JP2018044099A - Fine particle-containing composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition that uses fine cellulose as a dispersant in a low polar solvent, with fine particles dispersed stably.SOLUTION: A fine particle-containing composition contains fine fibrous cellulose satisfying the following conditions (A)-(E), an organic solvent, and fine particles: (A) the fine fibrous cellulose has a number average fiber diameter of 2-500 nm, (B) it has an average aspect ratio of 10-1000, (C) it has a cellulose I crystal structure, (D) it has an anionic functional group, (E) a polyether amine represented by formula (1) binds to part or all of the anionic functional group described in (D). [R-Reach are a C1-20 linear/branched alkylene group, a C1-20 arylene group or H; n1 to n3 each independently are 0 to 80, 10≤(n1+n2+n3)≤240; AO is an oxyalkylene group having 2 or more and 4 or less carbon atoms; an average value of x is 0.5 to 1; an average value of y, z is 0-1].SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、微粒子含有組成物に関する。   The present invention relates to a fine particle-containing composition.

従来、有限な資源である石油由来のプラスチック材料が多用されていたが、近年、環境に対する負荷の少ない技術が脚光を浴びるようになった。かかる技術背景の下、天然に多量に存在するバイオマスであるセルロースから製造される微細繊維状セルロースが注目されている。微細繊維状セルロースは水中で微粒子を分散安定化できる。例えば特許文献1には、数平均繊維径が2〜150nmであり、かつセルロース分子中の各グルコースユニットのC6位が選択的にカルボキシル基に変性された微細セルロース繊維が水中での微粒子の分散剤として提案されている。   In the past, plastic materials derived from petroleum, which is a finite resource, have been used extensively, but in recent years, technologies with less environmental impact have come to the spotlight. Under such a technical background, fine fibrous cellulose produced from cellulose, which is a biomass that exists in large amounts in nature, has attracted attention. Fine fibrous cellulose can disperse and stabilize fine particles in water. For example, Patent Document 1 discloses that a fine cellulose fiber having a number average fiber diameter of 2 to 150 nm and a C6 position of each glucose unit in a cellulose molecule selectively modified with a carboxyl group is a fine particle dispersant in water. As proposed.

特開2013−249448号公報JP2013-249448A

特許文献1に記載の微細セルロースは、親水性が高いため低極性の溶媒への分散性に乏しく、低極性の溶媒中の分散剤として使用することは困難である。発明の課題は、低極性の溶媒中で微粒子を分散安定化した微粒子含有組成物を提供することにある。   Since the fine cellulose described in Patent Document 1 has high hydrophilicity, it is poor in dispersibility in a low-polar solvent and is difficult to use as a dispersant in a low-polar solvent. An object of the invention is to provide a fine particle-containing composition in which fine particles are dispersed and stabilized in a low polarity solvent.

本発明者らは、微細繊維状セルロース、有機溶媒、および微粒子を含有することを特徴とする微粒子含有組成物により、上記課題を解決したものである。
すなわち本発明は、下記[1]ないし[5]を提供することを課題とする。
[1]下記条件(A)〜(E)を満たす微細繊維状セルロース、有機溶媒、および微粒子を含有することを特徴とする微粒子含有組成物。
(A)数平均繊維径が2nm以上500nm以下
(B)平均アスペクト比が10以上1000以下
(C)セルロースI型結晶構造を有する
(D)アニオン性官能基を有する
(E)(D)記載のアニオン性官能基の一部、または全てに下記式(1)で示すポリエーテルアミンが結合している
The present inventors have solved the above problems with a fine particle-containing composition comprising fine fibrous cellulose, an organic solvent, and fine particles.
That is, an object of the present invention is to provide the following [1] to [5].
[1] A fine particle-containing composition comprising fine fibrous cellulose, an organic solvent, and fine particles that satisfy the following conditions (A) to (E).
(A) Number average fiber diameter of 2 nm to 500 nm (B) Average aspect ratio of 10 to 1000 (C) Cellulose type I crystal structure (D) Anionic functional group (E) (D) A polyetheramine represented by the following formula (1) is bonded to a part or all of the anionic functional group.

Figure 2018044099
〔上記式(1)中、R、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示し、n1、n2、n3はそれぞれ0以上80以下を示し、(n1+n2+n3)は10以上240以下を示し、AOは炭素数2以上4以下のオキシアルキレン基を示し、xの平均値は0.5以上1以下、y、zの平均値は0以上1以下を示す。〕
[2]上記微細繊維状セルロースがさらに下記条件を満たすことを特徴とする[1]に記載の微粒子含有組成物。
(F)(D)記載のアニオン性官能基の一部、または全てに上記一般式(1)で示すポリエーテルアミンと下記一般式(2)で示すアミン化合物が結合している。
Figure 2018044099
[In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 represent a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom, and n1, n2 and n3 each represent 0 or more and 80 or less, (n1 + n2 + n3) represents 10 or more and 240 or less, AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and the average value of x is 0.5 or more and 1 or less. The average value of y and z is 0 or more and 1 or less. ]
[2] The fine particle-containing composition as described in [1], wherein the fine fibrous cellulose further satisfies the following conditions.
(F) A polyether amine represented by the general formula (1) and an amine compound represented by the following general formula (2) are bonded to a part or all of the anionic functional groups described in (D).

Figure 2018044099
〔上記式(2)中、R、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖あるいは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示す。〕
[3]上記微細繊維状セルロースのアニオン性官能基がカルボキシル基であることを特徴とする[1]または[2]に記載の微粒子含有組成物。
[4]上記微粒子が、B、C、N、Ce、Co、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、W、Fe、Ni、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Al、Ga、In、Si、SnおよびSbからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素、またはその化合物からなる微粒子であることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれか一つに記載の微粒子含有組成物。
[5] 上記微粒子と上記微細繊維状セルロースとの含有量の固形分比率が質量比で、微粒子/微細繊維状セルロース=0.1〜1000の範囲であることを特徴とする[1]ない
[4]のいずれか一つに記載の微粒子含有組成物。
Figure 2018044099
[In the above formula (2), R 4 , R 5 and R 6 represent a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom. ]
[3] The fine particle-containing composition according to [1] or [2], wherein the anionic functional group of the fine fibrous cellulose is a carboxyl group.
[4] The fine particles are B, C, N, Ce, Co, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Cr, W, Fe, Ni, Pt, Cu, Ag. Any one of [1] to [3], wherein the fine particles are at least one element selected from the group consisting of Au, Zn, Al, Ga, In, Si, Sn and Sb, or a compound thereof. The composition containing fine particles according to any one of the above.
[5] The solid content ratio of the content of the fine particles and the fine fibrous cellulose is a mass ratio in the range of fine particles / fine fibrous cellulose = 0.1 to 1000 [1] 4] The fine particle-containing composition according to any one of 4).

本発明の微粒子含有組成物は、低極性の溶媒中で微粒子の均一分散状態を長期間保持することができる。   The fine particle-containing composition of the present invention can maintain a uniform dispersion state of fine particles for a long time in a low polarity solvent.

本発明の微粒子含有組成物は所定の微細繊維状セルロース、有機溶剤、および微粒子を含有する。   The fine particle-containing composition of the present invention contains a predetermined fine fibrous cellulose, an organic solvent, and fine particles.

[微細繊維状セルロース]
微細繊維状セルロースは、以下の条件を満たすものである。
[Fine fibrous cellulose]
The fine fibrous cellulose satisfies the following conditions.

<平均繊維径>
上記微細繊維状セルロースの数平均繊維径は2nm以上500nm以下であるが、好ましくは2nm以上150nm以下であり、より好ましくは2nm以上100nm以下であり、特に好ましくは3nm以上80nm以下である。上記数平均繊維径が2nm未満であると、微細繊維状セルロースが溶解することにより、溶剤中で微細繊維状セルロースの3次元的ネットワークが形成されなくなり、溶剤を高粘度化できないという問題があり、上記数平均繊維径が500nmを超える場合も微細繊維状セルロースが溶剤中に沈降する問題がある。また最大繊維径は、微細繊維状セルロースの分散性の点で、1000nm以下であることが好ましく、特に好ましくは500nm以下である。
<Average fiber diameter>
The number average fiber diameter of the fine fibrous cellulose is 2 nm or more and 500 nm or less, preferably 2 nm or more and 150 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, and particularly preferably 3 nm or more and 80 nm or less. When the number average fiber diameter is less than 2 nm, the fine fibrous cellulose dissolves, so that a three-dimensional network of fine fibrous cellulose is not formed in the solvent, and there is a problem that the viscosity of the solvent cannot be increased. Even when the number average fiber diameter exceeds 500 nm, there is a problem that fine fibrous cellulose settles in the solvent. The maximum fiber diameter is preferably 1000 nm or less, particularly preferably 500 nm or less, from the viewpoint of dispersibility of the fine fibrous cellulose.

上記微細繊維状セルロースの数平均繊維径および最大繊維径は、例えば、つぎのようにして測定することができる。すなわち、固形分率で0.05〜0.1重量%の微細セルロースの水分散体を調製し、その分散体を、親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストして、透過型電子顕微鏡(TEM)の観察用試料とする。なお、大きな繊維径の繊維を含む場合には、ガラス上へキャストした表面の走査型電子顕微鏡(SEM)像を観察してもよい。そして、構成する繊維の大きさに応じて5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。その際に、得られた画像内に縦横任意の画像幅の軸を想定し、その軸に対し、20本以上の繊維が交差するよう、試料および観察条件(倍率等)を調節する。そして、この条件を満たす観察画像を得た後、この画像に対し、1枚の画像当たり縦横2本ずつの無作為な軸を引き、軸に交錯する繊維の繊維径を目視で読み取っていく。このようにして、最低3枚の重複しない表面部分の画像を、電子顕微鏡で撮影し、各々2つの軸に交錯する繊維の繊維径の値を読み取る(したがって、最低20本×2×3=120本の繊維径の情報が得られる)。このようにして得られた繊維径のデータにより、最大繊維径および数平均繊維径を算出する。   The number average fiber diameter and the maximum fiber diameter of the fine fibrous cellulose can be measured, for example, as follows. That is, an aqueous dispersion of fine cellulose having a solid content of 0.05 to 0.1% by weight was prepared, and the dispersion was cast on a carbon film-coated grid that had been subjected to a hydrophilization treatment. (TEM) observation sample. In addition, when the fiber of a big fiber diameter is included, you may observe the scanning electron microscope (SEM) image of the surface cast on glass. Then, observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 5000 times, 10000 times, or 50000 times depending on the size of the constituent fibers. At that time, an axis having an arbitrary vertical and horizontal image width is assumed in the obtained image, and the sample and observation conditions (magnification, etc.) are adjusted so that 20 or more fibers intersect the axis. Then, after obtaining an observation image that satisfies this condition, two random axes, vertical and horizontal, per image are drawn on this image, and the fiber diameter of the fiber that intersects the axis is visually read. In this way, images of at least three non-overlapping surface portions are taken with an electron microscope, and the fiber diameter values of the fibers intersecting with each of the two axes are read (thus, at least 20 × 2 × 3 = 120). Information on the fiber diameter of the book is obtained). The maximum fiber diameter and the number average fiber diameter are calculated from the fiber diameter data thus obtained.

<平均アスペクト比>
上記微細繊維状セルロースの平均アスペクト比は10以上1000以下であるが、好ましくは100以上、より好ましくは200以上である。平均アスペクト比が10未満であると表面電荷が少なくなり、溶剤を高粘度化できないおそれがある。
<Average aspect ratio>
The average aspect ratio of the fine fibrous cellulose is 10 or more and 1000 or less, preferably 100 or more, more preferably 200 or more. If the average aspect ratio is less than 10, the surface charge is reduced, and the solvent may not be highly viscous.

上記微細繊維状セルロースの平均アスペクト比は、例えば以下の方法で測定することが出来る、すなわち、先に述べた方法に従い、数平均繊維径、および繊維長を算出し、これらの値を用いて平均アスペクト比を下記式に従い算出した。   The average aspect ratio of the fine fibrous cellulose can be measured, for example, by the following method, that is, according to the method described above, the number average fiber diameter and the fiber length are calculated, and the average is calculated using these values. The aspect ratio was calculated according to the following formula.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

<セルロースI型結晶構造>
上記微細繊維状セルロースは、I型結晶構造を有する天然由来のセルロース原料を微細化した繊維である。すなわち、天然セルロースの生合成の過程においては、ほぼ例外なくミクロフィブリルと呼ばれるナノファイバーがまず形成され、これらが多束化して高次な固体構造を構成する。
<Cellulose I-type crystal structure>
The fine fibrous cellulose is a fiber obtained by refining a naturally-derived cellulose raw material having an I-type crystal structure. That is, in the process of biosynthesis of natural cellulose, nanofibers called microfibrils are first formed almost without exception, and these form a multi-bundle to form a higher order solid structure.

上記微細繊維状セルロースを構成するセルロースがI型結晶構造を有することは、例えば、広角X線回折像測定により得られる回折プロファイルにおいて、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つの位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。   The cellulose constituting the fine fibrous cellulose has an I-type crystal structure, for example, in the diffraction profile obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement, in the vicinity of 2 theta = 14-17 ° and 2 theta = 22-23. It can be identified from the fact that there are typical peaks at two positions near °.

<アニオン性官能基>
上記微細繊維状セルロースはアニオン性官能基を有する。
<Anionic functional group>
The fine fibrous cellulose has an anionic functional group.

本発明のアニオン性官能基としては特に制限されないが具体的には、カルボキシル基、リン酸基、硫酸基が挙げられるが、これらの内、セルロースへのアニオン性官能基の導入の容易さという理由からカルボキシル基が好ましい。   Although it does not restrict | limit especially as an anionic functional group of this invention, Specifically, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a sulfuric acid group are mentioned, Among these, the reason of the ease of introduction | transduction of an anionic functional group to a cellulose is mentioned. To carboxyl group.

セルロースにカルボキシルを導入する方法としては、セルロースの水酸基にカルボキシル基を有する化合物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物およびそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種を反応させる方法、セルロースの水酸基を酸化する事によりカルボキル基に変換する方法が挙げられる。   As a method of introducing carboxyl into cellulose, a method of reacting at least one selected from the group consisting of a compound having a carboxyl group at the hydroxyl group of cellulose, an acid anhydride of a compound having a carboxyl group and derivatives thereof, a hydroxyl group of cellulose The method of converting into a carboalkyl group by oxidizing is mentioned.

上記カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、具体的にはハロゲン化酢酸が挙げられ、ハロゲン化酢酸としては、クロロ酢酸、ブロモ酢酸、ヨード酢酸等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a compound which has the said carboxyl group, Specifically, a halogenated acetic acid is mentioned, As a halogenated acetic acid, chloroacetic acid, bromoacetic acid, iodoacetic acid etc. are mentioned.

上記カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。   The acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, but acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, itaconic anhydride, and the like. Can be mentioned.

上記カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a derivative | guide_body of the compound which has the said carboxyl group, The derivative of the acid anhydride of the compound which has a carboxyl group and the acid anhydride imidation of a compound which has a carboxyl group is mentioned.

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。   Although it does not specifically limit as an acid anhydride imidation thing of a compound which has a carboxyl group, Imidation thing of dicarboxylic acid compounds, such as maleimide, succinic acid imide, and phthalic acid imide, is mentioned.

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されないが、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。   The acid anhydride derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, but at least one of the acid anhydrides of the compound having a carboxyl group, such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, diphenylmaleic anhydride and the like. And those in which a part of the hydrogen atoms are substituted with a substituent (for example, an alkyl group, a phenyl group, etc.).

上記セルロースの水酸基を酸化する方法としては特に制限されないが具体的には、N−オキシル化合物を酸化触媒とし、共酸化剤を作用させる方法が挙げられる。   The method for oxidizing the hydroxyl group of the cellulose is not particularly limited, and specifically, a method in which an N-oxyl compound is used as an oxidation catalyst and a cooxidant is allowed to act.

本発明において、セルロースにカルボキシル基を導入する方法としては、繊維表面の水酸基の選択性に優れており、反応条件も穏やかであることから、セルロースの水酸基を酸化する方法が好ましい。以下、水酸基の酸化によりカルボキシル基が導入されたセルロースを酸化セルロースという。   In the present invention, as a method for introducing a carboxyl group into cellulose, a method of oxidizing the hydroxyl group of cellulose is preferable because of excellent hydroxyl group selectivity on the fiber surface and mild reaction conditions. Hereinafter, cellulose having a carboxyl group introduced by oxidation of a hydroxyl group is referred to as oxidized cellulose.

また、一実施形態としてセルロースにリン酸基を導入する方法としては、以下の方法が挙げられる。すなわち、乾燥した、あるいは湿潤状態のセルロース繊維原料にリン酸またはリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合する方法、セルロース繊維原料の分散液にリン酸またはリン酸誘導体の水溶液を添加する方法等が挙げられる。これら方法においては、通常、リン酸またはリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合または添加した後に、脱水処理、加熱処理等を行う。ここで、リン酸またはリン酸誘導体としては、リン原子を含有するオキソ酸、ポリオキソ酸あるいはそれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。これにより、セルロースを構成するグルコースユニットの水酸基にリン酸基を含む化合物またはその塩が脱水反応してリン酸エステルが形成され、リン酸基又はその塩が導入される。   Moreover, the following method is mentioned as a method of introduce | transducing a phosphate group into a cellulose as one Embodiment. That is, a method of mixing phosphoric acid or phosphoric acid derivative powder or aqueous solution into a dried or wet cellulose fiber raw material, a method of adding an aqueous solution of phosphoric acid or phosphoric acid derivative to a dispersion of cellulose fiber raw material, etc. It is done. In these methods, dehydration treatment, heat treatment, and the like are usually performed after mixing or adding a powder or aqueous solution of phosphoric acid or phosphoric acid derivative. Here, examples of phosphoric acid or phosphoric acid derivatives include at least one compound selected from oxo acids, polyoxo acids or derivatives thereof containing a phosphorus atom. Thereby, the compound or salt thereof containing a phosphate group at the hydroxyl group of the glucose unit constituting cellulose undergoes a dehydration reaction to form a phosphate ester, and the phosphate group or salt thereof is introduced.

本発明の微細繊維状セルロースのアニオン性官能基の含量は微細繊維状セルロースの分散性の点から0.5mmol/g以上2.5mmol/g以下の範囲が好ましく、より好ましくは1.5mmol/g以上2.0mmol/g以下の範囲である。   The anionic functional group content of the fine fibrous cellulose of the present invention is preferably in the range of 0.5 mmol / g or more and 2.5 mmol / g or less, more preferably 1.5 mmol / g from the viewpoint of dispersibility of the fine fibrous cellulose. It is the range of 2.0 mmol / g or less.

上記微細繊維状セルロースのアニオン性官能基量は、たとえばアニオン性官能基がカルボキシル基の場合は以下の方法で測定する。すなわち、乾燥重量を精秤したセルロース試料から0.5〜1重量%スラリーを60ml調製し、0.1Mの塩酸水溶液によってpHを約2.5とした後、0.05Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、電気伝導度測定を行う。測定はpHが約11になるまで続ける。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(V)から、下記の式(2)に従いカルボキシル基量を求めることができる。   The amount of the anionic functional group of the fine fibrous cellulose is measured by the following method, for example, when the anionic functional group is a carboxyl group. That is, 60 ml of a 0.5 to 1% by weight slurry was prepared from a cellulose sample precisely weighed in dry weight, adjusted to pH 2.5 with 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution, and then 0.05 M sodium hydroxide aqueous solution was added. Drop and measure the electrical conductivity. The measurement is continued until the pH is about 11. The amount of carboxyl groups can be determined from the amount of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid with a gentle change in electrical conductivity (V) according to the following formula (2).

Figure 2018044099
上記微細繊維状セルロースのアニオン性官能基量は、たとえばアニオン性官能基がカルボキシルメチル基の場合は以下の方法で測定する。すなわち、上記微細繊維状セルロースを0.6質量%スラリーに調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.4とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量からカルボキシル基量を測定し、下式を用いて算出することが出来る。
Figure 2018044099
The amount of the anionic functional group of the fine fibrous cellulose is measured by the following method, for example, when the anionic functional group is a carboxymethyl group. That is, the above-mentioned fine fibrous cellulose is prepared in a 0.6% by mass slurry, and 0.1M hydrochloric acid aqueous solution is added to adjust the pH to 2.4, and then 0.05N sodium hydroxide aqueous solution is dropped to adjust the pH to 11. The electrical conductivity is measured until the amount of carboxyl groups is measured from the amount of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid where the change in electrical conductivity is slow, and can be calculated using the following equation.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

<ポリエーテルアミン>
上記微細繊維状セルロースは、ポリエーテルアミンが結合してなる。セルロース繊維はポリエーテルアミンにより表面修飾することで、低極性の溶媒中に分散し、微粒子の分散安定化を発現するものとなる。
<Polyetheramine>
The fine fibrous cellulose is formed by bonding polyether amine. Cellulose fibers are surface-modified with polyetheramine, so that they are dispersed in a low-polarity solvent, and the dispersion of fine particles is expressed.

Figure 2018044099
上記式(1)中、R、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示し、n1、n2、n3はそれぞれ0以上80以下を示し、(n1+n2+n3)は10以上240以下を示し、AOは炭素数2以上4以下のオキシアルキレン基を示し、xの平均値は0.5以上1以下、y、zの平均値は0以上1以下を示す。そして、上記R、R、Rは炭素数1以上10以下のアルキル基が好ましく、炭素数1以上3以下のアルキル基がより好ましい。またAOは炭素数2のオキシアルキレン基が好ましく、n1、n2、n3はそれぞれ20以上80以下が好ましく、(n1+n2+n3)は20以上160以下であることが好ましく、20以上80以下であることがより好ましい。xの平均値は0.8以上1以下、y、zの平均値は0以上0.2以下であることが好ましい。
Figure 2018044099
In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 represent a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom, and n1, n2 , N3 each represents 0 or more and 80 or less, (n1 + n2 + n3) represents 10 or more and 240 or less, AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and the average value of x is 0.5 or more and 1 or less, y , Z represents 0 or more and 1 or less. R 1 , R 2 and R 3 are preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. AO is preferably an oxyalkylene group having 2 carbon atoms, n1, n2, and n3 are each preferably 20 or more and 80 or less, and (n1 + n2 + n3) is preferably 20 or more and 160 or less, more preferably 20 or more and 80 or less. preferable. The average value of x is preferably 0.8 to 1, and the average value of y and z is preferably 0 to 0.2.

本発明で好適に使用できるポリエーテルアミンとしては例えば下記式(i):   Examples of the polyetheramine that can be suitably used in the present invention include the following formula (i):

Figure 2018044099
〔式中、Rは炭素数1以上20以下の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示し、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り、a、bはそれぞれ0以上80以下が好ましく、a+bは10以上80以下であり、好ましくは20以上80以下である〕が挙げられる。
Figure 2018044099
[Wherein, R a represents a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom, and EO and PO are present in a random or block form, a is a positive number indicating the average added mole number of EO, b is a positive number indicating the average added mole number of PO, a and b are each preferably 0 or more and 80 or less, and a + b is 10 or more and 80 or less. , Preferably 20 or more and 80 or less].

市販品で好適に使用できるポリエーテルアミンとしては、例えば、HUNTSMAN社製のJeffamine M−2070、Jeffamine M−2005、Jeffamine M−1000、Jeffamine M−2095、Jeffamine M−3085、XTJ-436、BASF社製のPolyetheramine D 2000等が挙げられる。   Examples of polyetheramines that can be suitably used in commercial products include, for example, Jeffamine M-2070, Jeffamine M-2005, Jeffamine M-1000, Jeffamine M-2095, Jeffamine M-3085, XTJ-436, manufactured by HUNTSMAN. Examples thereof include Polyetheramine D 2000 manufactured by the company.

また本発明で好適に使用できるポリエーテルアミンとしては例えば下記式(ii):   Examples of the polyetheramine that can be suitably used in the present invention include the following formula (ii):

Figure 2018044099
〔式中、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖または分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示し、EO及びPOはランダム又はブロック状に存在し、cおよびeはEOの平均付加モル数を示し、dおよびfはPOの平均付加モル数を示し、c、d、e、fはそれぞれ0以上80以下であり、c+dおよびe+fは10以上160以下であり、好ましくは20以上80以下である〕
下記式(iii)
Figure 2018044099
[Wherein, R b and R c represent a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom, and EO and PO are randomly or block-like. Present, c and e represent the average number of moles added of EO, d and f represent the average number of moles added of PO, c, d, e and f are each from 0 to 80 and c + d and e + f are 10 Or more and 160 or less, preferably 20 or more and 80 or less]
Formula (iii) below

Figure 2018044099
〔式中、R、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖あるいは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示し、EO及びPOはランダム又はブロック状に存在し、g、iおよびkはEOの平均付加モル数を示し、h、jおよびlはPOの平均付加モル数を示し、g、h、i、j、k、およびlはそれぞれ0以上80以下であり、g+h、i+j、およびk+lはそれぞれ10以上240以下であり、好ましくは20以上160以下であり、より好ましくは20以上80以下である〕で表される化合物が挙げられる。
Figure 2018044099
[Wherein R d , R e and R f represent a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom, and EO and PO are random or Present in block form, g, i and k represent the average added moles of EO, h, j and l represent the average added moles of PO, g, h, i, j, k and l are respectively 0 to 80, and g + h, i + j, and k + 1 are each from 10 to 240, preferably from 20 to 160, and more preferably from 20 to 80.

本発明の上記微細繊維状セルロースは、上記ポリエーテルアミンを1種のみ有していてもよく、2種以上有していてもよい。   The said fine fibrous cellulose of this invention may have only 1 type of the said polyether amine, and may have 2 or more types.

<アミン化合物>
また微細繊維状セルロースのカルボキシル基の一部がポリエーテルアミンと結合してなる場合、残りのカルボキシル基に下記一般式(2)で示されるアミン化合物を結合してもよい。
<Amine compound>
Moreover, when a part of the carboxyl group of the fine fibrous cellulose is bonded to a polyetheramine, an amine compound represented by the following general formula (2) may be bonded to the remaining carboxyl group.

Figure 2018044099
上記式(2)中、R、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖あるいは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示す。
そして、上記R、R、Rは炭素数2以上18以下のアルキル基が好ましく、炭素数2以上8以下のアルキル基がより好ましい。
Figure 2018044099
In the above formula (2) shows the R 4, R 5, R 6 is linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, having 1 to 20 arylene group having a carbon or a hydrogen atom.
R 4 , R 5 and R 6 are preferably an alkyl group having 2 to 18 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms.

上記式(2)で示されるアミン化合物は特に限定するものではないが例えば、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、エタノールアミン、ベンジルアミンなどの第一級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジアリルアミン、ジオクタデシルアミン、メチルエチルアミン、ターシャリーブチルエチルアミン、ジエタノールアミン、ジベンジルアミンなどの第二級アミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルオクタデシルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルメチルアミン、ジオクタデシルメチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ラウリルジエタノールアミン、トリベンジルアミンなどの三級アミン等があげられる。   The amine compound represented by the formula (2) is not particularly limited, and examples thereof include propylamine, butylamine, hexylamine, cyclohexylamine, octylamine, decylamine, hexadecylamine, octadecylamine, ethanolamine, and benzylamine. Secondary amines such as primary amine, dimethylamine, diethylamine, diisopropylamine, diallylamine, dioctadecylamine, methylethylamine, tertiary butylethylamine, diethanolamine, dibenzylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, trioctyl Amine, dimethylbutylamine, dimethyloctylamine, dimethyldecylamine, dimethyloctadecylamine, dimethylbenzylamine, diethyl Methylamine, dioctadecyl methylamine, triethanolamine, triisopropanolamine, lauryl diethanolamine, tertiary amines such as tribenzylamine, and the like.

これらの内、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、エタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジアリルアミン、ジオクタデシルアミン、メチルエチルアミン、ターシャリーブチルエチルアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルオクタデシルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルメチルアミン、ジオクタデシルメチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ラウリルジエタノールアミンが好ましく、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルオクタデシルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルメチルアミン、ジオクタデシルメチルアミンがより好ましい。   Among these, propylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, decylamine, hexadecylamine, octadecylamine, ethanolamine, dimethylamine, diethylamine, diisopropylamine, diallylamine, dioctadecylamine, methylethylamine, tertiary butylethylamine, diethanolamine , Triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, trioctylamine, dimethylbutylamine, dimethyloctylamine, dimethyldecylamine, dimethyloctadecylamine, dimethylbenzylamine, diethylmethylamine, dioctadecylmethylamine, triethanolamine, triisopropanolamine, Lauryl diethanolamine is preferred, triethylamine, Li isopropylamine, tributylamine, trioctylamine, dimethyl butyl amine, dimethyl octylamine, dimethyl decylamine, dimethyl octadecylamine, dimethyl benzylamine, diethyl methyl amine, dioctadecyl methylamine being more preferred.

上記ポリエーテルアミンと上記アミン化合物を併用する場合、微細繊維状セルロースの分散性と有機溶媒との相溶性の点から配合比率はモル比でポリエーテルアミン/アミン化合物=99/1〜25/75が好ましく、50/50〜25/75がより好ましい。   When the polyether amine and the amine compound are used in combination, the mixing ratio is polyether amine / amine compound = 99/1 to 25/75 in terms of molar ratio from the viewpoint of the dispersibility of the fine fibrous cellulose and the compatibility with the organic solvent. Is preferable, and 50/50 to 25/75 is more preferable.

[有機溶剤]
本発明の微粒子含有組成物に使用できる有機溶剤としては、特に制限されないが具体的には、後述する微細繊維状セルロースの製造工程で使用する有機溶剤をそのまま使用することができる。
[Organic solvent]
Although it does not restrict | limit especially as an organic solvent which can be used for the fine particle containing composition of this invention, Specifically, the organic solvent used at the manufacturing process of the fine fibrous cellulose mentioned later can be used as it is.

[微粒子]
本発明に好適に用いられる微粒子としては、例えば金属微粒子、金属酸化物微粒子、セラミックス微粒子、天然の粘土鉱物、その他の無機化合物や有機顔料等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
[Fine particles]
Examples of the fine particles suitably used in the present invention include metal fine particles, metal oxide fine particles, ceramic fine particles, natural clay minerals, other inorganic compounds, and organic pigments. These may be used alone or in combination of two or more.

上記金属微粒子としては、例えば、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Taタンタル、W(タングステン)、Si(ケイ素)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Zn(亜鉛)、Ga(ガリウム)、Ge(ゲルマニウム)、As(ヒ素)、Se(セレン)、Y(イットリウム)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Tc(テクネチウム)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Pd(パラジウム)、Cd(カドミウム)、In(インジウム)、Sn(スズ)、Sb(アンチモン)、Te(テルル)、Hf(ハフニウム)、Re(レニウム)、Os(オスミウム)、Ir(イリジウム)、Pt(白金)、Tl(タリウム)、Pb(鉛)、Bi(ビスマス)、およびこれら金属を含む合金等が挙げられる。   Examples of the metal fine particles include Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), Al (aluminum), Ta tantalum, W (tungsten), Si (silicon), Ti (titanium), and V (vanadium). Cr (chromium), Mn (manganese), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), Zn (zinc), Ga (gallium), Ge (germanium), As (arsenic), Se (selenium) Y (yttrium), Zr (zirconium), Nb (niobium), Mo (molybdenum), Tc (technetium), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Pd (palladium), Cd (cadmium), In (indium) Sn (tin), Sb (antimony), Te (tellurium), Hf (hafnium), Re (rhenium), Os (osmium), Ir (iridium), t (platinum), Tl (thallium), Pb (lead), Bi (bismuth), and alloys containing these metals.

上記金属酸化物微粒子、セラミックス微粒子としては、例えば、BeO、MgO、Al2O3、SiO2、ZnO、ZrO2、SnO2、ThO2、LiNbO3、SrO・Fe2O3、Y3Al5O12、Y3Fe5O12、Gd3Ga5O12、LaCrO3、ZnO−Bi2O3、BaTiO3、PbTiO3、Pb(Zr,Ti)O3、TiO2、Fe2O2、Fe3O4、B4C、SiC、TiC、ZrC、HfC、TaC、WC、ThC、3ZrC・WC、4TaC・ZrC、ボラゾン、TiB4、ZrB4、LaB6、六方晶窒化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、熱分解窒化ホウ素、AlN、Si3N4、TiN、サイアロン等が挙げられる。   Examples of the metal oxide fine particles and ceramic fine particles include BeO, MgO, Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, SnO2, ThO2, LiNbO3, SrO.Fe2O3, Y3Al5O12, Y3Fe5O12, Gd3Ga5O12, LaCrO3, ZnO-BiTi3P, ZnO-BiTiO. , Pb (Zr, Ti) O3, TiO2, Fe2O2, Fe3O4, B4C, SiC, TiC, ZrC, HfC, TaC, WC, ThC, 3ZrC · WC, 4TaC · ZrC, borazon, TiB4, ZrB4, LaB6, hexagonal nitriding Examples thereof include boron, cubic boron nitride, pyrolytic boron nitride, AlN, Si3N4, TiN, and sialon.

上記天然の粘土鉱物としては、例えば、カオリン鉱物、蛇紋石、パイロフェライト、タルク、雲母粘土鉱物、緑泥石、バーミキュライト、スメクタイト、セピオライト、パリゴルスカイト、アロフェン、イモゴライト、シリカ鉱物、長石、沸石、チタンの酸化鉱物、鉄およびアルミニウムの酸化鉱物と含水酸化鉱物、硫化鉱物、炭酸塩鉱物、硫酸塩鉱物等が挙げられる。   Examples of the natural clay mineral include, for example, kaolin mineral, serpentine, pyroferrite, talc, mica clay mineral, chlorite, vermiculite, smectite, sepiolite, palygorskite, allophane, imogolite, silica mineral, feldspar, zeolite, and titanium. Examples include minerals, iron and aluminum oxide minerals and hydrous minerals, sulfide minerals, carbonate minerals, and sulfate minerals.

上記その他の無機化合物としては、例えば、CaCO3、BaSO4、塩基性炭酸マグネシウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、鉛丹、黄鉛、黄色酸化鉄、チタンエロー、カドミウムエロー、モリブデートオレンジ、カドミウムレッド、群青、紺青、コバルトブルー、Cr2O3、コバルトグリーン、コバルト紫、緑青、辰砂等が挙げられる。   Examples of the other inorganic compounds include CaCO3, BaSO4, basic magnesium carbonate, carbon black, carbon nanotube, fullerene, red lead, yellow lead, yellow iron oxide, titanium yellow, cadmium yellow, molybdate orange, cadmium red, ultramarine blue. , Bitumen, cobalt blue, Cr2O3, cobalt green, cobalt purple, patina, and dredged sand.

上記有機顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、染料レーキニトロ顔料、ニトロソ顔料等が挙げられる。   Examples of the organic pigment include azo lake, insoluble azo pigment, chelate azo pigment, phthalocyanine pigment, perylene and perylene pigment, anthraquinone pigment, quinacridone pigment, dye lake nitro pigment, nitroso pigment and the like.

本発明の微粒子含有組成物における上記微細繊維状セルロースの固形分の含有量は、微粒子の均一な分散性と保存安定性の点から、組成物全体の0.01質量%以上10質量%以下の範囲が好ましく、より好ましくは組成物全体の0.1質量%以上1.0質量%以下の範囲である。   The content of the solid content of the fine fibrous cellulose in the fine particle-containing composition of the present invention is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less of the entire composition from the viewpoint of uniform dispersibility of the fine particles and storage stability. A range is preferable, and a range of 0.1% by mass to 1.0% by mass of the entire composition is more preferable.

本発明の微粒子含有組成物における上記微粒子の固形分の含有量は、微粒子の均一な分散性と保存安定性の点から、組成物全体の0.1質量%以上50質量%以下の範囲が好ましく、より好ましくは組成物全体の0.1質量%以上10質量%以下の範囲である。   The solid content of the fine particles in the fine particle-containing composition of the present invention is preferably in the range of 0.1% by mass or more and 50% by mass or less based on the uniform dispersibility and storage stability of the fine particles. More preferably, it is the range of 0.1 mass% or more and 10 mass% or less of the whole composition.

本発明の微粒子含有組成物における上記微粒子と上記微細繊維状セルロースとの含有量の固形分比率が質量比で、微粒子/微細繊維状セルロース=0.1〜1000の範囲が好ましく、特に好ましくは0.1〜250の範囲、最も好ましくは0.1〜20の範囲である。上記微粒子と上記微細繊維状セルロースとの含有量の固形分比率が上記範内であれば微粒子の均一分散性の点で好ましい。   The solid content ratio of the content of the fine particles and the fine fibrous cellulose in the fine particle-containing composition of the present invention is preferably in the range of fine particles / fine fibrous cellulose = 0.1 to 1,000, particularly preferably 0. The range is from 1 to 250, most preferably from 0.1 to 20. If the solid content ratio of the content of the fine particles and the fine fibrous cellulose is within the above range, it is preferable in terms of uniform dispersibility of the fine particles.

[微細繊維状セルロースの製造方法]
本発明の微細繊維状セルロースは、下記工程(1)〜(4)を有する製造方法によれば、より効率的に製造できるため好ましい。
工程(1):セルロースI型結晶構造を有するセルロース繊維を水に分散させた後、そのセルロース繊維の水酸基を、カルボキシル基を有する置換基に変換する工程
工程(2):上記セルロース繊維の分散媒である水を有機溶剤に置換する工程
工程(3):上記分散媒置換後のセルロース繊維にポリエーテルアミンを添加する工程
工程(4):上記ポリエーテルアミンが結合したセルロース繊維を上記有機溶媒中でナノ解繊する工程
[Production method of fine fibrous cellulose]
The fine fibrous cellulose of the present invention is preferable because it can be more efficiently produced by the production method having the following steps (1) to (4).
Step (1): Dispersing cellulose fibers having a cellulose I-type crystal structure in water, and then converting the hydroxyl groups of the cellulose fibers to substituents having a carboxyl group (2): Dispersion medium for the cellulose fibers Step (3) of substituting water with an organic solvent: Step of adding polyetheramine to the cellulose fiber after substitution of the dispersion medium (4): Cellulose fibers bonded with the polyetheramine in the organic solvent Nano-defibration process

<工程(1)>
工程(1)は、セルロースI型結晶構造を有するセルロースの水酸基を、酸化等によりカルボキシル基を有する置換基(カルボキシル基、カルボキシル塩基、カルボキシルアルキル基等)に変換させる工程である。
<Step (1)>
Step (1) is a step of converting the hydroxyl group of cellulose having a cellulose I-type crystal structure into a substituent having a carboxyl group (carboxyl group, carboxyl base, carboxylalkyl group, etc.) by oxidation or the like.

セルロースI型結晶構造を有するセルロースとしては、通常、天然セルロースが用いられる。ここで、天然セルロースとは、植物,動物,バクテリア産生ゲル等のセルロースの生合成系から単離した精製セルロースを意味する。より具体的には、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンター,コットンリント等の綿系パルプ、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(BC)、ホヤから単離されるセルロース、海草から単離されるセルロース等が挙げられる。なかでも、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンター、コットンリント等の綿系パルプ、麦わらパルプ,バガスパルプ等の非木材系パルプが好ましい。上記天然セルロースは、叩解等の表面積を高める処理を施すと、反応効率を高めることができ、生産性を高めることができるため好ましい。   As the cellulose having a cellulose I-type crystal structure, natural cellulose is usually used. Here, natural cellulose means purified cellulose isolated from a biosynthetic system of cellulose such as plants, animals, and bacteria-producing gels. More specifically, softwood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp, bacterial cellulose (BC), cellulose isolated from sea squirt, seaweed Cellulose isolated from Among these, softwood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, and non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp are preferable. The natural cellulose is preferably subjected to a treatment for increasing the surface area such as beating, because the reaction efficiency can be increased and the productivity can be increased.

セルロースがI型結晶構造を有することは、例えば、広角X線回折像測定により得られる回折プロファイルにおいて、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つの位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。   The fact that cellulose has the I-type crystal structure is typical in two positions of 2 theta = 14 to 17 ° and 2 theta = 22 to 23 ° in a diffraction profile obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement. It can be identified from having a typical peak.

上記セルロース繊維表面の水酸基がカルボキシル基を有する置換基に変換されたセルロースとしては、例えば、酸化セルロース、カルボキシメチルセルロース、多価カルボキシメチルセルロース、あるいは、その塩、等が挙げられる。なかでも、繊維表面の水酸基の選択性に優れており、反応条件も穏やかである、N−オキシル化合物を酸化剤として用いた酸化セルロースが好ましい。   Examples of the cellulose in which the hydroxyl group on the surface of the cellulose fiber is converted to a substituent having a carboxyl group include oxidized cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvalent carboxymethyl cellulose, and salts thereof. Of these, oxidized cellulose using an N-oxyl compound as an oxidizing agent, which is excellent in the selectivity of hydroxyl groups on the fiber surface and has mild reaction conditions, is preferable.

上記の通り、本発明のカルボキシル基を有する微細繊維状セルロースの内、より好適に選択できるN−オキシル化合物を酸化剤として用いて酸化セルロースを得る方法について、以下に詳述する。   As described above, a method for obtaining oxidized cellulose using an N-oxyl compound that can be more suitably selected from among the fine fibrous cellulose having a carboxyl group of the present invention as an oxidizing agent will be described in detail below.

(酸化処理工程)
上記酸化セルロースは上記天然セルロースと、N−オキシル化合物と、共酸化剤の存在下で酸化処理をして、カルボキシ基を含有するセルロース繊維を得られる。
(Oxidation process)
The oxidized cellulose is oxidized in the presence of the natural cellulose, the N-oxyl compound, and a co-oxidant to obtain a cellulose fiber containing a carboxy group.

上記酸化反応におけるセルロースの分散媒体は水であり、反応水溶液中のセルロース濃度は、セルロースの充分な拡散が可能な濃度であれば任意である。通常は、反応水溶液の重量に対して約5%以下であるが、機械的撹拌力の強い装置を使用することにより反応濃度を上げることができる。   The dispersion medium of cellulose in the oxidation reaction is water, and the concentration of cellulose in the reaction aqueous solution is arbitrary as long as the cellulose can be sufficiently diffused. Usually, it is about 5% or less based on the weight of the reaction aqueous solution, but the reaction concentration can be increased by using a device having a strong mechanical stirring force.

上記N−オキシル化合物としては、例えば、一般に酸化触媒として用いられるニトロキシラジカルを有する化合物が挙げられる。上記N−オキシル化合物は、水溶性の化合物が好ましく、なかでもピペリジンニトロキシオキシラジカルが好ましく、特に2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシラジカル、または4−アセトアミド−2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシラジカルが好ましい。上記N−オキシル化合物の添加は、触媒量で充分であり、好ましくは0.1〜4mmol/l、さらに好ましくは0.2〜2mmol/lの範囲で反応水溶液に添加する。   As said N-oxyl compound, the compound which has a nitroxy radical generally used as an oxidation catalyst is mentioned, for example. The N-oxyl compound is preferably a water-soluble compound, more preferably a piperidine nitroxyoxy radical, particularly a 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy radical, or 4-acetamido-2,2, 6,6-tetramethylpiperidinooxy radical is preferred. The N-oxyl compound is added in a catalytic amount, preferably 0.1 to 4 mmol / l, more preferably 0.2 to 2 mmol / l.

上記共酸化剤とは、直接的にセルロースの水酸基を酸化する物質ではなく、酸化触媒として用いられるN−オキシル化合物を酸化する物質のことである。例えば、次亜ハロゲン酸またはその塩、亜ハロゲン酸またはその塩、過ハロゲン酸またはその塩、過酸化水素、過有機酸等が挙げられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム等のアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩が好ましい。そして、上記次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合は、臭化ナトリウム等の臭化アルカリ金属の存在下で反応を進めることが、反応速度の点において好ましい。上記臭化アルカリ金属の添加量は、上記N−オキシル化合物に対して約1〜40倍モル量、好ましくは約10〜20倍モル量である。   The co-oxidant is not a substance that directly oxidizes a hydroxyl group of cellulose, but a substance that oxidizes an N-oxyl compound used as an oxidation catalyst. Examples thereof include hypohalous acid or a salt thereof, halous acid or a salt thereof, perhalogenic acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, a perorganic acid, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, alkali metal hypohalites such as sodium hypochlorite and sodium hypobromite are preferable. And when using the said sodium hypochlorite, it is preferable in terms of reaction rate to advance reaction in presence of alkali bromide metals, such as sodium bromide. The addition amount of the alkali metal bromide is about 1 to 40 times mol, preferably about 10 to 20 times mol for the N-oxyl compound.

上記反応水溶液のpHは約8〜11の範囲で維持されることが好ましい。水溶液の温度は約4〜40℃において任意であるが、反応は室温(25℃)で行うことが可能であり、特に温度の制御は必要としない。目的とするカルボキシル基量等を得るために、酸化の程度を共酸化剤の添加量と反応時間により制御する。   The pH of the aqueous reaction solution is preferably maintained in the range of about 8-11. The temperature of the aqueous solution is arbitrary at about 4 to 40 ° C., but the reaction can be performed at room temperature (25 ° C.), and the temperature is not particularly required to be controlled. In order to obtain the target amount of carboxyl groups and the like, the degree of oxidation is controlled by the amount of co-oxidant added and the reaction time.

(還元処理工程)
上記酸化処理後のセルロース繊維は、還元剤により還元させることが好ましい。これにより、アルデヒド基およびケトン基の一部ないし全部が還元され、水酸基に戻る。なお、カルボキシル基は還元されない。そして、上記還元による、上記酸化セルロースの、後述するセミカルバジド法によって算出されるカルボニル基(アルデヒド基とケトン基)の合計含量は、0.3mmol/g以下とすることが好ましく、特に好ましくは0.1mmol/g以下である。これにより、微細繊維状セルロースの分子量低下が抑制され、溶剤中での増粘効果を長期間維持することができる。なお、カルボニル基が0.5mmol/gを超えると、長期保存による凝集物の発生や、粘度が時間経過と共に著しく低下するといったおそれがある。なお、上記還元反応に使用する還元剤としては、一般的なものを使用することが可能であるが、好ましくは、LiBH、NaBHCN、NaBHが挙げられる。なかでも、NaBHは、コスト及び利用可能性という観点から特に好ましい。
(Reduction treatment process)
The cellulose fiber after the oxidation treatment is preferably reduced with a reducing agent. As a result, part or all of the aldehyde group and the ketone group are reduced to return to the hydroxyl group. Note that the carboxyl group is not reduced. The total content of carbonyl groups (aldehyde group and ketone group) calculated by the semicarbazide method described later of the oxidized cellulose by the reduction is preferably 0.3 mmol / g or less, particularly preferably 0.8. 1 mmol / g or less. Thereby, the molecular weight fall of fine fibrous cellulose is suppressed and the thickening effect in a solvent can be maintained for a long time. In addition, when a carbonyl group exceeds 0.5 mmol / g, there exists a possibility that generation | occurrence | production of the aggregate by long-term storage and a viscosity may fall remarkably with time passage. As the reducing agent used in the reduction reaction, it is possible to use a common one, preferably, LiBH 4, NaBH 3 CN, NaBH 4 and the like. Among these, NaBH 4 is particularly preferable from the viewpoint of cost and availability.

カルボキシル基を有する置換基に変換されたセルロースを還元剤の量は、基準として、0.1〜20重量%の範囲が好ましく、特に好ましくは3〜10重量%の範囲内である。反応条件は室温または室温より若干高い温度で、10分〜10時間、好ましくは30分〜2時間行なわれる。   The amount of the reducing agent in the cellulose converted into a substituent having a carboxyl group is preferably in the range of 0.1 to 20% by weight, particularly preferably in the range of 3 to 10% by weight, based on the standard. The reaction is carried out at room temperature or slightly higher than room temperature for 10 minutes to 10 hours, preferably 30 minutes to 2 hours.

セミカルバジド法による、カルボニル基(アルデヒド基とケトン基)の合計含量の測定は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、乾燥させた試料に、リン酸緩衝液によりpH=5に調整したセミカルバジド塩酸塩3g/l水溶液を正確に50ml加え、密栓し、二日間振とうする。ついで、この溶液10mlを正確に100mlビーカーに採取し、5N硫酸を25ml、0.05Nヨウ素酸カリウム水溶液5mlを加え、10分間撹拌する。その後、5%ヨウ化カリウム水溶液10mlを加えて、直ちに自動滴定装置を用いて、0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液にて滴定し、その滴定量等から、下記の式に従い、試料中のカルボニル基量を求めることができる。なお、セミカルバジドは、アルデヒド基やケトン基と反応してシッフ塩基(イミン)を形成するが、カルボキシル基とは反応しないことから、上記測定により、カルボニル基量のみを定量できると考えられる。   The total content of carbonyl groups (aldehyde group and ketone group) by the semicarbazide method is measured as follows, for example. That is, first, 50 ml of a semicarbazide hydrochloride 3 g / l aqueous solution adjusted to pH = 5 with a phosphate buffer is added to a dried sample, sealed, and shaken for 2 days. Next, 10 ml of this solution is accurately collected in a 100 ml beaker, 25 ml of 5N sulfuric acid and 5 ml of 0.05N potassium iodate aqueous solution are added and stirred for 10 minutes. Thereafter, 10 ml of a 5% potassium iodide aqueous solution was added, and immediately titrated with a 0.1N sodium thiosulfate solution using an automatic titrator. From the titration amount and the like, the amount of carbonyl groups in the sample was determined according to the following formula. Can be requested. Semicarbazide reacts with an aldehyde group or a ketone group to form a Schiff base (imine), but does not react with a carboxyl group. Therefore, it is considered that only the carbonyl group amount can be quantified by the above measurement.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

<工程(2)>
工程(2)は、上記処理後のセルロース繊維を酸で洗浄することで、上記工程(1)で導入したカルボキシル基を酸型にし、適宜、ろ過と水洗とを繰り返して精製し、遠心分離機等により固液分離を行った後、有機溶剤によるセルロースの洗浄を、繰り返し行い、水から有機溶剤へと溶媒置換を行う工程である。
<Step (2)>
In the step (2), the cellulose fiber after the treatment is washed with an acid so that the carboxyl group introduced in the step (1) is converted into an acid form, and is appropriately purified by repeated filtration and washing with a centrifugal separator. In this step, after the solid-liquid separation is performed, etc., the cellulose is repeatedly washed with an organic solvent to replace the water with the organic solvent.

(酸)
上記酸は、セルロース繊維水分散液を酸性に維持できればよいため、酸の種類は特に限定されず、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸、過酸化水素などの無機酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、アジピン酸、セバシン酸、セバシン酸ソーダ、ステアリン酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、フマール酸、グルコン酸などの有機酸のいずれであっても用いることができる。酸によるセルロース繊維の変質や損傷を回避でき、廃液処理の容易さなどの観点から、塩酸を用いることが好ましい。
(acid)
The acid is not particularly limited as long as the aqueous cellulose fiber dispersion can be maintained acidic, and there are no particular limitations on the type of acid. Inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, and hydrogen peroxide, citric acid, malic acid Any of organic acids such as lactic acid, adipic acid, sebacic acid, sodium sebacate, stearic acid, maleic acid, succinic acid, tartaric acid, fumaric acid and gluconic acid can be used. Hydrochloric acid is preferably used from the standpoints of avoiding deterioration and damage of cellulose fibers due to acid and facilitating waste liquid treatment.

(有機溶媒)
上記有機溶媒は、特に限定するものではない。例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、2−ブタノール、1−ペンタノール、オクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、2-メチル−1−プロパノールグリセリン等のアルコール類、酢酸、プロピオン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン、オレイン酸、リノレン酸、乳酸、安息香酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボン酸類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、流動パラフィン等の炭化水素類、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトアニリド等のアミド類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゾフェノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等のハロゲン類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酪酸メチル、アジピン酸ジ2-エチルヘキシル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、セバシン酸ジ2-エチルヘキシル、アゼライン酸ジ2-エチルヘキシル、4-シクロヘキセン-1, 2-ジカルボン酸ビス(2-エチルヘキシル)、リン酸トリクレジル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等のエステル類、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のポリエーテル類、ポリジメチルシロキサン等のシリコーンオイル類、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、プロピオニトリル、エステル油、軽油、灯油、原油、サラダ油、大豆油、ヒマシ油、トリグリセライド、ポリイソプレン、フッ素変性油等が挙げられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。また、有機溶剤の代わりに、反応性の官能基を含む有機性媒体でもよい。例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸n―へキシル、メタクリル酸n―へキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸2−エチルヘキシル、ノナンジオールジアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、フェニルグリシジルエーテルアクリレート、ヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、フェニルグリシジルエーテルアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、クロロスチレン、メトキシスチレン、ブトキシスチレン、ビニル安息香酸等が挙げられる。
(Organic solvent)
The organic solvent is not particularly limited. For example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 2-butanol, 1-pentanol, octyl alcohol, decyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, stearyl alcohol, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, alcohols such as 2-methyl-1-propanol glycerol, acetic acid, propionic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, oleic acid, stearin, olein Carboxylic acids such as acid, linolenic acid, lactic acid, benzoic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid, hexane, Hydrocarbons such as heptane, octane, decane, liquid paraffin, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene, naphthalene, amides such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, acetanilide, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone , Ketones such as methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, benzophenone, halogens such as methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethylene, tetrachloroethylene, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl acetate, acetic acid Ethyl, propyl acetate, butyl acetate, methyl butyrate, di-2-ethylhexyl adipate, diisononyl adipate, adipic acid Diisodecyl, di-2-ethylhexyl sebacate, di-2-ethylhexyl azelate, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate bis (2-ethylhexyl), tricresyl phosphate, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxy Esters such as ethylene sorbitol fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid esters, polyethylene glycol, polytetramethylene oxide, polyethers such as polyoxyethylene alkyl ether, silicone oils such as polydimethylsiloxane, dimethyl sulfoxide, Acetonitrile, propionitrile, ester oil, light oil, kerosene, crude oil, salad oil, soybean oil, castor oil, triglyceride, polyisoprene, fluorine-modified oil, etc. That. These may be used alone or in combination of two or more. Further, an organic medium containing a reactive functional group may be used instead of the organic solvent. For example, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, n-hexyl acrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methacrylic acid 2 -Ethylhexyl, nonanediol diacrylate, phenoxyethyl acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, phenyl glycidyl ether acrylate, hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer, phenyl glycidyl ether acrylate toluene diisocyanate urethane prepolymer, pentaerythritol triacrylate hexamethylene Diisocyanate urethane prepolymer, pentaerythritol triacrylate toluene diisocyanate urea Tan prepolymer, pentaerythritol triacrylate isophorone diisocyanate urethane prepolymer, dipentaerythritol pentaacrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, Examples include glycerin diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, chlorostyrene, methoxystyrene, butoxystyrene, and vinyl benzoic acid.

<工程(3)>
工程(3)は、上記分散媒置換後の酸化セルロースに対し、上記式(1)に示されるポリエーテルアミンを添加する工程である。これにより、上記酸化セルロースのカルボキシル基に、上記式(1)に示されるポリエーテルアミンが結合し、セルロースの親油化が行われる。なお、上記反応は、上記有機溶媒中で行われる。
<Step (3)>
Step (3) is a step of adding the polyetheramine represented by the above formula (1) to the oxidized cellulose after the dispersion medium substitution. Thereby, the polyether amine shown by the said Formula (1) couple | bonds with the carboxyl group of the said oxidized cellulose, and the lipophilicity of a cellulose is performed. In addition, the said reaction is performed in the said organic solvent.

<工程(4)>
工程(4)は、ポリエーテルアミンが結合したセルロース繊維を有機溶剤中でナノ解繊する工程である。上記ナノ解繊に使用する分散機としては、例えば、高速回転下でのホモミキサー、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、超音波分散処理、ビーター、ディスク型レファイナー、コニカル型レファイナー、ダブルディスク型レファイナー、グラインダー等の強力で叩解能力のある装置を使用することで、より微細化することが可能となり、より効率的かつ高度なダウンサイジングが可能となる。なお、上記分散機としては、例えば、スクリュー型ミキサー、パドルミキサー、ディスパー型ミキサー、タービン型ミキサー等を用いても差し支えない。
<Process (4)>
Step (4) is a step of nano-defining cellulose fibers bound with polyetheramine in an organic solvent. Examples of the disperser used for the nano-defibration include, for example, a homomixer under high-speed rotation, a high-pressure homogenizer, an ultra-high pressure homogenizer, an ultrasonic dispersion treatment, a beater, a disc type refiner, a conical type refiner, a double disc type refiner, and a grinder. By using a powerful and beating ability apparatus such as the above, it becomes possible to further miniaturize, and more efficient and advanced downsizing becomes possible. As the disperser, for example, a screw mixer, a paddle mixer, a disper mixer, a turbine mixer, or the like may be used.

本発明の微粒子含有組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内で、防腐剤、界面活性剤、増粘剤、樹脂、着色剤、無機塩、pH調整剤、有機化合物等を必要に応じて適宜に配合することができる。   The fine particle-containing composition of the present invention requires a preservative, a surfactant, a thickener, a resin, a colorant, an inorganic salt, a pH adjuster, an organic compound, etc., as long as the effects of the present invention are not impaired. It can mix | blend suitably according to it.

実施例について比較例等と併せて説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、例中、「%」とあるのは、特に限定のない限り質量基準を意味する。   Examples will be described together with comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples. In the examples, “%” means mass basis unless otherwise specified.

まず、実施例および比較例に先立ち、実施例用のセルロース繊維A1〜A4および比較例用のセルロース繊維A’1,A’2を、以下の製造例1〜6に従って調製した。   First, prior to Examples and Comparative Examples, cellulose fibers A1 to A4 for Examples and cellulose fibers A′1 and A′2 for Comparative Examples were prepared according to the following Production Examples 1 to 6.

〔製造例1:セルロース繊維A1(実施例用)の調製〕
針葉樹パルプ2gに、水150ml、臭化ナトリウム0.25g、TEMPO0.025gを加え、充分撹拌して分散させた後、13%次亜塩素酸ナトリウム水溶液(共酸化剤)を、上記パルプ1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウム量が5.2mmol/gとなるように加え、反応を開始した。反応の進行に伴いpHが低下するため、pHを10〜11に保持するように0.5N水酸化ナトリウム水溶液を滴下しながら、pHの変化が見られなくなるまで反応した(反応時間:120分)。反応終了後、0.1N塩酸を添加して中和した後、遠心分離機で固液分離し、純水を加えて固形分濃度4%に調整した。その後、24%NaOH水溶液にてスラリーのpHを10に調整した。スラリーの温度を30℃として水素化ホウ素ナトリウムをセルロース繊維に対して0.2mmol/g加え、2時間反応させることで還元処理した。反応後、0.1N塩酸を添加して中和した後、ろ過と水洗を繰り返して精製し、セルロース繊維A1を得た。
[Production Example 1: Preparation of cellulose fiber A1 (for Examples)]
After adding 150 ml of water, 0.25 g of sodium bromide, and 0.025 g of TEMPO to 2 g of softwood pulp, and thoroughly stirring and dispersing, 13% sodium hypochlorite aqueous solution (co-oxidant) was added to 1.0 g of the above pulp. Was added so that the amount of sodium hypochlorite was 5.2 mmol / g, and the reaction was started. Since the pH decreased with the progress of the reaction, the reaction was carried out until no change in pH was observed while adding a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution so that the pH was maintained at 10 to 11 (reaction time: 120 minutes). . After completion of the reaction, 0.1N hydrochloric acid was added for neutralization, followed by solid-liquid separation with a centrifuge, and pure water was added to adjust the solid content concentration to 4%. Thereafter, the pH of the slurry was adjusted to 10 with a 24% NaOH aqueous solution. The slurry was reduced to 30 ° C. by adding 0.2 mmol / g of sodium borohydride to the cellulose fiber and reacting for 2 hours. After the reaction, the reaction mixture was neutralized by adding 0.1N hydrochloric acid, and then purified by repeating filtration and washing to obtain cellulose fiber A1.

〔製造例2:セルロース繊維A2(実施例用)の調製〕
次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加量を、上記パルプ1.0gに対して12.0mmol/gとした以外は、セルロース繊維A1の調製法に準じて、セルロース繊維A2を得た。
[Production Example 2: Preparation of cellulose fiber A2 (for Examples)]
Cellulose fiber A2 was obtained according to the preparation method of cellulose fiber A1, except that the amount of sodium hypochlorite aqueous solution added was 12.0 mmol / g with respect to 1.0 g of the pulp.

〔製造例3:セルロース繊維A3(実施例用)の調製〕
針葉樹パルプ100gを、イソプロパノール(IPA)435gと水65gとNaOH9.9gの混合液中にいれ、30℃で1時間撹拌した。このスラリー系に50%モノクロル酢酸のIPA溶液23.0gを加え、70℃に昇温し1.5時間反応させた。得られた反応物を80%メタノールで洗浄し、その後メタノールで置換し乾燥させ、セルロース繊維A3を得た。
[Production Example 3: Preparation of cellulose fiber A3 (for Examples)]
100 g of softwood pulp was placed in a mixed solution of 435 g of isopropanol (IPA), 65 g of water and 9.9 g of NaOH, and stirred at 30 ° C. for 1 hour. To this slurry system was added 23.0 g of an IPA solution of 50% monochloroacetic acid, and the temperature was raised to 70 ° C. and reacted for 1.5 hours. The obtained reaction product was washed with 80% methanol, then substituted with methanol and dried to obtain cellulose fiber A3.

〔製造例4:セルロース繊維A4(実施例用)の調整〕
尿素20g、リン酸二水素ナトリウム二水和物12g、リン酸水素二ナトリウム8gを20gの水に溶解させてリン酸化剤を調整し、家庭用ミキサーで粉砕した針葉樹パルプ(LBKP)20gをニーダーで攪拌しながらスプレー噴霧し、リン酸化剤含浸パルプを得た。次いで、リン酸化剤含浸パルプを140℃に加熱したダンパー付きの送風乾燥機内で60分間、加熱処理してリン酸化パルプを得た。得られたリン酸化パルプに水を加えて固形分濃度2%とし、攪拌、混合して均一に分散させた後、濾過、脱水の操作を2回繰り返した。次いで、得られた回収パルプに、水を加えて、固形分濃度2%とし、攪拌しながら、1N水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加し、pH12〜13のパルプスラリーを得た。続いて、このパルプスラリーを濾過、脱水し、更に水を加えて濾過、脱水の操作を2回繰り返し、その後メタノールで置換し乾燥させ、セルロース繊維A4を得た。
[Production Example 4: Preparation of cellulose fiber A4 (for Examples)]
20 g of urea, 12 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 8 g of disodium hydrogen phosphate were dissolved in 20 g of water to prepare a phosphorylating agent, and 20 g of softwood pulp (LBKP) pulverized with a home mixer was kneaded. Spraying with stirring, a phosphoric acid impregnated pulp was obtained. Next, phosphoric acid-impregnated pulp was heat-treated for 60 minutes in a blow dryer with a damper heated to 140 ° C. to obtain phosphorylated pulp. Water was added to the resulting phosphorylated pulp to a solid content concentration of 2%, and the mixture was stirred, mixed and uniformly dispersed, and then filtration and dehydration were repeated twice. Next, water was added to the obtained recovered pulp to obtain a solid content concentration of 2%, and a 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 to 13. Subsequently, this pulp slurry was filtered and dehydrated, and further, filtration and dehydration operations were repeated twice by adding water, followed by replacement with methanol and drying to obtain cellulose fibers A4.

〔製造例5:セルロース繊維A’1(比較例用)の調製〕
針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)50gを水4950gに分散させ、パルプ濃度2%の分散液を調製した。この分散液をセレンディピターMKCA6−3(増幸産業社製)で30回処理し、セルロース繊維A’1を得た。
[Production Example 5: Preparation of cellulose fiber A′1 (for comparative example)]
50 g of softwood bleached kraft pulp (NBKP) was dispersed in 4950 g of water to prepare a dispersion having a pulp concentration of 2%. This dispersion was treated 30 times with serendipeater MKCA6-3 (manufactured by Masuko Sangyo Co., Ltd.) to obtain cellulose fiber A′1.

〔製造例6:セルロース繊維A’2(比較例用)の調製〕
原料の針葉樹パルプに替えて再生セルロースを使用するとともに、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加量を、再生セルロース1.0gに対して27.0mmol/gとした以外は、セルロース繊維A1の調製法に準じて、セルロース繊維A’2を調製した。
上記セルロース繊維を用いて、下記評価方法に従い、各特性の評価を行った。
[Production Example 6: Preparation of cellulose fiber A′2 (for comparative example)]
In addition to using regenerated cellulose in place of the raw conifer pulp and adding 27.0 mmol / g of sodium hypochlorite aqueous solution to 1.0 g of regenerated cellulose, the preparation method of cellulose fiber A1 Accordingly, cellulose fiber A′2 was prepared.
Each characteristic was evaluated according to the following evaluation method using the said cellulose fiber.

<結晶構造>
X線回折装置(リガク社製、RINT−Ultima3)を用いて、セルロース繊維の回折プロファイルを測定し、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つの位置に典型的なピークが見られる場合は結晶構造(I型結晶構造)が「あり」と評価し、ピークが見られない場合は「なし」と評価した。
<Crystal structure>
Using an X-ray diffractometer (Rigaku Corporation, RINT-Utima3), the diffraction profile of cellulose fiber was measured, and typical at two positions, 2 theta = 14-17 ° and 2 theta = 22-23 °. When a typical peak was observed, the crystal structure (type I crystal structure) was evaluated as “present”, and when no peak was observed, it was evaluated as “none”.

<カルボキシル基量の測定>
上記セルロース繊維0.25gを水に分散させたセルロース水分散体60mlを調製し、0.1Mの塩酸水溶液によってpHを約2.5とした後、0.05Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、電気伝導度測定を行った。測定はpHが11になるまで続けた。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において、消費された水酸化ナトリウム量(V)から、下記式に従いカルボキシル基量を求めた。
<Measurement of carboxyl group content>
After preparing 60 ml of a cellulose aqueous dispersion in which 0.25 g of the above cellulose fiber is dispersed in water, the pH is adjusted to about 2.5 with a 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution, and then a 0.05 M sodium hydroxide aqueous solution is added dropwise. The electrical conductivity was measured. The measurement was continued until the pH was 11. The amount of carboxyl groups was determined from the amount of sodium hydroxide consumed (V) in accordance with the following formula in the neutralization step of a weak acid with a gradual change in electrical conductivity.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

<カルボキシメチル基量の測定>
上記セルロース繊維を0.6質量%スラリーに調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.4とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量からカルボキシル基量を測定し、下式を用いて算出することが出来る。
<Measurement of the amount of carboxymethyl group>
The cellulose fiber is prepared in a slurry of 0.6% by mass and 0.1M hydrochloric acid aqueous solution is added to adjust the pH to 2.4, and then 0.05N sodium hydroxide aqueous solution is added dropwise until the pH reaches 11. , And the amount of carboxyl groups is measured from the amount of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid, where the change in electrical conductivity is gradual, and can be calculated using the following equation.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

<リン酸基量の測定>
上記セルロース繊維をイオン交換水で固形分濃度0.2質量%となるように希釈した後、イオン交換樹脂による処理、アルカリを用いた滴定によって測定した。イオン交換樹脂による処理では、0.2質量%微細セルロース繊維含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った。その後、目開き90μmのメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離した。アルカリを用いた滴定では、イオン交換後の微細セルロース繊維水分散体に、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、水分散体が示す電気伝導度の値の変化を計測した。すなわち、電気伝導度の値が最も小さくなるまでに加えたアルカリ量[mmol]を、滴定対象スラリー中の固形分[g]で除して、リン酸基量[mmol/g]とした。
<Measurement of phosphate group amount>
The cellulose fiber was diluted with ion-exchanged water to a solid content concentration of 0.2% by mass, and then measured by treatment with an ion-exchange resin and titration with an alkali. In the treatment with an ion exchange resin, 1/10 by volume of a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) is added to a slurry containing 0.2% by mass of fine cellulose fibers and shaken for 1 hour. Went. Thereafter, the mixture was poured onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry. In titration using an alkali, a change in the value of electrical conductivity exhibited by the aqueous dispersion was measured while adding a 0.1N aqueous sodium hydroxide solution to the fine cellulose fiber aqueous dispersion after ion exchange. That is, the alkali amount [mmol] added until the value of electric conductivity was minimized was divided by the solid content [g] in the slurry to be titrated to obtain the phosphate group amount [mmol / g].

<カルボニル基量の測定>
上記セルロース繊維を約0.2g精秤し、これに、リン酸緩衝液によりpH=5に調整したセミカルバジド塩酸塩3g/l水溶液を正確に50ml加え、密栓し、二日間振とうした。つぎに、この溶液10mlを正確に100mlビーカーに採取し、5N硫酸25ml、0.05Nヨウ素酸カリウム水溶液5mlを加え、10分間撹拌した。その後、5%ヨウ化カリウム水溶液10mlを加え、直ちに自動滴定装置を用いて、0.1Nチオ硫酸ナトリウム溶液にて滴定し、その滴定量等から、下記式に従い、試料中のカルボニル基量(アルデヒド基とケトン基との合計含量)を求めた。
<Measurement of amount of carbonyl group>
About 0.2 g of the above cellulose fiber was precisely weighed, and precisely 50 ml of a 3 g / l aqueous solution of semicarbazide hydrochloride adjusted to pH = 5 with a phosphate buffer was added thereto, sealed, and shaken for 2 days. Next, 10 ml of this solution was accurately collected in a 100 ml beaker, 25 ml of 5N sulfuric acid and 5 ml of 0.05N potassium iodate aqueous solution were added and stirred for 10 minutes. Thereafter, 10 ml of a 5% potassium iodide aqueous solution was added, and immediately titrated with a 0.1N sodium thiosulfate solution using an automatic titrator. From the titration, etc., the amount of carbonyl group (aldehyde) in the sample was determined according to the following formula. Group and ketone group total content).

Figure 2018044099
Figure 2018044099

Figure 2018044099
Figure 2018044099

〔実施例1〕
上記セルロース繊維A1にメタノールを加えてろ過し、メタノール洗浄を繰り返して、上記セルロース繊維に含まれる水をメタノールに置換した。その後、メタノールと、上記セルロース繊維A1のカルボキシル基量と等量のポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)とを加えて、セルロース繊維濃度を2%になるように希釈し、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバースト)を用いて圧力100MPaで1回処理し、ゲル状組成物を得た。上記ゲル状組成物にトルエンを加えて、ロータリーエバポレーター(東京理化機器社製)によりメタノールを留去することで、分散溶剤をトルエンに置換した。その後、さらにトルエン(上記分散溶剤と同溶剤)とアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)を加え、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌することにより、セルロース濃度を0.5%、微粒子濃度を10%に調整した微粒子含有組成物を得た。
上記ゲル状組成物、微粒子含有組成物を用いて、下記評価方法に従い、各特性の評価を行った。
[Example 1]
Methanol was added to the cellulose fiber A1, filtered, and methanol washing was repeated to replace water contained in the cellulose fiber with methanol. Thereafter, methanol and polyetheramine (JEFFAMINE M-2070, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.) in an amount equal to the carboxyl group amount of the cellulose fiber A1 are added to dilute the cellulose fiber concentration to 2%, and a high-pressure homogenizer. (Sugino Machine Co., Ltd., Starburst) was used to perform the treatment once at a pressure of 100 MPa to obtain a gel composition. Toluene was added to the gel composition and methanol was distilled off by a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) to replace the dispersion solvent with toluene. Thereafter, toluene (same solvent as the above dispersion solvent) and alumina (Fujimi, PWA-9, average particle size: 6.6 μm) were further added. K. By stirring at 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), a fine particle-containing composition with a cellulose concentration adjusted to 0.5% and a fine particle concentration adjusted to 10% was obtained.
Using the gel composition and the fine particle-containing composition, each property was evaluated according to the following evaluation method.

<数平均繊維径、アスペクト比の測定>
上記ゲル状組成物のセルロース繊維の数平均繊維径、および繊維長を、透過型電子顕微鏡(TEM、日本電子社製JEM−1400)を用いて観察した。すなわち、各セルロース繊維を親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:10000倍)から、先に述べた方法に従い、数平均繊維径、および繊維長を算出した。さらに、これらの値を用いてアスペクト比を下記式に従い、算出した。
<Measurement of number average fiber diameter and aspect ratio>
The number average fiber diameter and fiber length of the cellulose fiber of the gel composition were observed using a transmission electron microscope (TEM, JEM-1400 manufactured by JEOL Ltd.). That is, after each cellulose fiber was cast on a hydrophilized carbon film-coated grid and negatively stained with 2% uranyl acetate, the number average fiber diameter was determined according to the method described above. And fiber length were calculated. Furthermore, the aspect ratio was calculated according to the following formula using these values.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

<分散度の測定>
上記微粒子含有組成物を試験管に移しとり、一日保存した後、試験管中の系全体に対して、機粒子が分散している層(分散層)の割合を試験管の目盛または定規等により長さを測定し、分散度[%]を算出した。セルロース繊維が凝集してしまい、微粒子が沈降している場合は「×」と評価した。
<Measurement of dispersity>
After transferring the fine particle-containing composition to a test tube and storing it for a day, the ratio of the layer in which the machine particles are dispersed (dispersed layer) to the entire system in the test tube Then, the length was measured and the degree of dispersion [%] was calculated. When the cellulose fibers aggregated and the fine particles had settled, it was evaluated as “x”.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

<分散安定性の測定>
上記微粒子含有組成物を試験管に移しとり、40℃で一ヶ月保存した後、試験管中の系全体に対して、微粒子が分散している層(分散層)の割合を試験管の目盛または定規等により長さを測定し、分散度(保存後)[%]を算出した。上記分散度[%]と上記分散度(保存後)[%]から、下記式を用いて、分散安定性[%]を算出した。上記<分散度の測定>にて、セルロース繊維が沈降している場合、分散安定性の測定は行わないこととした。
<Measurement of dispersion stability>
After transferring the fine particle-containing composition to a test tube and storing it at 40 ° C. for one month, the ratio of the layer in which the fine particles are dispersed (dispersed layer) relative to the entire system in the test tube The length was measured with a ruler or the like, and the degree of dispersion (after storage) [%] was calculated. From the dispersion degree [%] and the dispersion degree (after storage) [%], the dispersion stability [%] was calculated using the following formula. In the above <Measurement of degree of dispersion>, when the cellulose fiber is sedimented, the measurement of dispersion stability is not performed.

Figure 2018044099
Figure 2018044099

〔実施例2、5〜19、比較例1〕
セルロース繊維種類と、分散溶剤であるトルエンと、修飾剤であるポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)と、微粒子であるアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)と、微粒子含有組成物中のセルロース繊維濃度と微粒子濃度を、下記の表2のように変更した。それ以外は実施例1と同様の手法でゲル状組成物、および微粒子含有物を調製し、各特性の評価を行った。
[Examples 2, 5 to 19, Comparative Example 1]
Cellulose fiber type, toluene as a dispersion solvent, polyetheramine as a modifier (manufactured by HUNTSMAN, JEFFAMINE M-2070), and alumina as fine particles (manufactured by Fujimi, PWA-9, average particle size: 6. 6 μm), and the cellulose fiber concentration and fine particle concentration in the fine particle-containing composition were changed as shown in Table 2 below. Otherwise, a gel-like composition and a fine particle-containing material were prepared in the same manner as in Example 1, and each characteristic was evaluated.

〔実施例3〕
セルロース繊維A3に水を加え、固形分1%に希釈し、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌しながら、溶液のpHが2になるまで1N塩酸を加えた。その後、濾過を行い、水で十分洗浄し、さらにメタノールで繰り返して洗浄することで、メタノールに溶剤置換した酸型セルロース繊維A3を作製した。上記酸型セルロース繊維A3にメタノールと、上記セルロース繊維A1のカルボキシル基量と等量のポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)とを加えて、2%に希釈し、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバースト)を用いて圧力100MPaで1回処理し、ゲル状組成物を得た。上記ゲル状組成物にトルエンを加えて、ロータリーエバポレーター(東京理化機器社製)によりメタノールを留去することで、分散溶剤をトルエンに置換した。その後、さらにトルエンとアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)を加え、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌することにより、セルロース濃度を0.5%、微粒子濃度を10%に調整した微粒子含有組成物を得た。上記ゲル状組成物、および微粒子含有組成物を用いて、実施例1と同様の評価方法で、各特性の評価を行った。
Example 3
Add water to cellulose fiber A3, dilute to 1% solids, K. While stirring with 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), 1N hydrochloric acid was added until the pH of the solution reached 2. Then, it filtered, wash | cleaned sufficiently with water, and also by repeating washing | cleaning with methanol, the acid type cellulose fiber A3 which carried out solvent substitution to methanol was produced. Methanol is added to the acid type cellulose fiber A3 and polyetheramine (JEFFAMINE M-2070, manufactured by HUNTSMAN Co.) in an amount equal to the carboxyl group amount of the cellulose fiber A1, and diluted to 2%, and a high-pressure homogenizer (Sugino A gel-like composition was obtained by processing once at a pressure of 100 MPa using a machine manufacturer, Starburst. Toluene was added to the gel composition and methanol was distilled off by a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) to replace the dispersion solvent with toluene. Thereafter, toluene and alumina (Fujimi, PWA-9, average particle size: 6.6 μm) were further added. K. By stirring at 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), a fine particle-containing composition with a cellulose concentration adjusted to 0.5% and a fine particle concentration adjusted to 10% was obtained. Each characteristic was evaluated by the same evaluation method as in Example 1 using the gel composition and the fine particle-containing composition.

〔実施例4〕
セルロース繊維A4に水を加え、固形分1%に希釈し、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌しながら、溶液のpHが2になるまで1N塩酸を加えた。その後、濾過を行い、水で十分洗浄し、さらにメタノールで繰り返して洗浄することで、メタノールに溶剤置換した酸型セルロース繊維A4を作製した。上記酸型セルロース繊維A4にメタノールと、上記セルロース繊維A4のリン酸基量と等量のポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)とを加えて、2%に希釈し、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバースト)を用いて圧力100MPaで1回処理し、ゲル状組成物を得た。トルエンを加えて、ロータリーエバポレーター(東京理化機器社製)によりメタノールを留去することで、分散溶剤をトルエンに置換した。その後、さらにトルエンとアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)を加え、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌することにより、セルロース濃度を0.5%、微粒子濃度を10%に調整した微粒子含有組成物を得た。上記ゲル状組成物、および微粒子含有組成物を用いて、実施例1と同様の評価方法で、各特性の評価を行った。
Example 4
Add water to cellulose fiber A4, dilute to 1% solids, K. While stirring with 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), 1N hydrochloric acid was added until the pH of the solution reached 2. Then, it filtered, wash | cleaned sufficiently with water, and also by repeating washing | cleaning with methanol, the acid type cellulose fiber A4 which carried out solvent substitution to methanol was produced. Methanol is added to the acid type cellulose fiber A4 and polyetheramine (JEFFAMINE M-2070, manufactured by HUNTSMAN) in an amount equal to the amount of phosphoric acid group of the cellulose fiber A4, diluted to 2%, and a high pressure homogenizer ( A gel-like composition was obtained by processing once at a pressure of 100 MPa using Starburst, manufactured by Sugino Machine. Toluene was added, and methanol was distilled off by a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) to replace the dispersion solvent with toluene. Thereafter, toluene and alumina (Fujimi, PWA-9, average particle size: 6.6 μm) were further added. K. By stirring at 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), a fine particle-containing composition with a cellulose concentration adjusted to 0.5% and a fine particle concentration adjusted to 10% was obtained. Each characteristic was evaluated by the same evaluation method as in Example 1 using the gel composition and the fine particle-containing composition.

〔実施例20、21〕
セルロース繊維A1をセルロース繊維A2に、修飾剤であるポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)を下記表2記載のポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)/脂肪族アミンの混合溶液(モル比50/50)に変更した以外は、実施例1と同様の手法でゲル状組成物、および微粒子含有組成物を調製し、各特性の評価を行った。
[Examples 20 and 21]
Cellulose fiber A1 is changed to cellulose fiber A2, and polyetheramine (manufactured by HUNTSMAN, JEFFAMINE M-2070) as a modifier is a polyetheramine (manufactured by HUNTSMAN, JEFFAMINE M-2070) / aliphatic amine. Except for changing to a mixed solution (molar ratio 50/50), a gel composition and a fine particle-containing composition were prepared in the same manner as in Example 1, and each characteristic was evaluated.

〔実施例22〕
セルロース繊維A1をセルロース繊維A2に、修飾剤であるポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)を下記表2記載のポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)/脂肪族アミンの混合溶液(モル比75/25)に変更した以外は、実施例1と同様の手法でゲル状組成物、および微粒子含有組成物を調製し、各特性の評価を行った。
[Example 22]
Cellulose fiber A1 is changed to cellulose fiber A2, and polyetheramine (manufactured by HUNTSMAN, JEFFAMINE M-2070) as a modifier is a polyetheramine (manufactured by HUNTSMAN, JEFFAMINE M-2070) / aliphatic amine. Except for changing to a mixed solution (molar ratio 75/25), a gel composition and a fine particle-containing composition were prepared in the same manner as in Example 1, and each characteristic was evaluated.

〔実施例23〕
セルロース繊維A1をセルロース繊維A2に、修飾剤であるポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)を下記表2記載のポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)/脂肪族アミンの混合溶液(モル比25/75)に変更した以外は、実施例1と同様の手法でゲル状組成物、および微粒子含有組成物を調製し、各特性の評価を行った。
Example 23
Cellulose fiber A1 is changed to cellulose fiber A2, and a polyetheramine (HUNTSMAN, JEFFAMINE M-2070) as a modifier is a polyetheramine (HUNTSMAN, JEFFAMINE M-2070) / aliphatic amine described in Table 2 below. Except for changing to a mixed solution (molar ratio 25/75), a gel composition and a fine particle-containing composition were prepared in the same manner as in Example 1, and each characteristic was evaluated.

〔比較例2〕
セルロース繊維A3にメタノールを加え、ろ過し、メタノールで繰り返して洗浄することでセルロース繊維に含まれる水をメタノールに溶剤置換した。その後、さらにメタノールを加えて2%に希釈して、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバースト)を用いて圧力100MPaで1回処理し、ゲル状組成物を得た。上記ゲル状組成物にトルエンを加えて、ロータリーエバポレーター(東京理化機器社製)によりメタノールを留去することで、分散溶剤をトルエンに置換した。その後、さらにトルエンとアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)を加え、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌することにより、セルロース濃度を0.5%、微粒子濃度を10%に調整した微粒子含有組成物を得た。上記ゲル状組成物、および微粒子含有組成物を用いて、実施例1と同様の評価方法で、各特性の評価を行った。
[Comparative Example 2]
Methanol was added to the cellulose fiber A3, filtered, and repeatedly washed with methanol to replace the water contained in the cellulose fiber with methanol. Thereafter, methanol was further added to dilute to 2%, and the mixture was treated once at a pressure of 100 MPa using a high-pressure homogenizer (manufactured by Sugino Machine, Starburst) to obtain a gel composition. Toluene was added to the gel composition and methanol was distilled off by a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) to replace the dispersion solvent with toluene. Thereafter, toluene and alumina (Fujimi, PWA-9, average particle size: 6.6 μm) were further added. K. By stirring at 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), a fine particle-containing composition with a cellulose concentration adjusted to 0.5% and a fine particle concentration adjusted to 10% was obtained. Each characteristic was evaluated by the same evaluation method as in Example 1 using the gel composition and the fine particle-containing composition.

〔比較例3〕
セルロース繊維A′1にメタノールを加え、ろ過し、メタノールで繰り返して洗浄することでセルロース繊維に含まれる水をメタノールに溶剤置換し、ゲル状組成物を得た。上記ゲル状組成物にトルエンを加えて、ロータリーエバポレーター(東京理化機器社製)によりメタノールを留去することで、分散溶剤をトルエンに置換した。その後、さらにトルエンとアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)を加え、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌することにより、セルロース濃度を0.5%、微粒子濃度を10%に調整した微粒子含有組成物を得た。上記ゲル状組成物、および微粒子含有組成物を用いて、実施例1と同様の評価方法で、各特性の評価を行った。
[Comparative Example 3]
Methanol was added to the cellulose fiber A′1, filtered, and washed repeatedly with methanol to replace the water contained in the cellulose fiber with methanol to obtain a gel composition. Toluene was added to the gel composition and methanol was distilled off by a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) to replace the dispersion solvent with toluene. Thereafter, toluene and alumina (Fujimi, PWA-9, average particle size: 6.6 μm) were further added. K. By stirring at 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), a fine particle-containing composition with a cellulose concentration adjusted to 0.5% and a fine particle concentration adjusted to 10% was obtained. Each characteristic was evaluated by the same evaluation method as in Example 1 using the gel composition and the fine particle-containing composition.

〔比較例4〕
セルロース繊維A′2に水を加えて希釈し、凍結乾燥を行った。凍結乾燥物にメタノールと、上記セルロース繊維A′2のカルボキシル基量と等量のポリエーテルアミン(HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2070)とを加えて2%に希釈し、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバースト)を用いて圧力100MPaで1回処理し、ゲル状組成物を得た。上記ゲル状組成物にトルエンを加えて、ロータリーエバポレーター(東京理化機器社製)によりメタノールを留去することで、分散溶剤をトルエンに置換した。その後、さらにトルエンとアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)を加え、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌することにより、セルロース濃度を0.5%、微粒子濃度を10%に調整した微粒子含有組成物を得た。上記ゲル状組成物、および微粒子含有組成物を用いて、実施例1と同様の評価方法で、各特性の評価を行った。
[Comparative Example 4]
Cellulose fiber A′2 was diluted by adding water and freeze-dried. Methanol and polyetheramine (JEFFAMINE M-2070, manufactured by HUNTSMAN) equivalent to the amount of carboxyl group of cellulose fiber A′2 were added to the lyophilized product and diluted to 2%, and then the high-pressure homogenizer (Sugino Machine) (Manufactured by Star Burst Co., Ltd.) and processed once at a pressure of 100 MPa to obtain a gel composition. Toluene was added to the gel composition and methanol was distilled off by a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) to replace the dispersion solvent with toluene. Thereafter, toluene and alumina (Fujimi, PWA-9, average particle size: 6.6 μm) were further added. K. By stirring at 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX), a fine particle-containing composition with a cellulose concentration adjusted to 0.5% and a fine particle concentration adjusted to 10% was obtained. Each characteristic was evaluated by the same evaluation method as in Example 1 using the gel composition and the fine particle-containing composition.

〔比較例5〕
トルエンにアルミナ(フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm)を加え、T.K.ホモミクサー(PRIMIX社製)を用いて8000rpm×10分間撹拌することにより、微粒子濃度を10%に調整した微粒子含有組成物を得た。上記微粒子含有組成物を用いて、実施例1と同様の評価方法で、各特性の評価を行った。
[Comparative Example 5]
Alumina (Fujimi, PWA-9, average particle size: 6.6 μm) was added to toluene. K. A fine particle-containing composition having a fine particle concentration adjusted to 10% was obtained by stirring at 8000 rpm × 10 minutes using a homomixer (manufactured by PRIMIX). Each characteristic was evaluated by the same evaluation method as in Example 1 using the fine particle-containing composition.

Figure 2018044099
※1 HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2095
※2 HUNTSMAN社製、JEFFAMINE M−2005
※3 フジミ社製、PWA−9、平均粒子径:6.6μm
※4 フジミ社製、PWA−45、平均粒子径:37.2μm
※5 日本アエロジル社製、AEROSIL Alu C、平均粒子径:13nm
※6 電気化学工業社製、SPG、平均粒子径:4.1μm
※7 堺化学工業社製、SZR−CW、平均粒子径:5nm
※8 石原産業社製、タイペーク CR−50、平均粒子径:250nm
※9 日本ピグメント社製、フタロシアニンブルー
※10 数平均繊維径が1nm以下であるため測定不可。
Figure 2018044099
* 1 JEFFAMINE M-2095 manufactured by HUNTSMAN
* 2 JEFFAMINE M-2005, manufactured by HUNTSMAN
* 3 Fujimi PWA-9, average particle size: 6.6 μm
* 4 Fujimi PWA-45, average particle size: 37.2 μm
* 5 Made by Nippon Aerosil Co., Ltd., AEROSIL Alu C, average particle size: 13 nm
* 6 Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., SPG, average particle size: 4.1 μm
* 7 Sakai Chemical Industry Co., Ltd., SZR-CW, average particle size: 5 nm
* 8 Ishihara Sangyo Co., Ltd., Taipei CR-50, average particle size: 250nm
* 9 Made by Nippon Pigment, Phthalocyanine Blue * 10 Cannot be measured because the number average fiber diameter is 1 nm or less.

上記表2の結果より、実施例の微粒子含有組成物は分散度の点で良好な結果が得られた。これに対して、比較例1、2の微粒子含有組成物では修飾剤の疎水性が足りないために、また比較例3の微粒子含有組成物では修飾剤が無いために、セルロース繊維が溶剤中で凝集し、微粒子を分散できず、分散度の向上には至らなかった。比較例4の微粒子含有組成物ではセルロース繊維は凝集することなく溶剤中に分散したが、セルロース繊維が結晶構造を有さないために、微粒子の分散安定化は困難であり、分散度の向上には至らなかった。   From the results shown in Table 2 above, the fine particle-containing compositions of the examples showed good results in terms of dispersity. On the other hand, the fine particle-containing compositions of Comparative Examples 1 and 2 have insufficient hydrophobicity of the modifier, and the fine particle-containing composition of Comparative Example 3 has no modifier. Agglomeration, fine particles could not be dispersed, and the degree of dispersion was not improved. In the fine particle-containing composition of Comparative Example 4, the cellulose fibers were dispersed in the solvent without agglomeration. However, since the cellulose fibers do not have a crystal structure, it is difficult to stabilize the dispersion of the fine particles, which improves the degree of dispersion. Did not come.

本発明の微粒子含有組成物は、広範な有機溶剤中で微粒子を分散安定ができることから、塗料・インキ分野など、好適に用いることができる。   The fine particle-containing composition of the present invention can be suitably used in the paint / ink field because fine particles can be dispersed and stabilized in a wide range of organic solvents.

Claims (5)

下記条件(A)〜(E)を満たす微細繊維状セルロース、有機溶剤、および微粒子を含有することを特徴とする微粒子含有組成物。
(A)数平均繊維径が2nm以上500nm以下
(B)平均アスペクト比が10以上1000以下
(C)セルロースI型結晶構造を有する
(D)アニオン性官能基を有する
(E)(D)記載のアニオン性官能基の一部、または全てに下記式(1)で示すポリエーテルアミンが結合している
Figure 2018044099
〔上記式(1)中、R、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示し、n1、n2、n3はそれぞれ0以上80以下を示し、(n1+n2+n3)は10以上240以下を示し、AOは炭素数2以上4以下のオキシアルキレン基を示し、xの平均値は0.5以上1以下、y、zの平均値は0以上1以下を示す。〕
A fine particle-containing composition comprising fine fibrous cellulose, an organic solvent, and fine particles satisfying the following conditions (A) to (E).
(A) Number average fiber diameter of 2 nm to 500 nm (B) Average aspect ratio of 10 to 1000 (C) Cellulose type I crystal structure (D) Anionic functional group (E) (D) A polyetheramine represented by the following formula (1) is bonded to a part or all of the anionic functional group.
Figure 2018044099
[In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 represent a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom, and n1, n2 and n3 each represent 0 or more and 80 or less, (n1 + n2 + n3) represents 10 or more and 240 or less, AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and the average value of x is 0.5 or more and 1 or less. The average value of y and z is 0 or more and 1 or less. ]
上記微細繊維状セルロースがさらに下記条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の微粒子含有組成物。
F)(D)記載のアニオン性官能基の一部、または全てに上記一般式(1)で示すポリエーテルアミンと下記一般式(2)で示すアミン化合物が結合している。
Figure 2018044099
〔上記式(1)中、R、R、Rは炭素数1以上20以下の直鎖あるいは分岐のアルキレン基、炭素数1以上20以下のアリーレン基、または水素原子を示す。〕
The fine particle-containing composition according to claim 1, wherein the fine fibrous cellulose further satisfies the following conditions.
F) A polyether amine represented by the general formula (1) and an amine compound represented by the following general formula (2) are bonded to a part or all of the anionic functional groups described in (D).
Figure 2018044099
[In the above formula (1), R 4 , R 5 and R 6 represent a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom. ]
上記微細繊維状セルロースのアニオン性官能基がカルボキシル基であることを特徴とする請求項1または2に記載の微粒子含有組成物。   The fine particle-containing composition according to claim 1 or 2, wherein the anionic functional group of the fine fibrous cellulose is a carboxyl group. 上記微粒子が、B、C、N、Ce、Co、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、W、Fe、Ni、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Al、Ga、In、Si、SnおよびSbからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素、またはその化合物からなる微粒子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の微粒子含有組成物。   The fine particles are B, C, N, Ce, Co, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Cr, W, Fe, Ni, Pt, Cu, Ag, Au, 4. The fine particle comprising at least one element selected from the group consisting of Zn, Al, Ga, In, Si, Sn and Sb, or a compound thereof. A fine particle-containing composition. 上記微粒子と上記微細繊維状セルロースとの含有量の固形分比率が質量比で、微粒子/微細繊維状セルロース=0.1〜1000の範囲であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の微粒子含有組成物。
The solid content ratio of the content of the fine particles and the fine fibrous cellulose is a mass ratio, and the fine particles / fine fibrous cellulose is in the range of 0.1 to 1,000. The fine particle-containing composition according to one item.
.
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