, the flexural modulus, the tensile modulus, the tensile strength, the tensile strain, and the impact test for Examples 1 to 9 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.
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