JP2003096101A - Cellulose/starch derivative, process for preparation thereof, and biodegradable laminate - Google Patents

Cellulose/starch derivative, process for preparation thereof, and biodegradable laminate

Info

Publication number
JP2003096101A
JP2003096101A JP2001286469A JP2001286469A JP2003096101A JP 2003096101 A JP2003096101 A JP 2003096101A JP 2001286469 A JP2001286469 A JP 2001286469A JP 2001286469 A JP2001286469 A JP 2001286469A JP 2003096101 A JP2003096101 A JP 2003096101A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
starch
starch derivative
reaction
polyvalent carboxylic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001286469A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kentaro Yamawaki
健太郎 山脇
Ryukichi Matsuo
龍吉 松尾
Junichi Kaminaga
純一 神永
Yumiko Kato
友美子 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2001286469A priority Critical patent/JP2003096101A/en
Publication of JP2003096101A publication Critical patent/JP2003096101A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new cellulose/starch derivative and a process for the preparation thereof which use the cellulose/starch derived from the plant resources with no environmental loads as well as use a simple process, and which has the dissolvability in various solvents and the thermal physical properties together with biodegradability, and also such functionality as water/oil repellency and gas barrier properties, and to provide a laminate using it. SOLUTION: The cellulose/starch derivative of a polybasic carboxylic acid monoesterified-cellulose or -starch which is esterified with a polybasic carboxylic anhydride, is characterized in that the derivative has a structure grafted by a ring-opening addition reaction of a monoepoxy compound onto an introduced carboxy group.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、植物資源から採れ
るセルロースやデンプンの生分解性、熱可塑性、撥水・
撥油性、ガスバリア性など多様な機能性を有する誘導体
とその製造方法、及びそれを用いた積層体に関するもの
である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to biodegradability, thermoplasticity and water repellency of cellulose and starch obtained from plant resources.
The present invention relates to a derivative having various functions such as oil repellency and gas barrier property, a method for producing the derivative, and a laminate using the derivative.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境保全型、あるいは環境循環型
に社会も産業も変化する中、石油を原料とする合成高分
子材料から、天然資源である紙へと注目が移ってきてい
る。紙はリサイクル可能で生分解性もあり、焼却時の燃
焼熱も低いため、合成樹脂系の各種容器に代わり紙容器
の需要が増加してきている。また、環境中で微生物によ
って分解され、堆肥とすることのできる高分子である生
分解性プラスチックが多く研究・開発されてきている。
生分解性プラスチックは、微生物合成系、化学合成系、
天然高分子系の三つに分類され、前者の二つは、脂肪族
ポリエステル類が主体であり、この中でも、乳酸を原料
にしたポリ乳酸は、植物資源から得られる原料を使って
いる為、注目されている。しかし、これら生分解性樹脂
は、従来の汎用樹脂に比べると製造コストは別にしても
物性的な課題があることは周知のことであり、従来型の
生分解性樹脂の改質・改良や新規な生分解性樹脂の登場
も期待されていると言えよう。一方、天然高分子系の生
分解性プラスチックとしては、ジアセチル化セルロー
ス、修飾デンプンなどが既に生分解性樹脂として公知で
あるが、これらは、基本構造が植物由来の糖鎖であるこ
とから、資源的にも安全性の面でも優位性があり、また
環境負荷の少ない紙との親和性が高いことから紙製品と
の複合化には適してると言える。
2. Description of the Related Art In recent years, as society and industry have changed to environmental conservation type or environmental recycling type, attention has been shifted from synthetic polymer materials made from petroleum to natural resources such as paper. Since paper is recyclable, biodegradable, and has low combustion heat when incinerated, there is an increasing demand for paper containers in place of various synthetic resin containers. Also, many biodegradable plastics, which are polymers that are decomposed by microorganisms in the environment and can be made into compost, have been researched and developed.
Biodegradable plastics are microbial synthetic systems, chemical synthetic systems,
Classified into three natural polymer types, the former two mainly consist of aliphatic polyesters. Among them, polylactic acid using lactic acid as a raw material uses raw materials obtained from plant resources, Attention has been paid. However, it is well known that these biodegradable resins have physical problems, even if they are different from the conventional general-purpose resins, apart from the manufacturing cost. It can be said that the appearance of new biodegradable resins is also expected. On the other hand, as natural polymer-based biodegradable plastics, diacetylated cellulose, modified starch and the like are already known as biodegradable resins, but since these have a basic structure of sugar chains derived from plants, In terms of safety and safety, and because it has a high affinity with paper that has a low environmental impact, it can be said that it is suitable for compounding with paper products.

【0003】しかし、既存の天然高分子系の生分解性樹
脂は、熱溶融性が低く用途範囲に限界があり、基材への
積層が難しいことや、製造方法が複雑であるなどの問題
を抱えている。また従来全般の生分解性樹脂の課題でも
ある溶媒溶解性や熱的物性にも多様性が少なく、まだま
だ開拓・改善する余地があると言える。
However, existing natural polymer-based biodegradable resins have problems that they have a low heat melting property and have a limited range of applications, that they are difficult to be laminated on a substrate and that the manufacturing method is complicated. I'm holding. In addition, there is little diversity in solvent solubility and thermal physical properties, which are problems of conventional biodegradable resins in general, and it can be said that there is still room for further development and improvement.

【0004】さらに、各種機能性材料の面から言えば、
従来のものは石油由来の合成高分子系のものがほとんど
で、天然高分子系のものは僅かしかなく、今後も需要が
伸びていく紙用の機能化材料として天然高分子系の簡便
な方法による機能化方法と機能性材料が必要になってく
ると予測される。
Further, in terms of various functional materials,
Most of the conventional products are synthetic polymer derived from petroleum, and only a few are natural polymer type. A simple method of natural polymer type as a functionalized material for paper whose demand will continue to grow in the future. It is expected that functionalization methods and functional materials will be needed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、環境的に負荷のない植物資源由来であるセ
ルロースやデンプンを用い、簡便な方法によって、多様
な溶媒溶解性や熱的物性と生分解性が兼ね備わった、ま
た撥水・撥油性、ガスバリア性などの機能性を有した新
規なセルロース/デンプン誘導体とその製造方法、及び
それを用いた積層体を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to solve various solvent solubility and thermal physical properties by a simple method using cellulose or starch derived from environmentally unfriendly plant resources. Another object of the present invention is to provide a novel cellulose / starch derivative having both biodegradability and functionality such as water / oil repellency and gas barrier property, a method for producing the same, and a laminate using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を鑑
みてなされたものであり、上記目的は、以下の構成によ
り達成される。請求項1記載の発明は、多価カルボン酸
無水物によりエステル化された多価カルボン酸モノエス
テル化セルロースまたはデンプンにおいて、導入された
カルボキシル基が、モノエポキシ化合物の開環付加反応
によりグラフト化されているを特徴とするセルロース/
デンプン誘導体である。
The present invention has been made in view of the above problems, and the above objects are achieved by the following configurations. In the invention according to claim 1, in the polycarboxylic acid monoesterified cellulose or starch esterified with the polycarboxylic acid anhydride, the introduced carboxyl group is grafted by a ring-opening addition reaction of the monoepoxy compound. Cellulose characterized by
It is a starch derivative.

【0007】請求項2記載の発明は、多価カルボン酸無
水物によりエステル化された多価カルボン酸モノエステ
ル化セルロースまたはデンプンにおいて、導入されたカ
ルボキシル基が、モノエポキシ化合物と多価カルボン酸
無水物が交互に開環付加エステル化反応しグラフト化さ
れているを特徴とするセルロース/デンプン誘導体であ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the polyvalent carboxylic acid monoesterified cellulose or starch esterified with the polycarboxylic acid anhydride, the introduced carboxyl group has a monoepoxy compound and a polyvalent carboxylic acid anhydride. It is a cellulose / starch derivative characterized in that the product is subjected to a ring-opening addition esterification reaction alternately and grafted.

【0008】請求項3記載の発明は、前記セルロース/
デンプン誘導体の多価カルボン酸モノエステル基置換度
(D.S.)が0.1〜3.0であることを特徴とする
請求項1または2のいずれかに記載のセルロース/デン
プン誘導体である。
The invention according to claim 3 is the above-mentioned cellulose /
3. The cellulose / starch derivative according to claim 1, wherein the starch derivative has a polyvalent carboxylic acid monoester group substitution degree (DS) of 0.1 to 3.0. .

【0009】請求項4記載の発明は、セルロース/デン
プン誘導体のモノエポキシ化合物の分子置換度(M.
S.)が0.1〜10であることを特徴とする請求項1
または2のいずれかに記載のセルロース/デンプン誘導
体である。
According to the invention of claim 4, the degree of molecular substitution of the monoepoxy compound of the cellulose / starch derivative (M.
S. ) Is 0.1-10.
Or the cellulose / starch derivative according to any one of 2).

【0010】請求項5記載の発明は、前記多価カルボン
酸無水物が脂肪族、芳香族、脂環式脂肪族の何れか、あ
るいは複数混合されたものであることを特徴とする請求
項1〜4のいずれかに記載のセルロース/デンプン誘導
体である。
The invention according to claim 5 is characterized in that the polyvalent carboxylic anhydride is any one of aliphatic, aromatic, and alicyclic aliphatic, or a mixture thereof. The cellulose / starch derivative according to any one of to 4.

【0011】請求項6記載の発明は、前記モノエポキシ
化合物が、長鎖アルキル基含有グリシジルエーテル、ポ
リエチレングリコールエーテル含有グリシジルエーテ
ル、ポリエチレングリコールエステル含有グリシジルエ
ーテル、ポリエステル含有グリシジルエーテル、N−グ
リシジルフタルイミドなど熱可塑性である構造を有する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセル
ロース/デンプン誘導体である。
According to a sixth aspect of the present invention, the monoepoxy compound is a long chain alkyl group-containing glycidyl ether, polyethylene glycol ether-containing glycidyl ether, polyethylene glycol ester-containing glycidyl ether, polyester-containing glycidyl ether, N-glycidyl phthalimide, or the like. The cellulose / starch derivative according to any one of claims 1 to 5, which has a structure that is plastic.

【0012】請求項7記載の発明は、前記モノエポキシ
化合物が、フルオロアルキル基、シリコーン基、ビニル
基あるいはアルコキシ金属基の官能基を有していること
を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のセルロー
ス/デンプン誘導体である。
The invention according to claim 7 is characterized in that the monoepoxy compound has a functional group such as a fluoroalkyl group, a silicone group, a vinyl group or an alkoxy metal group. The cellulosic / starch derivative described in Crab.

【0013】請求項8記載の発明は、多価カルボン酸無
水物によりエステル化された多価カルボン酸モノエステ
ル化セルロースまたはデンプンにおいて、導入されたカ
ルボキシル基へのモノエポキシ化合物の開環付加反応、
あるいは導入されたカルボキシル基へのモノエポキシ化
合物及び多価カルボン酸無水物による交互な開環付加エ
ステル化反応が、溶媒中、同時的、あるいは連続的一槽
反応により進行することで製造されることを特徴とする
セルロース/デンプン誘導体の製造方法である。
The invention according to claim 8 is a ring-opening addition reaction of a monoepoxy compound to a carboxyl group introduced in a polyvalent carboxylic acid monoesterified cellulose or starch esterified with a polycarboxylic acid anhydride,
Alternatively, an alternating ring-opening addition esterification reaction of the introduced carboxyl group with a monoepoxy compound and a polyvalent carboxylic acid anhydride is carried out in a solvent by simultaneous or continuous one-tank reaction to be produced. And a method for producing a cellulose / starch derivative.

【0014】請求項9記載の発明は、前記同時的、ある
いは連続的一槽反応を、ジメチルホルムアミドやジメチ
ルアセトアミドなどの非プロトン性の塩基性極性溶媒
中、三級アミン類やアルカリ金属塩などの塩基性触媒下
で行うことを特徴とする請求項8に記載のセルロース/
デンプン誘導体の製造方法である。
In the invention according to claim 9, the simultaneous or continuous one-tank reaction is carried out in an aprotic basic polar solvent such as dimethylformamide or dimethylacetamide with a tertiary amine or an alkali metal salt. Cellulose according to claim 8, which is carried out under a basic catalyst.
It is a method for producing a starch derivative.

【0015】請求項10記載の発明は、請求項1〜7の
いずれかに記載のセルロース/デンプン誘導体を生分解
性を有する基材へ積層したことを特徴とする生分解性積
層体である。
A tenth aspect of the present invention is a biodegradable laminate characterized in that the cellulose / starch derivative according to any of the first to seventh aspects is laminated on a biodegradable substrate.

【0016】請求項11記載の発明は、前記セルロース
/デンプン誘導体を、前記生分解性を有する基材へ厚さ
1μmから50μmで積層したことを特徴とする請求項
10に記載の生分解性積層体である。
The invention according to claim 11 is characterized in that the cellulose / starch derivative is laminated on the substrate having biodegradability so as to have a thickness of 1 μm to 50 μm. It is the body.

【0017】請求項12記載の発明は、前記セルロース
/デンプン誘導体を、前記生分解性を有する基材へ塗工
量1g/m2から25g/m2で積層したことを特徴とす
る請求項10または11のいずれかに生分解性積層体で
ある。
The invention according to claim 12 is characterized in that the cellulose / starch derivative is laminated on the biodegradable substrate at a coating amount of 1 g / m 2 to 25 g / m 2. Or a biodegradable laminate in any one of 11 above.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細について説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The details of the present invention will be described below.

【0019】本発明に関わるセルロース誘導体は、通常
のパルプ原料でも良く、具体的には、針葉樹、または広
葉樹の漂白または未漂白状態の亜硫酸パルプまたはクラ
フトパルプ、砕木パルプ、爆砕パルプ、溶解パルプ、熱
機械パルプ(TMP)または化学熱機械パルプ(CTM
P)等を単独に、あるいは2種類以上混ぜ合わせても構
わない。また、非木材パルプでも良く、麻類、綿(リン
ター)、わら、竹、ケナフ、バカス、シオグサ、エスパ
ルト、楮、三椏、雁皮、ラミーや、微生物産生セルロー
ス、バロニアセルロース、ホヤセルロースなどや、これ
らを高圧ホモジナイザーや凍結粉砕機、ミル等で粉砕し
た粉末状の各種セルロース粉末や、酸加水分解処理した
微結晶セルロース粉末でも構わない。そして、セルロー
ス繊維を非晶化処理したもの、具体的には、水酸化ナト
リウム水溶液によるマーセル化銅エチレンジアミン溶液
による再生処理、SO2−DEM(ジエチルアミン)−
DMSO(ジメチルスルホキシド)溶液による再生非晶
処理などによって部分的、あるいは全体的に結晶化度を
下げたものでも良い。
The cellulose derivative according to the present invention may be an ordinary pulp raw material, and specifically, bleached or unbleached sulfurous acid pulp or kraft pulp, crushed wood pulp, blast pulp, dissolving pulp, or heat of softwood or hardwood. Mechanical pulp (TMP) or chemical thermomechanical pulp (CTM)
P) and the like may be used alone or in combination of two or more. Also, non-wood pulp may be used, such as hemp, cotton (linter), straw, bamboo, kenaf, baccas, cypress, esparto, mulberry, sanpei, ganpi, ramie, microorganism-produced cellulose, baronia cellulose, ascidian cellulose, and the like. Various powdered cellulose powders pulverized with a high-pressure homogenizer, a freeze pulverizer, a mill, or the like, or acid-hydrolyzed microcrystalline cellulose powders may be used. Then, a cellulose fiber obtained by amorphizing treatment, specifically, a regeneration treatment with a mercerized copper ethylenediamine solution using an aqueous sodium hydroxide solution, SO 2 -DEM (diethylamine)-
The crystallinity may be partially or wholly lowered by regeneration amorphous treatment with a DMSO (dimethyl sulfoxide) solution.

【0020】中でも好ましいのは、各種パルプ繊維を精
製する工程下、SP(サルファイトパルプ)法などの酸
処理することで、α−セルロースの純度を高めた“溶解
パルプ”というものがセルロースの誘導化に適してお
り、各種誘導化に対応した銘柄が製紙メーカーから市販
されている為、それらを使用することが好ましい。な
お、使用に際しては、パルプシートを解繊したものを使
用するのが良い。
[0020] Among them, the "dissolving pulp" in which the purity of α-cellulose is enhanced by acid treatment such as SP (sulfite pulp) method in the process of refining various pulp fibers is preferable. It is preferable to use brands that are suitable for commercialization and that are compatible with various derivatizations are commercially available from paper manufacturers. At the time of use, it is preferable to use a defibrated pulp sheet.

【0021】また、市販のアビセル等の微結晶セルロー
ス粉末も、本発明に関わる多価カルボン酸無水物との反
応速度が速く、反応液が均一透明化し、反応溶液の粘度
も低いため、好ましい。
Further, commercially available microcrystalline cellulose powder such as Avicel is also preferable because the reaction rate with the polyvalent carboxylic acid anhydride according to the present invention is high, the reaction solution is uniformly transparent, and the viscosity of the reaction solution is low.

【0022】本発明に関わるデンプン誘導体の原料とし
ては、コーンスターチ、ワキシーコーンスターチ、小麦
粉デンプン、馬鈴薯デンプン、タピオカデンプン、さつ
まいもデンプン、タケノコデンプン、こんにゃくデンプ
ンなど一般的な各種デンプン類の他、軽度に酸化された
デンプンや酸処理された溶性デンプンなどの加工デンプ
ンを、単独または複数混合したものでも構わない。
The raw materials for the starch derivative according to the present invention include cornstarch, waxy cornstarch, wheat starch, potato starch, tapioca starch, various common starches such as sweet potato starch, bamboo shoot starch, konjac starch, and lightly oxidized. Modified starches such as modified starches and acid-treated soluble starches may be used alone or in combination.

【0023】しかし、溶性デンプン等の加工デンプン
は、低分子量のため反応生成物の収率が低くなる欠点を
有する。
However, modified starch such as soluble starch has a drawback that the yield of the reaction product is low due to its low molecular weight.

【0024】これらの各種デンプン類は、溶媒溶解性が
セルロースに比べて高いので、反応速度が速く、反応液
の均一透明化も早い。中でもコーンスターチは、安価で
入手しやすく、反応液の粘度も低いことから好ましい。
Since these various starches have a higher solvent solubility than cellulose, the reaction rate is fast and the reaction solution is uniformly transparent. Among them, corn starch is preferable because it is inexpensive, easily available, and the viscosity of the reaction liquid is low.

【0025】本発明のセルロース/デンプン誘導体の原
料は、以上のようなセルロース類とデンプン類を複数混
合したものでもかまわない。
The raw material of the cellulose / starch derivative of the present invention may be a mixture of a plurality of the above celluloses and starches.

【0026】本発明のセルロース/デンプン誘導体の前
駆体である多価カルボン酸モノエステル化セルロース/
デンプンに使用される多価カルボン酸無水物は、脂肪
族、芳香族、脂環式脂肪族のいずれでも良く、例えば、
コハク酸無水物、アルキルコハク酸無水物、グルタル酸
無水物、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、ナフタレ
ンジカルボン酸無水物、フタル酸無水物などのジカルボ
ン酸無水物が挙げられ、アルケニルコハク酸無水物、マ
レイン酸無水物、イタコン酸無水物など不飽和結合を有
するものでも構わないが、副反応が懸念されるので敢え
ては使用しない。
Cellulose of the present invention / polycarboxylic acid monoesterified cellulose / precursor of starch derivative /
The polycarboxylic acid anhydride used for starch may be any of aliphatic, aromatic and alicyclic aliphatic, for example,
Dicarboxylic acid anhydrides such as succinic anhydride, alkyl succinic anhydride, glutaric anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, naphthalene dicarboxylic acid anhydride, phthalic acid anhydride, and the like, alkenyl succinic acid anhydride, maleic acid. A compound having an unsaturated bond such as an anhydride or itaconic anhydride may be used, but it is not used intentionally because a side reaction may occur.

【0027】本発明でいう多価カルボン酸無水物とは、
以上のようなジカルボン酸無水物のほかに、トリメット
酸無水物やメチルシクロヘキセントリカルボン酸無水物
の様な1分子中に1個の無水ジカルボン酸構造と1個の
フリーのカルボキシル基を併せ持つものや、1,2,
3,4−シクロヘキサンテトラカルボン酸−1,2−無
水物の様に1個の無水ジカルボン酸構造と2個のフリー
のカルボキシル基を併せ持つもの等を示し、基本的に無
水ジカルボン酸構造は1個だけ有するものを示す。ピロ
リメット酸無水物のように2個の無水ジカルボン酸構造
を有するものであると、反応させるセルロースやデンプ
ンの分子間で架橋が起こり、好ましくないためである。
The polycarboxylic acid anhydride referred to in the present invention is
In addition to the above-mentioned dicarboxylic acid anhydrides, those having one dicarboxylic acid anhydride structure and one free carboxyl group in one molecule, such as trimetic acid anhydride and methylcyclohexene tricarboxylic acid anhydride, 1, 2,
A compound having one dicarboxylic acid anhydride structure and two free carboxyl groups, such as 3,4-cyclohexanetetracarboxylic acid-1,2-anhydride, is basically shown, and one dicarboxylic acid anhydride structure is basically used. Only show what you have. This is because a compound having two dicarboxylic acid anhydride structures, such as pyrrolimet acid anhydride, is not preferable because crosslinking occurs between molecules of cellulose or starch to be reacted.

【0028】本発明における多価カルボン酸モノエステ
ル化は、公知の方法が適用できる。例えば、メタンスル
ホン酸を溶媒かつ触媒としたジカルボン酸無水物とセル
ロースの不均一系エステル化反応やジメチルスルホキシ
ドやN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル
アセトアミドなどの非プロトン性極性溶媒中、ピリジン
やトリエチルアミンなどの三級アミン類を触媒としたジ
カルボン酸無水物とセルロースの不均一系エステル化反
応が知られている。そして、本発明者らは、これらの反
応がデンプンにも適用できること新しく見出した。ま
た、N,N−ジメチルアセトアミドやN−メチル−2−
ピロリドンなどに塩化リチウムを混合した溶媒によるセ
ルロースの溶解状態での三級アミン類やアルカリ金属塩
を触媒としたジカルボン酸無水物の均一系エステル化反
応も可能であり、これらの反応系では、ジカルボン酸無
水物を反応試剤としているが、本発明者らは、ジカルボ
ン酸無水物の構造中にフリーのカルボキシル基が存在し
ていても問題なく反応が進行し、かつ多様性に富んだ物
性が得られることを見出した。
A known method can be applied to the monoesterification of polyvalent carboxylic acid in the present invention. For example, in a heterogeneous esterification reaction of dicarboxylic acid anhydride and cellulose using methanesulfonic acid as a solvent and a catalyst, or in an aprotic polar solvent such as dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, or N, N-dimethylacetamide, A heterogeneous esterification reaction of dicarboxylic acid anhydride and cellulose using a tertiary amine such as pyridine or triethylamine as a catalyst is known. Then, the present inventors have newly found that these reactions can be applied to starch. In addition, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-
It is also possible to carry out homogeneous esterification reaction of dicarboxylic acid anhydrides with tertiary amines or alkali metal salts as catalysts in the state of dissolution of cellulose in a solvent in which lithium chloride is mixed with pyrrolidone, etc. Although an acid anhydride is used as a reaction reagent, the present inventors have found that even if a free carboxyl group is present in the structure of the dicarboxylic acid anhydride, the reaction proceeds without any problem and that a variety of physical properties are obtained. I found that

【0029】三級アミン類の触媒としては、トリメチル
アミン、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、
トリフェニルアミン、トリエタノールアミン、ピリジ
ン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、N−メチルピ
ロリジン、N−メチルピラゾール、N−メチルピロー
ル、N−メチルピペラジン、N−メチルモルホリン、N
−メチルイミダゾール、N、N−ジメチルピペラジン、
トリアジンなどが挙げらる。アルカリ金属塩の触媒とし
ては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチ
ウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、
炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム炭酸水素リチウ
ム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウム、ス
テアリン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、水酸
化ホウ素ナトリウムなどが挙げられる。多価カルボン酸
モノエステル化セルロース/デンプンとモノエポキシを
同時的、あるいは連続的一槽反応させる場合は、酢酸塩
やステアリン酸塩などは遊離した酢酸やステアリン酸と
モノエポキシ化合物が反応してしまうので使用できな
い。以上の塩基性触媒の中では、特に三級アミン類が好
ましく、pKa(酸解離定数の逆数の対数)から見た塩
基性の高いもの程、反応速度が速くなり、トリエチルア
ミンが特に好ましい。
The tertiary amine catalysts include trimethylamine, triethylamine, dimethylbenzylamine,
Triphenylamine, triethanolamine, pyridine, pyrimidine, pyrazine, pyridazine, N-methylpyrrolidine, N-methylpyrazole, N-methylpyrrole, N-methylpiperazine, N-methylmorpholine, N
-Methylimidazole, N, N-dimethylpiperazine,
Examples include triazine. Examples of alkali metal salt catalysts include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate,
Examples thereof include sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate lithium hydrogen carbonate, sodium acetate, potassium acetate, lithium acetate, sodium stearate, sodium dihydrogen phosphate, and sodium borohydride. When polycarboxylic acid monoesterified cellulose / starch and monoepoxy are reacted simultaneously or continuously in a single tank, acetate and stearate react with free acetic acid or stearic acid and monoepoxy compound. Because it cannot be used. Among the above basic catalysts, tertiary amines are particularly preferable, and the higher basicity as seen from pKa (the logarithm of the reciprocal of the acid dissociation constant), the faster the reaction rate, and triethylamine is particularly preferable.

【0030】これらの反応のうち、不均一系反応のもの
でも、反応の進行と共に溶媒に溶解して均一溶液へ変化
していく。特に、セルロースよりも溶解性の高いデンプ
ンの方が均一系になり易く、反応液も透明化して反応速
度は速い。セルロース類では、アビセル等の微結晶セル
ロース粉末は同じ傾向となる。
Among these reactions, even those which are heterogeneous reactions are dissolved in a solvent and converted into a homogeneous solution as the reaction progresses. In particular, starch, which has a higher solubility than cellulose, tends to form a homogeneous system, and the reaction solution becomes transparent, resulting in a faster reaction rate. Among celluloses, microcrystalline cellulose powder such as Avicel has the same tendency.

【0031】これらの反応方法のうち、塩化リチウム/
ジメチルアセトアミド溶媒を使用した均一系反応法以外
の不均一系反応はいずれも、セルロースやデンプン原料
に対して溶媒の必要量が10倍量程度で済み、反応温度
も室温下から大体70℃前後と温和な反応で、反応時間
も5分から長くて4時間程度あれば良い。特に、ジメチ
ルスルホキドやジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミドなどの非プロトン性の極性溶媒中、三級アミン類
を触媒に用いた反応系が、少量の汎用溶剤と触媒だけで
容易できることから好ましい。
Among these reaction methods, lithium chloride /
In all heterogeneous reactions other than the homogeneous reaction method using a dimethylacetamide solvent, the required amount of solvent is about 10 times the amount of cellulose or starch raw material, and the reaction temperature is from room temperature to about 70 ° C. It is a mild reaction, and the reaction time may be from 5 minutes to a long time of about 4 hours. In particular, a reaction system using a tertiary amine as a catalyst in an aprotic polar solvent such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, or dimethylacetamide is preferable because it can be easily performed with a small amount of a general-purpose solvent and a catalyst.

【0032】また、セルロースやデンプンの3個の水酸
基に置換される多価カルボン酸モノエステル基の置換度
(D.S.≦3.0)のコントロールは、セルロースと
デンプンに対して各々、多価カルボン酸無水物や溶媒、
触媒の種類によって当然変化するが、本発明者らは、反
応時間をコントロールすることでD.S.=3.0まで
の範囲を容易に変えられることを見出した。例えば、溶
解パルプ原料であれば、無水フタル酸をトリエチルアミ
ンを触媒としてジメチルスルホキシド中で65℃下反応
を行うと、10分間の反応時間でD.S.=約1.5で
あり50分間の反応時間でD.S.=約3.0のものが
得られ、また溶媒をジメチルホルムアミドに代えて他は
同条件であれば、約2時間の反応時間でD.S.=約
1.5であり約4時間の反応時間でD.S.=約3.0
のものが得られる。この時、前処理として、アミン類、
特に触媒に用いる三級アミン類を触媒量と同程度、セル
ロースやデンプン原料に5時間以上浸漬させておくと反
応が円滑に進行する。前処理用のアミン類はエチレンジ
アミンなどの一級アミンで行うことが知られているが、
セルロース類と水素結合を形成し、反応前に三級アミン
類で洗浄して残存して、多価カルボン酸無水物と反応し
てしまい阻害物質となるため、前処理も三級アミンで行
った方が簡便である。さらに、反応に供する溶媒や三級
アミン類は、乾燥させた方が反応が円滑に進み、大気中
よりも窒素等の不活性ガス雰囲気下での反応の方か着色
などの副反応が低減できる。
The degree of substitution (DS.ltoreq.3.0) of the polyvalent carboxylic acid monoester group substituted for the three hydroxyl groups of cellulose or starch is controlled for cellulose and starch respectively. Carboxylic acid anhydrides and solvents,
Although it naturally changes depending on the type of catalyst, the present inventors have found that by controlling the reaction time, D.I. S. It was found that the range up to 3.0 can be easily changed. For example, in the case of a dissolving pulp raw material, when phthalic anhydride is reacted in dimethylsulfoxide at 65 ° C. with triethylamine as a catalyst, D.I. S. = About 1.5 and D.I. S. Of about 3.0, and under the same conditions except that dimethylformamide was used as the solvent, D.I. S. = About 1.5 and D.I. with a reaction time of about 4 hours. S. = About 3.0
You can get At this time, as pretreatment, amines,
In particular, the reaction proceeds smoothly if the tertiary amines used for the catalyst are dipped in the cellulose or starch raw material in the same amount as the catalytic amount for 5 hours or more. It is known that amines for pretreatment are primary amines such as ethylenediamine,
Pretreatment was also performed with tertiary amines because they form hydrogen bonds with celluloses and remain after washing with tertiary amines before the reaction, which reacts with polycarboxylic acid anhydride and becomes an inhibitor. Is easier. Furthermore, the solvent and the tertiary amines used in the reaction can be dried more smoothly to allow the reaction to proceed smoothly, and the reaction under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or the side reaction such as coloring can be reduced as compared with the atmosphere. .

【0033】この三級アミン類を触媒に用いた多価カル
ボン酸モノエステル化反応を反応機構的に見ると、ま
ず、前処理段階でセルロース類の水酸基に三級アミン類
がイオン敵に吸着して活性化された水酸基が、多価カル
ボン酸無水物中のカルボニル炭素を求核攻撃し反応が進
行することから、反応に供するセルロース類のグルコー
ス残基に対しての三級アミン類の添加量をコントロール
することで、そのまま多価カルボン酸無水物と反応させ
て、セルロース類への多価カルボン酸モノエステル基置
換度をコントロールできる。即ち、置換度1のものを得
る場合には、反応に供するセルロース類のグルコース残
基とほぼ当モルの三級アミン類を、置換度2の場合は、
ほぼ2倍モル、置換度3の場合は多少多めで3.5〜4
倍モルの三級アミン類を前処理段階で仕込みその後、そ
のまま多価カルボン酸無水物と反応させれば所望する置
換度のものを得ることができる。
The reaction mechanism of polyvalent carboxylic acid monoesterification reaction using this tertiary amine as a catalyst is as follows. First, in the pretreatment stage, the tertiary amine is adsorbed by the ion enemy to the hydroxyl group of cellulose. The activated hydroxyl group nucleophilically attacks the carbonyl carbon in the polycarboxylic acid anhydride and the reaction proceeds, so the amount of tertiary amines added to the glucose residue of the cellulose used in the reaction It is possible to control the degree of substitution of the polyvalent carboxylic acid monoester group with the cellulose by controlling the reaction with the polycarboxylic acid anhydride as it is. That is, when a substitution degree of 1 is obtained, a tertiary amine in an equimolar amount to the glucose residue of the cellulose to be subjected to the reaction is used.
Almost twice the molar amount, with a substitution degree of 3 it is slightly higher than 3.5-4.
A double molar amount of a tertiary amine is charged in a pretreatment step and then reacted with the polyvalent carboxylic acid anhydride as it is to obtain a desired degree of substitution.

【0034】多価カルボン酸モノエステル基の置換度の
測定方法としては、薬局方の酢酸フタル酸セルロースの
場合と同様に滴定によりカルボキシル基量と多価カルボ
ン酸モノエステル基量を測定することが可能である。本
滴定法を用いると、未反応の遊離酸量やエステル基量が
定量できる。また、一度けん化して酸で逆滴定すると、
分子間ジエステル架橋数を求めることができる。本発明
者らは、前述のような穏和な反応条件であれば、分子間
のジエステル架橋はほとんど起こらないことを滴定法で
確認した。
As a method for measuring the degree of substitution of the polyvalent carboxylic acid monoester group, the amount of the carboxyl group and the amount of the polyvalent carboxylic acid monoester group can be measured by titration as in the case of cellulose acetate phthalate in the pharmacopoeia. It is possible. By using this titration method, the amount of unreacted free acid and the amount of ester group can be quantified. Also, once saponified and back titrated with acid,
The number of intermolecular diester crosslinks can be determined. The present inventors confirmed by the titration method that intermolecular diester crosslinking hardly occurs under the above-mentioned mild reaction conditions.

【0035】以上のように合成(製造)された各種多価
カルボン酸モノエステル化セルロース/デンプンは、一
度単離・精製し、続いて溶解可能な非プロトン性の極性
溶媒、例えばアセトンやジオキサン、アセトニトリル
や、特にジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミド
などの非プロトン性の塩基性溶媒に再溶解して、三級ア
ミン類を触媒として各種モノエポキシ化合物を添加し開
環付加反応させたり、最初から各種モノエポキシ化合物
と多価カルボン酸無水物を両方添加し開環付加反応や交
互な開環付加エステル化反応させて本発明のセルロース
/デンプン誘導体を合成(製造)することができる。こ
の時、反応させるモノエポキシ化合物がポリエチレング
リコール系グリシジルエーテルの場合、水とアルコール
類にしか溶解しない為、アルコール類、特に立体障害か
ら反応性の低いイソプロパノールに溶解させて、前述の
多価カルボン酸モノエステル化セルロース/デンプン溶
液に添加し反応させた方が良い。
The various polyvalent carboxylic acid monoesterified celluloses / starches synthesized (produced) as described above are once isolated and purified, and then dissolved in an aprotic polar solvent such as acetone or dioxane. Redissolve in acetonitrile or aprotic basic solvent such as dimethylformamide or dimethylacetamide, and add various monoepoxy compounds using tertiary amines as catalysts to cause ring-opening addition reaction. The cellulose / starch derivative of the present invention can be synthesized (produced) by adding both the compound and the polyvalent carboxylic acid anhydride and subjecting them to ring-opening addition reaction or alternate ring-opening addition esterification reaction. At this time, when the monoepoxy compound to be reacted is a polyethylene glycol-based glycidyl ether, it is soluble only in water and alcohols. Therefore, it is dissolved in alcohols, particularly isopropanol having low reactivity due to steric hindrance, and the above-mentioned polyvalent carboxylic acid is dissolved. It is better to add to the monoesterified cellulose / starch solution and react.

【0036】さらに、注意することは、エポキシ類とジ
メチルスルホキシドは加熱すると反応してしまうので、
溶媒としてジメチルスルホキシドを使用することは出来
ない。
Furthermore, it should be noted that epoxy compounds and dimethyl sulfoxide react with each other when heated,
Dimethylsulfoxide cannot be used as a solvent.

【0037】反応生成物の単離方法としては、前駆体で
ある各種多価カルボン酸モノエステル化セルロース/デ
ンプンの場合、反応溶液のまま弱酸性の水中で生成物を
析出・沈殿させるか、あるいは反応溶液をリン酸三ナト
リウム水溶液−アセトン溶液や炭酸水素ナトリウム水溶
液などの緩衝作用のある弱アルカリ水溶液で溶解させた
ものを、弱酸性の水中で析出・沈殿させ単離すると精製
し易く、最終的には、70℃位の熱水で良く洗浄して未
反応の多価カルボン酸を洗い流す。
As a method for isolating the reaction product, in the case of various polycarboxylic acid monoesterified cellulose / starch as a precursor, the reaction solution is allowed to precipitate / precipitate in weakly acidic water, or The reaction solution is dissolved in a weak alkaline aqueous solution having a buffering action, such as an aqueous solution of trisodium phosphate-acetone or an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate, and then precipitated and precipitated in weakly acidic water for isolation, which facilitates purification. For this purpose, the unreacted polycarboxylic acid is washed away with hot water at about 70 ° C.

【0038】また、上記前駆体に各種モノエポキシ化合
物を反応させた本発明のセルロース/デンプン誘導体の
単離方法としては、本発明の特徴でもあるが、反応させ
るモノエポキシ化合物によって反応生成物の溶媒溶解性
が多様な為、生成物の貧溶媒中で析出・沈殿させれば良
い。例えば、水とアルコール類に可溶なポリエチレング
リコールエーテル含有グリシジルエーテルと前記前駆体
の反応生成物は、アセトン中で析出・沈殿させたり、非
水溶性の長鎖アルキル基含有グリシジルエーテルと前記
前駆体の反応生成物は、水中で析出・沈殿させて単離・
精製する。
The method for isolating the cellulose / starch derivative of the present invention in which the above precursor is reacted with various monoepoxy compounds is also a feature of the present invention, but the solvent of the reaction product depends on the monoepoxy compound to be reacted. Since the solubility is diverse, precipitation and precipitation may be performed in a poor solvent for the product. For example, a reaction product of a glycidyl ether containing a polyethylene glycol ether soluble in water and an alcohol and the precursor may be precipitated or precipitated in acetone, or a glycidyl ether containing a water-insoluble long-chain alkyl group and the precursor may be precipitated. The reaction product of is isolated in water by precipitation and precipitation.
Purify.

【0039】また、各種モノエポキシ化合物の分子量置
換度(M.S.)は、次式によって計算されたものであ
る。
The molecular weight substitution degree (MS) of various monoepoxy compounds is calculated by the following equation.

【0040】M.S.={(原料モノエポキシ化合物重
量−未反応モノエポキシ化合物重量)/モノエポキシ化
合物分子量}/(仕込みセルロース又は澱粉重量/セル
ロース又は澱粉の分子量)
M. S. = {(Weight of raw material monoepoxy compound-weight of unreacted monoepoxy compound) / molecular weight of monoepoxy compound} / (weight of charged cellulose or starch / molecular weight of cellulose or starch)

【0041】この分子置換度は、前駆体である多価カル
ボン酸モノエステル化セルロース/デンプンの多価カル
ボン酸モノエステル基の置換度(D.S.)が0.1〜
3.0に対して、各種モノエポキシ化合物単体の開環付
加反応の場合は同様のM.S.=0.1〜3.0の範囲
になり、必ずしも前駆体の多価カルボン酸モノエステル
基に対して100%モノエポキシ化合物を開環付加反応
させる必要はない。これにより、本発明のセルロース/
デンプン誘導体の各種物性の幅が広くなっている。ま
た、各種モノエポキシ化合物と多価カルボン酸無水物に
よる交互な開環付加エステル化反応の場合は、モノエポ
キシ化合物を対象とし0.1〜10の範囲になり、M.
S.≧10以上は、反応が難しい。
This degree of molecular substitution is such that the degree of substitution (DS) of the polyvalent carboxylic acid monoester group of the precursor polyvalent carboxylic acid monoesterified cellulose / starch is 0.1.
On the other hand, in the case of ring-opening addition reaction of various monoepoxy compounds alone, the same M.S. S. = 0.1 to 3.0, and it is not always necessary to subject the polyvalent carboxylic acid monoester group of the precursor to a 100% monoepoxy compound for ring-opening addition reaction. Thereby, the cellulose of the present invention /
The range of various physical properties of starch derivatives has become wide. Further, in the case of the alternating ring-opening addition esterification reaction between various monoepoxy compounds and polyvalent carboxylic acid anhydrides, the monoepoxy compound is targeted in the range of 0.1 to 10, and M.P.
S. If ≧ 10 or more, the reaction is difficult.

【0042】反応させるモノエポキシ化合物としては、
セルロースやデンプンに付与させる機能性によって選択
できる。例えば、熱可塑性を付与させたい場合は、ポリ
エチレングリコールエーテル含有グリシジルエーテルや
ポリエチレングリコールエステル含有グリシジルエーテ
ル、長鎖アルキル基含有グリシジルエーテル、ポリエス
テル含有グリシジルエーテル、N−グリシジルフタルイ
ミドなどで、具体的には、ラウリルアルコール(エチレ
ンオキシド)15グリシジルエーテル、フェノール(エチ
レンオキシド)5グリシジルエーテル、2−エチルヘキ
シルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテ
ル、p−tert−ブチルフェニルエーテル、C11〜
C15アルコールグリシジルエーテルなどが市販されて
おり、最も単純なエチレンオキシドからプロピレンオキ
シドに始まる長鎖アルキレンオキシドでも構わない。こ
の他、脂肪族ポリエステルグリコールとエピクロロヒド
リンから合成した脂肪族ポリエステル含有グリシジルエ
ーテルやグリシトールとε−カプロラクトンなどの環状
エステル類とを反応させた脂肪族ポリエステル含有グリ
シジルエーテルなどが考えられる。
As the monoepoxy compound to be reacted,
It can be selected depending on the functionality imparted to cellulose or starch. For example, when it is desired to impart thermoplasticity, polyethylene glycol ether-containing glycidyl ether or polyethylene glycol ester-containing glycidyl ether, long-chain alkyl group-containing glycidyl ether, polyester-containing glycidyl ether, N-glycidyl phthalimide, etc. Lauryl alcohol (ethylene oxide) 15 glycidyl ether, phenol (ethylene oxide) 5 glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, p-tert-butylphenyl ether, C11-
C15 alcohol glycidyl ether and the like are commercially available, and a long-chain alkylene oxide starting from the simplest ethylene oxide to propylene oxide may be used. In addition, aliphatic glycidyl ether containing aliphatic polyester synthesized from aliphatic polyester glycol and epichlorohydrin, and glycidyl ether containing aliphatic polyester obtained by reacting glycitol with cyclic ester such as ε-caprolactone are considered.

【0043】また、ポリエチレングリコール系グリシジ
ルエーテル類の原料となるエチレングリコールは、植物
資源であるグルコースの発酵から得られるエタノール誘
導体であることからも環境に負荷を与えない素材と言え
る。
Further, since ethylene glycol, which is a raw material of polyethylene glycol-based glycidyl ethers, is an ethanol derivative obtained by fermentation of glucose, which is a plant resource, it can be said that it is a material that does not give any load to the environment.

【0044】以上のような熱可塑性のあるモノエポキシ
ド化合物を側鎖として有する本発明のセルロース/デン
プン誘導体は、基本構造が糖鎖であることと、側鎖であ
るモノエポキシ化合物が多価カルボン酸を介してエステ
ル結合で糖鎖に結合していることから、その部位で加水
分解あるいは微生物分解され低分子量化する為、生分解
性を付与することもできる。また、各種モノエポキシ化
合物の多様な熱的物性や溶媒溶解性がセルロースやデン
プンに付与できる利点も有しており、従来全般の生分解
性樹脂の課題であった点を補っていると考えられる。従
って、紙基材や他の生分解性樹脂基材上に、塗工や溶融
押出し成形によるシーラント用途やヒートシール用途な
どに使用できる。また、基本構造が糖鎖であることか
ら、同じ基本構造である紙基材を用いれば、該紙基材親
和性が強く、さらに効果的である。
In the cellulose / starch derivative of the present invention having the above-mentioned thermoplastic monoepoxide compound as a side chain, the basic structure is a sugar chain, and the side chain monoepoxy compound is a polyvalent carboxylic acid. Since it is bound to the sugar chain through an ester bond via the, the site is hydrolyzed or microbially decomposed to have a low molecular weight, and thus biodegradability can be imparted. In addition, it has the advantage that various thermal physical properties and solvent solubility of various monoepoxy compounds can be imparted to cellulose and starch, which is considered to supplement the point that has been a problem of conventional biodegradable resins in general. . Therefore, it can be used on a paper substrate or other biodegradable resin substrate for sealant application by coating or melt extrusion molding, heat sealing application, and the like. Further, since the basic structure is a sugar chain, the use of a paper base material having the same basic structure has a strong affinity for the paper base material and is more effective.

【0045】また、撥水・撥油性を付与させたい場合
は、モノエポキシ化合物を各種分子量のシリコーン基含
有モノエポキシ化合物や3−(1H、1H、9H−ヘキ
サデカフルオロノニロキシ)−1,2−エポキシプロパ
ン、3−ペルフルオロオクチル−1,2−エポキシプロ
パンなどのペルフルオロエポキシアルカンが市販されて
いるので、これらを反応させれば良い。これらも、紙と
の親和性が高いことから紙の抄造時の混抄材や紙用コー
ティング剤として、撥水紙や撥油紙、剥離紙などに使用
できると考えられる。
When it is desired to impart water repellency and oil repellency, the monoepoxy compound may be a monoepoxy compound containing silicone groups of various molecular weights or 3- (1H, 1H, 9H-hexadecafluorononyloxy) -1,2. -Epoxypropane, 3-perfluorooctyl-1,2-epoxypropane, and other perfluoroepoxyalkanes are commercially available, and these may be reacted. Since these also have a high affinity with paper, it is considered that they can be used as water-repellent paper, oil-repellent paper, release paper, etc., as a mixed paper material at the time of paper making and a coating agent for paper.

【0046】その他、アリルグリシジルエーテルやグリ
シジルメタクリレートと反応させれば、活性ビニル結合
を導入可能であり、エポキシ基含有有機金属アルコキシ
ドとしては、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキ
シシランや2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エ
チルトリメトキシシランなどのエポキシ基含有シランカ
ップリング剤を反応させれば、アルコキシシリル基が導
入できる。これらも、紙用コーティング剤として使用で
き、アルコキシシリル基を加水分解処理すれば、ガスバ
リアー性も付与できると考えられる。
In addition, an active vinyl bond can be introduced by reacting with allyl glycidyl ether or glycidyl methacrylate, and as the epoxy group-containing organic metal alkoxide, (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane or 2- ( An alkoxysilyl group can be introduced by reacting with an epoxy group-containing silane coupling agent such as 3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. These can also be used as a coating agent for paper, and it is considered that gas barrier properties can be imparted by hydrolyzing the alkoxysilyl group.

【0047】セルロースやデンプンの多価カルボン酸モ
ノエステル化反応と各種モノエポキシ化合物の開環付加
反応を同時的、あるいは連続的一槽反応により本発明の
セルロース/デンプン誘導体を製造する場合は、前述の
ように溶媒としてジメチルスルホキシドはエポキシ類と
加熱すると反応してしまうのでそれ以外のジメチルホル
ムアミドやジメチルアセトアミドのような非プロトン性
極性溶媒中で三級アミン類を触媒とし、最初から多価カ
ルボン酸無水物と各種モノエポキシ化合物を両方仕込ん
で、多価カルボン酸モノエステル化とその反応で導入さ
れたカルボキシル基へのエポキシ開環付加反応を、ある
いは交互な開環付加エステル化反応を同時に起させる
か、多価カルボン酸無水物とモノエステル化反応後、そ
の反応液に連続して各種モノエポキシ化合物を添加し開
環付加反応を、あるいは多価カルボン酸無水物も加えて
交互な開環付加エステル化反応を連続的に起こす何れの
方法も可能である。この時、セルロースやデンプンに導
入されたカルボキシル基とエポキシ類との反応は、三級
アミンを触媒としている為、エポキシ類はβ−開裂を起
こして付加している。また、溶媒かつ触媒をメタンスル
ホン酸にした場合も同様な操作手順であり、この場合は
酸触媒なので、エポキシ類は一般的にはα−開裂だけと
されている文献もあるが、β−開裂と両方起こして付加
していると考えられる。
In the case where the cellulose / starch derivative of the present invention is produced by simultaneous or continuous one-tank reaction of monoesterification reaction of polyvalent carboxylic acid of cellulose or starch and ring-opening addition reaction of various monoepoxy compounds, Since dimethylsulfoxide as a solvent reacts with epoxies when heated as described above, tertiary amines are used as catalysts in other aprotic polar solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, and By charging both anhydride and various monoepoxy compounds, polyvalent carboxylic acid monoesterification and epoxy ring-opening addition reaction to the carboxyl group introduced by the reaction, or alternate ring-opening addition esterification reaction occur simultaneously. Or, after the monoesterification reaction with polyvalent carboxylic acid anhydride, continuously in the reaction solution The added ring-opening addition reaction type monoepoxy compound, or any method of continuously causing alternating ring-opening addition esterification reaction also added polycarboxylic acid anhydrides are also possible. At this time, the reaction between the carboxyl group introduced into the cellulose or starch and the epoxy is catalyzed by a tertiary amine, and therefore the epoxy undergoes β-cleavage to add. Further, the same operation procedure is used when methanesulfonic acid is used as a solvent and a catalyst, and in this case, since it is an acid catalyst, there are literatures in which epoxy is generally only α-cleavage, but β-cleavage It is thought that both are added and caused.

【0048】生分解性を有する基材としては、たとえば
紙が挙げられる。本発明のセルロース/デンプン誘導体
を積層した生分解性積層体の製造方法は、本発明のセル
ロース/デンプン誘導体を水や各種有機溶剤に溶解して
紙や種々の生分解性樹脂フィルムに塗工すればよい。塗
工方法は、従来の方法を適用し、ロール状のものを塗工
装置により巻き取り方式で積層を行うことができる。ま
た紙の場合は、抄紙機の乾燥ゾーンで、サイズプレス装
置やゲートロール装置等で紙の片面または両面に塗工し
ても良い。また、本発明のセルロース/デンプン誘導体
は熱可塑性であるため、溶融し押出し成形を行うことも
できる。側鎖となるモノエポキシ化合物を選択すること
でセルロース/デンプン誘導体に撥水性、ガスバリア性
などの様々な機能性を持たせることができるだけでな
く、これを紙などの生分解性を有する基材に積層するこ
とで、基材の有する生分解性を損なうことなく高い機能
性を付加することができる。
Examples of the biodegradable substrate include paper. The method for producing a biodegradable laminate in which the cellulose / starch derivative of the present invention is laminated includes dissolving the cellulose / starch derivative of the present invention in water or various organic solvents and coating it on paper or various biodegradable resin films. Good. As a coating method, a conventional method can be applied, and a roll-shaped material can be laminated by a winding method by a coating device. In the case of paper, it may be coated on one side or both sides of the paper with a size press device, a gate roll device or the like in the drying zone of the paper machine. Further, since the cellulose / starch derivative of the present invention is thermoplastic, it can be melted and extruded. By selecting a monoepoxy compound as a side chain, not only can the cellulose / starch derivative be given various functionalities such as water repellency and gas barrier properties, but it can also be used as a biodegradable substrate such as paper. By stacking, high functionality can be added without impairing the biodegradability of the base material.

【0049】塗工量は、溶融押し出し成形の場合、基材
へ厚さ1〜50μmでコーティングし、溶媒に溶解した
塗工液の場合は、絶乾量1〜25g/m2でコーティン
グすれば良く、それ以下であれば、本発明の期待する十
分な効果が得られず、それ以上であれば効果が飽和して
経済的でない。このようにして得られた生分解性積層体
は、各種包装材料や使い捨ての容器など、あらゆる分野
で用いることができる。
In the case of melt extrusion molding, the coating amount is 1 to 50 μm on the substrate, and in the case of a coating solution dissolved in a solvent, the coating amount is 1 to 25 g / m 2 in absolute dry amount. If it is less than that, the sufficient effect expected by the present invention cannot be obtained, and if it is more than that, the effect is saturated and it is not economical. The biodegradable laminate thus obtained can be used in various fields such as various packaging materials and disposable containers.

【0050】[0050]

【実施例】次に本発明の実施例及び比較例に基づきさら
に具体的に説明するが、これらは本発明を限定するもの
ではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically based on Examples and Comparative Examples, but these do not limit the present invention.

【0051】<実施例1>解繊した溶解パルプ(日本製
紙(株)製、NSP−P)を絶乾量で1g(グルコース
換算で6.17mmol)反応容器に入れ、乾燥トリエ
チルアミン1.87g(24.68mmol)を加え1
晩浸漬させ前処理を行った。それに、無水フタル酸4.
57g(30.85mmol)を溶解した乾燥ジメチル
スルホキシド10gを加え、65℃下、約40分間攪拌
反応を行った。できたオレンジ色の均一な粘性溶液にア
セトン15gと水15g、そして10wt%リン酸三ナ
トリウム水溶液15gの混合溶液を加え溶解し、5wt
%硫酸水溶液300g中に攪拌させながら注ぐと、白色
固体が析出した。それを濾過し、濾過物を約70℃の熱
水で良く洗浄・濾過した。白色固体を良く乾燥した収量
は約3.02gであった。1H−、13C−NMR、及
びIRで分析した所、フタル酸が導入されたセルロース
誘導体であることが判り、滴定法によりD.S.=約
2.5のフタル酸モノエステル化セルロースであること
がわかった。
<Example 1> Dissolved pulp (NSP-P, manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was put in a reaction vessel in an absolute dry amount of 1 g (6.17 mmol in terms of glucose), and 1.87 g of dry triethylamine ( 24.68 mmol) and add 1
Pre-treatment was carried out by immersing in the evening. In addition, phthalic anhydride 4.
10 g of dry dimethylsulfoxide in which 57 g (30.85 mmol) was dissolved was added, and the reaction was carried out at 65 ° C. for about 40 minutes with stirring. A mixed solution of 15 g of acetone, 15 g of water, and 15 g of a 10 wt% trisodium phosphate aqueous solution was added to the resulting orange-colored uniform viscous solution to dissolve, and 5 wt
When poured into 300 g of a sulfuric acid aqueous solution with stirring, a white solid was deposited. It was filtered, and the filtered product was thoroughly washed and filtered with hot water of about 70 ° C. The yield of well dried white solid was about 3.02 g. When analyzed by 1 H-, 13 C-NMR and IR, it was found to be a cellulose derivative into which phthalic acid was introduced, and D.I. S. = About 2.5 phthalic acid monoesterified cellulose was found.

【0052】次に、このフタル酸モノエステル化セルロ
ース3g(5.64mmol)を乾燥ジメチルホルムア
ミド10gに溶解させ、ラウリルアルコール(エチレン
オキシド)15グリシジルエーテル(ナガセ化成(株)
製、デナコールEX−171、m.p.=約40℃)1
2g(エポキシ当量971よりエポキシ基mol=1
2.36mmol)とトリエチルアミン2.49g(4
×6.17mmol)をイソプピルアルコール10gに
溶解したものを添加し、70℃下、約30分間攪拌反応
させた。反応溶液に、アセトンを20g添加すると白色
固体が析出し、それを濾過・洗浄した。その白色固体の
乾燥収量は約13gで1H−、13C−NMR、及びI
Rで分析した所、ラウリルアルコール(エチレンオキシ
ド)15グリシジルエーテルが開環付加したフタル酸セル
ロースであることがわかった。廬液をガスクロマトログ
ラフィーにより分析し、未反応のモノエポキシ化合物量
を定量したところ、フタル酸セルロースへのモノエポキ
シ化合物のM.S.は2.08であった。生成物は、水
とアルコール類に良く溶解するもので、示差走査熱量測
定(以下DSC)で融点を調べた所、55℃近辺にシャ
ープな融解ピークがでた。このようにして得られたセル
ロース誘導体を水に溶解し、固形分10wt%水溶液
を、ワイヤーバー塗工法によってカップ原紙(坪量:3
20g/m2)に塗工絶乾量5g/m2になるようにコー
ティングし、加熱乾燥することで、生分解性積層体を得
た。
Next, 3 g (5.64 mmol) of this phthalic acid monoesterified cellulose was dissolved in 10 g of dry dimethylformamide, and lauryl alcohol (ethylene oxide) 15 glycidyl ether (Nagase Kasei Co., Ltd.) was added.
Manufactured by Denacol EX-171, m.p. p. = Approx. 40 ° C) 1
2 g (from epoxy equivalent 971 epoxy group mol = 1
2.36 mmol) and 2.49 g of triethylamine (4
What was melt | dissolved in the isopyr alcohol 10g was added, and it was made to stir and react at 70 degreeC for about 30 minutes. When 20 g of acetone was added to the reaction solution, a white solid was deposited, which was filtered and washed. The dry yield of the white solid was about 13 g, which was 1H-, 13C-NMR and I.
When analyzed by R, it was found to be cellulose phthalate having ring-opened addition of lauryl alcohol (ethylene oxide) 15 glycidyl ether. The liquid broth was analyzed by gas chromatography and the amount of unreacted monoepoxy compound was quantified. S. Was 2.08. The product was well soluble in water and alcohols, and when its melting point was examined by differential scanning calorimetry (hereinafter referred to as DSC), a sharp melting peak appeared at around 55 ° C. The cellulose derivative thus obtained is dissolved in water, and a 10 wt% solid content aqueous solution is applied to a cup base paper (basis weight: 3 by a wire bar coating method).
20 g / m 2 ) so that the coating has an absolute dry weight of 5 g / m 2 , and is dried by heating to obtain a biodegradable laminate.

【0053】<実施例2>実施例1で得られたセルロー
ス誘導体であるラウリルアルコール(エチレンオキシ
ド)15グリシジルエーテルが開環付加したフタル酸セル
ロースをTダイ式溶融押し出し成形機により、押し出し
成形温度200℃で、カップ原紙(坪量:320g/m
2)上に30μmの厚さにコーティングすることで、生
分解性積層体を得た。
Example 2 Cellulose phthalate obtained by ring-opening addition of lauryl alcohol (ethylene oxide) 15 glycidyl ether, which is the cellulose derivative obtained in Example 1, was extruded at a temperature of 200 ° C. by a T-die type melt extrusion molding machine. And cup base paper (basis weight: 320 g / m
2 ) A biodegradable laminate was obtained by coating the above with a thickness of 30 μm.

【0054】<実施例3>解繊した溶解パルプ(日本製
紙(株)製、NSP−P)を絶乾量で1g(グルコース
換算で6.17mmol)反応容器に入れ、乾燥トリエ
チルアミン2.49g(4×6.17mmol)を加え
1晩浸漬させ前処理を行った。それに、無水フタル酸
4.57g(30.85mmol)を溶解した乾燥ジメ
チルホルムアミド15gを加え、65℃下、約4時間攪
拌反応を行った。できたオレンジ色の均一な粘性溶液
に、連続してラウリルアルコール(エチレンオキシド)
15グリシジルエーテル(ナガセ化成(株)製、デナコー
ルEX−171)12g(エポキシ当量971よりエポ
キシ基mol=12.36mmol)をイソプピルアル
コール10gに溶解したものを添加し、65℃下、約3
0分間攪拌反応させた。反応溶液に、アセトンを20g
添加すると白色固体が析出し、それを濾過・洗浄した。
その白色固体の乾燥収量は約14gで実施例1と同様に
1H−、13C−NMR、及びIRで分析した所、ラウ
リルアルコール(エチレンオキシド)15グリシジルエー
テルが開環付加したフタル酸セルロースであることがわ
かった。実施例1と同様に求めたモノエポキシ化合物の
M.S.は1.71であった。生成物は、水とアルコー
ル類に良く溶解するもので、DSCで融点を調べた所、
実施例1同様に55℃近辺にシャープな融解ピークがで
た。
<Example 3> Dissolved pulp (NSP-P manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was put in a reaction vessel at an absolute dry amount of 1 g (6.17 mmol in terms of glucose), and 2.49 g of dry triethylamine ( 4 × 6.17 mmol) was added and the mixture was immersed overnight for pretreatment. Then, 15 g of dry dimethylformamide in which 4.57 g (30.85 mmol) of phthalic anhydride was dissolved was added, and the mixture was stirred at 65 ° C. for about 4 hours. Lauryl alcohol (ethylene oxide) was continuously added to the orange-colored uniform viscous solution.
12 g of 15 glycidyl ether (Denacol EX-171 manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd., epoxy group mol = 12.36 mmol from epoxy equivalent 971) dissolved in 10 g of isopyr alcohol was added, and the mixture was added at 65 ° C. to about 3
The reaction was stirred for 0 minutes. 20 g of acetone in the reaction solution
Upon addition, a white solid precipitated, which was filtered and washed.
The dry yield of the white solid was about 14 g, which was analyzed by 1H-, 13C-NMR and IR in the same manner as in Example 1 to find that it was cellulose phthalate to which lauryl alcohol (ethylene oxide) 15 glycidyl ether was ring-opened and added. all right. The monoepoxy compound M.V. determined in the same manner as in Example 1 was used. S. Was 1.71. The product dissolves well in water and alcohols, and its melting point was examined by DSC.
Similar to Example 1, a sharp melting peak appeared at around 55 ° C.

【0055】<実施例4>とうもろこしデンプン(関東
化学(株)製)を絶乾量で1g(グルコース換算で6.
17mmol)反応容器に入れ、乾燥トリエチルアミン
1.87g(3×6.17mmol)を加え1晩浸漬さ
せ前処理を行った。それに、無水フタル酸4.57g
(30.85mmol)を溶解した乾燥ジメチルホルム
アミド15gを加え、65℃下、約3時間攪拌反応を行
い、以下実施例2と同様の操作を行った。生成物は乾燥
収量約13gの白色固体で1H−、13C−NMR、及
びIRで分析した所、ラウリルアルコール(エチレンオ
キシド)15グリシジルエーテルが開環付加したフタル酸
デンプンであることがわかった。実施例1と同様に求め
たモノエポキシ化合物のM.S.は1.55であった。
生成物は、水とアルコール類に良く溶解するもので、D
SCで融点を調べた所、実施例1同様に55℃近辺にシ
ャープな融解ピークがでた。
Example 4 Corn starch (produced by Kanto Kagaku Co., Ltd.) in an absolute dry amount of 1 g (6.
(17 mmol) was placed in a reaction vessel, 1.87 g (3 × 6.17 mmol) of dry triethylamine was added, and the mixture was immersed overnight for pretreatment. In addition, 4.57 g of phthalic anhydride
15 g of dry dimethylformamide in which (30.85 mmol) was dissolved was added, the mixture was stirred at 65 ° C. for about 3 hours, and the same operation as in Example 2 was performed. The product was a white solid in a dry yield of about 13 g and was analyzed by 1 H-, 13 C-NMR, and IR, and was found to be phthalate starch to which lauryl alcohol (ethylene oxide) 15 glycidyl ether was ring-opened. The monoepoxy compound M.V. determined in the same manner as in Example 1 was used. S. Was 1.55.
The product dissolves well in water and alcohols.
When the melting point was examined by SC, a sharp melting peak appeared at around 55 ° C. as in Example 1.

【0056】<実施例5>解繊した溶解パルプ(日本製
紙(株)製、NSP−P)を絶乾量で1g(セルロース
換算で6.17mmol)反応容器に入れ、乾燥トリエ
チルアミン2.49g(4×6.17mmol)を加え
1晩浸漬させ前処理を行った。それに、無水フタル酸
4.57g(30.85mmol)を溶解した乾燥ジメ
チルホルムアミド15gを加え、65℃下、約3時間攪
拌反応を行った。できたオレンジ色の均一な粘性溶液
に、連続してN−グリシジルフタルイミド(ナガセ化成
(株)製、デナコールEX−731、m.p.=94〜
96℃)2.67g(エポキシ当量216よりエポキシ
基mol=12.36mmol)を直接添加し、65℃
下、約30分間攪拌反応させた。反応溶液を、水300
mlに注いだ所、白色固体が析出し、それを濾過・洗浄
した。その白色固体の乾燥収量は6gで1H−、13C
−NMR、及びIRで分析した所、N−グリシジルフタ
ルイミドが開環付加したフタル酸セルロースであること
がわかった。実施例1と同様に求めたモノエポキシ化合
物のM.S.は1.7であった。生成物は、メチルエチ
ルケトン、ジオキサン、酢酸エチルなど汎用溶剤に良く
溶解するもので、DSCで融点を調べた所、100℃近
辺にシャープな融解ピークがでた。
Example 5 Disintegrated dissolving pulp (NSP-P manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was put in a reaction vessel at an absolute dry amount of 1 g (6.17 mmol in terms of cellulose), and 2.49 g of dry triethylamine ( 4 × 6.17 mmol) was added and the mixture was immersed overnight for pretreatment. To this, 15 g of dry dimethylformamide in which 4.57 g (30.85 mmol) of phthalic anhydride was dissolved was added, and the mixture was stirred at 65 ° C. for about 3 hours. N-glycidyl phthalimide (manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd., Denacol EX-731, mp = 94-) was continuously added to the resulting orange uniform viscous solution.
96 ° C) 2.67 g (epoxy group mol = 12.36 mmol based on epoxy equivalent 216) was directly added,
The reaction was carried out under stirring for about 30 minutes. The reaction solution is treated with water 300
When poured into ml, a white solid was deposited, which was filtered and washed. The dry yield of the white solid was 6 g, 1H-, 13C.
-By NMR and IR analysis, it was found that N-glycidyl phthalimide was a cellulose phthalate having a ring-opening addition. The monoepoxy compound M.V. determined in the same manner as in Example 1 was used. S. Was 1.7. The product was well soluble in general-purpose solvents such as methyl ethyl ketone, dioxane, and ethyl acetate. When the melting point was examined by DSC, a sharp melting peak appeared at around 100 ° C.

【0057】<比較例1>市販ジアセチル化セルロース
(アセチル基置換度D.S.=2.85)の融点をDS
Cで調べた所、230℃近辺にブロードなピーク(軟化
点)と思しきものしかなかった。
<Comparative Example 1> The melting point of commercially available diacetylated cellulose (acetyl group substitution degree DS = 2.85) was determined to be DS.
When examined by C, there was only a broad peak (softening point) around 230 ° C.

【0058】<試験例1>次に、ペレット成形機に粉末
状の実施例3〜5、及び比較例1のセルロース/デンプ
ン誘導体のサンプルを1.0g入れ、圧縮(20tf−
5分間)し、ペレット(Φ=40mm)を作製した。そ
れらの各ペレットと実施例1,2の積層体を豚ふんとオ
ガクズを混合し水分を約65%に調整して約1ヶ月経っ
た堆肥中に埋設し、生分解性の評価を行った所、約4ヶ
月後、本発明の全ての実施例のものは、バラバラに分解
しており原形を止めていなかった。それに対して、比較
例1のジアセチル化セルロースのペレットは、わずかに
しか分解してなかった。
Test Example 1 Next, 1.0 g of the powdery cellulose / starch derivative samples of Examples 3 to 5 and Comparative Example 1 were put into a pellet molding machine and compressed (20 tf-
After 5 minutes), pellets (Φ = 40 mm) were prepared. The pellets and the laminates of Examples 1 and 2 were mixed with pig dung and sawdust to adjust the water content to about 65% and embedded in the compost that had been stored for about one month, and the biodegradability was evaluated. After about 4 months, all of the examples of the present invention were disassembled into pieces and did not stop the original shape. On the other hand, the pellets of the diacetylated cellulose of Comparative Example 1 were decomposed only slightly.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、環境負荷
の少ない植物資源から採れるセルロースやデンプンを簡
便な製造方法により、従来全般の生分解性樹脂には足り
なかった多様な熱的物性や溶媒溶解性を補いかつ生分解
性が兼ね備わる新規なセルロース/デンプン誘導体を得
ることができる。即ち、その多様性は、反応させるモノ
エポキシ化合物類を適宜に選択するという発想によるも
のであり、紙基材や他の生分解性樹脂基材上に、塗工法
や溶融押出し成形によって、シーラント用途やヒートシ
ール用途として効果的に使用できる。また、紙基材を用
いれば、基本構造が糖鎖である本発明のセルロース/デ
ンプン誘導体との親和性が高く強固に密着し、さらに効
果的に用いることができる。また、その他の機能とし
て、例えば撥水・撥油性、ガスバリア性などの機能性を
有した新規なセルロース/デンプン誘導体とその製造方
法を可能にし、撥水紙や撥油紙、剥離紙、ガスバリア紙
などの機能紙用途に使用可能である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a variety of thermal properties which are not sufficient for conventional biodegradable resins by a simple method for producing cellulose and starch obtained from plant resources having a low environmental load. It is possible to obtain a novel cellulose / starch derivative that complements physical properties and solvent solubility and has biodegradability. That is, its versatility is based on the idea of appropriately selecting the monoepoxy compounds to be reacted, and it is used as a sealant on paper base materials or other biodegradable resin base materials by a coating method or melt extrusion molding. It can be effectively used as a heat seal application. Further, when a paper base material is used, it has high affinity with the cellulose / starch derivative of the present invention having a basic structure of a sugar chain and firmly adheres to it, and can be used more effectively. Further, as other functions, for example, a novel cellulose / starch derivative having functionality such as water / oil repellency and gas barrier property and a method for producing the same are enabled, and water repellent paper, oil repellent paper, release paper, gas barrier paper, etc. It can be used for functional paper applications.

フロントページの続き (72)発明者 加藤 友美子 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 4C090 AA02 AA03 BA15 BA25 BA65 BB84 BB97 BD04 BD17 BD25 BD36 CA38 DA28 DA31 4F100 AJ04A AJ07A AL04A AT00B BA02 DG02 DG10B EH46A GB16 GB90 JB06 JB08 JB20B JC00B JD02 JL02 JL08A YY00A Continued front page    (72) Inventor Tomoko Kato             1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan stamp             Imprint Co., Ltd. F-term (reference) 4C090 AA02 AA03 BA15 BA25 BA65                       BB84 BB97 BD04 BD17 BD25                       BD36 CA38 DA28 DA31                 4F100 AJ04A AJ07A AL04A AT00B                       BA02 DG02 DG10B EH46A                       GB16 GB90 JB06 JB08 JB20B                       JC00B JD02 JL02 JL08A                       YY00A

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多価カルボン酸無水物によりエステル化さ
れた多価カルボン酸モノエステル化セルロースまたはデ
ンプンにおいて、導入されたカルボキシル基が、モノエ
ポキシ化合物の開環付加反応によりグラフト化されてい
るを特徴とするセルロース/デンプン誘導体。
1. A polyvalent carboxylic acid monoesterified cellulose or starch esterified with a polycarboxylic acid anhydride, wherein the introduced carboxyl group is grafted by a ring-opening addition reaction of a monoepoxy compound. Characterized cellulose / starch derivatives.
【請求項2】多価カルボン酸無水物によりエステル化さ
れた多価カルボン酸モノエステル化セルロースまたはデ
ンプンにおいて、導入されたカルボキシル基が、モノエ
ポキシ化合物と多価カルボン酸無水物が交互に開環付加
エステル化反応しグラフト化されているを特徴とするセ
ルロース/デンプン誘導体。
2. In a polyvalent carboxylic acid monoesterified cellulose or starch esterified with a polyvalent carboxylic acid anhydride, the introduced carboxyl groups are alternately ring-opened with a monoepoxy compound and a polyvalent carboxylic acid anhydride. A cellulose / starch derivative characterized by being subjected to an addition esterification reaction and being grafted.
【請求項3】前記セルロース/デンプン誘導体の多価カ
ルボン酸モノエステル基置換度(D.S.)が0.1〜
3.0であることを特徴とする請求項1または2のいず
れかに記載のセルロース/デンプン誘導体。
3. The polycarboxylic acid monoester group substitution degree (DS) of the cellulose / starch derivative is 0.1 to 0.1.
The cellulose / starch derivative according to claim 1, wherein the cellulose / starch derivative is 3.0.
【請求項4】セルロース/デンプン誘導体のモノエポキ
シ化合物の分子置換度(M.S.)が0.1〜10であ
ることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載
のセルロース/デンプン誘導体。
4. The cellulose / starch according to claim 1, wherein the monoepoxy compound of the cellulose / starch derivative has a degree of molecular substitution (MS) of 0.1 to 10. Derivative.
【請求項5】前記多価カルボン酸無水物が脂肪族、芳香
族、脂環式脂肪族の何れか、あるいは複数混合されたも
のであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載のセルロース/デンプン誘導体。
5. The polyvalent carboxylic anhydride is any one of aliphatic, aromatic, alicyclic aliphatic, or a mixture of a plurality thereof, in any one of claims 1 to 4. The described cellulose / starch derivative.
【請求項6】前記モノエポキシ化合物が、長鎖アルキル
基含有グリシジルエーテル、ポリエチレングリコールエ
ーテル含有グリシジルエーテル、ポリエチレングリコー
ルエステル含有グリシジルエーテル、ポリエステル含有
グリシジルエーテル、N−グリシジルフタルイミドなど
熱可塑性である構造を有することを特徴とする請求項1
〜5のいずれかに記載のセルロース/デンプン誘導体。
6. The monoepoxy compound has a thermoplastic structure such as long-chain alkyl group-containing glycidyl ether, polyethylene glycol ether-containing glycidyl ether, polyethylene glycol ester-containing glycidyl ether, polyester-containing glycidyl ether, and N-glycidyl phthalimide. Claim 1 characterized by the above.
The cellulose / starch derivative according to any one of 1 to 5.
【請求項7】前記モノエポキシ化合物が、フルオロアル
キル基、シリコーン基、ビニル基あるいはアルコキシ金
属基の官能基を有していることを特徴とする請求項1〜
6のいずれかに記載のセルロース/デンプン誘導体。
7. The monoepoxy compound has a functional group such as a fluoroalkyl group, a silicone group, a vinyl group, or an alkoxy metal group.
7. The cellulose / starch derivative according to any of 6.
【請求項8】多価カルボン酸無水物によりエステル化さ
れた多価カルボン酸モノエステル化セルロースまたはデ
ンプンにおいて、導入されたカルボキシル基へのモノエ
ポキシ化合物の開環付加反応、あるいは導入されたカル
ボキシル基へのモノエポキシ化合物及び多価カルボン酸
無水物による交互な開環付加エステル化反応が、溶媒
中、同時的、あるいは連続的一槽反応により進行するこ
とで製造されることを特徴とするセルロース/デンプン
誘導体の製造方法。
8. A ring-opening addition reaction of a monoepoxy compound to an introduced carboxyl group in a polyvalent carboxylic acid monoesterified cellulose or starch esterified with a polyvalent carboxylic anhydride, or an introduced carboxyl group. Cellulose characterized by being produced by alternating ring-opening addition esterification reaction of monoepoxy compound and polyvalent carboxylic acid anhydride into a solvent by simultaneous or continuous one-tank reaction in a solvent. Method for producing starch derivative.
【請求項9】前記同時的、あるいは連続的一槽反応を、
ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドなどの非
プロトン性の塩基性極性溶媒中、三級アミン類やアルカ
リ金属塩などの塩基性触媒下で行うことを特徴とする請
求項8に記載のセルロース/デンプン誘導体の製造方
法。
9. The simultaneous or continuous one tank reaction,
9. Production of a cellulose / starch derivative according to claim 8, which is carried out in an aprotic basic polar solvent such as dimethylformamide or dimethylacetamide under a basic catalyst such as a tertiary amine or an alkali metal salt. Method.
【請求項10】請求項1〜7のいずれかに記載のセルロ
ース/デンプン誘導体を生分解性を有する基材へ積層し
たことを特徴とする生分解性積層体。
10. A biodegradable laminate comprising the cellulose / starch derivative according to claim 1 laminated on a biodegradable substrate.
【請求項11】前記セルロース/デンプン誘導体を、前
記生分解性を有する基材へ厚さ1μmから50μmで積
層したことを特徴とする請求項10に記載の生分解性積
層体。
11. The biodegradable laminate according to claim 10, wherein the cellulose / starch derivative is laminated on the biodegradable substrate in a thickness of 1 μm to 50 μm.
【請求項12】前記セルロース/デンプン誘導体を、前
記生分解性を有する基材へ塗工量1g/m2から25g
/m2で積層したことを特徴とする請求項10または1
1のいずれかに生分解性積層体。
12. The coating amount of the cellulose / starch derivative to the biodegradable substrate is 1 g / m 2 to 25 g.
/ M 2 laminated to each other, characterized in that
1. A biodegradable laminate for any one of 1.
JP2001286469A 2001-09-20 2001-09-20 Cellulose/starch derivative, process for preparation thereof, and biodegradable laminate Pending JP2003096101A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001286469A JP2003096101A (en) 2001-09-20 2001-09-20 Cellulose/starch derivative, process for preparation thereof, and biodegradable laminate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001286469A JP2003096101A (en) 2001-09-20 2001-09-20 Cellulose/starch derivative, process for preparation thereof, and biodegradable laminate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003096101A true JP2003096101A (en) 2003-04-03

Family

ID=19109444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001286469A Pending JP2003096101A (en) 2001-09-20 2001-09-20 Cellulose/starch derivative, process for preparation thereof, and biodegradable laminate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003096101A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7740345B2 (en) 2006-04-03 2010-06-22 Seiko Epson Corporation Actuator device, liquid-jet head and liquid-jet apparatus
CN102199410A (en) * 2011-04-15 2011-09-28 浙江天振生物胶粘剂科技有限公司 Starch-based water-soluble adhesive used for bamboo wood and preparation method thereof
CN104358184A (en) * 2014-09-15 2015-02-18 辽东学院 Completely biodegradable waterproof paper
CN114349874A (en) * 2021-12-23 2022-04-15 大连理工大学 Preparation method of hydrophobically modified sodium carboxymethyl starch

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60141759A (en) * 1983-12-29 1985-07-26 Okura Ind Co Ltd Production of molded cellulosic material
JPS60166301A (en) * 1984-02-10 1985-08-29 Okura Ind Co Ltd Manufacture of molded article of cellulosic material
JPS6454013A (en) * 1987-08-25 1989-03-01 Nippon Oils & Fats Co Ltd Production of graft copolymer resin
JPH0234618A (en) * 1988-07-23 1990-02-05 Okura Ind Co Ltd Production of plasticlike wooden molding
JPH0485347A (en) * 1990-07-30 1992-03-18 Okura Ind Co Ltd Cellulosic molding composition and preparation thereof
JPH06207045A (en) * 1993-01-12 1994-07-26 Daicel Chem Ind Ltd Thermoplastic cellulose derivative composition and its production
JPH07292001A (en) * 1994-04-21 1995-11-07 Daicel Chem Ind Ltd Molded biodegradable cellulose derivative
JPH07292156A (en) * 1994-04-21 1995-11-07 Daicel Chem Ind Ltd Thermoplastic cellulose derivative composition having biodegradability and its production
JPH07304897A (en) * 1994-05-11 1995-11-21 Daicel Chem Ind Ltd Thermoplastic chemically modified lignocellulose composition and its production
JPH0952903A (en) * 1995-08-10 1997-02-25 Wolff Walsrode Ag Thermoplastic biodegradable polysaccharide ester/polysaccharide ether ester having maleic acid adduct group
JPH10204101A (en) * 1997-01-17 1998-08-04 Fuji Xerox Co Ltd Biodegradable water-absorbing material and its production
JPH1171402A (en) * 1997-08-28 1999-03-16 Oji Paper Co Ltd Polyester-grafted cellulose acetate derivative and its production
JPH11107191A (en) * 1997-10-01 1999-04-20 Toppan Printing Co Ltd Impregnated paper with high water resistance and rigidity
JPH11269797A (en) * 1998-03-20 1999-10-05 Toppan Printing Co Ltd Impregnated paper having excellent water-resistance and rigidity
JPH11302301A (en) * 1998-04-16 1999-11-02 Toppan Printing Co Ltd Cellulose derivative
JP2000319311A (en) * 1999-05-11 2000-11-21 Toray Ind Inc Photosensitive paste and display member using the same, plasma display and production of the display member

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60141759A (en) * 1983-12-29 1985-07-26 Okura Ind Co Ltd Production of molded cellulosic material
JPS60166301A (en) * 1984-02-10 1985-08-29 Okura Ind Co Ltd Manufacture of molded article of cellulosic material
JPS6454013A (en) * 1987-08-25 1989-03-01 Nippon Oils & Fats Co Ltd Production of graft copolymer resin
JPH0234618A (en) * 1988-07-23 1990-02-05 Okura Ind Co Ltd Production of plasticlike wooden molding
JPH0485347A (en) * 1990-07-30 1992-03-18 Okura Ind Co Ltd Cellulosic molding composition and preparation thereof
JPH06207045A (en) * 1993-01-12 1994-07-26 Daicel Chem Ind Ltd Thermoplastic cellulose derivative composition and its production
JPH07292001A (en) * 1994-04-21 1995-11-07 Daicel Chem Ind Ltd Molded biodegradable cellulose derivative
JPH07292156A (en) * 1994-04-21 1995-11-07 Daicel Chem Ind Ltd Thermoplastic cellulose derivative composition having biodegradability and its production
JPH07304897A (en) * 1994-05-11 1995-11-21 Daicel Chem Ind Ltd Thermoplastic chemically modified lignocellulose composition and its production
JPH0952903A (en) * 1995-08-10 1997-02-25 Wolff Walsrode Ag Thermoplastic biodegradable polysaccharide ester/polysaccharide ether ester having maleic acid adduct group
JPH10204101A (en) * 1997-01-17 1998-08-04 Fuji Xerox Co Ltd Biodegradable water-absorbing material and its production
JPH1171402A (en) * 1997-08-28 1999-03-16 Oji Paper Co Ltd Polyester-grafted cellulose acetate derivative and its production
JPH11107191A (en) * 1997-10-01 1999-04-20 Toppan Printing Co Ltd Impregnated paper with high water resistance and rigidity
JPH11269797A (en) * 1998-03-20 1999-10-05 Toppan Printing Co Ltd Impregnated paper having excellent water-resistance and rigidity
JPH11302301A (en) * 1998-04-16 1999-11-02 Toppan Printing Co Ltd Cellulose derivative
JP2000319311A (en) * 1999-05-11 2000-11-21 Toray Ind Inc Photosensitive paste and display member using the same, plasma display and production of the display member

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7740345B2 (en) 2006-04-03 2010-06-22 Seiko Epson Corporation Actuator device, liquid-jet head and liquid-jet apparatus
CN102199410A (en) * 2011-04-15 2011-09-28 浙江天振生物胶粘剂科技有限公司 Starch-based water-soluble adhesive used for bamboo wood and preparation method thereof
CN104358184A (en) * 2014-09-15 2015-02-18 辽东学院 Completely biodegradable waterproof paper
CN114349874A (en) * 2021-12-23 2022-04-15 大连理工大学 Preparation method of hydrophobically modified sodium carboxymethyl starch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ge et al. Progress on chemical modification of cellulose in “green” solvents
Luan et al. “One pot” homogeneous synthesis of thermoplastic cellulose acetate-graft-poly (l-lactide) copolymers from unmodified cellulose
Zhang et al. Starch-based rehealable and degradable bioplastic enabled by dynamic imine chemistry
US6617449B2 (en) Starch ester
US5693786A (en) Esterfied, polyester-grafted starch
KR100394410B1 (en) Process for producing starch ester, starch ester, and starch ester composition
Verma et al. PVA-based blends and composites
US5714540A (en) Esterified, polyvinyl ester-grafted starch
US5719214A (en) Polyester-grafted starch-polymer alloy
IT201700022439A1 (en) POLYMER COMPOSITION FOR HIGHLY UNINTENDABLE FILM
US5639865A (en) Thermoplastic biodegradable polysaccharide derivatives, process for the manufacture thereof and use thereof
US20220325005A1 (en) Use of molar mass controlled cellulose
JP2001526710A (en) Hydroxy-functional polyesters and poly (ester ether) oligomers
JP2023068142A (en) Adhesion composition
AU707060B2 (en) Esterified and polyester-grafted starch and alloy thereof
JP2003096101A (en) Cellulose/starch derivative, process for preparation thereof, and biodegradable laminate
Marinković et al. The effect of natural modifiers for starch hydrophobization on performance of composite based on ethylene acrylic acid copolymer
Yang et al. Influence of starch silylation on the structures and properties of starch/epoxidized soybean oil-based bioplastics
JP2012167192A (en) Method of manufacturing heat plasticization lignocellulose composite material
US20210171692A1 (en) Biodegradable polyester
Sirviö et al. Carbamation of starch with amine using dimethyl carbonate as coupling agent
JPH11302301A (en) Cellulose derivative
US20240043571A1 (en) Bio-based starch mixed ester biodegradable and/or compostable compositions and methods for making the same
JP2020176203A (en) Resin composition
Arundhathi Modification of Cellulose

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080822

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20120110

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120306

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130108