[發(fā)明專利]多孔介質(zhì)及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280069782.3
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN104114479A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 根本純司;楚山智彥;齊藤繼之;磯貝明
• 申請（專利權(quán)）人: 北越紀(jì)州制紙株式會社;國立大學(xué)法人東京大學(xué)
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B01D39/18;B01D69/10;B01D71/10;B82Y30/00
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含有纖維素類納米纖維的多孔介質(zhì)。

背景技術(shù)

在納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，近年發(fā)展顯著的技術(shù)之一是納米纖維的應(yīng)用技術(shù)。一般情況下，納米纖維是指一種纖維平均直徑在1nm～100nm范圍內(nèi)的物質(zhì)。但現(xiàn)狀是以電紡絲為首的納米纖維的制造技術(shù)中，纖維平均直徑超過100nm的情況居多。在這種技術(shù)動向中，本發(fā)明者們一直致力于研究纖維平均直徑為1nm～100nm的纖維素類納米纖維的利用。

本說明書中纖維素類納米纖維是指一種纖維平均直徑為1nm～100nm的(1)微細(xì)纖維素納米纖維(纖維素纖維)，或者(2)化學(xué)處理(改性)過的微細(xì)纖維素納米纖維。作為(1)的纖維素納米纖維，例如，有在高壓下剪斷纖維素纖維并解纖后形成的纖維平均直徑為100nm以下的微纖化纖維素(以下簡稱MFC)，或者微生物合成的纖維平均直徑為100nm以下且具有微細(xì)網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的細(xì)菌纖維素(以下簡稱BC)。作為(2)的改性的纖維素納米纖維，例如，有用40％以上的濃硫酸處理天然纖維素而得到的纖維素納米晶須(以下簡稱CNW)，或者構(gòu)成木材紙漿的纖維平均直徑約3nm～5nm的微纖維，使其在常溫常壓下經(jīng)過溫和的化學(xué)處理以及輕微的機(jī)械處理后，作為水分散體單獨分離出來的超細(xì)、且纖維直徑均勻微細(xì)的纖維素纖維(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

由于纖維素類納米纖維衍生于植物或生物，與衍生于石油的熱塑性聚合物組成的納米纖維相比，具有在生產(chǎn)以及廢棄時對環(huán)境的負(fù)荷小的優(yōu)點。因此，使用纖維素類納米纖維形成的多孔介質(zhì)，有望用在功能性薄膜、擦拭材料、電子設(shè)備材料、再生醫(yī)療材料等多種領(lǐng)域和用途中。

作為使用納米纖維形成多孔介質(zhì)的方法，公開有例如，將微細(xì)纖維素纖維(纖維素類納米纖維)分散于水或有機(jī)溶媒或者其混合溶媒中形成的分散液，通過涂布法或抄紙法制膜，從而獲得無紡織物的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。但是，纖維素類納米纖維因為具有結(jié)合力，所以干燥纖維素類納米纖維的水分散體而得到的干燥體成為具有高氣體阻隔性的薄膜(例如，參照專利文獻(xiàn)3或非專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)2公開了作為獲取具有氣體或液體的流體滲透性的多孔介質(zhì)的手段，在涂布法中使用疏水性的有機(jī)溶媒作為分散介質(zhì)，從而能夠獲得與分散介質(zhì)為水時相比具有更高孔隙率的無紡織物的技術(shù)。另外還公開了，在抄紙法上，以有機(jī)溶媒代替水作為分散介質(zhì)之后使其干燥，從而獲得與將水作為分散介質(zhì)并直接進(jìn)行熱干燥時相比具有高孔隙率的無紡織物的技術(shù)。

并且，還公開了使由熱塑性聚合物組成的納米纖維的分散液附著于支撐體之后，自然干燥或熱干燥分散介質(zhì)，從而制造納米纖維網(wǎng)孔狀地附著于支撐體的納米纖維結(jié)構(gòu)體的制造方法(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。另外，還公開了使納米纖維的分散液附著于支撐體，通過冷凍干燥分散介質(zhì)，從而納米纖維在支撐體的孔內(nèi)形成三維網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)且微粒子的收集效率以及透氣性更高的多孔介質(zhì)及其制造方法(例如，參照專利文獻(xiàn)5)。

另外，公開有一種微細(xì)纖維狀的纖維素片的制造方法，作為解決微細(xì)纖維狀的纖維素在抽吸過濾時因高密度化而難以脫水現(xiàn)象的方法，在微細(xì)纖維狀的纖維素中混合纖維素凝固劑，使微細(xì)纖維狀的纖維素形成網(wǎng)，該網(wǎng)不會由吸濾的壓力而破裂，保持了網(wǎng)中所含空隙，所以脫水變得容易(例如，參照專利文獻(xiàn)6)。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開2008—1728號公報

專利文獻(xiàn)2：WO?2006/004012號公報

專利文獻(xiàn)3：特開2009—57552號公報

專利文獻(xiàn)4：特開2005—330639號公報

專利文獻(xiàn)5：特開2008—101315號公報

專利文獻(xiàn)6：特開2010—168716號公報

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：Biomacromolecules,10,162—165(2009)

如上所述，從擴(kuò)大纖維素類納米纖維的應(yīng)用的角度，期望開發(fā)出使用低成本且能大量生產(chǎn)的、具有流體滲透性的纖維素類納米纖維的多孔介質(zhì)。但是，現(xiàn)狀是還沒有能夠低成本、且大量生產(chǎn)使用具有流體滲透性的纖維素類納米纖維的多孔介質(zhì)的方法。