TWI634137B - High-strength and high-elastic cellulose long fiber, method for spinning the same, and fiber-reinforced composite material - Google Patents
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Abstract
本發明的課題係以得到一種高強度且高彈性之再生纖維素長纖維作為課題。
本發明之解決手段係將纖維素原料溶解於離子液體，藉由進行紡絲所得之纖維素長纖維中，藉由成為平均聚合度為500以上且3000以下，平均纖維徑為30μm以下之纖維素長纖維，可提供一種高強度且高彈性之纖維。
Description
本發明係關於將纖維素原料溶解於離子液體，由紡絲並藉由於溶劑中使其再析出所得之再生纖維素纖維，紡絲性良好、高強度、且高彈性之再生纖維素長纖維、及其製造方法。
為了提高塑膠之強度與剛性，摻合如玻璃纖維之高強度且高彈性纖維之纖維複合材料被使用在汽車零件、運動用品、建材、雜貨等各式各樣的領域。
已被作為輕量高強度材料使用之玻璃纖維強化複合材料，使用中發揮優異特性。然而，使用玻璃纖維作為強化纖維時，廢棄時由於產生殘渣造成對環境的負荷大的問題。
又，印刷配線板中為了提昇絕緣性、剛性，使用玻璃纖維作為基材。然而，此等使用玻璃纖維時，亦有由於廢棄時產生殘渣造成對環境的負荷大的問題。
因此，作為纖維強化複合材料用之強化纖維或印刷配
線板之基材，研討使用具備高機械的特性、尺寸穩定性、低熱膨脹、電氣絕緣性、低比重等優異特性之纖維素。纖維素由於來自植物且具有生物降解性，廢棄時不會產生殘渣，對生產、廢棄時之環境負荷小(例如專利文獻1)。
目前為止，亦進行將纖維素系天然纖維之綿或麻、紅麻、竹等作為強化纖維利用之纖維強化複合材料的研討。惟，由於強度的變異多，又，係短纖維故產生無法對應廣闊的用途等之問題。因此，追求纖維素純度或纖維素結晶性高、品質穩定，且長纖維之再生纖維素纖維為纖維強化複合材料或電材用途。
作為再生纖維素纖維已知有人造絲(Rayon)纖維、銅氨纖維、萊賽爾(Lyocell)纖維等之再生纖維素纖維。惟，任一種之纖維皆為使用毒性強之溶劑、或者爆發等危險性高之溶劑等，由於製造步驟伴隨危險性，故追求安全性高之纖維素纖維的製造方法。
因此，已開發有使用由咪唑鎓化合物所構成之離子液體作為溶劑，將纖維素原料溶解於該離子液體，製造再生纖維素纖維之方法(例如參照專利文獻2~4)。
然而，現狀，如此等文獻所揭示，雖針對將纖維素原料溶解於該離子液體正進行檢討，但對於工業性穩定紡絲再生纖維素長纖維一事幾乎未進行檢討。
例如，專利文獻2中，雖記載有從溶解於離子液體之纖維素，製造不織布，但對於得到纖維素長纖維並未記載。又，專利文獻3、及4中雖記載有溶解纖維素原料於離子液體，並進行纖維紡絲，但工業性穩定進行紡絲並未
研討。若能穩定進行得到再生纖維素長纖維，可使如布料或布、薄片、膜材之二次加工、或切斷成因應如短切原絲之用途的長度來使用變為容易，作為電材用途或纖維強化複合材料可擴展廣泛之用途。因此，使用離子液體穩定且工業性紡絲再生纖維素長纖維係為必要。本發明者們，因此確立從溶解於離子液體之纖維素原料可工業性且穩定生產之技術，且已揭示(專利文獻5)。
[專利文獻1]日本特開2011-236321號公報
[專利文獻2]日本特開2008-248466號公報
[專利文獻3]日本特開2009-203467號公報
[專利文獻4]日本特開2012-21048號公報
[專利文獻5]國際公開第2012/108390號
[非專利文獻1]Wada, M., Nishiyama, Y., Cellulose Commun. Vol.18, No.2, P87-P90, (2011)
雖由本發明者們，確立將纖維素原料溶解於離子液體，生產性良好進行紡絲之技術，但對於經紡絲之再生纖維素長纖維，對於用以作為複合材或電材利用之強度、彈性率目前為止並未研討。
本發明係將得到生產性良好、高強度且高彈性之再生纖維素長纖維作為課題。
本發明係一種高強度且高彈性纖維素長纖維，其係藉由將纖維素原料溶解於離子液體，進行紡絲所得之再生纖維素長纖維，其特徵為平均聚合度為500以上且3000以下，平均纖維徑為30μm以下。
本發明中，所謂高強度且高彈性纖維素長纖維，係指至少拉伸強度為0.55GPa以上、拉伸彈性率為35GPa以上者。
本發明者們，揭示藉由將纖維素原料溶解於離子液體進行紡絲所得之再生纖維素長纖維，藉由作為平均纖維徑為30μm以下之細纖維進行紡絲，成為拉伸強度為0.55GPa以上、拉伸彈性率為35GPa以上之高強度且高彈性纖維素長纖維。
再生纖維素纖維之纖維徑與拉伸強度及拉伸彈性率之間有相關的報告屬前所未見，且為本發明者們初次發現。又，使用使纖維素原料溶解於離子液體之纖維素溶液而得到細長纖維雖為高度技術，但藉由調控噴嘴徑、紡絲速度或延伸等之紡絲條件，可得到平均纖維徑30μm以下之纖維。進而，本發明者們發現若溶解於離子液體之平均聚合度為500以上且3000以下之纖維素，可紡絲生產性良好之長纖維，藉由調節纖維徑，可紡絲高強度且高彈性纖維
素長纖維。
進而，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，其特徵為分子內氫結合度為42%以上且60%以下。
分子內氫結合度係顯示在纖維素分子內相隣之葡萄糖彼此的結合力，被認為其值越高越具有更緊密之構造。若分子內氫結合度為42%以上且60%以下，則可實現拉伸強度為0.55GPa以上、拉伸彈性率35GPa以上之高強度且高彈性纖維素長纖維。
又，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，其特徵為雙折射度為68⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下。
雙折射度被認為係與在由形成纖維之結晶構造及非結晶構造所構成之整體構造之分子配向性相關。若雙折射度為68⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，則可實現拉伸強度為0.55GPa以上、拉伸彈性率35GPa以上之高強度且高彈性纖維素長纖維。
又，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，其特徵為分子內氫結合度為45%以上且60%以下。
分子內氫結合度若為45%以上且60%以下，則可得到拉伸強度為0.80GPa以上、拉伸彈性率為45GPa以上之高強度且高彈性纖維素長纖維。若為拉伸強度為0.80GPa以上、拉伸彈性率為45GPa以上之纖維，則作為強化纖維或基材使用時，可發揮與玻璃纖維同等以上之特性。
進而，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，其特徵為雙折射度為70⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下。
雙折射度若為70⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，可得到拉伸強度為0.80GPa以上、拉伸彈性率為45GPa以上之高強度且高彈性纖維素長纖維。若拉伸強度為0.80GPa以上、拉伸彈性率為45GPa以上之纖維，作為強化纖維或基材使用時可發揮與玻璃纖維同等以上之特性。
進而，本發明的紡絲高強度且高彈性纖維素長纖維之方法，其特徵為將纖維素原料於離子液體以平均聚合度成為500以上且3000以下的方式進行溶解，並以平均纖維徑成為30μm以下的方式進行紡絲。
藉由將纖維素原料於離子液體以平均聚合度成為500以上且3000以下的方式進行溶解，可使平均纖維徑為30μm以下之纖維進行工業性穩定紡絲，可得到拉伸彈性率為35GPa以上之高強度且高彈性纖維素長纖維。
又，本發明的纖維強化複合材料，其特徵為藉由混合高強度且高彈性纖維素長纖維與樹脂而獲得。
藉由混合本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，可得到具備與將玻璃纖維作為強化纖維混合之複合材料同程度以上之強度之纖維強化複合材料。
以下，邊表示實施例邊說明本發明。於本發明所謂高強度且高彈性纖維素長纖維，係指拉伸強度0.55GPa以上、拉伸彈性率35GPa以上者。又，本說明書中，所謂長纖維雖指5m以上之纖維，但為了生產性良好進行紡絲，
期望可連續進行紡絲10000m以上不切斷。
又，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，其特徵為平均聚合度為500以上且3000以下，平均纖維徑為30μm以下。本發明者們發現平均纖維徑與纖維的強度之間有相關，揭示當平均纖維徑為30μm以下時，拉伸強度成為0.55GPa以上、拉伸彈性率成為35GPa以上。若拉伸彈性率為35GPa以上，由於具有與玻璃纖維幾乎同等之比彈性率，故充分具有作為玻璃纖維的代替之功能。
又，較佳係平均纖維徑為22μm以下，拉伸強度成為0.75GPa以上、拉伸彈性率成為40GPa以上，更佳係平均纖維徑為20μm以下，拉伸強度成為0.80GPa以上、拉伸彈性率成為45GPa以上，再更佳係平均纖維徑為12μm以下，拉伸強度成為0.95GPa以上、拉伸彈性率成為50GPa以上，特佳係平均纖維徑為6μm以下，拉伸強度成為1.10GPa以上、拉伸彈性率成為55GPa以上，最佳係平均纖維徑為4μm以下，拉伸強度成為1.50GPa以上、拉伸彈性率成為60GPa以上。在此，作為本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維之平均纖維徑的下限值，從製造的困難性觀點來看，以現在時間點而言可列舉1μm。
本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維係平均聚合度為500以上且3000以下，平均纖維徑為30μm以下。平均聚合度超過3000時，由於難以溶解於離子液體，由於因未溶解物造成之影響或纖維素溶液黏度變過高，使穩定地紡絲細纖維變為困難。又，平均聚合度為500以下時，
無法紡絲拉伸強度、拉伸彈性率高的纖維。
進而，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維係平均聚合度為500以上且2000以下，從紡絲性的觀點來看較佳，平均聚合度雖為600以上且1800以下，但由於可得到具備優異紡絲性、拉伸強度、拉伸彈性率之纖維故更佳。為了得到更細之絲，平均聚合度小者雖易進行紡絲，但為了得到高強度且高彈性纖維素長纖維，必須有某種程度的平均聚合度。若為上述平均聚合度之範圍，則可得到紡絲性良好、高強度且高彈性之纖維素長纖維。
本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，若分子內氫結合度為42%以上且60%以下，則拉伸強度為0.55GPa以上、拉伸彈性率為35GPa以上，進而，較佳係若分子內氫結合度為44%以上且60%以下，則拉伸強度成為0.70GPa以上、拉伸彈性率成為40GPa以上，更佳係分子內氫結合度為45%以上且60%以下，拉伸強度成為0.80GPa以上、拉伸彈性率成為45GPa以上。
本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，若雙折射度為68⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，則拉伸強度為0.55GPa以上、拉伸彈性率為35GPa以上，進而，較佳係雙折射度為69⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，拉伸強度成為0.75GPa以上、拉伸彈性率成為40GPa以上，更佳係雙折射度為70⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，拉伸強度成為0.80GPa以上、拉伸彈性率成為45GPa以上，再更佳係雙折射度為71⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，拉伸強
度成為1.00GPa以上、拉伸彈性率成為50GPa以上，特佳係雙折射度為74⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，拉伸強度成為1.05GPa以上、拉伸彈性率成為53GPa以上，最佳係雙折射度為80⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，拉伸強度成為1.50GPa以上、拉伸彈性率成為60GPa以上。
在此，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，特佳係平均聚合度為700以上且2000以下，平均纖維徑為6μm以下，分子內氫結合度為49%以上且60%以下，雙折射度為74⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，拉伸強度成為1.10GPa以上、拉伸彈性率成為55GPa以上，最佳係平均聚合度為700以上且2000以下，平均纖維徑為4μm以下，分子內氫結合度為50%以上且60%以下，雙折射度為80⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下。
本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，係將纖維素原料溶解於由咪唑鎓化合物所構成之離子液體而得到纖維素溶液。其次將纖維素溶液擠出於咪唑鎓化合物為可溶而同時纖維素為不溶之凝固液中，使纖維素溶液所包含之纖維素凝固來製造。
作為纖維素原料，基本上任何東西皆可，例如可使用木材紙漿、棉、棉短絨、麻、竹、蕉麻等之天然纖維素原料或人造絲或銅氨、萊賽爾等之再生纖維素纖維、又，將由該等所構成之紙或衣服作為纖維素原料進行再利用來使
用亦可。若從經濟性的觀點來看，較佳為天然纖維素原料，其中溶解紙漿、棉短絨或竹係由於纖維素純度或纖維素平均聚合度高等故較理想。
纖維素原料之纖維素純度高時，纖維素原料所包含之油脂分或木質素、半纖維素等之夾雜物少，不阻礙纖維素溶液之均質性或紡絲時之可紡性、延伸性。
又，纖維素之平均聚合度，考慮所得之纖維的物性時，以最低500以上為佳，從溶解性期望為3000以下。
作為由咪唑鎓化合物所構成之離子液體，可列舉1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸酯、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二乙基-磷酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑鎓乙酸酯、1,3-二甲基咪唑鎓乙酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑鎓丙酸酯、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓氯化物等。較佳可列舉1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸酯、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓磷酸二乙酯。
若使用此等之離子液體，則平均聚合度800以上之比較大的平均聚合度之纖維素亦可輕易溶解。
藉由纖維素之平均聚合度或離子液體的種類，來調整溶解時間或溶解溫度，將纖維素原料溶解至成為均質之溶解液為止即可。
加熱手段雖為任意，但使用藉由烤箱之加熱、藉由水浴或油浴之加熱、藉由微波之加熱等之一般加熱手段即可。
又，當加熱時，為了促進纖維素原料的溶解，以進行
攪拌為佳。攪拌手段亦為任意，從藉由攪拌子或攪拌翼之機械性攪拌、藉由容器振盪之攪拌、藉由超音波照射之攪拌等代表之公知攪拌法當中，因應規模等採用適當的手段即可。
進而，加熱溶解時中，為了抑制纖維素之氧化．分解，較佳為於氮等之惰性氣體氛圍下使其溶解。
使纖維素原料溶解於離子液體所得之纖維素溶液，雖亦可直接使用在之後的步驟，但若溶液中殘留未溶解分或不溶解分的情況時，則過濾此等之後使用即可。
又，所得之纖維素溶液即使立即使用亦可，只要在可維持成形性、以及成形物之物性等之諸特性的範圍內，亦可於特定時間保存之後使用。尤其是於溶解後，以室溫以下之溫度邊注意吸濕邊進行保存時，可進行長期間保存。
溶解之纖維素從噴嘴被擠出後，藉由使其浸漬於凝固液中來進行紡絲。凝固液可使用0℃以上且100℃以下範圍之溫度的水、或-40℃以上且100℃以下範圍之溫度的低級醇、極性溶劑、無極性溶劑等。考量經濟性及作業環境性時，以使用水為佳。且，所謂低級醇係指碳數1以上且5以下之醇。
紡絲之再生纖維素長纖維雖以水洗淨，但洗淨後之離子液體的殘存量，從藉由再生纖維素長纖維之元素分析所檢出之氮量，換算成離子液體量時，變成10000ppm以下。
為了製造纖維徑不同之再生纖維素長纖維，邊調控擠
出流量邊從徑不同之噴嘴擠出纖維素溶液，邊調控捲取速度或延伸條件邊進行紡絲即可。例如20μm之纖維徑之纖維素纖維係使用直徑0.15mm之噴嘴，以0.01~1mL/分鐘之範圍邊固定擠出流量，藉由邊使纖維徑成為20μm為止邊慢慢提昇捲取速度與延伸比來進行紡絲而獲得。
又，製作纖維強化複合材料時，混合選自由熱可塑性樹脂及熱硬化性樹脂所構成之群中至少1個樹脂與高強度且高彈性纖維素長纖維。作為在纖維強化複合材料之熱可塑性樹脂，可例示聚醯胺(尼龍)、聚縮醛、聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS、聚碸、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、(甲基)丙烯酸樹脂、氟樹脂、三聚氰胺樹脂，作為熱硬化性樹脂，可例示不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂。又，纖維強化複合材料包含熱硬化性樹脂時，纖維強化複合材料中，成為除了包含完全硬化該熱硬化性樹脂之纖維強化複合材料之外，亦包含將熱硬化性樹脂成為半硬化狀態之預浸料者。且，纖維強化複合材料如有必要，亦可含有低收縮劑、難燃劑、難燃助劑、可塑劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、著色劑、顏料、填充劑等之添加劑。
藉由上述方法所得之纖維素纖維的物性係用以下之方法測定，集中於表1。
平均纖維徑係藉由掃描型電子顯微鏡(日立製作所製、SN-3400N)測定。從再生纖維素長纖維切片(纖維長20mm)測量10點之纖維徑，將其平均值作為平均纖維徑。
拉伸強度、拉伸彈性率、伸度使用拉伸試驗機(Orientec製、TENSILON RTC-1150A)，以試驗片長：50mm、拉伸試驗速度：5mm/min、負載元件荷重：2N的條件進行試驗。試驗片於110℃進行1小時絕乾處理，於乾燥器內冷卻至室溫後，進行評價。
雙折射度的測定係藉由偏光顯微鏡(奧林巴斯公司製、BH-2)，使用546nm之入射光，藉由補償法實施測定，由下述計算式求得。且，本發明中，雙折射度被定義為藉由本方法所測定之值。
⊿n={nλ+aλ(x-1605)}/d
n：纖維剖面所見之條紋數、λ：入射光之波長(546nm)、d：纖維之厚度(nm)、aλ：藉由光源與補償器所決定之定數(0.97)、x：讀取值
纖維素之平均聚合度係藉由TAPPI T230標準法(黏度法)測定平均分子量，藉由將所測定之平均分子量除以係纖維素之構成單位之葡萄糖的分子量來算定。且，本發明中，平均聚合度被定義為藉由本方法所算定之值。
結晶配向度的測定係依JIS K0131進行。具體而言，使用X光繞射裝置之理學公司製、ROTA-Flex RTP-300以透過法進行測定。將設置在纖維試料台之再生纖維素長纖維照射30分鐘X光，以成像板檢出器檢出，藉由以讀取檢出值之裝置(理學公司製、R-AXIS DS3C)進行解析而求得。且，本發明中，結晶配向度被定義為藉由本方法所測定之值。
結晶化度的測定係使用X光繞射裝置之理學公司製、Multi Flex以反射法進行測定。於試料台載放再生纖維素長纖維以120rpm邊回轉試料台邊照射X光，於5°以上且40°以下的測定範圍以測定速度1°/min，使用閃爍計數器予以檢出。根據所得之光譜數據使用峰分離法(面積法)算出結晶化度(非專利文獻1)。且，本發明中，結晶化度被定義為藉由本方法所測定之值。
分子內氫結合度係使用固體NMR測定裝置之Bruker公司製、AVANCE300以CPMAS法進行測定。觀測核作為13C(共鳴頻率75.4MHz)，MAS條件為3kHz、接觸時間為2毫秒來進行檢出。且，本發明中，分子內氫結合度被定義為藉由本方法所測定之值。
實施例1~8、及比較例1及2係藉由將纖維素原料溶解於離子液體後，從噴嘴擠出來進行紡絲。此時，藉由變更噴嘴徑或捲取速度、延伸條件等，而得到不同徑之纖維，係已測定物性者。
比較例1係平均聚合度為880時雖為本發明的範圍內，平均纖維徑為大至41.0μm者，比較例2係測定紡絲平均聚合度較本發明的範圍更小者所得之纖維的物性之結果。比較例3~5顯示對於本願發明之纖維徑之範圍內一
直以來的再生纖維素長纖維測定物性之結果。比較例3顯示銅氨、比較例4顯示人造絲、比較例5顯示萊賽爾。
如表1所示，藉由將纖維素原料溶解於離子液體，進行紡絲所得之再生纖維素長纖維，其係平均纖維徑越細，拉伸強度及拉伸彈性率越高。
尤其是如實施例1所示，平均纖維徑3.1μm之細再生纖維素長纖維中，係具備拉伸強度1.54GPa、拉伸彈性率62.5GPa、和與E玻璃所製造之玻璃纖維同等以上之物性。
又，如比較例3~5所示，對於銅氨、人造絲、萊賽爾，雖然對於既存之再生纖維素長纖維亦進行解析，但並未滿足本發明之高強度且高彈性的基準。
比較例3~5係顯示平均纖維徑10μm左右之銅氨、人造絲、萊賽爾之拉伸強度、拉伸彈性率等之評價。關於銅氨等其他再生纖維素長纖維，認為亦與將本發明的纖維素原料溶解於離子液體進行紡絲所得之長纖維相同，隨著纖維徑越細，高強度且高彈性越好。
然而，實施例8所示之平均纖維徑27.9μm之本發明的再生纖維素長纖維，與比較例3之銅氨相比較時，即使為約3倍之纖維徑，依然得到高拉伸強度、拉伸彈性率。據此，認為假設即使以銅氨等其他再生纖維素長纖維得到3μm左右之細纖維徑者，仍無法得到如本發明的再生纖維素長纖維般高強度且高彈性者。
人造絲等之再生纖維素長纖維被認為由於藉由紡絲時
之諸條件(延伸、乾燥等)而產生不同纖維素之結晶性、或藉由以強酸或強鹼等之處理而成為低聚合度化，故難以得到高物性之再生纖維素長纖維。
比較例2之離子液體所溶解之平均聚合度低的再生纖維素長纖維中，由於即使紡絲細纖維亦得不到高物性之再生纖維素長纖維，故平均聚合度係用以得到高強度且高彈性纖維素長纖維的重要因素之1。又，由於藉由離子液體之溶解方法為比較溫和之溶解方法，可得到不怎麼使纖維素之平均聚合度降低之再生纖維素長纖維。
又，銅氨等其他再生纖維素長纖維，目前未有本實施例最小纖維徑3μm程度之商品在市面販售，被認為難以得到生產性良好之細纖維。
又，分子內氫結合度雖為表示纖維素分子鏈間之氫與氧更緊密結合之指標，但離子液體所溶解並紡絲之高強度且高彈性纖維素長纖維中，結晶化度、結晶配向度、拉伸強度、拉伸彈性率皆顯示高相關性。另外，如比較例3~5所示，以其他方法製造之纖維素纖維的情況時，不見得分子內氫結合度與拉伸強度、拉伸彈性率之間絕對有強烈相關。
以上，如上述所示，藉由將纖維素原料溶解於離子液體，平均聚合度為500以上且3000以下，平均纖維徑為30μm以下來紡絲再生纖維素長纖維，可紡絲如能成為玻璃纖維的代替般之高強度且高彈性纖維素長纖維，作為纖維強化複合材料用之強化纖維或印刷配線板之基材。
其次，實際上將實施例4之再生纖維素長纖維排列於一方向，浸漬環氧樹脂，置入模具，於模具內使其加熱硬化後，藉由從模具脫模，來製作纖維強化複合材料，進行彎曲彈性率、彎曲強度、熱膨脹係數等之物性評價(開發品)。作為對照係一般的再生纖維素長纖維，將比較性物性亦高之銅氨、E玻璃纖維以相同之纖維含量混合於樹脂作成複合材料。將結果示於表2。
如表2所示，作為纖維強化複合材料時，開發品之彎曲彈性率、熱膨脹係數係與使用E玻璃纖維時幾乎為同等。使用再生纖維素長纖維，得到與玻璃纖維同等之彎曲彈性率，本發明的再生纖維素長纖維是頭一個，作為要求高彈性率、低熱膨脹之印刷配線板之基材或纖維強化複合材料用之強化纖維，被期待廣泛應用。
如以上所示，本發明的高強度且高彈性纖維素長纖維，與以往之纖維素纖維相比較，顯示超高拉伸強度與拉
伸彈性率，對於將拉伸彈性率除以比重之比彈性率亦與玻璃纖維為同等以上。又，作為強化纖維或基材即使混合於樹脂時，亦可得到彎曲彈性率優異、熱膨脹係數亦與使用E玻璃為同程度之纖維強化複合材料。
Claims (6)
- 一種高強度且高彈性纖維素長纖維，其係將纖維素原料之離子液體溶液，藉由連續進行紡絲5m以上所得之纖維素長纖維，其特徵為平均聚合度為500以上且3000以下，平均纖維徑為30μm以下，雙折射度為68⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下，拉伸強度0.55GPa以上，拉伸彈性率35GPa以上。
- 如請求項1之高強度且高彈性纖維素長纖維，其中，分子內氫結合度為42%以上且60%以下。
- 如請求項2之高強度且高彈性纖維素長纖維，其中，分子內氫結合度為45%以上且60%以下。
- 如請求項1~3中任一項之高強度且高彈性纖維素長纖維，其中，雙折射度為70⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下。
- 一種紡絲高強度且高彈性纖維素長纖維之方法，其係紡絲高強度且高彈性纖維素長纖維之方法，其特徵為於離子液體將纖維素原料以平均聚合度成為500以上且3000以下的方式溶解，將該纖維素原料之離子液體溶液以平均纖維徑成為30μm以下，雙折射度為68⊿×10-3以上且90⊿×10-3以下的方式，連續進行紡絲5m以上。
- 一種纖維強化複合材料，其特徵為藉由混合如請 求項1~4中任一項之高強度且高彈性纖維素長纖維與樹脂而獲得。
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