[发明专利]含天然植物纤维和合成高分子的复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及成型加工性、耐水性、热稳定性优异的、含天然植物纤维和合成高分子的复合材料及其制造方法。

背景技术

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Composite Materials)中最大量生产、最广泛使用的是玻璃纤维增强塑料(Glass Fiber ReinforcedPlastic、以下称为“GFRP”)。但是，近年从适应环境方面考虑，限制使用GFRP。总之，GFRP在焚烧时产生包含大量玻璃丝的残渣，上述玻璃丝无法用适应环境的处理方法分解。而且，加工GFRP时产生的玻璃粉尘可能引起加工业者过敏或患上皮肤炎症。

因此，取代GFRP受到关注的是用天然纤维增强的塑料。上述天然纤维增强塑料(Natural Fiber Reinforced Plastic、以下称为“NFRP”)能够不产生玻璃质残渣地焚烧。特别是构成NFRP的天然纤维，随天然纤维焚烧产生的二氧化碳的量只是植物成长时吸收的二氧化碳的量，从最近的地球变暖方面考虑，可以期待限制日趋严格的二氧化碳的生产消耗平衡为零。进而，不只环境方面，在机械特性方面，NFRP的纤维为低密度、不脆，所以也可以期待作为轻质且高韧性的复合材料。

关于NFRP的研究，从20世纪80年代开始对使用木材纤维的复合材料进行研究。但是从20世纪90年代以后，希望利用以洋麻纤维为代表的一年生植物的纤维的趋势变显著。例如，公开了含50重量％(39体积％)洋麻纤维和聚丙烯的复合材料(例如参见非专利文献1)。该复合材料表现出匹敌在聚丙烯中添加40重量％(19体积％)玻璃纤维的复合材料的性能。以上述研究成果为背景，从2000年初开始将NFRP用于汽车的车底·仪表板。

另外，公开了一种纤维增强树脂组合物，是将用相容剂进行了表面处理的洋麻纤维等天然纤维和烯烃类等热塑性树脂材料按规定比率混合，将上述混合物在规定条件下加热·混炼而形成的纤维增强树脂组合物(例如参见专利文献1)。

另一方面，本发明人等发现将植物纤维用作为强氧化剂的铈盐的硝酸溶液处理后使甲基丙烯酸甲酯作用、在植物纤维表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯的高分子链，能够得到新型植物纤维-高分子复合材料(参见非专利文献2)。

非专利文献1：Sanadi、A.R.、et al.、7th Annual Conference of theInternational Kenaf Association(1995)

非专利文献2：Kuroda、S.、et al.、“Advance on Chemical Engineeringand New Material Science”、Liaoning Science and Technology PublishingHouse(2002)、pp.94-98

专利文献1：特开2004-114436(权利要求1、权利要求7)

发明内容

但是，非专利文献1及专利文献1中记载的现有NFRP为了提高天然植物纤维和基质聚合物界面的接合强度，使用的基质聚合物的种类有限。即，现有的NFRP必须将具有极性的聚合物用于基质、或对天然植物纤维实施硅烷偶联剂之类表面处理、或必须添加马来酸改性聚烯烃。但是，上述硅烷偶联剂为低分子量化合物、马来酸改性聚烯烃的分子量也在约1万以下，所以现有NFRP的分散相-基质界面的强度并不充分。另外，只能得到缺乏耐水性、耐热性的复合材料。

另外，非专利文献2中记载的植物纤维-高分子复合材料存在必须使用制造工序中环境负荷高的铈盐及硝酸的缺点。

本发明的目的在于提供能够减轻对环境的负荷、轻质且机械强度高、成型加工性、耐水性优异的含天然植物纤维和合成高分子的复合材料及其制造方法。

本申请权利要求1的发明为一种含天然植物纤维和合成高分子的复合材料的制造方法，其特征在于包含下述工序：在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分子链的工序、将化学键合后的纤维和种类与化学键合中使用的合成高分子相同或不同的合成高分子混炼的工序、将得到的混炼物成型为规定形状的工序。

本申请权利要求2的发明为一种制造方法，是权利要求1的发明，在天然植物纤维表面化学键合合成高分子的分子链的工序包含下述工序：将天然植物纤维用过氧化氢水处理，在上述纤维表面引入过氧化基的工序，使上述表面引入了过氧化基的纤维与乙烯类单体接触，以过氧化基为聚合引发剂在纤维表面接枝聚合合成高分子的工序。