[發(fā)明專利]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880056859.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN111032748B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉岡太陽;龜田恒德;秦珠子;淺沼章宗;福岡宣彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國立研究開發(fā)法人農(nóng)業(yè)·食品產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究機(jī)構(gòu);興和株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C08J5/04
• 分類號(hào): C08J5/04;B29K101/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 曾禎;段承恩

本發(fā)明開發(fā)并提供除高強(qiáng)度、高彈性模量以外還具有“拉伸”的性質(zhì)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。另外，由此解決了以往纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的脆性、剝離的問題點(diǎn)。提供包含蓑蛾蟲絲作為增強(qiáng)纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含有蓑蛾蟲絲作為增強(qiáng)纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、及其制造方法。

背景技術(shù)

將增強(qiáng)纖維與母材復(fù)合而成的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是如碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP：Carbon?Fiber-Reinforced?Plastics)、玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP：Glass?Fiber-Reinforced?Plastics)所代表那樣的輕量且具有高強(qiáng)度和彈性模量的材料。這樣高的強(qiáng)度和彈性模量很大程度是基于碳纖維、玻璃纖維、聚芳酰胺纖維等增強(qiáng)纖維的力學(xué)性質(zhì)。例如已知對(duì)于強(qiáng)度除以原材料的質(zhì)量而得的比強(qiáng)度，碳纖維具有鐵的約10倍的力學(xué)特性(非專利文獻(xiàn)1)。由于這樣的力學(xué)性質(zhì)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為替代金屬的材料在遍及體育休閑用品、汽車、住宅、建筑物、飛機(jī)各種各樣的領(lǐng)域中被利用。

但是，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中使用的以往的增強(qiáng)纖維都具有被稱為“無拉伸”的共同性質(zhì)。增強(qiáng)纖維的該性質(zhì)成為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的“脆性”、增強(qiáng)纖維與母材的界面中的“剝離”的主要原因。特別是母材越具有柔軟的性質(zhì)，在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料內(nèi)與增強(qiáng)纖維的剝離就越是深刻的問題。

于是，通過在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中使用高強(qiáng)度和高彈性模量、并且具有拉伸的性質(zhì)的纖維作為新一代增強(qiáng)纖維，來嘗試解決該問題。例如韌性非常高、且具有拉伸的性質(zhì)的蜘蛛來源的絲(本說明書中經(jīng)常表述為“蜘蛛絲”)現(xiàn)在作為增強(qiáng)纖維受到矚目(非專利文獻(xiàn)2)。

但是，將蜘蛛絲實(shí)際作為增強(qiáng)纖維使用的情況下，實(shí)施上應(yīng)該解決的方面也很多。例如蜘蛛由于大量飼養(yǎng)、從蜘蛛采集大量的絲困難，因而蜘蛛絲不能量產(chǎn)，存在生產(chǎn)成本高的問題。現(xiàn)在正在嘗試通過利用基因重組技術(shù)在大腸菌或蠶中生產(chǎn)蜘蛛絲來解決該問題(專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)3)。然而，由于生產(chǎn)蜘蛛絲所使用的大腸菌或蠶是基因重組體，因此僅能夠在具有規(guī)定設(shè)備的設(shè)施內(nèi)培養(yǎng)或飼養(yǎng)，要大量生產(chǎn)就需要大規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)施，而且存在維持管理的負(fù)擔(dān)大的新問題。另外，在大腸菌內(nèi)表達(dá)的蜘蛛絲蛋白質(zhì)是液狀的，因此需要使其轉(zhuǎn)換成纖維的工序，但現(xiàn)階段沒有發(fā)現(xiàn)使天然纖維的力學(xué)特性再現(xiàn)的纖維化轉(zhuǎn)換工序。另外，也存在工序數(shù)變多、生產(chǎn)成本增高的問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：WO2012/165477

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：平松徹,よくわかる炭素繊維コンポジット入門，日刊工業(yè)新聞社2015,第一章.

非專利文獻(xiàn)2：Mathijsen?D.,2016,Reinforced?Plastics,60:38-44.

非專利文獻(xiàn)3：Kuwana?Y,et?al.,2014,PLoS?One,DOI:10.1371/journal.pone.0105325

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的課題是開發(fā)并提供具有高強(qiáng)度、高彈性模量、并且具有以往纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的“拉伸”的性質(zhì)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。由此目的在于解決以往纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的脆性、剝離的問題點(diǎn)。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明者們著眼于蓑蛾蟲(Basket?worm,alias?bag?worm)吐絲出的絲(本說明書中經(jīng)常表述為“蓑蛾蟲絲”)。已知蓑蛾蟲是屬于鱗翅目(Lepidoptera)蓑蛾科(Psychidae)的蛾的幼蟲的總稱，通常潛伏在將葉片、枝片用絲捆束而成的紡錘形或圓筒形的巢(Bag?nest)中，攝食時(shí)也連巢等移動(dòng)，全幼蟲期與巢共同生活。