JP2017008157A - Rubber composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition that maintains the excellent strength even at high temperatures as well as that has an excellent stretch-ability, and to provide a process for producing the rubber composition.SOLUTION: A rubber composition contains a rubber, a fine cellulose fiber or modified material thereof, and a plasticizer, in which the fine cellulose fiber has an average fiber diameter of 0.1 nm or more and 200 nm or less, and the cellulose constituting the fine cellulose fiber has a carboxylic group. A process for producing the rubber composition comprises the steps of: mixing the plasticizer and a dispersion of the fine cellulose fiber or modified material thereof, and removing a portion of the solvent to obtain a mixture of the fine cellulose fiber or modified material thereof, and plasticizer; and mixing the mixture obtained in the previous step and the rubber.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ゴム組成物に関する。更に詳しくは、工作機械部品、家電部品、自動車部品等として好適に使用し得るゴム組成物及び該ゴム組成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a rubber composition. More specifically, the present invention relates to a rubber composition that can be suitably used as a machine tool part, a home appliance part, an automobile part, and the like, and a method for producing the rubber composition.

ゴム組成物は工業用途に広く用いられているが、ゴム組成物を使用した成形品の使用条件は一段と厳しくなっており、高性能のゴム材料の開発が急務である。   Although rubber compositions are widely used for industrial applications, the use conditions of molded products using rubber compositions are becoming more severe, and the development of high-performance rubber materials is an urgent need.

例えば、特許文献1には、ニトリルゴム100重量部に対して、カーボンブラック5〜50重量部、平均粒子径5μm以下のグラファイト5〜60重量部及びこれら以外の導電性カーボン5〜50重量部を含有してなるニトリルゴム組成物が開示されており、自動車などの転がり軸受用オイルシールに求められる耐泥水性、シール性を満足し、さらには低トルク性を達成しうることが示されている。   For example, Patent Document 1 includes 5 to 50 parts by weight of carbon black, 5 to 60 parts by weight of graphite having an average particle diameter of 5 μm or less, and 5 to 50 parts by weight of conductive carbon other than these with respect to 100 parts by weight of nitrile rubber. A nitrile rubber composition is disclosed, which has been shown to satisfy the muddy water resistance and sealing properties required for oil seals for rolling bearings of automobiles and the like and to achieve low torque. .

特許文献2には、ヨウ素価が11mg/100mg以下の水素化ニトリルゴムを含有するゴム成分と、ゴム成分に配合される短繊維とを含むゴム層により形成されていると共に、短繊維がニトリル基を含む共重合体を含有する接着処理剤で表面処理されているゴム製歯付ベルトが開示されており、自動車等の内燃機関内やオイルポンプの駆動・伝動ベルトとして使用され、耐油性を高めてベルト寿命を向上できることが示されている。   In Patent Document 2, a rubber component containing a hydrogenated nitrile rubber having an iodine value of 11 mg / 100 mg or less and a short fiber blended with the rubber component are formed, and the short fiber is a nitrile group. A toothed belt made of rubber that has been surface-treated with an adhesive treatment containing a copolymer containing an oil is disclosed, and it is used in an internal combustion engine such as an automobile or as a drive / power transmission belt for an oil pump to improve oil resistance. It has been shown that the belt life can be improved.

一方、特許文献3には、N−オキシル化合物によるセルロースの表面酸化反応を利用し、数平均繊維径が2〜150nmであり、セルロースの水酸基の一部がカルボキシル基やアルデヒド基に酸化されており、且つセルロースI型結晶構造を有する、各種機能性添加剤や構造材として使用できる微細セルロース繊維が開示されている。   On the other hand, Patent Document 3 utilizes the surface oxidation reaction of cellulose by an N-oxyl compound, has a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, and some hydroxyl groups of cellulose are oxidized to carboxyl groups or aldehyde groups. In addition, fine cellulose fibers having cellulose I-type crystal structure and usable as various functional additives and structural materials are disclosed.

特開2012−97213号公報JP 2012-97213 A 特開2012−197857号公報JP 2012-197857 A 特開2008−001728号公報JP 2008-001728 A

しかしながら、各種用途への適用が試みられるゴム組成物としてはさらなる改良が必要である。即ち、常温において良好な機械的強度を示すだけでなく、高温下で強度が低下することなく、かつ、伸縮性にも優れるゴム組成物の開発が望まれている。   However, further improvement is required as a rubber composition to be applied to various uses. That is, it is desired to develop a rubber composition that not only exhibits good mechanical strength at normal temperature, but also does not decrease in strength at high temperatures and has excellent stretchability.

本発明は、高温下においても優れた強度を維持し、かつ、伸縮性にも優れるゴム組成物、及び該ゴム組成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a rubber composition that maintains excellent strength even at high temperatures and also has excellent stretchability, and a method for producing the rubber composition.

本発明者らは、特定のセルロース繊維を可塑剤と共にゴムに配合することにより、加工性を低下させずに、常温下だけでなく高温下においても強度が高く、また引張り強度も向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have found that by blending specific cellulose fibers with rubber together with a plasticizer, the strength is high not only at room temperature but also at high temperature and the tensile strength can be improved without degrading workability. The present invention has been completed.

本発明は、下記〔1〕〜〔2〕に関する。
〔1〕 ゴム、微細セルロース繊維又はその改質物、及び可塑剤を含有してなるゴム組成物であって、該微細セルロース繊維の平均繊維径が0.1nm以上200nm以下であり、該微細セルロース繊維を構成するセルロースがカルボキシ基を有するものである、ゴム組成物。
〔2〕 下記工程(I)及び(II)を有する、前記〔1〕記載のゴム組成物の製造方法。
工程(I):可塑剤と微細セルロース繊維又はその改質物の分散液とを混合した後、溶媒の一部を除去して、微細セルロース繊維又はその改質物/可塑剤の混合物を得る工程
工程(II):前記工程(I)で得られた混合物とゴムとを混合する工程
The present invention relates to the following [1] to [2].
[1] A rubber composition comprising rubber, fine cellulose fibers or a modified product thereof, and a plasticizer, wherein the fine cellulose fibers have an average fiber diameter of 0.1 nm to 200 nm, and the fine cellulose fibers A rubber composition in which the cellulose constituting the resin has a carboxy group.
[2] The method for producing a rubber composition according to the above [1], comprising the following steps (I) and (II).
Step (I): A step of mixing a plasticizer and a dispersion of fine cellulose fibers or a modified product thereof, and then removing a part of the solvent to obtain a mixture of fine cellulose fibers or a modified product / plasticizer thereof ( II): Step of mixing the mixture obtained in the step (I) with rubber

本発明のゴム組成物は、常温において良好な機械的強度を示すだけでなく、高温下でも強度が低下することなく、かつ、伸縮性にも優れるという優れた効果を奏する。   The rubber composition of the present invention exhibits not only good mechanical strength at normal temperature, but also has excellent effects that the strength does not decrease even at high temperatures and is excellent in stretchability.

従来、ゴム組成物はゴム弾性を要する用途に多用されているところ、機械的強度を向上させる目的で、セルロース繊維を配合する試みもなされている。しかし、その分散性が十分ではないことから可塑剤の配合が検討されている。しかし、可塑剤を配合することにより高温下での強度が低くなりすぎることから、高温下での強度を維持する更なるゴム組成物が要求される。また、ゴム弾性を要する用途への適用の観点から、さらなる高い伸縮性が要求される。そこで、本発明者らが検討した結果、驚くべきことに、ゴムに可塑剤と特定の微細セルロース繊維を配合したところ、常温下だけでなく高温下での強度にも優れるものとなり、また、伸縮性も向上することが判明した。その詳細な理由は不明であるが、特定の繊維径の微細セルロース繊維を可塑剤と共に配合することにより、疎水性の高いゴムにおいても良好に分散することが可能となって、比較的熱に強いセルロース繊維がゴム中に均一に分散することにより、ゴム組成物の高温領域での強度を向上させることが可能になると推察される。また、可塑剤がゴムの分子間に割り込んで分子間の接近を妨げ、そこに微細セルロース繊維も共存することで、セルロース繊維との相乗効果により伸縮性が向上すると推察される。なお、本明細書において、「高温下での強度」は後述の「100℃における貯蔵弾性率」により、「常温下での強度(機械的強度)」は後述の「20℃における貯蔵弾性率」により評価される特性のことを意味する。   Conventionally, rubber compositions have been widely used for applications requiring rubber elasticity, and attempts have been made to blend cellulose fibers for the purpose of improving mechanical strength. However, since the dispersibility is not sufficient, blending of a plasticizer has been studied. However, since the strength at high temperature becomes too low by compounding the plasticizer, a further rubber composition that maintains the strength at high temperature is required. Further, higher stretchability is required from the viewpoint of application to uses requiring rubber elasticity. Therefore, as a result of the study by the present inventors, surprisingly, when a plasticizer and a specific fine cellulose fiber were blended with rubber, it became excellent not only at room temperature but also at high temperature, and stretched. It has been found that the performance is also improved. The detailed reason is unknown, but by blending fine cellulose fibers with a specific fiber diameter together with a plasticizer, it is possible to disperse well even in a highly hydrophobic rubber and is relatively resistant to heat. It is presumed that the strength of the rubber composition in the high temperature region can be improved by uniformly dispersing the cellulose fibers in the rubber. Moreover, it is estimated that a plasticizer interrupts between the rubber | gum molecule | numerators, prevents the approach between molecule | numerators, and a micro cellulose fiber coexists there, and it is estimated that a stretching property improves by a synergistic effect with a cellulose fiber. In this specification, “strength at high temperature” is “storage elastic modulus at 100 ° C.” described later, and “strength at normal temperature (mechanical strength)” is “storage elastic modulus at 20 ° C.” described later. Means the property evaluated by

〔ゴム組成物〕
本発明のゴム組成物は、ゴム、微細セルロース繊維又はその改質物、及び可塑剤を含有する。
(Rubber composition)
The rubber composition of the present invention contains rubber, fine cellulose fibers or a modified product thereof, and a plasticizer.

[ゴム]
本発明において使用するゴムは特に限定されないが、補強性の観点からジエン系ゴムが好ましい。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)及び変性ゴム等が挙げられる。変性ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム、水素化天然ゴム、水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム(HNBR)等が挙げられる。これらの中では、ゴム組成物の良好な加工性と高反発弾性を両立させる観点から、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)及び変性ゴムから選ばれる1種又は2種以上が好ましく、天然ゴム(NR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)及び変性ゴムから選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。ジエン系ゴムは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Rubber]
The rubber used in the present invention is not particularly limited, but diene rubber is preferable from the viewpoint of reinforcement. Diene rubbers include natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), butyl rubber (IIR), butadiene-acrylonitrile copolymer rubber (NBR). ), Chloroprene rubber (CR) and modified rubber. Examples of the modified rubber include epoxidized natural rubber, hydrogenated natural rubber, hydrogenated butadiene-acrylonitrile copolymer rubber (HNBR), and the like. Among these, natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (from the viewpoint of achieving both good processability and high impact resilience of the rubber composition ( 1 type or 2 types or more selected from SBR), chloroprene rubber (CR) and modified rubber are preferable, and selected from natural rubber (NR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), chloroprene rubber (CR) and modified rubber. One type or two or more types are more preferable. The diene rubbers can be used alone or in combination of two or more.

[微細セルロース繊維又はその改質物]
本発明で用いられる微細セルロース繊維又はその改質物としては、公知の微細セルロース繊維、当該微細セルロース繊維に修飾基が導入された微細セルロース繊維改質物が挙げられる。なお、本明細書において、微細セルロース繊維に修飾基が導入されているとは、微細セルロース繊維表面のカルボキシ基に修飾基がイオン結合及び/又はアミド結合によって結合している状態のことを意味する。より詳しくは、微細セルロース繊維のカルボキシ基が脱プロトン化したところに、修飾基を有するアミンがイオン結合した状態、あるいは、アミド基の炭素原子が微細セルロース繊維のセルロース骨格に共有結合し、窒素原子に直接にあるいは連結基を介して修飾基が共有結合した状態を意味する。
[Fine cellulose fiber or modified product thereof]
Examples of the fine cellulose fiber or modified product thereof used in the present invention include a known fine cellulose fiber and a fine cellulose fiber modified product in which a modifying group is introduced into the fine cellulose fiber. In the present specification, the introduction of the modifying group into the fine cellulose fiber means a state in which the modifying group is bonded to the carboxy group on the surface of the fine cellulose fiber by an ionic bond and / or an amide bond. . More specifically, when the carboxy group of the fine cellulose fiber is deprotonated, the amine having the modifying group is ionically bonded, or the carbon atom of the amide group is covalently bonded to the cellulose skeleton of the fine cellulose fiber, and the nitrogen atom The modification group is covalently bonded directly or via a linking group.

<微細セルロース繊維>
(平均繊維径)
本発明における微細セルロース繊維は、平均繊維径が0.1nm以上200nm以下であるが、平均繊維径が均一な繊維径を持つ微細セルロース繊維改質物を製造する観点から、好ましくは0.2nm以上、より好ましくは0.5nm以上、更に好ましくは0.8nm以上、より更に好ましくは1nm以上である。また、ゴムに含有させてゴム組成物(複合材料ともいう)とした時の機械的強度を十分に向上させると共に高温下での強度を向上する観点から、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、更に好ましくは20nm以下、更に好ましくは10nm以下、より更に好ましくは5nm以下である。なお、本明細書において、セルロース繊維の平均繊維径は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定することができ、具体的には後述の実施例に記載の方法により測定される。一般に、高等植物から調製されるセルロースナノファイバーの最小単位は6×6の分子鎖がほぼ正方形の形でパッキングされていることから、AFMによる画像で分析される高さを繊維の幅と見なすことができる。
<Fine cellulose fiber>
(Average fiber diameter)
The fine cellulose fiber in the present invention has an average fiber diameter of 0.1 nm or more and 200 nm or less, but from the viewpoint of producing a fine cellulose fiber modified product having a uniform fiber diameter, the average fiber diameter is preferably 0.2 nm or more, More preferably, it is 0.5 nm or more, More preferably, it is 0.8 nm or more, More preferably, it is 1 nm or more. Further, from the viewpoint of sufficiently improving the mechanical strength when it is contained in a rubber to form a rubber composition (also referred to as a composite material) and improving the strength at high temperature, it is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. More preferably, it is 20 nm or less, More preferably, it is 10 nm or less, More preferably, it is 5 nm or less. In addition, in this specification, the average fiber diameter of a cellulose fiber can be measured using an atomic force microscope (AFM), and is specifically measured by the method as described in the below-mentioned Example. In general, the smallest unit of cellulose nanofibers prepared from higher plants is a 6 × 6 molecular chain packed in a nearly square shape, so the height analyzed by AFM images is regarded as the fiber width. Can do.

(カルボキシ基含有量)
微細セルロース繊維のカルボキシ基含有量は、安定な微細化及び修飾基導入の観点から、好ましくは0.1mmol/g以上、より好ましくは0.4mmol/g以上、更に好ましくは0.6mmol/g以上、更に好ましくは0.8mmol/g以上である。また、取り扱い性を向上させる観点から、好ましくは3mmol/g以下、より好ましくは2mmol/g以下、更に好ましくは1.8mmol/g以下である。本発明で用いられる微細セルロース繊維に、カルボキシ基含有量がかかる範囲外である微細セルロース繊維が、意図せずに不純物として含まれることもあり得る。なお、「カルボキシ基含有量」とは、微細セルロース繊維を構成するセルロース中のカルボキシ基の総量を意味し、具体的には後述の実施例に記載の方法により測定される。
(Carboxy group content)
The carboxy group content of the fine cellulose fiber is preferably 0.1 mmol / g or more, more preferably 0.4 mmol / g or more, still more preferably 0.6 mmol / g or more, from the viewpoint of stable refinement and modification group introduction. More preferably, it is 0.8 mmol / g or more. Moreover, from a viewpoint of improving handleability, Preferably it is 3 mmol / g or less, More preferably, it is 2 mmol / g or less, More preferably, it is 1.8 mmol / g or less. In the fine cellulose fiber used in the present invention, a fine cellulose fiber having a carboxy group content outside this range may be unintentionally contained as an impurity. The “carboxy group content” means the total amount of carboxy groups in the cellulose constituting the fine cellulose fiber, and is specifically measured by the method described in Examples described later.

(平均アスペクト比)
微細セルロース繊維の平均アスペクト比(繊維長/繊維径)は、ゴムに含有させて複合材料とした時の機械的強度を十分に向上させる観点から、好ましくは10以上、より好ましくは20以上、更に好ましくは50以上、より更に好ましくは100以上である。また、ゴム組成物中の分散性低下に伴う機械的強度の低下を抑制する観点から、好ましくは1000以下、より好ましくは500以下、更に好ましくは400以下、より更に好ましくは350以下である。平均アスペクト比が上記範囲にある微細セルロース繊維は、ゴムに配合した際にゴム中での分散性に優れ、機械的強度が高く、脆性破壊し難いゴム組成物が得られる。なお、本明細書において、平均アスペクト比は、分散液中のセルロース繊維濃度と分散液の水に対する比粘度との関係から、下記式(1)によりセルロース繊維のアスペクト比を逆算して求める。なお、下記式(1)は、The Theory of Polymer Dynamics,M.DOI and D.F.EDWARDS,CLARENDON PRESS・OXFORD,1986,P312に記載の剛直棒状分子の粘度式(8.138)と、Lb×ρ=M/Nの関係〔式中、Lは繊維長、bは繊維幅(セルロース繊維断面は正方形とする)、ρはセルロース繊維の濃度(kg/m)、Mは分子量、Nはアボガドロ数を表す〕から導き出されるものである。また、上記の粘度式(8.138)において、剛直棒状分子をセルロース繊維とする。下記式(1)中、ηSPは比粘度、πは円周率、lnは自然対数、Pはアスペクト比(L/b)、γ=0.8、ρは分散媒の密度(kg/m)、ρはセルロース結晶の密度(kg/m)、Cはセルロースの質量濃度(C=ρ/ρ)を表す。
(Average aspect ratio)
The average aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the fine cellulose fibers is preferably 10 or more, more preferably 20 or more, from the viewpoint of sufficiently improving the mechanical strength when contained in rubber to form a composite material. Preferably it is 50 or more, More preferably, it is 100 or more. Moreover, from a viewpoint of suppressing the mechanical strength fall accompanying the dispersibility fall in a rubber composition, Preferably it is 1000 or less, More preferably, it is 500 or less, More preferably, it is 400 or less, More preferably, it is 350 or less. Fine cellulose fibers having an average aspect ratio in the above range are excellent in dispersibility in rubber when blended with rubber, and have a high mechanical strength and are difficult to brittlely break. In the present specification, the average aspect ratio is obtained by calculating back the aspect ratio of the cellulose fiber by the following formula (1) from the relationship between the concentration of the cellulose fiber in the dispersion and the specific viscosity of the dispersion with respect to water. In addition, following formula (1) is The Theory of Polymer Dynamics, M. DOI and D.D. F. EDWARDS, CLARENDON PRESS · OXFORD, 1986 , P312 viscosity rigid-rod molecules according to equation (8.138), the relationship wherein the Lb 2 × ρ = M / N A, L is the fiber length, b is fiber width (cellulose fiber cross section is a square), [rho is the cellulose fiber concentration (kg / m 3), M is the molecular weight, the N a are those derived from the representative of Avogadro's number]. Moreover, in said viscosity formula (8.138), let a rigid rod-shaped molecule | numerator be a cellulose fiber. In the following formula (1), η SP is the specific viscosity, π is the circumference, ln is the natural logarithm, P is the aspect ratio (L / b), γ = 0.8, ρ S is the density of the dispersion medium (kg / m 3 ), ρ 0 represents the density of the cellulose crystals (kg / m 3 ), and C represents the mass concentration of the cellulose (C = ρ / ρ S ).

Figure 2017008157
Figure 2017008157

(結晶化度)
微細セルロース繊維の結晶化度は、ゴムに含有させて複合材料とした時の機械的強度を向上させる観点から、好ましくは30%以上、より好ましくは35%以上、更に好ましくは40%以上、より更に好ましくは45%以上である。また、反応効率を向上させる観点から、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、更に好ましくは85%以下、より更に好ましくは80%以下である。なお、本明細書において、セルロースの結晶化度は、X線回折法による回折強度値からSegal法により算出したセルロースI型結晶化度であり、下記計算式(A)により定義される。
セルロースI型結晶化度(%)=[(I22.6−I18.5)/I22.6]×100 (A)
〔式中、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は,アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す〕
なお、セルロースI型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースI型結晶化度とは、セルロース全体のうち結晶領域量の占める割合のことを意味する。
(Crystallinity)
The crystallinity of the fine cellulose fibers is preferably 30% or more, more preferably 35% or more, and still more preferably 40% or more, from the viewpoint of improving the mechanical strength when contained in a rubber to form a composite material. More preferably, it is 45% or more. Moreover, from a viewpoint of improving reaction efficiency, Preferably it is 95% or less, More preferably, it is 90% or less, More preferably, it is 85% or less, More preferably, it is 80% or less. In the present specification, the crystallinity of cellulose is the cellulose I-type crystallinity calculated by the Segal method from the diffraction intensity value by the X-ray diffraction method, and is defined by the following calculation formula (A).
Cellulose type I crystallinity (%) = [(I22.6-I18.5) /I22.6] × 100 (A)
[Wherein I22.6 is the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) in X-ray diffraction, and I18.5 is the amorphous portion (diffraction angle 2θ = 18.5 °). Shows the diffraction intensity of
Cellulose type I is a crystalline form of natural cellulose, and cellulose type I crystallinity means the proportion of the total amount of crystal region in the whole cellulose.

<微細セルロース繊維の改質物(微細セルロース繊維複合体)>
本発明で用いられる微細セルロース繊維の改質物は、上記の微細セルロース繊維表面に修飾基が結合しているものを示すが、これは、例えば、微細セルロース繊維表面に既に存在するカルボキシ基を選択して、修飾基を有するアミンをイオン結合及び/又はアミド結合させることにより得られる。なお、本明細書において、微細セルロース繊維の改質物のことを、微細セルロース繊維複合体と記載することもある。
<Modified product of fine cellulose fiber (fine cellulose fiber composite)>
The modified product of fine cellulose fiber used in the present invention is one in which a modifying group is bonded to the surface of the fine cellulose fiber, which is selected from, for example, carboxy groups already present on the surface of the fine cellulose fiber. Thus, it can be obtained by ion-bonding and / or amide-bonding an amine having a modifying group. In addition, in this specification, the modified product of a fine cellulose fiber may be described as a fine cellulose fiber composite.

(修飾基を有するアミン)
修飾基を有するアミンとしては、後述の修飾基を有するものであればよく、イオン結合の場合は、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミンのいずれでもよいが、反応性の観点から、第1級アミン又は第2級アミンが好ましく、第1級アミンがより好ましい。アミド結合の場合は、第1級アミン、第2級アミンのいずれでもよいが、反応性の観点から、第1級アミンが好ましい。
(Amine having a modifying group)
The amine having a modifying group may be any amine as long as it has a modifying group to be described later. In the case of ionic bonding, any of primary amine, secondary amine, and tertiary amine may be used. Therefore, a primary amine or a secondary amine is preferable, and a primary amine is more preferable. In the case of an amide bond, either a primary amine or a secondary amine may be used, but a primary amine is preferable from the viewpoint of reactivity.

本発明における修飾基としては、高温下での強度を向上させる観点から、炭化水素基、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド(EO/PO)共重合部等を用いることができる。これらは単独で又は2種以上が組み合わさって微細セルロース繊維に導入されてもよい。   As the modifying group in the present invention, a hydrocarbon group, an ethylene oxide / propylene oxide (EO / PO) copolymer part, or the like can be used from the viewpoint of improving the strength at high temperature. These may be introduced into the fine cellulose fiber alone or in combination of two or more.

炭化水素基としては、例えば、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基、及び芳香族炭化水素基が挙げられ、副反応を抑制する観点及び安定性の観点から、鎖式飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基、及び芳香族炭化水素基であることが好ましい。   Examples of the hydrocarbon group include a chain saturated hydrocarbon group, a chain unsaturated hydrocarbon group, a cyclic saturated hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. From the viewpoint, a chain saturated hydrocarbon group, a cyclic saturated hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group are preferable.

鎖式飽和炭化水素基は、直鎖状又は分岐状であってもよい。鎖式飽和炭化水素基の炭素数は、高温下での強度維持、伸縮性の観点から、1以上が好ましく、3以上がより好ましく、5以上が更に好ましく、10以上が更に好ましく、15以上が更に好ましい。また、同様の観点から、30以下が好ましく、24以下がより好ましく、18以下が更に好ましい。   The chain saturated hydrocarbon group may be linear or branched. The number of carbon atoms of the chain saturated hydrocarbon group is preferably 1 or more, more preferably 3 or more, still more preferably 5 or more, still more preferably 10 or more, and more preferably 15 or more from the viewpoint of maintaining strength at high temperatures and stretchability. Further preferred. Further, from the same viewpoint, 30 or less is preferable, 24 or less is more preferable, and 18 or less is more preferable.

鎖式飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、tert-ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、ドコシル基、オクタコサニル基等が挙げられ、高温下での強度維持、伸縮性の観点から、好ましくはプロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、tert-ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、ドコシル基、オクタコサニル基であり、より好ましくはプロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、tert-ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基である。これらは、単独で又は2種以上が任意の割合でそれぞれ導入されていてもよい。   Specific examples of the chain saturated hydrocarbon group include, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, isobutyl group, pentyl group, tert-pentyl group, Examples include isopentyl group, hexyl group, isohexyl group, heptyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, octadecyl group, docosyl group, octacosanyl group, etc. From the viewpoint of maintaining the strength and stretchability, preferably propyl group, isopropyl group, butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, isobutyl group, pentyl group, tert-pentyl group, isopentyl group, hexyl group, isohexyl Group, heptyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, Sil group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, octadecyl group, docosyl group, octacosanyl group, more preferably propyl group, isopropyl group, butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, isobutyl group, pentyl group Tert-pentyl group, isopentyl group, hexyl group, isohexyl group, heptyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, octadecyl group. These may be introduced alone or two or more of them may be introduced in an arbitrary ratio.

鎖式不飽和炭化水素基は、直鎖状又は分岐状であってもよい。鎖式不飽和炭化水素基の炭素数は、取り扱い性の観点から、1以上が好ましく、2以上がより好ましく、3以上が更に好ましい。また、入手容易性の観点から、30以下が好ましく、18以下がより好ましく、12以下が更に好ましく、8以下がより更に好ましい。   The chain unsaturated hydrocarbon group may be linear or branched. The number of carbon atoms of the chain unsaturated hydrocarbon group is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and still more preferably 3 or more from the viewpoint of handleability. Moreover, from a viewpoint of availability, 30 or less are preferable, 18 or less are more preferable, 12 or less are still more preferable, and 8 or less are still more preferable.

鎖式不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブテン基、イソブテン基、イソプレン基、ペンテン基、ヘキセン基、ヘプテン基、オクテン基、ノネン基、デセン基、ドデセン基、トリデセン基、テトラデセン基、オクタデセン基が挙げられ、ゴムとの親和性の観点から、好ましくはエチレン基、プロピレン基、ブテン基、イソブテン基、イソプレン基、ペンテン基、ヘキセン基、ヘプテン基、オクテン基、ノネン基、デセン基、ドデセン基であり、より好ましくはヘキセン基、ヘプテン基、オクテン基、ノネン基、デセン基、ドデセン基である。これらは、単独で又は2種以上が任意の割合でそれぞれ導入されていてもよい。   Specific examples of the chain unsaturated hydrocarbon group include, for example, ethylene group, propylene group, butene group, isobutene group, isoprene group, pentene group, hexene group, heptene group, octene group, nonene group, decene group, dodecene group. , Tridecene group, tetradecene group and octadecene group, and from the viewpoint of affinity with rubber, preferably ethylene group, propylene group, butene group, isobutene group, isoprene group, pentene group, hexene group, heptene group, octene group , Nonene group, decene group and dodecene group, more preferably hexene group, heptene group, octene group, nonene group, decene group and dodecene group. These may be introduced alone or two or more of them may be introduced in an arbitrary ratio.

環式飽和炭化水素基の炭素数は、取り扱い性の観点から、3以上が好ましく、4以上がより好ましく、5以上が更に好ましい。また、入手容易性の観点から、20以下が好ましく、16以下がより好ましく、12以下が更に好ましく、8以下がより更に好ましい。   From the viewpoint of handleability, the number of carbon atoms of the cyclic saturated hydrocarbon group is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and still more preferably 5 or more. Moreover, from a viewpoint of availability, 20 or less is preferable, 16 or less is more preferable, 12 or less is further more preferable, and 8 or less is still more preferable.

環式飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、シクロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロオクタデシル基等が挙げられ、ゴムとの親和性の観点から、好ましくはシクロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基であり、より好ましくはシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基である。これらは、単独で又は2種以上が任意の割合でそれぞれ導入されていてもよい。   Specific examples of the cyclic saturated hydrocarbon group include, for example, a cyclopropane group, a cyclobutyl group, a cyclopentane group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, a cyclododecyl group, and a cyclotridecyl group. , Cyclotetradecyl group, cyclooctadecyl group, etc., from the viewpoint of affinity with rubber, preferably cyclopropane group, cyclobutyl group, cyclopentane group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, A cyclodecyl group and a cyclododecyl group, more preferably a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, and a cyclododecyl group. These may be introduced alone or two or more of them may be introduced in an arbitrary ratio.

芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基及びアラルキル基からなる群より選ばれる。アリール基及びアラルキル基としては、芳香族環そのものが置換されたものでも非置換のものであってもよい。   The aromatic hydrocarbon group is selected from the group consisting of an aryl group and an aralkyl group, for example. The aryl group and aralkyl group may be substituted or unsubstituted on the aromatic ring itself.

前記アリール基の総炭素数は6以上であればよく、ゴムとの親和性の観点から、好ましくは24以下、より好ましくは20以下、更に好ましくは14以下、更に好ましくは12以下、更に好ましくは10以下である。   The total number of carbon atoms of the aryl group may be 6 or more, and from the viewpoint of affinity with rubber, it is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 14 or less, still more preferably 12 or less, still more preferably 10 or less.

前記アラルキル基の総炭素数は7以上であり、ゴムとの親和性の観点から、好ましくは8以上であり、また、同様の観点から、好ましくは24以下、より好ましくは20以下、更に好ましくは14以下、更に好ましくは13以下、更に好ましくは11以下である。   The total number of carbon atoms of the aralkyl group is 7 or more, preferably 8 or more from the viewpoint of affinity with rubber, and from the same viewpoint, preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably. 14 or less, more preferably 13 or less, and still more preferably 11 or less.

アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ターフェニル基、及びこれらの基が後述する置換基で置換された基が挙げられ、これらは1種単独で又は2種以上が任意の割合でそれぞれ導入されていてもよい。なかでも、ゴムとの親和性の観点から、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。   Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a biphenyl group, a triphenyl group, a terphenyl group, and a group in which these groups are substituted with a substituent described later. One kind alone or two or more kinds may be introduced in an arbitrary ratio. Among these, from the viewpoint of affinity with rubber, a phenyl group, a biphenyl group, and a terphenyl group are preferable, and a phenyl group is more preferable.

アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル基、フェニルオクチル基、及びこれらの基の芳香族基が後述する置換基で置換された基などが挙げられ、これらは1種単独で又は2種以上が任意の割合でそれぞれ導入されていてもよい。なかでも、ゴムとの親和性の観点から、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル基が好ましく、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基がより好ましく、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基が更に好ましい。   As an aralkyl group, for example, a benzyl group, a phenethyl group, a phenylpropyl group, a phenylpentyl group, a phenylhexyl group, a phenylheptyl group, a phenyloctyl group, and an aromatic group of these groups are substituted with a substituent described later. Group etc. are mentioned, These may be introduce | transduced individually by 1 type or 2 types or more, respectively. Among these, from the viewpoint of affinity with rubber, benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group, phenylpentyl group, phenylhexyl group, phenylheptyl group are preferable, benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group, phenylpentyl group, A phenylhexyl group is more preferable, and a benzyl group, a phenethyl group, a phenylpropyl group, and a phenylpentyl group are more preferable.

前記炭化水素基を有するアミンは、公知の方法に従って調製することができる。また、市販品を用いてもよく、鎖式飽和炭化水素基を有するアミンとしては、例えば、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert-ブチルアミン、イソブチルアミン、ペンチルアミン、tert-ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ヘキシルアミン、イソヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、オクタデシルアミン、ドコシルアミン、オクタコサニルアミンを用いることができる。鎖式不飽和炭化水素基を有するアミンとしては、エチレンアミン、プロピレンアミン、ブテンアミン、イソブテンアミン、イソプレンアミン、ペンテンアミン、ヘキセンアミン、ヘプテンアミン、オクテンアミン、ノネンアミン、デセンアミン、ドデセンアミンを用いることができる。環式飽和炭化水素基を有するアミンとしては、シクロプロパンアミン、シクロブチルアミン、シクロペンタンアミン、シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、シクロオクチルアミン、シクロノニルアミン、シクロデシルアミン、シクロドデシルアミンを用いることができる。芳香族炭化水素基を有するアミンとしては、例えば、アニリン、4−ビフェニリルアミン、ジフェニルアミン、2−アミノナフタレン、p−テルフェニルアミン、2−アミノアントラセン、2-アミノアントラキノン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、3−フェニルプロピルアミン、5−フェニルペンチルアミン、6−フェニルヘキシルアミン、7−フェニルヘプチルアミン、8−フェニルオクチルアミンを用いることができる。   The amine having a hydrocarbon group can be prepared according to a known method. Commercially available products may be used. Examples of amines having a chain saturated hydrocarbon group include propylamine, isopropylamine, butylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, isobutylamine, pentylamine, and tert-pentylamine. , Isopentylamine, hexylamine, isohexylamine, heptylamine, octylamine, 2-ethylhexylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, tridecylamine, tetradecylamine, octadecylamine, docosylamine, octacosanylamine Can do. Examples of the amine having a chain unsaturated hydrocarbon group include ethyleneamine, propyleneamine, buteneamine, isobuteneamine, isopreneamine, penteneamine, hexeneamine, hepteneamine, octeneamine, nonenamine, deceneamine, and dodecenamine. As the amine having a cyclic saturated hydrocarbon group, cyclopropanamine, cyclobutylamine, cyclopentaneamine, cyclohexylamine, cycloheptylamine, cyclooctylamine, cyclononylamine, cyclodecylamine, and cyclododecylamine can be used. . Examples of the amine having an aromatic hydrocarbon group include aniline, 4-biphenylylamine, diphenylamine, 2-aminonaphthalene, p-terphenylamine, 2-aminoanthracene, 2-aminoanthraquinone, benzylamine, phenethylamine, 3 -Phenylpropylamine, 5-phenylpentylamine, 6-phenylhexylamine, 7-phenylheptylamine, 8-phenyloctylamine can be used.

微細セルロース繊維複合体における炭化水素基の平均結合量(mmol/g)は、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、及び環式飽和炭化水素基については、前記微細セルロース繊維に対して、炭化水素基の結合量の制御が容易であることから、好ましくは0.001mmol/g以上、より好ましくは0.005mmol/g以上、更に好ましくは0.01mmol/g以上である。また、反応性の観点から、好ましくは3mmol/g以下、より好ましくは2mmol/g以下、更に好ましくは1mmol/g以下である。また、芳香族炭化水素基については、炭化水素基の平均結合量は、ゴムに配合した際に機械的強度等に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは0.1mmol/g以上、より好ましくは0.2mmol/g以上、更に好ましくは0.5mmol/g以上、更に好ましくは0.7mmol/g以上、更に好ましくは0.9mmol/g以上、更に好ましくは1.0mmol/g以上である。また、反応性の観点から、好ましくは3mmol/g以下、より好ましくは2mmol/g以下、更に好ましくは1.5mmol/g以下である。ここで、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、及び環式飽和炭化水素基から選ばれる炭化水素基と、芳香族炭化水素基とが同時に導入されている場合であっても、個々の平均結合量は前記範囲内であることが好ましい。   The average bond amount (mmol / g) of hydrocarbon groups in the fine cellulose fiber composite is the same as that of the fine cellulose fibers for chain saturated hydrocarbon groups, chain unsaturated hydrocarbon groups, and cyclic saturated hydrocarbon groups. On the other hand, since the control of the bonding amount of the hydrocarbon group is easy, it is preferably 0.001 mmol / g or more, more preferably 0.005 mmol / g or more, and still more preferably 0.01 mmol / g or more. Moreover, from a reactive viewpoint, Preferably it is 3 mmol / g or less, More preferably, it is 2 mmol / g or less, More preferably, it is 1 mmol / g or less. For the aromatic hydrocarbon group, the average bond amount of the hydrocarbon group is preferably 0.1 mmol / g or more, more preferably from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength when blended with rubber. Is 0.2 mmol / g or more, more preferably 0.5 mmol / g or more, more preferably 0.7 mmol / g or more, still more preferably 0.9 mmol / g or more, still more preferably 1.0 mmol / g or more. Moreover, from a reactive viewpoint, Preferably it is 3 mmol / g or less, More preferably, it is 2 mmol / g or less, More preferably, it is 1.5 mmol / g or less. Here, even when a hydrocarbon group selected from a chain saturated hydrocarbon group, a chain unsaturated hydrocarbon group, and a cyclic saturated hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group are simultaneously introduced. The average bond amount is preferably within the above range.

また、炭化水素基の導入率は、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、及び環式飽和炭化水素基については、得られるゴム組成物の機械的強度の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上、更に好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上であり、反応性の観点から、好ましくは99%以下、より好ましくは97%以下、更に好ましくは95%以下、更に好ましくは90%以下である。また、芳香族炭化水素基については、炭化水素基の導入率は、ゴムに配合した際に機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上、更に好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上であり、反応性の観点から、好ましくは99%以下、より好ましくは97%以下、更に好ましくは95%以下、更に好ましくは90%以下である。ここで、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、及び環式飽和炭化水素基から選ばれる炭化水素基と、芳香族炭化水素基とが同時に導入されている場合には、導入率の合計が上限の100%を超えない範囲において、前記範囲内となることが好ましい。   The introduction rate of the hydrocarbon group is preferably from the viewpoint of the mechanical strength of the resulting rubber composition for the chain saturated hydrocarbon group, the chain unsaturated hydrocarbon group, and the cyclic saturated hydrocarbon group. 10% or more, more preferably 30% or more, still more preferably 50% or more, still more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more. From the viewpoint of reactivity, it is preferably 99% or less, more preferably 97%. % Or less, more preferably 95% or less, and still more preferably 90% or less. For the aromatic hydrocarbon group, the introduction rate of the hydrocarbon group is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength when blended with rubber. More preferably, it is 50% or more, more preferably 60% or more, further preferably 70% or more, more preferably 80% or more. From the viewpoint of reactivity, it is preferably 99% or less, more preferably 97% or less, Preferably it is 95% or less, More preferably, it is 90% or less. Here, when a hydrocarbon group selected from a chain saturated hydrocarbon group, a chain unsaturated hydrocarbon group, and a cyclic saturated hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group are introduced simultaneously, In a range where the sum of the rates does not exceed 100% of the upper limit, it is preferably within the above range.

EO/PO共重合部とは、エチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)がランダム又はブロック状に重合した構造を意味する。例えば、EO/PO共重合部を有するアミンが後述する式(i)で表される場合は、エチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)はランダム又はブロック状の連鎖構造となるが、該アミンが後述する式(ii)で表される構造を有するアミンである場合は、(EO)a(PO)b、(EO)c(PO)d、(EO)e(PO)fは、連鎖している必要はない。   The EO / PO copolymerization part means a structure in which ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) are polymerized randomly or in a block form. For example, when an amine having an EO / PO copolymer part is represented by the formula (i) described later, ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) have a random or block chain structure. Is an amine having a structure represented by the following formula (ii), (EO) a (PO) b, (EO) c (PO) d, (EO) e (PO) f are linked. You don't have to.

EO/PO共重合部中のPOの含有率(モル%)は、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは1モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは7モル%以上、更に好ましくは10モル%以上であり、同様の観点から、好ましくは100モル%以下、より好ましくは90モル%以下、更に好ましくは85モル%以下、更に好ましくは75モル%以下、更に好ましくは60モル%以下、更に好ましくは50モル%以下、更に好ましくは40モル%以下、更に好ましくは30モル%以下である。なお、POの含有率が100モル%とは、EO/PO共重合部がPOのみで構成されているものであり、本発明においてはPO重合部が導入されていても構わない。   The PO content (mol%) in the EO / PO copolymerization part is preferably 1 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, and still more preferably 7 from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength. From the same viewpoint, it is preferably 100 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, still more preferably 85 mol% or less, still more preferably 75 mol% or less, from the same viewpoint. More preferably, it is 60 mol% or less, More preferably, it is 50 mol% or less, More preferably, it is 40 mol% or less, More preferably, it is 30 mol% or less. The PO content of 100 mol% means that the EO / PO copolymer part is composed only of PO, and in the present invention, the PO polymer part may be introduced.

EO/PO共重合部の分子量は、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは500以上、より好ましくは1,000以上、更に好ましくは1,500以上であり、同様の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,500以下、より更に好ましくは2,500以下である。例えば、後述する式(ii)で表される構造を有するアミンである場合は、(EO)a(PO)b+(EO)c(PO)d+(EO)e(PO)fの合計の分子量を、EO/PO共重合部の分子量とする。EO/PO共重合部中のPOの含有率(モル%)、EO/PO共重合部の分子量は、アミンを製造する際の平均付加モル数から計算して求めることができる。   The molecular weight of the EO / PO copolymerization part is preferably 500 or more, more preferably 1,000 or more, still more preferably 1,500 or more, from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength. , Preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, still more preferably 5,000 or less, still more preferably 4,000 or less, still more preferably 3,500 or less, and even more preferably 2,500 or less. . For example, in the case of an amine having a structure represented by the formula (ii) described later, the total molecular weight of (EO) a (PO) b + (EO) c (PO) d + (EO) e (PO) f is And the molecular weight of the EO / PO copolymer part. The PO content (mol%) in the EO / PO copolymerization part and the molecular weight of the EO / PO copolymerization part can be calculated from the average number of moles added when the amine is produced.

EO/PO共重合部とアミンとは、直接に又は連結基を介して結合しているものが好ましい。連結基としては炭化水素基が好ましく、炭素数が好ましくは1〜6、より好ましくは1〜3のアルキレン基が用いられる。例えば、エチレン基、プロピレン基が好ましい。   The EO / PO copolymer part and the amine are preferably bonded directly or via a linking group. As the linking group, a hydrocarbon group is preferable, and an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms is used. For example, an ethylene group and a propylene group are preferable.

かかるEO/PO共重合部を有するアミンとしては、例えば、下記式(i):   Examples of the amine having such an EO / PO copolymer part include the following formula (i):

Figure 2017008157
Figure 2017008157

〔式中、Rは水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、−CHCH(CH)NH基、又は下記式(ii)で表される基を示し、EO及びPOはランダム又はブロック状に存在し、aはEOの平均付加モル数を示す正の数、bはPOの平均付加モル数を示す正の数である〕
で表される化合物が挙げられる。
[Wherein, R 1 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, —CH 2 CH (CH 3 ) NH 2 group, or a group represented by the following formula (ii): EO and PO are present in a random or block form, a is a positive number indicating the average added mole number of EO, and b is a positive number indicating the average added mole number of PO.
The compound represented by these is mentioned.

式(ii): Formula (ii):

Figure 2017008157
Figure 2017008157

〔式中、nは0又は1であり、Rはフェニル基、水素原子、又は炭素数1〜3の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基を示し、EO及びPOはランダム又はブロック状に存在し、c及びeは、EOの平均付加モル数を示し、独立して0〜50の数であり、d及びfはPOの平均付加モル数を示し、独立して1〜50の数である〕 [In the formula, n is 0 or 1, R 2 represents a phenyl group, a hydrogen atom, or a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and EO and PO are present in a random or block form. , C and e represent the average number of added moles of EO, independently a number from 0 to 50, and d and f represent the average number of moles added of PO, independently from 1 to 50]

式(i)におけるaはEOの平均付加モル数を示し、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは11以上、より好ましくは15以上、更に好ましくは20以上、更に好ましくは25以上、更に好ましくは30以上であり、同様の観点から、好ましくは100以下、より好ましくは70以下、更に好ましくは60以下、更に好ましくは50以下、より更に好ましくは40以下である。   In the formula (i), a represents the average added mole number of EO, and from the viewpoint of obtaining a rubber composition excellent in mechanical strength, it is preferably 11 or more, more preferably 15 or more, still more preferably 20 or more, and further preferably 25. From the same viewpoint, it is preferably 100 or less, more preferably 70 or less, still more preferably 60 or less, still more preferably 50 or less, and still more preferably 40 or less.

式(i)におけるbはPOの平均付加モル数を示し、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、更に好ましくは3以上であり、同様の観点から、好ましくは50以下、より好ましくは40以下、更に好ましくは30以下、更に好ましくは25以下、更に好ましくは20以下、更に好ましくは15以下、更に好ましくは10以下である。   In formula (i), b represents the average added mole number of PO, and from the viewpoint of obtaining a rubber composition excellent in mechanical strength, it is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and further preferably 3 or more. From the viewpoint, it is preferably 50 or less, more preferably 40 or less, still more preferably 30 or less, still more preferably 25 or less, still more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less, still more preferably 10 or less.

また、EO/PO共重合部中のPOの含有率(モル%)は、アミンが前記式(i)で表される場合は、前記aとbより、共重合部におけるPOの含有率を計算することが可能であり、式:b×100/(a+b)より求めることができ、アミンが前記式(i)及び式(ii)で表される場合は、同様に、式:(b+d+f)×100/(a+b+c+d+e+f)より求めることができる。好ましい範囲は、前述のとおりである。   The PO content (mol%) in the EO / PO copolymer part is calculated from the above a and b when the amine is represented by the formula (i). When the amine is represented by the formula (i) and the formula (ii), the formula: (b + d + f) × 100 / (a + b + c + d + e + f). A preferred range is as described above.

式(i)におけるRは水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、−CHCH(CH)NH基、又は前記式(ii)で表される基を示すが、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、水素原子が好ましい。炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基としては、好ましくは、メチル基、エチル基、イソ又はノルマルのプロピル基である。 R 1 in formula (i) represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a —CH 2 CH (CH 3 ) NH 2 group, or a group represented by the formula (ii). As shown, a hydrogen atom is preferable from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength. The linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferably a methyl group, an ethyl group, an iso or normal propyl group.

また、式(i)におけるRが式(ii)で表される基である場合、式(ii)におけるRの炭素数1〜3の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基としては、好ましくはメチル基、エチル基である。Rがメチル基又はエチル基である場合、nが1であることが好ましく、Rが水素原子である場合、nが0であることが好ましい。また、式(ii)におけるc及びeとしては、独立して、10〜30が好ましく、d及びfとしては、独立して、5〜25が好ましい。 In addition, when R 1 in formula (i) is a group represented by formula (ii), the linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms of R 2 in formula (ii) is preferably A methyl group and an ethyl group. When R 2 is a methyl group or an ethyl group, n is preferably 1, and when R 2 is a hydrogen atom, n is preferably 0. Moreover, as c and e in Formula (ii), 10-30 are preferable independently, and as d and f, 5-25 are preferable independently.

かかる式(i)で表されるEO/PO共重合部を有するアミンは、公知の方法に従って調製することができる。例えば、プロピレングリコールアルキルエーテルにエチレンオキシド、プロピレンオキシドを所望量付加させた後、水酸基末端をアミノ化すればよい。必要により、アルキルエーテルを酸で開裂することで末端を水素原子とすることができる。これらの製造方法は、特開平3−181448号を参照することができる。   The amine having an EO / PO copolymer moiety represented by the formula (i) can be prepared according to a known method. For example, a desired amount of ethylene oxide or propylene oxide may be added to propylene glycol alkyl ether, and then the hydroxyl terminal may be aminated. If necessary, the terminal can be made into a hydrogen atom by cleaving the alkyl ether with an acid. For these production methods, reference can be made to JP-A-3-181448.

また、市販品も好適に用いられ、具体例としては、HUNTSMAN社製のJeffamine M−2070、Jeffamine M−2005、Jeffamine M−1000、Surfoamine B200、Surfoamine L100、Surfoamine L200、Surfoamine L207,Surfoamine L300、XTJ−501、XTJ−506、XTJ−507、XTJ―508;BASF社製のM3000、Jeffamine ED−900、Jeffamine ED−2003、Jeffamine D−2000、Jeffamine D−4000、XTJ−510、Jeffamine T−3000、JeffamineT−5000、XTJ−502、XTJ−509、XTJ−510等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を組み合わせてもよい。   Commercially available products are also preferably used, and specific examples include Jeffamine M-2070, Jeffamine M-2005, Jeffamine M-1000, Surfamine B200, Surfamine L100, Surfamine L200, Surfamine L200, Surfamine L200, Surfamine L200, Surfamine L200, Surfamine L200, Surfamine L200, SurfLamine L200, SurfX. -501, XTJ-506, XTJ-507, XTJ-508; M3000 manufactured by BASF, Jeffamine ED-900, Jeffamine ED-2003, Jeffamine D-2000, Jeffamine D-4000, XTJ-510, Jeffine T-3000, Jeffamine T-5000, XTJ-502, XTJ-509, X J-510 and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

微細セルロース繊維複合体におけるEO/PO共重合部の平均結合量(mmol/g)は、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは0.01mmol/g以上、より好ましくは0.05mmol/g以上、更に好ましくは0.1mmol/g以上、更に好ましくは0.3mmol/g以上、更に好ましくは0.5mmol/g以上、更に好ましくは0.8mmol/g以上、更に好ましくは1mmol/g以上である。また、反応性の観点から、好ましくは3mmol/g以下、より好ましくは2mmol/g以下、更に好ましくは1.5mmol/g以下である。   The average binding amount (mmol / g) of the EO / PO copolymer part in the fine cellulose fiber composite is preferably 0.01 mmol / g or more, more preferably 0.00, from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength. 05 mmol / g or more, more preferably 0.1 mmol / g or more, more preferably 0.3 mmol / g or more, more preferably 0.5 mmol / g or more, more preferably 0.8 mmol / g or more, more preferably 1 mmol / g or more. Moreover, from a reactive viewpoint, Preferably it is 3 mmol / g or less, More preferably, it is 2 mmol / g or less, More preferably, it is 1.5 mmol / g or less.

また、微細セルロース繊維複合体におけるEO/PO共重合部の導入率は、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上、更に好ましくは40%以上、更に好ましくは50%以上、更に好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上であり、機械的強度に優れるゴム組成物を得る観点から、好ましくは95%以下である。   The introduction ratio of the EO / PO copolymer part in the fine cellulose fiber composite is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and still more preferably 30%, from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength. Above, more preferably 40% or more, more preferably 50% or more, more preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 80% or more, from the viewpoint of obtaining a rubber composition having excellent mechanical strength Therefore, it is preferably 95% or less.

なお、前記修飾基は置換基を有するものであってもよく、例えば、置換基を含めた炭化水素基全体の総炭素数が前記範囲内となるものが好ましい。置換基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、sec−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、イソペンチルオキシカルボニル基等のアルコキシ基の炭素数が1〜6のアルコキシ−カルボニル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;アセチル基、プロピオニル基等の炭素数1〜6のアシル基;アラルキル基;アラルキルオキシ基;炭素数1〜6のアルキルアミノ基;アルキル基の炭素数が1〜6のジアルキルアミノ基が挙げられる。なお、前記した炭化水素基そのものが置換基として結合していてもよい。   The modifying group may have a substituent. For example, it is preferable that the total number of carbon atoms of the hydrocarbon group including the substituent is within the above range. Examples of the substituent include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, an isopentyloxy group, and a hexyloxy group. C1-C6 alkoxy group; methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group, isobutoxycarbonyl group, sec-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonyl group, pentyloxycarbonyl Group, an alkoxy-carbonyl group having 1 to 6 carbon atoms of an alkoxy group such as isopentyloxycarbonyl group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom; 1 carbon atom such as an acetyl group or a propionyl group ~ 6 Sill group; an aralkyl group; an aralkyloxy group; an alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms; the carbon number of the alkyl group have dialkylamino group having 1 to 6. In addition, the above-described hydrocarbon group itself may be bonded as a substituent.

なお、本明細書において、修飾基の平均結合量は、アミン添加量、アミンの種類、反応温度、反応時間、溶媒などによって調整することができる。また、微細セルロース繊維複合体における修飾基の平均結合量(mmol/g)及び導入率(%)とは、微細セルロース繊維表面のカルボキシ基に修飾基が導入された量及び割合のことであり、微細セルロース繊維のカルボキシ基含有量を公知の方法(例えば、滴定、IR測定等)に従って測定することで算出することができる。   In the present specification, the average bonding amount of the modifying group can be adjusted by the amount of amine added, the type of amine, the reaction temperature, the reaction time, the solvent, and the like. The average binding amount (mmol / g) and introduction rate (%) of the modifying group in the fine cellulose fiber composite are the amount and ratio of the modifying group introduced into the carboxy group on the surface of the fine cellulose fiber, It can be calculated by measuring the carboxy group content of fine cellulose fibers according to a known method (for example, titration, IR measurement, etc.).

<微細セルロース繊維複合体の製造方法>
微細セルロース繊維複合体は、微細セルロース繊維に修飾基を導入できるのであれば、特に限定なく公知の方法に従って製造することができる。例えば、予め調製された微細セルロース繊維に修飾基を導入する反応を行ってもよいし、微細セルロース繊維を調製する際に修飾基を導入する反応を行ってもよい。なお、微細セルロース繊維は、公知の方法、例えば、特開2011−140632号公報に記載の方法により製造することができる。
<Method for producing fine cellulose fiber composite>
The fine cellulose fiber composite can be produced according to a known method without particular limitation as long as a modifying group can be introduced into the fine cellulose fiber. For example, a reaction for introducing a modifying group into fine cellulose fibers prepared in advance may be performed, or a reaction for introducing a modifying group may be performed when preparing fine cellulose fibers. In addition, a fine cellulose fiber can be manufactured by a well-known method, for example, the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-140632.

修飾基の微細セルロース繊維への導入態様によって、以下の2態様が挙げられる。即ち、修飾基をイオン結合によって微細セルロース繊維に結合させる態様(態様A)、修飾基をアミド結合によって微細セルロース繊維に結合させる態様(態様B)が挙げられる。
〔態様A〕
工程(1):天然セルロース繊維をN−オキシル化合物存在下で酸化して、カルボキシ基含有セルロース繊維を得る工程
工程(2A):工程(1)で得られたカルボキシ基含有セルロース繊維と、修飾基を有するアミンとを混合する工程
〔態様B〕
工程(1):天然セルロース繊維をN−オキシル化合物存在下で酸化して、カルボキシ基含有セルロース繊維を得る工程
工程(2B):工程(1)で得られたカルボキシ基含有セルロース繊維と、修飾基を有するアミンとをアミド化反応させる工程
なお、前記好適な製造方法としては、工程(1)の後に後述する微細化工程を行い、カルボキシ基含有微細セルロース繊維とした後に工程(2A又は2B)を行う方法(第1の製造形態)、及び、工程(1)の後に工程(2A又は2B)を行い、その後に微細化工程を行う方法(第2の製造形態)が挙げられる。
The following two modes may be mentioned depending on the mode of introduction of the modifying group into the fine cellulose fiber. That is, there are an embodiment (embodiment A) in which the modifying group is bonded to the fine cellulose fiber by ionic bond and an embodiment (embodiment B) in which the modifying group is bonded to the fine cellulose fiber by amide bond.
[Aspect A]
Step (1): Oxidation of natural cellulose fibers in the presence of an N-oxyl compound to obtain carboxy group-containing cellulose fibers Step (2A): Carboxy group-containing cellulose fibers obtained in step (1), and modifying groups A step of mixing with an amine having [Aspect B]
Step (1): Natural cellulose fiber is oxidized in the presence of an N-oxyl compound to obtain a carboxy group-containing cellulose fiber Step (2B): Carboxy group-containing cellulose fiber obtained in step (1) and a modifying group The step of amidation reaction with an amine having the following: As the preferred production method, the step (2A or 2B) is performed after the step (1) is followed by a finer step, which will be described later, to obtain a carboxy group-containing fine cellulose fiber. Examples include a method of performing (first manufacturing mode) and a method of performing step (2A or 2B) after step (1) and then performing a miniaturization step (second manufacturing mode).

以下、態様Aの第1の製造形態に基づいて、微細セルロース繊維複合体の製造方法を説明する。   Hereinafter, based on the 1st manufacture form of aspect A, the manufacturing method of a fine cellulose fiber composite is demonstrated.

〔工程(1)〕
工程(1)は、天然セルロース繊維をN−オキシル化合物存在下で酸化して、カルボキシ基含有セルロース繊維を得る工程である。
[Step (1)]
Step (1) is a step of oxidizing a natural cellulose fiber in the presence of an N-oxyl compound to obtain a carboxy group-containing cellulose fiber.

工程(1)では、まず、水中に天然セルロース繊維を分散させたスラリーを調製する。スラリーは、原料となる天然セルロース繊維(絶対乾燥基準:150℃にて30分間加熱乾燥させた後の天然セルロース繊維の質量)に対して約10〜1000倍量(質量基準)の水を加え、ミキサー等で処理することにより得られる。天然セルロース繊維としては、例えば、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ等の木材パルプ;コットンリンター、コットンリントのような綿系パルプ;麦わらパルプ、バガスパルプ等の非木材系パルプ;バクテリアセルロース等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。天然セルロース繊維は、叩解等の表面積を高める処理が施されていてもよい。また、前記市販のパルプのセルロースI型結晶化度は、通常80%以上である。   In the step (1), first, a slurry in which natural cellulose fibers are dispersed in water is prepared. The slurry is about 10 to 1000 times as much water (mass basis) as the raw material natural cellulose fiber (absolute drying basis: mass of natural cellulose fiber after being heated and dried at 150 ° C. for 30 minutes), It is obtained by processing with a mixer or the like. Examples of natural cellulose fibers include wood pulp such as softwood pulp and hardwood pulp; cotton pulp such as cotton linter and cotton lint; non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp; bacterial cellulose and the like. These 1 type can be used individually or in combination of 2 or more types. The natural cellulose fiber may be subjected to a treatment for increasing the surface area such as beating. Further, the cellulose I type crystallinity of the commercially available pulp is usually 80% or more.

(酸化処理工程)
次に、上記天然セルロース繊維を、N−オキシル化合物の存在下で酸化処理して、カルボキシ基含有セルロース繊維を得る(以下、単に「酸化処理」と称する場合がある)。
(Oxidation process)
Next, the natural cellulose fiber is oxidized in the presence of an N-oxyl compound to obtain a carboxy group-containing cellulose fiber (hereinafter sometimes simply referred to as “oxidation treatment”).

N−オキシル化合物としては、炭素数1又は2のアルキル基を有するピペリジンオキシル化合物、ピロリジンオキシル化合物、イミダゾリンオキシル化合物、及びアザアダマンタン化合物から選ばれる1種以上の複素環式のN−オキシル化合物が好ましい。これらの中では、反応性の観点から、炭素数1又は2のアルキル基を有するピペリジンオキシル化合物が好ましく、2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン−1−オキシル、4−アルコキシ−2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン−1−オキシル、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン−1−オキシル、4−アミノ−2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン−1−オキシル等のジ−tert−アルキルニトロキシル化合物、4−アセトアミド−TEMPO、4−カルボキシ−TEMPO、4−ホスフォノキシ−TEMPO等が挙げられる。これらのピペリジンオキシル化合物の中では、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルが好ましく、2,2,6,6テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)がより好ましい。   As the N-oxyl compound, one or more heterocyclic N-oxyl compounds selected from piperidine oxyl compounds having 1 or 2 carbon atoms, pyrrolidine oxyl compounds, imidazoline oxyl compounds, and azaadamantane compounds are preferable. . Among these, piperidineoxyl compounds having an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms are preferable from the viewpoint of reactivity, and 2,2,6,6-tetraalkylpiperidine-1-oxyl (TEMPO), 4-hydroxy- 2,2,6,6-tetraalkylpiperidine-1-oxyl, 4-alkoxy-2,2,6,6-tetraalkylpiperidine-1-oxyl, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetra Di-tert-alkylnitroxyl compounds such as alkylpiperidine-1-oxyl and 4-amino-2,2,6,6-tetraalkylpiperidine-1-oxyl, 4-acetamido-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, 4 -Phosphonoxy-TEMPO etc. are mentioned. Among these piperidine oxyl compounds, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO), 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl, 4- Methoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl is preferred, and 2,2,6,6 tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) is more preferred.

N−オキシル化合物の量は、触媒量であればよく、天然セルロース繊維(絶対乾燥基準)に対して、好ましくは0.001〜10質量%、より好ましくは0.01〜9質量%、更に好ましくは0.1〜8質量%、より更に好ましくは0.5〜5質量%である。   The amount of the N-oxyl compound may be a catalytic amount, and is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 9% by mass, and still more preferably based on natural cellulose fiber (absolute dry basis). Is 0.1 to 8% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass.

天然セルロース繊維の酸化処理においては、酸化剤を使用することができる。酸化剤としては、溶媒をアルカリ性域に調整した場合の溶解度や反応速度等の観点から、酸素又は空気、過酸化物;ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸及びそれらのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩;ハロゲン酸化物、窒素酸化物等が挙げられる。これらの中でも、アルカリ金属次亜ハロゲン酸塩が好ましく、具体的には、次亜塩素酸ナトリウムや次亜臭素酸ナトリウムが例示される。酸化剤の使用量は、天然セルロース繊維のカルボキシ基置換度(酸化度)に応じて選択すればよく、また反応条件によって酸化反応収率が異なるため一概には決められないが、原料である天然セルロース繊維(絶対乾燥基準)に対し、好ましくは約1〜100質量%となる範囲である。   An oxidizing agent can be used in the oxidation treatment of natural cellulose fibers. As the oxidizing agent, from the viewpoint of solubility and reaction rate when the solvent is adjusted to an alkaline region, oxygen or air, peroxides; halogens, hypohalous acids, halous acids, perhalogen acids and their alkali metals Salt or alkaline earth metal salt; halogen oxide, nitrogen oxide and the like. Among these, alkali metal hypohalites are preferable, and specific examples include sodium hypochlorite and sodium hypobromite. The amount of the oxidizing agent used may be selected according to the degree of carboxy group substitution (oxidation degree) of the natural cellulose fiber, and the oxidation reaction yield varies depending on the reaction conditions. Preferably it is the range used as about 1-100 mass% with respect to a cellulose fiber (absolute dry reference | standard).

また、酸化反応をより一層効率よく行うため、助触媒として、臭化ナトリウム、臭化カリウム等の臭化物や、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等のヨウ化物等を用いることができる。助触媒の量は、その機能を発揮できる有効量であればよく、特に制限はない。   In order to perform the oxidation reaction more efficiently, bromides such as sodium bromide and potassium bromide and iodides such as sodium iodide and potassium iodide can be used as a co-catalyst. The amount of the promoter is not particularly limited as long as it is an effective amount that can exhibit its function.

酸化処理における反応温度は、反応の選択性、副反応の抑制の観点から、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下、更に好ましくは20℃以下であり、その下限は、好ましくは−5℃以上である。   The reaction temperature in the oxidation treatment is preferably 50 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, further preferably 20 ° C. or lower, from the viewpoint of reaction selectivity and side reaction suppression, and the lower limit thereof is preferably −5. It is above ℃.

また、反応系のpHは酸化剤の性質に合わせることが好ましく、例えば、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合、反応系のpHはアルカリ側とすることが好ましく、pH7〜13が好ましく、pH10〜13がより好ましい。また、反応時間は1〜240分間が望ましい。   Further, the pH of the reaction system is preferably matched to the nature of the oxidizing agent. For example, when sodium hypochlorite is used as the oxidizing agent, the pH of the reaction system is preferably on the alkali side, preferably pH 7 to 13, A pH of 10 to 13 is more preferred. The reaction time is preferably 1 to 240 minutes.

上記酸化処理を行うことにより、カルボキシ基含有量が好ましくは0.1mmol/g以上の、カルボキシ基含有セルロース繊維が得られる。   By performing the oxidation treatment, a carboxy group-containing cellulose fiber having a carboxy group content of preferably 0.1 mmol / g or more is obtained.

(精製工程)
前記酸化反応で得られるカルボキシ基含有セルロース繊維は、触媒として用いるTEMPO等のN−オキシル化合物や副生塩を含む。そのまま次工程を行ってもよいが、精製を行って純度の高いカルボキシ基含有セルロース繊維を得ることもできる。精製方法としては、酸化反応における溶媒の種類、生成物の酸化の程度、精製の程度により最適な方法を採用することができる。例えば、良溶媒として水、貧溶媒としてメタノール、エタノール、アセトン等を用いた再沈殿、ヘキサン等の水と相分離する溶媒へのTEMPO等の抽出、及び塩のイオン交換、透析等による精製等が挙げられる。
(Purification process)
The carboxy group-containing cellulose fiber obtained by the oxidation reaction contains an N-oxyl compound such as TEMPO or a by-product salt used as a catalyst. The next step may be carried out as it is, but purification can also be carried out to obtain a highly purified carboxy group-containing cellulose fiber. As the purification method, an optimum method can be employed depending on the type of solvent in the oxidation reaction, the degree of oxidation of the product, and the degree of purification. For example, reprecipitation using water as a good solvent, methanol, ethanol, acetone, etc. as a poor solvent, extraction of TEMPO into a solvent that is phase-separated from water such as hexane, purification by ion exchange of salts, dialysis, etc. Can be mentioned.

(微細化工程)
第1の製造形態では、前記精製工程後、工程(1)で得られたカルボキシ基含有セルロース繊維を微細化する工程を行う。微細化工程では、前記精製工程を経たカルボキシ基含有セルロース繊維を溶媒中に分散させ、微細化処理を行うことが好ましい。この微細化工程を行うことにより、平均繊維径が前記範囲にある微細セルロース繊維が得られる。
(Miniaturization process)
In the first production mode, after the purification step, a step of refining the carboxy group-containing cellulose fiber obtained in the step (1) is performed. In the refinement process, it is preferable to perform the refinement process by dispersing the carboxy group-containing cellulose fiber that has undergone the purification process in a solvent. By carrying out this refinement step, fine cellulose fibers having an average fiber diameter in the above range can be obtained.

分散媒としての溶媒は、水の他、メタノール、エタノール、プロパノール等の炭素数1〜6、好ましくは炭素数1〜3のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の炭素数3〜6のケトン;直鎖又は分岐状の炭素数1〜6の飽和炭化水素又は不飽和炭化水素;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;炭素数2〜5の低級アルキルエーテル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル等の極性溶媒等が例示される。これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができるが、微細化処理の操作性の観点から、水、炭素数1〜6のアルコール、炭素数3〜6のケトン、炭素数2〜5の低級アルキルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、コハク酸メチルトリグリコールジエステル等の極性溶媒が好ましく、環境負荷低減の観点から、水がより好ましい。溶媒の使用量は、カルボキシ基含有セルロース繊維を分散できる有効量であればよく、特に制限はないが、カルボキシ基含有セルロース繊維に対して、好ましくは1〜500質量倍、より好ましくは2〜200質量倍使用することがより好ましい。   The solvent as the dispersion medium is water, alcohol having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol and propanol, preferably 1 to 3 carbon atoms; ketone having 3 to 6 carbon atoms such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone. Linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform; lower groups having 2 to 5 carbon atoms; Examples include alkyl ethers; polar solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, and diesters of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether. These can be used alone or in admixture of two or more, but from the viewpoint of the operability of the micronization treatment, water, alcohol having 1 to 6 carbon atoms, ketone having 3 to 6 carbon atoms, carbon number 2 Polar solvents such as -5 lower alkyl ethers, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, succinic acid methyltriglycol diester are preferable, and water is more preferable from the viewpoint of reducing environmental burden. The amount of the solvent used is not particularly limited as long as it is an effective amount capable of dispersing the carboxy group-containing cellulose fiber, but is preferably 1 to 500 times by mass, more preferably 2 to 200 times with respect to the carboxy group-containing cellulose fiber. It is more preferable to use mass times.

また、微細化処理で使用する装置としては公知の分散機が好適に使用される。例えば、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等を用いることができる。また、微細化処理における反応物繊維の固形分濃度は50質量%以下が好ましい。   Moreover, a well-known disperser is used suitably as an apparatus used by refinement | miniaturization processing. For example, a disaggregator, a beater, a low-pressure homogenizer, a high-pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short screw extruder, a twin screw extruder, an ultrasonic stirrer, a domestic juicer mixer, and the like can be used. Further, the solid content concentration of the reactant fiber in the refinement treatment is preferably 50% by mass or less.

微細化工程後に得られるカルボキシ基含有微細セルロース繊維の形態としては、必要に応じ、固形分濃度を調整した懸濁液状(目視的に無色透明又は不透明な液)、あるいは乾燥処理した粉末状(但し、微細セルロース繊維が凝集した粉末状であり、セルロース粒子を意味するものではない)とすることもできる。なお、懸濁液状にする場合、分散媒として水のみを使用してもよく、水と他の有機溶媒(例えば、エタノール等のアルコール類)や界面活性剤、酸、塩基等との混合溶媒を使用してもよい。   As the form of the carboxy group-containing fine cellulose fiber obtained after the refining process, the solid content concentration is adjusted as required (sustainedly colorless transparent or opaque liquid), or dried powder (however, Or a powder form in which fine cellulose fibers are aggregated, and does not mean cellulose particles). In the case of a suspension, only water may be used as a dispersion medium, and a mixed solvent of water and other organic solvents (for example, alcohols such as ethanol), surfactants, acids, bases, etc. May be used.

このような天然セルロース繊維の酸化処理及び微細化処理により、セルロース構成単位のC6位の水酸基がアルデヒド基を経由してカルボキシ基へと選択的に酸化され、前記カルボキシ基含有量が好ましくは0.1mmol/g以上のセルロースからなる、平均繊維径が0.1nm以上200nm以下に微細化された、好ましくは30%以上の結晶化度を有するセルロース繊維を得ることができる。ここで、前記カルボキシ基含有微細セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有している。これは、本発明で用いるカルボキシ基含有微細セルロース繊維が、I型結晶構造を有する天然由来のセルロース固体原料が表面酸化され微細化された繊維であることを意味する。なお、工程(1)において、天然セルロース繊維の酸化処理後に、さらに酸(例えば、塩酸)を反応させてカルボキシ基含有量を調整することができ、該反応は微細化処理前、微細化処理後のいずれに行ってもよい。   By such oxidation treatment and refinement treatment of natural cellulose fiber, the hydroxyl group at the C6 position of the cellulose structural unit is selectively oxidized to a carboxy group via an aldehyde group, and the carboxy group content is preferably 0.8. Cellulose fibers comprising 1 mmol / g or more of cellulose and having an average fiber diameter of 0.1 nm or more and 200 nm or less, preferably having a crystallinity of 30% or more can be obtained. Here, the said carboxy-group containing fine cellulose fiber has a cellulose I type crystal structure. This means that the carboxy group-containing fine cellulose fiber used in the present invention is a fiber obtained by surface-oxidizing and refining a naturally-derived cellulose solid raw material having an I-type crystal structure. In step (1), after the natural cellulose fiber is oxidized, an acid (for example, hydrochloric acid) can be further reacted to adjust the carboxy group content, and the reaction can be performed before or after the refining treatment. You may go to either of them.

〔工程(2A)〕
第1の製造形態において、工程(2A)は、前記微細化工程を経て得られたカルボキシ基含有微細セルロース繊維と、修飾基を有するアミンとを混合して、微細セルロース繊維複合体を得る工程である。具体的には、前記カルボキシ基含有微細セルロース繊維と、修飾基を有するアミンとを溶媒中で混合する。
[Step (2A)]
In the first production mode, the step (2A) is a step of obtaining a fine cellulose fiber composite by mixing the carboxy group-containing fine cellulose fiber obtained through the above-mentioned finening step and an amine having a modifying group. is there. Specifically, the carboxy group-containing fine cellulose fiber and an amine having a modifying group are mixed in a solvent.

工程(2A)で用いられる、修飾基を有するアミンとしては、微細セルロース繊維複合体において前記した前述のものが挙げられる。   Examples of the amine having a modifying group used in the step (2A) include those described above in the fine cellulose fiber composite.

前記アミンの使用量は、微細セルロース繊維複合体における所望のアミン塩の結合量により決めることができるが、反応性の観点から、カルボキシ基含有微細セルロース繊維に含有されるカルボキシ基1molに対して、アミン基が、好ましくは0.01mol以上、より好ましくは0.1mol以上、更に好ましくは0.5mol以上であり、製品純度の観点から、好ましくは50mol以下、より好ましくは20mol以下、更に好ましくは10mol以下となる量用いる。なお、前記範囲に含まれる量のアミンを一度に反応に供しても、分割して反応に供してもよい。アミンが、モノアミンの場合は、上記のアミン基とアミンとは同じである。   The amount of amine used can be determined by the amount of the desired amine salt bound in the fine cellulose fiber composite, but from the viewpoint of reactivity, with respect to 1 mol of carboxy group contained in the carboxy group-containing fine cellulose fiber, The amine group is preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.1 mol or more, still more preferably 0.5 mol or more. From the viewpoint of product purity, it is preferably 50 mol or less, more preferably 20 mol or less, still more preferably 10 mol. Use the following amounts. In addition, you may use for the reaction of the quantity of amine contained in the said range at once, or you may divide | segment and use for reaction. When the amine is a monoamine, the above amine group and amine are the same.

溶媒としては、用いるアミンが溶解する溶媒を選択することが好ましく、例えば、エタノール、イソプロパノール(IPA)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン(THF)、コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、アセトニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、酢酸、水等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの極性溶媒の中でも、コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル、エタノール、DMF、水が好ましい。   As the solvent, it is preferable to select a solvent in which the amine to be used is dissolved. For example, ethanol, isopropanol (IPA), N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylacetamide, tetrahydrofuran (THF), diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), acetonitrile, dichloromethane, chloroform, toluene, acetic acid, water, etc., and one of these may be used alone or in combination of two or more Can be used in combination. Among these polar solvents, diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether, ethanol, DMF, and water are preferable.

混合時の温度は、アミンの反応性の観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは10℃以上である。また、複合体の着色の観点から、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下、更に好ましくは30℃以下である。混合時間は、用いるアミン及び溶媒の種類に応じて適宜設定することができるが、アミンの反応性の観点から、好ましくは0.01時間以上、より好ましくは0.1時間以上、更に好ましくは1時間以上であり、好ましくは48時間以下、より好ましくは24時間以下である。   The temperature during mixing is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher, and still more preferably 10 ° C. or higher, from the viewpoint of amine reactivity. Moreover, from a viewpoint of coloring of a composite, Preferably it is 50 degrees C or less, More preferably, it is 40 degrees C or less, More preferably, it is 30 degrees C or less. The mixing time can be appropriately set according to the type of amine and solvent used, but from the viewpoint of amine reactivity, it is preferably 0.01 hours or longer, more preferably 0.1 hours or longer, and even more preferably 1 It is more than time, Preferably it is 48 hours or less, More preferably, it is 24 hours or less.

前記塩形成後、未反応のアミン等を除去するために、適宜後処理を行ってもよい。該後処理の方法としては、例えば、ろ過、遠心分離、透析等を用いることができる。   After the salt formation, an appropriate post-treatment may be performed in order to remove unreacted amine and the like. As the post-treatment method, for example, filtration, centrifugation, dialysis and the like can be used.

また、態様Bの製造方法については、工程(1)は態様Aと同様に行うことができるので、以下に第1の製造形態における工程(2B)について記載する。また、例えば、特開2013−151661号公報に記載の方法により製造することができる。   Moreover, about the manufacturing method of aspect B, since a process (1) can be performed similarly to aspect A, it describes below about the process (2B) in a 1st manufacturing form. For example, it can manufacture by the method as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-151661.

〔工程(2B)〕
第1の製造形態において、工程(2B)は、前記微細化工程を経て得られたカルボキシ基含有微細セルロース繊維と、修飾基を有するアミンとをアミド化反応させて、微細セルロース繊維複合体を得る工程である。前記混合方法としては、原料が反応する程度のものであれば特に問題なく、具体的には、前記原料を縮合剤の存在下で混合し、カルボキシ基含有微細セルロース繊維に含有されるカルボキシ基と、修飾基を有するアミンのアミノ基とを縮合反応させてアミド結合を形成する。
[Step (2B)]
In the first production mode, in the step (2B), a carboxy group-containing fine cellulose fiber obtained through the above-mentioned finening step and an amine having a modifying group are amidated to obtain a fine cellulose fiber composite. It is a process. As the mixing method, there is no particular problem as long as the raw material reacts. Specifically, the raw material is mixed in the presence of a condensing agent, and the carboxy group contained in the carboxy group-containing fine cellulose fiber and Then, the amino group of the amine having a modifying group is subjected to a condensation reaction to form an amide bond.

工程(2B)で用いられる、修飾基を有するアミンとしては、微細セルロース繊維複合体において前記した前述のものが挙げられる。   Examples of the amine having a modifying group used in the step (2B) include those described above in the fine cellulose fiber composite.

工程(2B)では、カルボキシ基含有微細セルロース繊維と、修飾基を有するアミンとを縮合剤の存在下でアミド化させる。   In the step (2B), a carboxy group-containing fine cellulose fiber and an amine having a modifying group are amidated in the presence of a condensing agent.

前記アミンの使用量は、反応性の観点から、カルボキシ基含有微細セルロース繊維に含有されるカルボキシ基1molに対して、アミンが、好ましくは0.1mol以上、より好ましくは0.5mol以上であり、製品純度の観点から、好ましくは50mol以下、より好ましくは20mol以下、更に好ましくは10mol以下となる量用いる。なお、前記範囲に含まれる量のアミンを一度に反応に供しても、分割して反応に供してもよい。   From the viewpoint of reactivity, the amount of the amine used is preferably 0.1 mol or more, more preferably 0.5 mol or more, with respect to 1 mol of the carboxy group contained in the carboxy group-containing fine cellulose fiber. From the viewpoint of product purity, the amount used is preferably 50 mol or less, more preferably 20 mol or less, still more preferably 10 mol or less. In addition, you may use for the reaction of the quantity of amine contained in the said range at once, or you may divide | segment and use for reaction.

縮合剤としては、特には限定されないが、合成化学シリーズ ペプチド合成(丸善社)P116記載、又はTetrahedron,57,1551(2001)記載の縮合剤などが挙げられ、例えば、4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロライド(以下、「DMT−MM」と称する場合がある。)等が挙げられる。   Examples of the condensing agent include, but are not limited to, condensing agents described in Synthetic Chemical Series Peptide Synthesis (Maruzensha) P116, or Tetrahedron, 57, 1551 (2001). For example, 4- (4,6- And dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride (hereinafter sometimes referred to as “DMT-MM”).

上記アミド化反応においては、前記微細化工程における溶媒が挙げられ、用いるアミンが溶解する溶媒を選択することが好ましい。   In the above-mentioned amidation reaction, the solvent in the above-mentioned refinement step is mentioned, and it is preferable to select a solvent in which the amine to be used is dissolved.

前記アミド化反応における反応時間及び反応温度は、用いるアミン及び溶媒の種類等に応じて適宜選択することができるが、反応率の観点から、好ましくは1〜24時間、より好ましくは10〜20時間である。また、反応温度は、反応性の観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは10℃以上である。また、複合体の着色の観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは30℃以下である。   The reaction time and reaction temperature in the amidation reaction can be appropriately selected according to the type of amine and solvent to be used, but from the viewpoint of the reaction rate, preferably 1 to 24 hours, more preferably 10 to 20 hours. It is. The reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher, and further preferably 10 ° C. or higher from the viewpoint of reactivity. Moreover, from a viewpoint of coloring of a composite, Preferably it is 200 degrees C or less, More preferably, it is 80 degrees C or less, More preferably, it is 30 degrees C or less.

前記反応後、未反応のアミンや縮合剤等を除去するために、適宜後処理を行ってもよい。該後処理の方法としては、例えば、ろ過、遠心分離、透析等を用いることができる。   After the reaction, in order to remove unreacted amine, condensing agent and the like, post-treatment may be appropriately performed. As the post-treatment method, for example, filtration, centrifugation, dialysis and the like can be used.

なお、態様A及び態様Bのいずれにおいても、第2の製造形態では、前記した各工程を、工程(1)、工程(2A)又は工程(2B)、微細化工程の順で行うこと以外は、第1の製造形態と同様の方法で行うことができる。   Note that, in any of the aspects A and B, in the second manufacturing mode, the steps described above are performed in the order of the step (1), the step (2A) or the step (2B), and the miniaturization step. The same method as in the first manufacturing mode can be used.

また、態様A及び態様Bを組み合せて得られる微細セルロース繊維複合体であってもよく、即ち、イオン結合を介して連結した修飾基とアミド結合を介して連結した修飾基を有する微細セルロース繊維複合体であってもよい。この場合、工程(2A)と工程(2B)のいずれを先に行ってもよい。   Moreover, the fine cellulose fiber composite obtained by combining aspect A and aspect B may be sufficient, ie, the fine cellulose fiber composite which has the modification group connected through the ionic bond and the modification group connected through the amide bond It may be a body. In this case, either step (2A) or step (2B) may be performed first.

かくして、微細セルロース繊維に修飾基がイオン結合及び/又はアミド結合を介して連結した、微細セルロース繊維複合体を得ることができる。本発明においては、得られるゴム組成物の強度と弾性のバランスの観点から、修飾基がアミド結合を介して連結した微細セルロース繊維複合体が好ましい。   Thus, a fine cellulose fiber composite in which the modifying group is linked to the fine cellulose fiber via an ionic bond and / or an amide bond can be obtained. In the present invention, from the viewpoint of the balance between strength and elasticity of the resulting rubber composition, a fine cellulose fiber composite in which modifying groups are connected via an amide bond is preferable.

得られた微細セルロース繊維複合体は、上記後処理を行った後の分散液の状態で使用することもできるし、あるいは乾燥処理等により該分散液から溶媒を除去して、乾燥した粉末状の微細セルロース繊維複合体を得て、これを使用することもできる。ここで「粉末状」とは、微細セルロース繊維複合体が凝集した粉末状であり、セルロース粒子を意味するものではない。   The obtained fine cellulose fiber composite can be used in the state of the dispersion after the above-mentioned post-treatment, or by removing the solvent from the dispersion by a drying treatment or the like, A fine cellulose fiber composite can be obtained and used. Here, “powder” is a powder in which fine cellulose fiber composites are aggregated, and does not mean cellulose particles.

粉末状の微細セルロース繊維複合体としては、例えば、前記微細セルロース繊維複合体の分散液をそのまま乾燥させた乾燥物;該乾燥物を機械処理で粉末化したもの;前記微細セルロース繊維複合体の分散液を公知のスプレードライ法により粉末化したもの;前記微細セルロース繊維複合体の分散液を公知のフリーズドライ法により粉末化したもの等が挙げられる。前記スプレードライ法は、前記微細セルロース繊維複合体の分散液を大気中で噴霧し、乾燥させる方法である。   Examples of the powdered fine cellulose fiber composite include, for example, a dried product obtained by directly drying the dispersion of the fine cellulose fiber composite; a powder obtained by pulverizing the dried product by mechanical processing; and a dispersion of the fine cellulose fiber composite. Examples include those obtained by pulverizing a liquid by a known spray drying method; those obtained by pulverizing a dispersion of the fine cellulose fiber composite by a known freeze drying method, and the like. The spray drying method is a method in which a dispersion of the fine cellulose fiber composite is sprayed in the air and dried.

微細セルロース繊維複合体は、平均繊維径が、得られるゴム組成物の高温下での強度を向上する観点から、好ましくは0.1nm以上、より好ましくは0.2nm以上、更に好ましくは0.5nm以上、更に好ましくは0.8nm以上、更に好ましくは1nm以上である。また、得られるゴム組成物の高温下及び常温下での強度の観点から、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下、更に好ましくは50nm以下、更に好ましくは20nm以下、更に好ましくは10nm以下である。   The fine cellulose fiber composite preferably has an average fiber diameter of 0.1 nm or more, more preferably 0.2 nm or more, and still more preferably 0.5 nm, from the viewpoint of improving the strength of the resulting rubber composition at high temperature. More preferably, it is 0.8 nm or more, more preferably 1 nm or more. Further, from the viewpoint of strength at high temperature and normal temperature of the obtained rubber composition, it is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, still more preferably 50 nm or less, still more preferably 20 nm or less, and even more preferably 10 nm or less. .

なお、微細セルロース繊維複合体は、工程(2A)又は工程(2B)の反応により結晶性が低下することがないことから、前記微細セルロース繊維の結晶化度と同程度の結晶化度を有することが好ましい。   In addition, since the crystallinity does not fall by reaction of a process (2A) or a process (2B), a fine cellulose fiber composite has a crystallinity degree comparable as the crystallinity degree of the said fine cellulose fiber. Is preferred.

本発明のゴム組成物に含有される微細セルロース繊維複合体としては、前記のように平均繊維径が0.1nm以上200nm以下である微細セルロース繊維に炭化水素基及び/又はEO/PO共重合部がイオン結合及び/又はアミド結合を介して連結したものであることから、平均繊維径が0.1nm以上200nm以下のものが好ましい。   The fine cellulose fiber composite contained in the rubber composition of the present invention includes a hydrocarbon group and / or an EO / PO copolymer part in the fine cellulose fiber having an average fiber diameter of 0.1 nm to 200 nm as described above. Are linked via an ionic bond and / or an amide bond, and those having an average fiber diameter of 0.1 nm to 200 nm are preferred.

[可塑剤]
可塑剤としては、特に限定されず、一般のゴム組成物に用いられる可塑剤が挙げられる。例えば、フタル酸誘導体、イソフタル酸誘導体、テトラヒドロフタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、アゼライン酸誘導体、セバシン酸誘導体、ドデカン−2−酸誘導体、マレイン酸誘導体、フマル酸誘導体、トリメリット酸誘導体、ピロメリット酸誘導体、クエン酸誘導体、イタコン酸誘導体、オレイン酸誘導体、リシノール酸誘導体、ステアリン酸誘導体、スルホン酸誘導体、リン酸誘導体、グルタール酸誘導体、グリコール誘導体、グリセリン誘導体、パラフィン誘導体、ポリエステル誘導体、エポキシ誘導体、ポリエーテル誘導体等が挙げられる。好ましくは、ポリエーテルエステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、アジピン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、セバシン酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤などが挙げられる。具体例としては、セバシン酸ジ2−エチルヘキシル、ジ−(2−エチルヘキシル)アジペート、トリクレジルホスフェート、ジ−(2−エチルヘキシル)フタレートなどが挙げられる。可塑剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。
[Plasticizer]
It does not specifically limit as a plasticizer, The plasticizer used for a general rubber composition is mentioned. For example, phthalic acid derivatives, isophthalic acid derivatives, tetrahydrophthalic acid derivatives, adipic acid derivatives, azelaic acid derivatives, sebacic acid derivatives, dodecane-2-acid derivatives, maleic acid derivatives, fumaric acid derivatives, trimellitic acid derivatives, pyromellitic acid Derivatives, citric acid derivatives, itaconic acid derivatives, oleic acid derivatives, ricinoleic acid derivatives, stearic acid derivatives, sulfonic acid derivatives, phosphoric acid derivatives, glutaric acid derivatives, glycol derivatives, glycerin derivatives, paraffin derivatives, polyester derivatives, epoxy derivatives, poly And ether derivatives. Preferred examples include polyether ester plasticizers, phthalate ester plasticizers, adipate ester plasticizers, trimellitic ester plasticizers, sebacic ester plasticizers, and phosphate ester plasticizers. Specific examples include di2-ethylhexyl sebacate, di- (2-ethylhexyl) adipate, tricresyl phosphate, di- (2-ethylhexyl) phthalate, and the like. Only one kind of plasticizer may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

本発明のゴム組成物における各成分の含有量は、下記のとおりである。   The content of each component in the rubber composition of the present invention is as follows.

本発明のゴム組成物中のゴムの含有量は、組成物の成形加工性の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、微細セルロース繊維複合体や可塑剤等を含有させる観点から、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下である。   The rubber content in the rubber composition of the present invention is preferably 30% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, and further preferably 55% by mass or more, from the viewpoint of moldability of the composition. From the viewpoint of containing a cellulose fiber composite or a plasticizer, it is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less.

本発明のゴム組成物中の微細セルロース繊維又はその改質物の含有量は、ゴム100質量部に対して、得られる組成物の機械的強度、伸縮性を向上させる観点から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上、更に好ましくは8質量部以上であり、製造時の操作性の観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは12質量部以下である。なお、ここでの微細セルロース繊維の含有量とは、修飾基が導入されていない微細セルロース繊維の含有量のことである。   The content of fine cellulose fibers or a modified product thereof in the rubber composition of the present invention is preferably 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of rubber from the viewpoint of improving the mechanical strength and stretchability of the resulting composition. Above, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, still more preferably 8 parts by mass or more, from the viewpoint of operability during production, preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass. Hereinafter, it is more preferably 12 parts by mass or less. In addition, content of the fine cellulose fiber here is content of the fine cellulose fiber in which the modification group is not introduce | transduced.

また、本発明のゴム組成物が微細セルロース繊維の改質物を含有する場合、微細セルロース繊維の含有量(換算量)は、ゴム100質量部に対して、得られる組成物の機械的強度、伸縮性を向上させる観点から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上、更に好ましくは8質量部以上であり、製造時の操作性の観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは12質量部以下である。   When the rubber composition of the present invention contains a modified product of fine cellulose fibers, the content (converted amount) of fine cellulose fibers is 100 parts by weight of rubber, and the mechanical strength and expansion / contraction of the resulting composition. From the viewpoint of improving the properties, preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, still more preferably 8 parts by mass or more, and from the viewpoint of operability during production, Is 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and still more preferably 12 parts by mass or less.

本発明のゴム組成物中の微細セルロース繊維又はその改質物の含有量は、得られる組成物の機械的強度、伸縮性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、更に好ましくは4質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、製造時の操作性の観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは8質量%以下である。   The content of fine cellulose fibers or a modified product thereof in the rubber composition of the present invention is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass from the viewpoint of improving the mechanical strength and stretchability of the resulting composition. Or more, more preferably 3% by mass or more, further preferably 4% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, and from the viewpoint of operability during production, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass. Hereinafter, it is more preferably 8% by mass or less.

本発明のゴム組成物中の可塑剤の含有量は、ゴム100質量部に対して、得られる組成物の高温下及び常温下での強度、ならびに成形性を向上させる観点から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上、更に好ましくは8質量部以上であり、微細セルロース繊維複合体等を含有させ、機械的強度を維持する観点から、好ましくは50質量部以下、より好ましくは40質量部以下、更に好ましくは35質量部以下、更に好ましくは30質量部以下、更に好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である。   The content of the plasticizer in the rubber composition of the present invention is preferably 1 mass with respect to 100 parts by mass of rubber from the viewpoint of improving the strength and moldability of the resulting composition at high and normal temperatures. Part or more, more preferably 3 parts by weight or more, more preferably 5 parts by weight or more, more preferably 8 parts by weight or more, preferably from the viewpoint of containing a fine cellulose fiber composite and maintaining mechanical strength. 50 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, further preferably 35 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, still more preferably 25 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less, and further preferably 15 parts by mass. Or less.

本発明のゴム組成物中の可塑剤の含有量は、得られる組成物の高温下及び常温下での強度、ならびに成形性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、微細セルロース繊維複合体等を含有させ、機械的強度を維持する観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。   The content of the plasticizer in the rubber composition of the present invention is preferably 1% by mass or more, and more preferably 3% by mass from the viewpoint of improving strength at high temperature and normal temperature of the resulting composition and moldability. % Or more, more preferably 5% by mass or more, from the viewpoint of containing a fine cellulose fiber composite and maintaining mechanical strength, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and still more preferably. It is 35% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, further preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.

[添加剤]
本発明のゴム組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、ゴム工業界で通常用いられる補強用充填材、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、老化防止剤、プロセスオイル、植物油脂、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、酸化マグネシウム、ワックス等のタイヤ用、その他一般ゴム用に配合されている各種添加剤を従来の一般的な量で配合させることができる。
[Additive]
In the rubber composition of the present invention, a reinforcing filler, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization retarder, an aging agent, and the like, which are usually used in the rubber industry, as long as the object of the present invention is not impaired. Various conventional additives for tires such as inhibitor, process oil, vegetable oil and fat, scorch inhibitor, zinc white, stearic acid, magnesium oxide, wax, etc. be able to.

補強用充填材としてはカーボンブラックやシリカ等が好適に用いられ、カーボンブラックとしては、例えば、チャネルブラック;SAF、ISAF、N−339、HAF、N−351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N−234などのファーネスブラック;FT、MTなどのサーマルブラック;アセチレンブラック等が挙げられる。カーボンブラックは、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。   As the reinforcing filler, carbon black, silica or the like is preferably used. As the carbon black, for example, channel black; SAF, ISAF, N-339, HAF, N-351, MAF, FEF, SRF, GPF, ECF Furnace black such as N-234; Thermal black such as FT and MT; Acetylene black and the like. Carbon black may be composed of a single species or a plurality of species.

加硫剤としては、例えば、硫黄、硫黄化合物、オキシム類、ニトロソ化合物、ポリアミン、有機過酸化物等が挙げられる。加硫剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the vulcanizing agent include sulfur, sulfur compounds, oximes, nitroso compounds, polyamines, organic peroxides, and the like. Only one kind of vulcanizing agent may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

加硫促進剤としては、例えば、グァニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系のもの等が挙げられる。加硫促進剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the vulcanization accelerator include guanidine, aldehyde-amine, aldehyde-ammonia, thiazole, sulfenamide, thiourea, thiuram, dithiocarbamate, xanthate, and the like. Only one kind of vulcanization accelerator may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

加硫遅延剤としては、例えば、サリチル酸、無水フタル酸、安息香酸等の芳香族有機酸、N−ニトロソジフェニルアミン、N−ニトロソ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジハイドロキノン、N−ニトロソフェニル−β−ナフチルアミン等のニトロソ化合物等が挙げられる。加硫遅延剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the vulcanization retarder include aromatic organic acids such as salicylic acid, phthalic anhydride, benzoic acid, N-nitrosodiphenylamine, N-nitroso-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinone, N- And nitroso compounds such as nitrosophenyl-β-naphthylamine. Only one kind of vulcanization retarder may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

老化防止剤としては、例えば、アミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、ポリフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダート・フェノール系、亜リン酸エステル系のもの等が挙げられる。老化防止剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the anti-aging agent include amine-based, quinoline-based, hydroquinone derivatives, monophenol-based, polyphenol-based, thiobisphenol-based, hindered phenol-based, and phosphite-based compounds. Only one kind of anti-aging agent may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどが挙げられる。プロセスオイルは、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the process oil include paraffinic process oil, naphthenic process oil, and aromatic process oil. Only one kind of process oil may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落下生油、木ろう、ロジン、パインオイルなどが挙げられる。植物油脂は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。   Examples of vegetable oils include castor oil, cottonseed oil, linseed oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, palm oil, fallen raw oil, wax, rosin, and pine oil. Only one kind of vegetable oil may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

本発明のゴム組成物は、ゴム、前記微細セルロース繊維又はその改質物、及び可塑剤を含有するものであれば特に限定なく調製することができるが、ゴムにセルロース繊維を直接混合するとセルロース繊維が凝集しやすいため、ゴムと混和性の高い可塑剤中に微細セルロース繊維又はその改質物を予め分散させた後、ゴムと混合することによりセルロース繊維の分散性が向上し、高温下での強度の維持と伸縮性が向上したゴム組成物が得られると考えられる。よって、本発明はまた、本発明のゴム組成物の製造方法として、以下の工程(I)及び(II)を含む製造方法を提供する。
工程(I):可塑剤と微細セルロース繊維又はその改質物の分散液とを混合した後、溶媒の一部を除去して、微細セルロース繊維又はその改質物/可塑剤の混合物を得る工程
工程(II):前記工程(I)で得られた混合物とゴムとを混合する工程
The rubber composition of the present invention can be prepared without particular limitation as long as it contains rubber, the fine cellulose fiber or a modified product thereof, and a plasticizer. However, when cellulose fiber is directly mixed with rubber, Because it is easy to agglomerate, the dispersibility of cellulose fibers is improved by dispersing fine cellulose fibers or a modified product thereof in a plasticizer that is highly miscible with rubber and then mixing with rubber. It is considered that a rubber composition having improved maintenance and stretchability can be obtained. Therefore, this invention also provides the manufacturing method containing the following process (I) and (II) as a manufacturing method of the rubber composition of this invention.
Step (I): A step of mixing a plasticizer and a dispersion of fine cellulose fibers or a modified product thereof, and then removing a part of the solvent to obtain a mixture of fine cellulose fibers or a modified product / plasticizer thereof ( II): Step of mixing the mixture obtained in the step (I) with rubber

工程(I)における可塑剤と微細セルロース繊維又はその改質物の混合質量比は、可塑剤100質量部に対して、微細セルロース繊維又はその改質物を1〜200質量部混合することが好ましく、1〜100質量部混合することがより好ましい。   The mixing mass ratio of the plasticizer and the fine cellulose fiber or the modified product thereof in the step (I) is preferably 1 to 200 parts by mass of the fine cellulose fiber or the modified product with respect to 100 parts by mass of the plasticizer. It is more preferable to mix -100 mass parts.

混合方法としては、高い剪断力と圧力とをかけて分散を促進する観点から、ホモジナイザーによる混合方法が好ましいが、プロペラ式攪拌装置、ロータリー攪拌装置、電磁攪拌装置等による方法を用いることもできる。   As a mixing method, a mixing method using a homogenizer is preferable from the viewpoint of promoting dispersion by applying a high shear force and pressure, but a method using a propeller type stirring device, a rotary stirring device, an electromagnetic stirring device, or the like can also be used.

混合温度としては、ハンドリングの観点から、10℃〜50℃が好ましく、15℃〜30℃がより好ましい。   The mixing temperature is preferably 10 ° C to 50 ° C, more preferably 15 ° C to 30 ° C, from the viewpoint of handling.

次いで、得られた混合物を乾燥し、溶媒の一部を除去して、微細セルロース繊維又はその改質物/可塑剤の混合物を得る。乾燥は、完全に溶媒を除去するまで行う必要はなく、本発明の目的を損なわない限り溶媒を含有していてもよい。乾燥方法としては、水絞りロールによって溶媒を除去した後に加熱オーブンで乾燥させる方法、パルス燃焼による衝撃波により乾燥させる方法、凍結乾燥法、噴霧乾燥法、真空乾燥法等を採用することができる。   The resulting mixture is then dried and a portion of the solvent is removed to obtain a fine cellulose fiber or its modified / plasticizer mixture. Drying does not need to be performed until the solvent is completely removed, and may contain a solvent as long as the object of the present invention is not impaired. As a drying method, a method of removing the solvent by a water squeeze roll and then drying in a heating oven, a method of drying by a shock wave by pulse combustion, a freeze drying method, a spray drying method, a vacuum drying method, or the like can be employed.

工程(II)において、前記工程(I)で得られた混合物(微細セルロース繊維又はその改質物/可塑剤)とゴムとを混合する。その際の温度は通常10〜300℃であり、好ましくは20〜200℃である。工程(II)における混合方法は、工程(I)における混合方法と同じ方法を用いることができる。工程(II)においては、工程(I)で得られた混合物に前述する添加剤を予め分散した後、ゴムと混合することもできる。   In step (II), the mixture (fine cellulose fiber or a modified product / plasticizer thereof) obtained in step (I) is mixed with rubber. The temperature in that case is 10-300 degreeC normally, Preferably it is 20-200 degreeC. The same method as the mixing method in the step (I) can be used as the mixing method in the step (II). In the step (II), the above-mentioned additive is dispersed in advance in the mixture obtained in the step (I) and then mixed with rubber.

本発明のゴム組成物は、上記の方法に加えて公知の方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋して使用することができる。例えば、ロール等の開放式混練機、バンバリーミキサー等の密閉式混練機等の混練機を用いて混練し、成形加工後に加硫を行い、各種ゴム製品用途に適用することができる。   The rubber composition of the present invention can be used after being kneaded by a known method in addition to the above method to be a composition, vulcanized or crosslinked. For example, it can be kneaded using a kneader such as an open kneader such as a roll or a closed kneader such as a Banbury mixer, vulcanized after molding, and applied to various rubber products.

本発明のゴム組成物は、加工性が良好で、かつ、高温下で良好な強度を示しながらも、また、伸縮性に優れるため、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等各種用途、なかでも、自動車用途に好適に用いることができる。   The rubber composition of the present invention has good processability and good strength at high temperatures, and also has excellent stretchability, so that it can be used in various applications such as household goods, home appliance parts, and automobile parts. However, it can be suitably used for automobile applications.

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。なお、この実施例は、単なる本発明の例示であり、何ら限定を意味するものではない。例中の部は、特記しない限り質量部である。なお、「常圧」とは101.3kPaを、「常温」とは25℃を示す。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. Note that this example is merely illustrative of the present invention and is not meant to be limiting. The parts in the examples are parts by mass unless otherwise specified. “Normal pressure” indicates 101.3 kPa, and “normal temperature” indicates 25 ° C.

〔微細セルロース繊維の平均繊維径〕
微細セルロース繊維に水を加えて、その濃度が0.0001質量%の分散液を調製し、該分散液をマイカ(雲母)上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(AFM、Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製、プローブはナノセンサーズ社製Point Probe (NCH)を使用)を用いて、該観察試料中のセルロース繊維の繊維高さを測定する。その際、該セルロース繊維が確認できる顕微鏡画像において、微細セルロース繊維を5本以上抽出し、それらの繊維高さから平均繊維径を算出する。
[Average fiber diameter of fine cellulose fiber]
Water is added to fine cellulose fibers to prepare a dispersion having a concentration of 0.0001% by mass, and the dispersion is dropped onto mica (mica) and dried, and an atomic force microscope ( Using AFM, Nanoscope III Tapping mode AFM, manufactured by Digital Instrument, and using Probe Probe (NCH) manufactured by Nanosensors, the fiber height of the cellulose fiber in the observed sample is measured. In that case, in the microscope image which can confirm this cellulose fiber, five or more fine cellulose fibers are extracted, and an average fiber diameter is calculated from those fiber heights.

〔微細セルロース繊維及び微細セルロース繊維複合体のカルボキシ基含有量〕
乾燥質量0.5gの微細セルロース繊維又は微細セルロース繊維複合体を100mLビーカーにとり、イオン交換水もしくはメタノール/水=2/1の混合溶媒を加えて全体で55mLとし、そこに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mLを加えて分散液を調製し、微細セルロース繊維又は微細セルロース繊維複合体が十分に分散するまで該分散液を攪拌する。この分散液に0.1M塩酸を加えてpHを2.5〜3に調整し、自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、商品名「AUT−50」)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を待ち時間60秒の条件で該分散液に滴下し、1分ごとの電導度及びpHの値を測定し、pH11程度になるまで測定を続け、電導度曲線を得る。この電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、次式により、微細セルロース繊維又は微細セルロース繊維複合体のカルボキシ基含有量を算出する。
カルボキシ基含有量(mmol/g)=水酸化ナトリウム滴定量×水酸化ナトリウム水溶液濃度(0.05M)/セルロース繊維の質量(0.5g)
[Carboxy group content of fine cellulose fiber and fine cellulose fiber composite]
Take a fine cellulose fiber or a fine cellulose fiber composite with a dry mass of 0.5 g in a 100 mL beaker, add ion-exchanged water or a mixed solvent of methanol / water = 2/1 to make a total of 55 mL, and 0.01M sodium chloride aqueous solution there 5 mL is added to prepare a dispersion, and the dispersion is stirred until the fine cellulose fiber or fine cellulose fiber composite is sufficiently dispersed. 0.1M hydrochloric acid was added to this dispersion to adjust the pH to 2.5-3, and 0.05M sodium hydroxide aqueous solution was added using an automatic titrator (trade name “AUT-50” manufactured by Toa DKK Corporation). The solution is dropped into the dispersion under the condition of a waiting time of 60 seconds, and the conductivity and pH values are measured every minute, and the measurement is continued until the pH is about 11 to obtain a conductivity curve. From this conductivity curve, the sodium hydroxide titration amount is obtained, and the carboxy group content of the fine cellulose fiber or fine cellulose fiber composite is calculated by the following formula.
Carboxy group content (mmol / g) = sodium hydroxide titration × sodium hydroxide aqueous solution concentration (0.05 M) / mass of cellulose fiber (0.5 g)

微細セルロース繊維の調製例1(天然セルロースにN−オキシル化合物を作用させて得られるカルボキシ基含有微細セルロース繊維(長繊維)の分散液)
針葉樹の漂白クラフトパルプ(フレッチャー チャレンジ カナダ社製、商品名「Machenzie」、CSF650ml)を天然セルロース繊維として用いた。TEMPOとしては、市販品(ALDRICH社製、Free radical、98質量%)を用いた。次亜塩素酸ナトリウムとしては、市販品(和光純薬工業社製)を用いた。臭化ナトリウムとしては、市販品(和光純薬工業社製)を用いた。
Preparation Example 1 of Fine Cellulose Fiber (Dispersion of carboxy group-containing fine cellulose fiber (long fiber) obtained by allowing N-oxyl compound to act on natural cellulose)
Conifer bleached kraft pulp (Fletcher Challenge Canada, trade name “Machenzie”, CSF 650 ml) was used as natural cellulose fiber. As TEMPO, a commercially available product (ALDRICH, Free radical, 98% by mass) was used. As sodium hypochlorite, a commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. A commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as sodium bromide.

まず、針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gのイオン交換水で十分に攪拌した後、該パルプ質量100gに対し、TEMPO1.25質量%、臭化ナトリウム12.5質量%、次亜塩素酸ナトリウム28.4質量%をこの順で添加した。pHスタッドを用い、0.5M水酸化ナトリウムを滴下してpHを10.5に保持した。反応を120分(20℃)行った後、水酸化ナトリウムの滴下を停止し、酸化パルプを得た。イオン交換水を用いて得られた酸化パルプを十分に洗浄し、次いで脱水処理を行った。その後、酸化パルプ3.9gとイオン交換水296.1gを高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバーストラボ HJP−2 5005)を用いて245MPaで微細化処理を2回行い、カルボキシ基含有微細セルロース繊維分散液(固形分濃度1.3質量%)を得た。この微細セルロース繊維の平均繊維径は3.3nm、カルボキシ基含有量は1.4mmol/gであった。   First, 100 g of bleached kraft pulp fiber of coniferous trees was sufficiently stirred with 9900 g of ion-exchanged water, and then TEMPO 1.25 mass%, sodium bromide 12.5 mass%, sodium hypochlorite 28 with respect to 100 g of the pulp mass. .4% by weight was added in this order. Using a pH stud, 0.5 M sodium hydroxide was added dropwise to maintain the pH at 10.5. After carrying out the reaction for 120 minutes (20 ° C.), dropping of sodium hydroxide was stopped to obtain oxidized pulp. The oxidized pulp obtained using ion-exchanged water was sufficiently washed and then dehydrated. Thereafter, 3.9 g of oxidized pulp and 296.1 g of ion-exchanged water were refined twice at 245 MPa using a high-pressure homogenizer (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., Starburst Lab HJP-2 5005), and carboxy group-containing fine cellulose fibers A dispersion (solid content concentration 1.3% by mass) was obtained. This fine cellulose fiber had an average fiber diameter of 3.3 nm and a carboxy group content of 1.4 mmol / g.

微細セルロース繊維の調製例2(酸型処理して得られるカルボキシ基含有微細セルロース繊維分散液)
ビーカーに微細セルロース繊維の調製例1で得られたカルボキシ基含有微細セルロース繊維分散液4088.75g(固形分濃度1.3質量%)及びイオン交換水4085gを加え0.5質量%の水溶液とし、メカニカルスターラーにて室温下(25℃)、30分攪拌した。続いて1M塩酸水溶液を245g仕込み室温下、1時間反応させた。反応終了後、アセトンで再沈し、ろ過、その後、アセトン/イオン交換水にて洗浄を行い、塩酸及び塩を除去した。最後にアセトンを加えろ過し、アセトンにカルボキシ基含有微細セルロース繊維が膨潤した状態のアセトン含有酸型セルロース繊維分散液(固形分濃度5.0質量%)を得た。反応終了後、ろ過し、その後、イオン交換水にて洗浄を行い、塩酸及び塩を除去した。アセトンで溶媒置換した後、ジメチルホルムアミド(DMF)で溶媒置換し、カルボキシ基含有微細セルロース繊維が膨潤した状態のDMF含有酸型セルロース繊維分散液(固形分濃度5.0質量%)を得た。この微細セルロース繊維の平均繊維径は3.3nm、カルボキシ基含有量は1.4mmol/gであった。
Preparation Example 2 of Fine Cellulose Fiber (Carboxy Group-Containing Fine Cellulose Fiber Dispersion Obtained by Acid Type Treatment)
Add 4088.75 g of the carboxy group-containing fine cellulose fiber dispersion obtained in Preparation Example 1 of fine cellulose fibers (solid content concentration: 1.3% by mass) and 4085 g of ion-exchanged water to a beaker to obtain a 0.5% by mass aqueous solution, The mixture was stirred with a mechanical stirrer at room temperature (25 ° C.) for 30 minutes. Subsequently, 245 g of 1M hydrochloric acid aqueous solution was added and reacted at room temperature for 1 hour. After completion of the reaction, the solution was reprecipitated with acetone, filtered, and then washed with acetone / ion exchange water to remove hydrochloric acid and salts. Finally, acetone was added and filtered to obtain an acetone-containing acid-type cellulose fiber dispersion (solid content concentration: 5.0% by mass) in which carboxy group-containing fine cellulose fibers were swollen in acetone. After completion of the reaction, the mixture was filtered, and then washed with ion exchange water to remove hydrochloric acid and salts. After solvent substitution with acetone, the solvent substitution with dimethylformamide (DMF) was performed to obtain a DMF-containing acid-type cellulose fiber dispersion (solid content concentration 5.0% by mass) in a state where the carboxy group-containing fine cellulose fibers were swollen. This fine cellulose fiber had an average fiber diameter of 3.3 nm and a carboxy group content of 1.4 mmol / g.

EO/PO共重合部を有するアミン(EOPOアミン)の製造例1〜4
プロピレングリコール第三級ブチルエーテル132g(1モル)を1Lのオートクレーブに仕込み、75℃に加熱し、フレーク状の水酸化カリウム1.2gを加え、溶解するまで攪拌した。次いで、表1に示す量のエチレンオキシド(EO)とプロピレンオキシド(PO)を110℃で0.34MPaにて反応させた後、Magnesol 30/40(ケイ酸マグネシウム、ダラスグループ社製)7.14gを投入して95℃で中和し、得られた生成物をジ第三級ブチル−p−クレゾール 0.16gを添加、混合した後、濾過して、EO/PO共重合体であるポリエーテルを得た。
Production Examples 1 to 4 of an amine having an EO / PO copolymer part (EOPO amine)
132 g (1 mol) of propylene glycol tertiary butyl ether was charged into a 1 L autoclave, heated to 75 ° C., added with 1.2 g of flaky potassium hydroxide, and stirred until dissolved. Next, after reacting the amounts of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) shown in Table 1 at 110 ° C. and 0.34 MPa, Magnesol 30/40 (magnesium silicate, manufactured by Dallas Group) 7.14 g The resulting product was neutralized at 95 ° C., and 0.16 g of ditertiary butyl-p-cresol was added to and mixed with the resulting product, followed by filtration to obtain a polyether as an EO / PO copolymer. Obtained.

一方、酸化ニッケル/酸化銅/酸化クロム(モル比:75/23/2)(和光純薬工業社)の触媒を充填した1.250mLの管状反応容器に上記で得られたポリエーテル(8.4mL/min)、アンモニア(12.6mL/min)及び水素(0.8mL/min)をそれぞれ供給した。容器の温度を190℃に維持し、圧力を14MPaに維持した。そして容器からの粗流出液を70℃及び3.5mmHgにて30分間留去した。得られたアミノ化ポリエーテル200g及び15%塩酸水溶液93.6gをフラスコに仕込み、反応混合物を100℃にて3.75時間加熱し、第三級ブチルエーテルを酸で開裂させた。そして生成物を15%の水酸化カリウム水溶液144gで中和した。次に中和された生成物を112℃で一時間減圧留去して濾過し、前述の式(i)で表されるEO/PO共重合部を有するモノアミン(EOPOアミン)を得た。なお、得られたモノアミンは、EO/PO共重合部とアミンが直接結合しており、前記式(i)におけるRは水素原子である。 On the other hand, a polyether (8.) obtained in a 1.250 mL tubular reaction vessel filled with a catalyst of nickel oxide / copper oxide / chromium oxide (molar ratio: 75/23/2) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 4 mL / min), ammonia (12.6 mL / min), and hydrogen (0.8 mL / min) were supplied. The container temperature was maintained at 190 ° C. and the pressure was maintained at 14 MPa. The crude effluent from the vessel was distilled off at 70 ° C. and 3.5 mmHg for 30 minutes. 200 g of the obtained aminated polyether and 93.6 g of 15% hydrochloric acid aqueous solution were charged into a flask, and the reaction mixture was heated at 100 ° C. for 3.75 hours to cleave tertiary butyl ether with an acid. The product was neutralized with 144 g of a 15% aqueous potassium hydroxide solution. Next, the neutralized product was distilled off under reduced pressure at 112 ° C. for 1 hour and filtered to obtain a monoamine (EOPO amine) having an EO / PO copolymer part represented by the above formula (i). In the obtained monoamine, the EO / PO copolymer part and the amine are directly bonded, and R 1 in the formula (i) is a hydrogen atom.

なお、アミン共重合部の分子量は、例えば、製造例1のアミンの場合、
44〔EO分子量(44.03)×EO付加モル数(1)〕+522〔PO分子量(58.04)×PO付加モル数(9)〕+58.04〔出発原料中のPO部分分子量(プロピレングリコール)〕=624
を四捨五入して600と算出した。
The molecular weight of the amine copolymerization part is, for example, in the case of the amine of Production Example 1,
44 [EO molecular weight (44.03) × EO addition moles (1)] + 522 [PO molecular weight (58.04) × PO addition moles (9)] + 58.04 [PO partial molecular weight in starting material (propylene glycol) )] = 624
Was rounded to 600.

Figure 2017008157
Figure 2017008157

微細セルロース繊維複合体の製造例1(実施例1〜4、7〜9)
マグネティックスターラー、攪拌子を備えたビーカーに、微細セルロース繊維の調製例2で得られたカルボキシ基含有微細セルロース繊維分散液35g(固形分濃度5.0質量%)を仕込んだ。続いて、表2に示す種類のアミンを表2に示すアミン基量に相当する量、縮合剤である4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロライド(DMT−MM)を微細セルロース繊維のカルボキシ基1molに対して2.2〜4molに相当する量、N−メチルモルホリン(NMM)を微細セルロース繊維のカルボキシ基1molに対して1.2〜3molに相当する量をそれぞれ仕込み、DMF300g中に溶解させ、反応液を室温(25℃)で14時間反応させた。反応終了後ろ過し、イオン交換水にて洗浄、DMT−MM塩を除去し、アセトンで洗浄及び溶媒置換することで、微細セルロース繊維に、表2に示す種類のアミンがアミド結合を介して連結した微細セルロース繊維複合体を得た。なお、EOPOアミン以外のアミン(C3アミン:プロピルアミン、C12アミン:ドデシルアミン、C18アミン:オクタデシルアミン)は市販品を購入して用いた。
Production Example 1 of Fine Cellulose Fiber Composite (Examples 1-4, 7-9)
A beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirrer was charged with 35 g of carboxy group-containing fine cellulose fiber dispersion (solid content concentration 5.0% by mass) obtained in Preparation Example 2 of fine cellulose fibers. Subsequently, 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4, which is a condensing agent, corresponds to the amount of amine group shown in Table 2 for the types of amines shown in Table 2. -Methylmorpholinium chloride (DMT-MM) in an amount corresponding to 2.2 to 4 mol with respect to 1 mol of carboxy groups of fine cellulose fibers, and N-methylmorpholine (NMM) with respect to 1 mol of carboxy groups of fine cellulose fibers. An amount corresponding to 1.2 to 3 mol was charged and dissolved in 300 g of DMF, and the reaction solution was reacted at room temperature (25 ° C.) for 14 hours. After completion of the reaction, filtration, washing with ion-exchanged water, removing DMT-MM salt, washing with acetone and solvent substitution, the types of amines shown in Table 2 are linked to fine cellulose fibers via amide bonds. A fine cellulose fiber composite was obtained. In addition, amines other than EOPO amine (C3 amine: propylamine, C12 amine: dodecylamine, C18 amine: octadecylamine) were purchased and used.

微細セルロース繊維複合体の製造例2(実施例5)
マグネティックスターラー、攪拌子を備えたビーカーに、微細セルロース繊維の調製例2で得られたカルボキシ基含有微細セルロース繊維分散液35g(固形分濃度5.0質量%)を仕込んだ。続いて、表2に示す種類のアミンを表2に示すアミン基量に相当する量を仕込み、イオン交換水300g中に溶解させ、反応液を室温(25℃)で14時間反応させた。反応終了後ろ過し、イオン交換水にて洗浄、アセトンで洗浄及び溶媒置換することで、微細セルロース繊維に、表2に示す種類のアミンがイオン結合を介して連結した微細セルロース繊維複合体を得た。
Production Example 2 of Fine Cellulose Fiber Composite (Example 5)
A beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirrer was charged with 35 g of carboxy group-containing fine cellulose fiber dispersion (solid content concentration 5.0% by mass) obtained in Preparation Example 2 of fine cellulose fibers. Subsequently, an amine of the type shown in Table 2 was charged in an amount corresponding to the amine group amount shown in Table 2, dissolved in 300 g of ion-exchanged water, and the reaction solution was reacted at room temperature (25 ° C.) for 14 hours. After completion of the reaction, the mixture is filtered, washed with ion-exchanged water, washed with acetone, and solvent-replaced to obtain a fine cellulose fiber composite in which amines of the types shown in Table 2 are linked to fine cellulose fibers via ionic bonds. It was.

微細セルロース繊維複合体の製造例3(実施例10)
<アミド結合によるフェニル基修飾>
マグネティックスターラー、攪拌子を備えたビーカーに、微細セルロース繊維の調製例2で得られたカルボキシ基含有微細セルロース繊維分散液35g(固形分濃度5.0質量%)を仕込んだ。続いて、アニリンを表2に示すアミン基量に相当する量、縮合剤であるDMT−MMを微細セルロース繊維のカルボキシ基1molに対して2.5molに相当する量、NMMを微細セルロース繊維のカルボキシ基1molに対して1.4molに相当する量をそれぞれ仕込み、DMF300g中に溶解させ、反応液を室温(25℃)で14時間反応させた。反応終了後ろ過し、イオン交換水にて洗浄、DMT−MM塩を除去し、アセトンで洗浄及び溶媒置換することで、微細セルロース繊維に、フェニル基がアミド結合を介して連結した微細セルロース繊維複合体を得た。
<イオン結合によるEO/PO共重合部修飾>
得られた微細セルロース繊維複合体分散液10g(固形分濃度5.0質量%)に対し、表2に示すEOPOアミンを表2に示すアミン基量に相当する量を仕込み、イオン交換水100g中に溶解させ、反応液を室温(25℃)で14時間反応させた。反応終了後ろ過し、イオン交換水にて洗浄、アセトンで洗浄及び溶媒置換することで、微細セルロース繊維に、アミド結合を介してフェニル基と、イオン結合を介してEO/PO共重合部がそれぞれ連結した微細セルロース繊維複合体を得た。
Production Example 3 of Fine Cellulose Fiber Composite (Example 10)
<Phenyl group modification by amide bond>
A beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirrer was charged with 35 g of carboxy group-containing fine cellulose fiber dispersion (solid content concentration 5.0% by mass) obtained in Preparation Example 2 of fine cellulose fibers. Subsequently, aniline is an amount corresponding to the amount of amine groups shown in Table 2, DMT-MM as a condensing agent is an amount corresponding to 2.5 mol with respect to 1 mol of carboxy groups of the fine cellulose fiber, and NMM is carboxy of the fine cellulose fiber. An amount corresponding to 1.4 mol was charged per 1 mol of the group, dissolved in 300 g of DMF, and the reaction solution was reacted at room temperature (25 ° C.) for 14 hours. After completion of the reaction, the mixture is filtered, washed with ion-exchanged water, DMT-MM salt is removed, washed with acetone, and solvent substitution is performed. Fine cellulose fiber composites in which phenyl groups are connected to fine cellulose fibers via amide bonds Got the body.
<Modification of EO / PO copolymer part by ionic bond>
An amount of EOPO amine shown in Table 2 corresponding to the amine group amount shown in Table 2 was charged into 10 g of the obtained fine cellulose fiber composite dispersion (solid content concentration 5.0% by mass), and in 100 g of ion-exchanged water. The reaction solution was reacted at room temperature (25 ° C.) for 14 hours. After completion of the reaction, the mixture is filtered, washed with ion-exchanged water, washed with acetone, and solvent-substituted, so that the fine cellulose fiber has a phenyl group via an amide bond and an EO / PO copolymer part via an ionic bond. A linked fine cellulose fiber composite was obtained.

実施例1〜10及び比較例1
<可塑剤と微細セルロース繊維又はその改質物の混合物の製造>
微細セルロース繊維複合体の製造例1〜3で製造した微細セルロース繊維複合体の分散液、又は、微細セルロース繊維の調製例2で製造した微細セルロース繊維の分散液に、可塑剤(セバシン酸ジ2−エチルヘキシル、田岡化学工業社製)を表2に示す配合量となるよう添加して超音波ホモジナイザー(US−300E、日本精機製作所社製)にて2分間攪拌後、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバーストラボ HJP−2 5005)にて100MPaで2パス、150MPaで1パス微細処理させた(25℃)。該均一混合物をガラスシャーレに注ぎ、2日間40℃で真空乾燥を行い、可塑剤と微細セルロース繊維又はその改質物の混合物を製造した。
Examples 1 to 10 and Comparative Example 1
<Production of a mixture of a plasticizer and fine cellulose fibers or a modified product thereof>
To the dispersion of the fine cellulose fiber composite produced in Production Examples 1 to 3 of the fine cellulose fiber composite or the dispersion of the fine cellulose fiber produced in Preparation Example 2 of the fine cellulose fiber, a plasticizer (Dibasic Sebacate 2 -Ethylhexyl, manufactured by Taoka Chemical Co., Ltd.) was added so as to have the blending amount shown in Table 2, and stirred for 2 minutes with an ultrasonic homogenizer (US-300E, manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.). , Starburst Lab HJP-2 5005) was subjected to fine treatment at 100 MPa for 2 passes and 150 MPa for 1 pass (25 ° C.). The homogeneous mixture was poured into a glass petri dish and vacuum-dried at 40 ° C. for 2 days to produce a mixture of a plasticizer and fine cellulose fibers or a modified product thereof.

<ゴム組成物の調製>
ゴム成分100質量部に対して、上記で得られた可塑剤と微細セルロース繊維又はその改質物の混合物に表2に示す添加剤を表2の配合処方に従って配合して混合したものを添加し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調製した。
<Preparation of rubber composition>
To 100 parts by mass of the rubber component, a mixture of the plasticizer and fine cellulose fiber obtained as described above or a modified product thereof mixed with the additives shown in Table 2 according to the formulation of Table 2 is added, A rubber composition was prepared by kneading using an ordinary Banbury mixer.

なお、表2における原料は以下の通りである。
〔ゴム〕
クロロプレンゴム:デンカクロロプレンDCR−36、電気化学工業社製
天然ゴム(NR):RSS#3、竹原ゴム加工社製
〔可塑剤〕
可塑剤:セバシン酸ジ2−エチルヘキシル、DOS、田岡化学工業社製
〔添加剤〕
亜鉛華:酸化亜鉛、亜鉛華3号、三井金属鉱業社製
ステアリン酸:工業用ステアリン酸、花王社製
酸化マグネシウム:キョーワマグ150、協和化学工業社製
ワックス:ミクロクリスタリンワックス、精工化学社製
老化防止剤:アンチゲン6C、住友化学社製
硫黄:加硫剤、5%オイル処理硫黄、細井化学工業社製
ノクセラーTS:加硫促進剤、大内新興化学工業社製
サンセラーDM−G:加硫促進剤、三新化学工業社製
加硫遅延剤:リターダーCTP、東レ・ファインケミカル社製
In addition, the raw material in Table 2 is as follows.
[Rubber]
Chloroprene rubber: Denka Chloroprene DCR-36, natural rubber (NR) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd .: RSS # 3, manufactured by Takehara Rubber Co., Ltd. [plasticizer]
Plasticizer: Di-2-ethylhexyl sebacate, DOS, manufactured by Taoka Chemical Co., Ltd. [Additives]
Zinc flower: Zinc oxide, Zinc flower No. 3, Stearic acid manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd .: Industrial stearic acid, Magnesium oxide manufactured by Kao Co., Ltd .: Kyowa Mag 150, Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. wax: Microcrystalline wax, Seiko Chemical Co., Ltd. Agent: Antigen 6C, Sulfur manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd .: Vulcanizing agent, 5% oil-treated sulfur, Noxeller TS manufactured by Hosoi Chemical Co., Ltd .: Vulcanization accelerator, Sunseller DM-G manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd .: Vulcanization accelerator Sanshin Chemical Industries, Ltd. Vulcanization retarder: Retarder CTP, Toray Fine Chemicals

得られたゴム組成物については、それぞれ以下の方法により加硫ゴムを作製して下記の試験例1〜2の方法に従って評価した。結果を表2に示す。
(加硫ゴムの作製)各ゴム組成物を20cm×20cmの金型に充填後、150℃にて30分加熱して加硫ゴムを調製した。
About the obtained rubber composition, vulcanized rubber was produced by the following methods, respectively, and evaluated according to the methods of Test Examples 1 and 2 below. The results are shown in Table 2.
(Preparation of Vulcanized Rubber) Each rubber composition was filled in a 20 cm × 20 cm mold and heated at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a vulcanized rubber.

試験例1(貯蔵弾性率)
動的粘弾性装置(SII社製、商品名「DMS6100」)を用いて、幅5mm、長さ20mmの短冊型サンプルを、窒素雰囲気下、周波数1Hzで、−50℃から150℃まで、1分間に2℃の割合で温度を上昇させて、引張モードで計測した。貯蔵弾性率(E’)は100℃と20℃の値を用いた。貯蔵弾性率の値が大きいほど機械的強度に優れることを示し、20℃の数値は好ましくは70MPa以上であることが機械的強度に優れ、また、100℃の数値は好ましくは8.2MPa以上である場合に高温下での強度が維持されていることを示す。
Test example 1 (storage modulus)
Using a dynamic viscoelastic device (trade name “DMS6100” manufactured by SII), a strip-shaped sample having a width of 5 mm and a length of 20 mm was subjected to a frequency of 1 Hz in a nitrogen atmosphere at a frequency of 1 Hz for 1 minute. The temperature was increased at a rate of 2 ° C. and measured in the tensile mode. The storage elastic modulus (E ′) was 100 ° C. and 20 ° C. The larger the value of the storage elastic modulus, the better the mechanical strength. The numerical value at 20 ° C is preferably 70 MPa or more, and the mechanical strength is excellent, and the value at 100 ° C is preferably 8.2 MPa or more. In some cases, the strength at high temperature is maintained.

試験例2(破断伸度)
引張圧縮試験機(SHIMADZU社製、商品名「Autograph AGS−X」)を用いて、JIS K7113に準拠して、成形体の破断伸度引張試験によって測定した。2号ダンベルで打ち抜いたサンプルを支点間距離80mmでセットし、クロスヘッド速度10mm/minで測定した。破断伸度が50%以上の場合に伸縮性に優れていることを示し、その値がより高い方が伸縮性に優れていることを示す。
Test Example 2 (Elongation at break)
Using a tensile and compression tester (manufactured by SHIMADZU, trade name “Autograph AGS-X”), the molded body was measured by a tensile elongation test at break according to JIS K7113. A sample punched with a No. 2 dumbbell was set at a fulcrum distance of 80 mm and measured at a crosshead speed of 10 mm / min. When the elongation at break is 50% or more, the stretchability is excellent, and the higher the value, the better the stretchability.

Figure 2017008157
Figure 2017008157

表2に示す結果から明らかなとおり、実施例で得られたゴム組成物は比較例のゴム組成物に比べて、20℃及び100℃の貯蔵弾性率が高く、高温下においても強度を維持していることが分かる。また、破断伸度がいずれも高く、伸縮性に優れることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 2, the rubber compositions obtained in the examples have higher storage elastic modulus at 20 ° C. and 100 ° C. than the rubber compositions of the comparative examples, and maintain the strength even at high temperatures. I understand that Also, it can be seen that the elongation at break is high and the stretchability is excellent.

本発明のゴム組成物は、工作機械部品、家電部品、自動車部品等として好適に使用することができる。   The rubber composition of the present invention can be suitably used as machine tool parts, home appliance parts, automobile parts and the like.

Claims (5)

ゴム、微細セルロース繊維又はその改質物、及び可塑剤を含有してなるゴム組成物であって、該微細セルロース繊維の平均繊維径が0.1nm以上200nm以下であり、該微細セルロース繊維を構成するセルロースがカルボキシ基を有するものである、ゴム組成物。   A rubber composition comprising rubber, fine cellulose fibers or a modified product thereof, and a plasticizer, wherein the fine cellulose fibers have an average fiber diameter of 0.1 nm or more and 200 nm or less, and constitute the fine cellulose fibers A rubber composition in which cellulose has a carboxy group. 微細セルロース繊維の改質物が、微細セルロース繊維のカルボキシ基に炭化水素基又はエチレンオキサイド/プロピレンオキサイド(EO/PO)共重合部が導入されたものである、請求項1記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1, wherein the modified product of the fine cellulose fiber is obtained by introducing a hydrocarbon group or an ethylene oxide / propylene oxide (EO / PO) copolymer part into a carboxy group of the fine cellulose fiber. 炭化水素基又はエチレンオキサイド/プロピレンオキサイド(EO/PO)共重合部の導入がアミド結合及び/又はイオン結合を介したものである、請求項2記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 2, wherein the introduction of the hydrocarbon group or the ethylene oxide / propylene oxide (EO / PO) copolymerized part is via an amide bond and / or an ionic bond. 微細セルロース繊維又はその改質物の含有量が、ゴム100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下である、請求項1〜3いずれか記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein a content of the fine cellulose fiber or a modified product thereof is 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber. 下記工程(I)及び(II)を有する、請求項1〜4いずれか記載のゴム組成物の製造方法。
工程(I):可塑剤と微細セルロース繊維又はその改質物の分散液とを混合した後、溶媒の一部を除去して、微細セルロース繊維又はその改質物/可塑剤の混合物を得る工程
工程(II):前記工程(I)で得られた混合物とゴムとを混合する工程
The manufacturing method of the rubber composition in any one of Claims 1-4 which has following process (I) and (II).
Step (I): A step of mixing a plasticizer and a dispersion of fine cellulose fibers or a modified product thereof, and then removing a part of the solvent to obtain a mixture of fine cellulose fibers or a modified product / plasticizer thereof ( II): Step of mixing the mixture obtained in the step (I) with rubber
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