(57)【要約】【課題】木質由来材料から抽出した天然リグニンを低分子化し、回収効率を向上させた高分子組成材料を得る。【解決手段】木質由来材料を粉砕して抽出した天然リグニンを、高温高圧のメチルエチルケトン溶媒中で臨界水処理により加水分解し、これを精製して得られる低分子化されたリグニン誘導体に、化学修飾で反応活性な酸無水物系の官能基を導入したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然リグニンを臨界水処理により加水分解したリグニン誘導体と、
前記リグニン誘導体に化学修飾で導入した反応活性官能基と
を備えたことを特徴とする高分子組成材料。
【請求項２】
前記リグニン誘導体は、熱硬化性樹脂の分子量と同等以下の分子量であることを特徴とする請求項１に記載の高分子組成材料。
【請求項３】
木質由来材料から天然リグニンを抽出し、
この天然リグニンを、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、酢酸、酪酸のうち、少なくとも１種類以上の溶媒中で臨界水処理を施し、
次いで、混濁液を精製して低分子化されたリグニン誘導体とし、
このリグニン誘導体に反応活性官能基を化学修飾で導入し
たことを特徴とする高分子組成材料の製造方法。
【請求項４】
前記反応活性官能基は、酸無水物系の官能基、エポキシ基、アミド基、アミン基、イミダゾール基、カルボキシル基、ビニル基、アルコキシド基の官能基群のうち、少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項３に記載の高分子組成材料の製造方法。
【請求項５】
前記混濁液を沸騰させるとともに、加圧することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の高分子組成材料の製造方法。
【請求項６】
前記混濁液を酸性にすることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の高分子組成材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気、電子部品を構成する熱硬化性樹脂に添加される高分子組成材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂は、優れた機械的、電気的、熱的などの諸特性を有し、電気、電子部品を構成する絶縁構造材料として広く用いられてきた。しかしながら、優れた耐久性を備えているので、長年の使用後の廃棄物の処分において、再利用や分解が困難であった。また、地球環境との調和から、石油に依存してものから脱却し、新しい機能を付加した材料が求められている。
【０００３】
このような要求に対して、植物系バイオマスから抽出したリグニンにエピクロルヒドリンとグリシジルエーテルを作用させ、エポキシ化する方法が知られている。このような方法により、二酸化炭素の排出を抑制した絶縁構造材料を得ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６６２３７号公報  （第４〜５ページ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の絶縁構造材料においては、次のような問題がある。植物系バイオマスに含まれるリグニンは、高分子量のものが多く、回収率が極めて低いものであった。また、抽出されたリグニンが高分子量体であり、その分子量や構造が原料である木質の種類により変動する。このため、エポキシ化して利用するとき、化学的付加反応が行われ難く、リグニン誘導体が均一に分散した絶縁構造材料になり難かった。また、高分子量体は融点が高く、ハンドリングが低下する恐れがあった。
【０００６】
このため、リグニン誘導体を低分子化して回収率を向上させ、熱硬化性樹脂に添加したとき、均一に分散して結合し、絶縁構造材料として優れた諸特性を発揮するとともに、廃棄処理を容易とするものが望まれていた。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、木質から抽出した高分子量体のリグニン誘導体を低分子化した高分子組成材料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の高分子組成材料は、天然リグニンを臨界水処理により加水分解したリグニン誘導体と、前記リグニン誘導体に化学修飾で導入した反応活性官能基とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、天然リグニンを高温高圧下で臨界水処理して低分子化し、反応活性官能基を化学修飾で導入しているので、リグニン誘導体の回収効率を向上させることができ、絶縁構造材料としての諸特性を向上させ、廃棄処分においても、再利用や分解を容易なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る高分子組成材料の製造方法を説明する概念図。
【図２】本発明の実施例に係る高分子組成材料の製造方法を説明する工程図。
【図３】本発明の実施例に係る高分子組成材料のリグニンの分子量を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
高分子組成材料の製造方法を図１を参照して説明する。図１に示すように、先ず、木質由来材料を乾燥させ、粉砕する（ｓｔ１）。次に、超臨界水もしくは亜臨界水で加水分解させ、リグニン誘導体を低分子化する（ｓｔ２）。混濁液中から沈殿物を除去し、溶液中から低分子化したリグニン誘導体を分離、精製する（ｓｔ３）。次に、リグニン誘導体に反応活性官能基を導入して反応させる（ｓｔ４）。これを精製すると、低分子化されたリグニン誘導体を有する高分子組成材料を得ることができる。以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例に係る高分子組成材料を図２、図３を参照して説明する。図２は、本発明の実施例に係る高分子組成材料の製造方法を説明する工程図、図３は、本発明の実施例に係る高分子組成材料のリグニンの分子量を説明する図である。
【００１３】
図２に示すように、木質由来材料としてコーンコブを用い、先ず、乾燥させ、粒径数十μｍに粉砕する（ｓｔ１１）。これにより、高分子量の天然リグニンが得られる。天然リグニングを金属触媒の存在下、水−メチルエチルケトンの混合溶媒中において、温度１８０℃、圧力１．８ＭＰａの臨界水処理を行う（ｓｔ１２）。これにより、リグニンは加水分解され、これを乾燥させ分離、精製すると、低分子化されたリグニンを得ることができる（ｓｔ１３）。
【００１４】
溶媒は、メチルエチルケトンのほかに、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、酢酸、酪酸のうち、少なくとも１種類以上を用いることができる。
【００１５】
ここで、低分子化とは、図３に示すように、分子量分布を、点線で示す天然リグニンに対し、実線で示すように、低分子側に移動させることである。低分子化することにより、リグニン誘導体を効率よく回収することができる。また、後述するエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の分子量と比べ、同等以下の分子量とするものである。同等とは、材料製造時や材料調合時などのバラツキを考慮したものである。
【００１６】
また、臨界水処理とは、混濁液を加圧し、高温状態の液と対象物（リグニン）と反応させることであり、温度１００℃以上、圧力０．１ＭＰａ以上の高温高圧の条件下で得ることができる。混濁液を温度１８０℃以上、圧力１．８ＭＰａ以上の臨界水とすると、リグニンを分解する容器内では混濁液が蒸発しようとするものの加圧されて、高温の液とリグニンが混在し、リグニンを効率よく低分子化することができる。更に、混濁液をｐＨ６以下の酸性にすると、リグニンの分解を加速させることができる。
【００１７】
次に、無水トリメリット酸などの酸無水物を化学修飾させると、低分子化されたリグニンのヒドロキシル基端末に官能基（酸無水物からなる５員環）を脱水反応により導入することができる（ｓｔ１４）。［化１］参照。これにより、低分子化されたリグニン誘導体を有する高分子組成材料を粉末や液体の状態で得ることができる。
【化１】
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【００１８】
低分子化したリグニン誘導体には、酸無水物系の官能基のほかに、エポキシ基、アミド基、アミン基、イミダゾール基、カルボキシル基、ビニル基、アルコキシド基などの官能基群のうち、少なくとも１種類以上を分子構造中に導入することができる。これらの官能基は、熱硬化性樹脂との結合を活性化させるもので、反応活性官能基と定義する。
【００１９】
そして、熱硬化性樹脂に代表されるエポキシ樹脂に高分子組成材料を混合し、硬化すれば（ｓｔ１５）、リグニン誘導体がエポキシ樹脂に均一に分散して結合し、優れた機械的、電気的、熱的などの諸特性を有するバイオマス系の絶縁構造材料を得ることができる。リグニン誘導体は、カーボンニュートラル素材であり、絶縁構造材料の廃棄物の処分において、再利用や分解を容易なものにすることができる。
【００２０】
また、従来の天然リグニンに比べて低分子化されているので、融点が低く、熱硬化性樹脂への添加時に、粘度の上昇を抑えることができ、絶縁構造材料の製造時のハンドリングを向上させることができる。
【００２１】
上記実施例の高分子組成材料によれば、天然リグニンを水−メチルエチルケトンの混合溶媒中で高温高圧の臨界水処理をして低分子化し、酸無水物系の官能基を化学修飾で導入しているので、リグニン誘導体の回収効率を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂との結合時に、リグニン誘導体が均一に分散し、優れた機械的、電気的、熱的などの諸特性を有する絶縁構造材料とすることができ、絶縁構造材料の廃棄物の処分においても、再利用や分解を容易なものにすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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