JP2014530275A - 工業用リグニンベースの相互連結微小セル材料およびその調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
−同名の製紙工程由来であり、世界の紙生産の80%以上を占めるクラフトリグニン;
−亜硫酸法由来のリグノスルホネート;
−有機酸化剤を用いた抽出法から得られる有機溶解性リグニン;
−エタノール等のバイオ燃料を調製するための木材以外のバイオマス源を使用したバイオリファイナリー由来のリグニン。
−溶媒中に、界面活性剤および工業用リグニンに含有される少なくとも1つの重合性モノマーを含む溶液を含む外部分散相、並びに
−上記重合性モノマーおよび/または上記外部分散相の溶媒と非混和性の溶媒を含む内部分散相:
を含む濃縮エマルジョンを重合することにより相互連結微小セル材料を調製する方法に関する。
−溶媒中に、界面活性剤および工業用リグニンに含有される少なくとも1つの重合性モノマーを含む溶液を含む外部分散相、並びに
−上記モノマーおよび/または上記外部分散相の溶媒と非混和性の溶媒を含む内部分散相。
乳化は、直径の小さな(1mm)チャネルによって接続し、端を密閉ピストンで閉じた2つのチャンバーに分かれる直径10mmの金属管からなる系を使用して実施する。この管をベンチに固定する。通常の往復運動をピストンに加えると、管がモータ作動性のクランクおよび連結ロッドシステムにより閉じられる。乳化すべき混合物は、よって、小さな連結チャネルを介し1のチャンバーから他のチャンバーへと強制的に交互移動させられる。このことにより、乳化すべき混合物が高い剪断応力を受けることになり、単分散エマルジョンが得られる。
−乾燥物の含量が既知の黒液(Smurfit Kappa Cellulose from Pine)、
−界面活性剤:Triton(登録商標)X−405(ポリオキソエチレン(35)−オクチルフェニルエーテル、HLB=17.0)(Sigma Aldrich)またはCremophor(登録商標)EL(ポリエトキシル化ヒマシ油(35)、HLB=16−18)(Sigma Aldrich)、
−架橋剤:エピクロロヒドリン(Acros Organics)、および
−内部分散相の溶媒としてのヒマシ油(Acros Organics)。
実施例1のエマルジョンを、2.80cm×4.3cmの寸法を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製の鋳型に密閉して60℃の温度で48時間加熱し成形する。この工程後に得られた硬質固形物を、それらの鋳型に入れたまま室温で24時間エタノール浴を行う。この間に、エマルジョンの分散相を構成するヒマシ油の一部および外部分散相の水の一部が、エタノールによって飛ばされる。この結果、当該固形物はわずかに収縮し、それによりこの固形物を損傷するリスクなく鋳型から簡単に外せるようになる。鋳型から外したら、固形物をソックスレー抽出器に入れ、固形物中に残っているヒマシ油を完全に除去するために、4日間エタノールで連続抽出する。一回洗浄してから、固形物中に含まれるより揮発性の高い溶媒をエタノールに交換するために固形物に対し室温で24時間エタノール浴を行う。最後に、固形物を室内で4日間乾燥する。
実施例2に従って得た相互連結微小セル材料について水銀圧入多孔度測定法による分析を行う。結果を下記の表2に示す。この分析により、得られる材料の気孔率、加えて相互連結部または「窓」の平均直径を決定することが可能である。
さらに二つのエマルジョンEおよびFを、乳化時間を変えて実施例1のエマルジョンCと同じ処方により調製した。
Claims (23)
- −溶媒中に、界面活性剤および工業用リグニンに含有される少なくとも1つの重合性モノマーを含む溶液を含む外部分散相、並びに
−前記重合性モノマーおよび/または前記外部分散相の溶媒と非混和性の溶媒を含む内部分散相:
を含む濃縮エマルジョンを重合することにより相互連結微小セル材料を調製する方法。 - 前記濃縮エマルジョンの内部分散相の体積分率が約55%以上である、請求項1に記載の方法。
- 前記分散相は水相であり、前記非混和性の溶媒は約10℃〜約40℃の間、好ましくは室温に近い融点を有する油である、請求項1または2のいずれかに記載の方法。
- 前記工業用リグニンは、クラフトリグニン、リグノスルホネート、有機溶解性リグニン、およびバイオリファイナリー由来のリグニンからなる群より選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記外部分散相がさらに少なくとも1つのヘミセルロースモノマーを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工業用リグニンに含有される少なくとも1つの重合性モノマーを含む溶液は、蒸解液、好ましくは黒液である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記黒液は、約20質量%〜約80質量%の乾燥物、好ましくは約40質量%〜約60質量%の乾燥物を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記外部分散相がさらに架橋剤、好ましくはエピクロロヒドリンまたは塩化シアヌルを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エマルジョンを、100℃未満、好ましくは約40℃〜約80℃の温度で重合する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記界面活性剤は、アニオン性で親水性の界面活性剤および非イオン性で親水性の界面活性剤から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アニオン性で親水性の界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム、トリエタノールアミンステアレート、ラウリル硫酸ナトリウム、およびラウリル硫酸トリエタノールアミンからなる群より選択される、請求項10に記載の方法。
- 前記非イオン性で親水性の界面活性剤は、アルキルポリエトキシレート、エトキシル化アルキルフェノール、ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドのポリマー複合体、ポリエチレンオキシドオクチルフェノール、ポリエチレンオキシドノニルフェノール、ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドブロックのコポリマー、ソルビタン脂肪酸モノエステルおよびポリエステル、グリセロール脂肪酸モノエステルおよびポリエステル、並びにこれらの混合物からなる群より選択される、請求項10に記載の方法。
- 得られた固形物を洗浄および乾燥する少なくとも1つの工程をさらに含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法により取得可能な相互連結微小セル材料。
- 約60%以上の気孔率を有する、請求項14に記載の相互連結微小セル材料。
- 微小セル材料のセルが、約2μm〜約50μm,好ましくは約5μm〜約20μmの直径を有する、請求項14または15のいずれかに記載の相互連結微小セル材料。
- 微小セル材料の相互連結する窓が、約50nm〜約1000nm、好ましくは約250nm〜約500nmの直径を有する、請求項14〜16のいずれか一項に記載の相互連結微小セル材料。
- 相互連結微小セル材料を調製するための、工業用リグニンに含有される少なくとも1つの重合性モノマーを含む濃縮エマルジョンの使用。
- 前記工業用リグニンは、クラフトリグニン、リグノスルホネート、有機溶解性リグニン、およびバイオリファイナリー由来のリグニンからなる群より選択される、請求項18に記載の使用。
- 前記工業用リグニンは、蒸解液、好ましくは黒液中に存在する、請求項18または19のいずれかに記載の使用。
- −溶媒中に、界面活性剤および工業用リグニンに含有される少なくとも1つの重合性モノマーを含む溶液を含む外部分散相、並びに
−前記重合性モノマーおよび/または前記外部分散相の溶媒と非混和性の溶媒を含む内部分散相:
を含む、相互連結微小セル材料の調製に有用なエマルジョン。 - 請求項14または17のいずれかに記載の相互連結微小セル材料の全部または一部により構成される製品。
- フィルター、断熱製品、防音製品、電気的または機械的に絶縁な製品、使い捨て吸収体製品、あるいは、インク、染料、および触媒の担体である、請求項22に記載の製品。
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