[发明专利]高分子片材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及以高分子纳米晶体为主体的高分子片材，涉及机械强度、耐热性、雾度(透明性)等特性优异的高分子片材。另外，本发明涉及该高分子片材的制造方法。

背景技术

以聚乙烯(以下称为“PE”)或聚丙烯(以下称为“PP”)或聚苯乙烯(以下称为“PS”)或聚氯乙烯(以下称为“PVC”)等为主的所谓的“通用塑料”不仅价格为100日元以下/kg非常廉价，而且还因为其成形容易且相比金属及陶瓷，重量为其数分之一而轻量，所以，经常用作袋或各种包装、各种容器、片材类等多样生活用品材料或汽车、电器等工业零件或日用品、杂货用等材料。

但是，该通用塑料具有机械强度不充分且耐热性低等缺点。因此，现状为，上述通用塑料不具有对用于以汽车等机械制品、电气·电子·信息制品为主的各种工业制品的材料的要求的充分的特性，其适用范围被限制。例如，就PE而言，其软化温度通常为90℃左右。另外，即使是耐热性比较高的PP，通常在130℃左右也已经软化。另外，PP具有以下缺点，即，相比聚碳酸酯(以下称为“PC”)、聚乙烯对苯二酸酯(以下称为“PET”)或PS等，其雾度(透明性)不充分，因此不能作为光学用材料或瓶子或透明容器使用。

另一方面，PET、PC、氟树脂(特氟纶(注册商标)等)或尼龙、聚甲基戊烯、聚甲醛、丙烯酸树脂等所谓的“工程塑料”，机械强度和耐热性或雾度(透明性)等优异，通常在150℃不软化。因此，工程塑料被用做以汽车或机械制品及电气制品为主的要求高性能的各种工业制品用材料或光学用材料。但是，工程塑料具有以下等严重缺陷，即，高价、及由于难以或不能进行单体循环，所以环境负载很大。

从而，若能通过大幅改善通用塑料的机械强度、耐热性及雾度(透明性)等材料特性，将该通用塑料作为工程塑料的代替物，甚至作为金属材料的代替物使用，则能够大幅削减高分子制或金属制的各种工业制品或生活用品的成本，由于轻量化从而能够大幅节能提高操作性。例如，目前PET被用做以清凉饮料水为主的饮料等瓶子，若能够将该PET置换为PP，则能够大幅削减瓶子的成本。另外，PET虽然能够单体循环，但是不容易，因此，在将使用后的PET瓶裁断后，作为衣料用纤维等或薄膜等低品质的用途再利用1、2次后便将其废弃。另一方面，PP因为易于单体循环，所以能够实现完全的循环，也具有能够抑制石油等化石燃料的消耗和二氧化碳(CO₂)的产生的优点。

如上所述，为了提高通用塑料的机械强度、耐热性及雾度(透明性)等特性并作为工程塑料或金属的代替物利用通用塑料，希望制作显著提高PP或PE的晶体的比例(结晶度)的、更优选由基本不含PP或PE的非晶质的晶体构成的晶体。特别是，PP因为相比PE具有机械强度高，且耐热性也高的优点，所以非常受期待，是可维持数％的高年产增加率的重要的高分子。

在此，作为提高高分子结晶性的方法，已知降低高分子熔体的冷却速度的方法。但是，该方法不仅具有结晶度的增加不充分的缺点，而且还具有产品的生产性显著下降、或晶体粒径粗大化而机械强度降低的缺点。另外，作为其它方法，提案有将高分子熔体在高压下进行冷却以增大结晶度的方法。但是，该方法需要将高分子熔体加压至数百气压以上，理论上是可以的，但是，在工业规模生产中，不仅难以设计制造装置，而且生产成本高。因此，上述方法的实现在现实中是困难的。另外，作为提高高分子结晶性的其它方法，已知有向高分子熔体添加成核剂的方法。但是，在现有的该方法中，具有以下等缺点，即(a)不能避免作为杂质的成核剂的混入、(b)结晶度的增加不充分，成核剂明显比树脂高价，因此成本上升。从而，在通用塑料等高分子领域，目前没有实现飞跃式提高结晶度的方法及生产高分子的晶体的方法。

但是，根据目前为止的多数的研究已知，通过使熔体中的分子链以无序的形态(例如，无规则状(随机盘绕))存在的高分子熔体(称为“各向同性熔体”)在剪切流场中进行结晶化，在熔体中疏散生成沿流取向的直径数μm的细纤维状特征的结晶形态(shish)和将其穿刺形成的十nm厚的薄板状晶体和非晶层叠为夹心状的状态(参照非专利文献1)。上述的状态称为“shish-kebab(シシ-ケバブ＝烤鸡的“串”和“肉”的意思意)”。