JP2018145571A - Method for producing modified cellulose fiber - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a modified cellulose fiber that shows excellent mechanical strength and toughness of a molding with a resin.SOLUTION: A method for producing a modified cellulose fiber includes a step of introducing one or more compound selected from an aromatic ring-containing alkylene oxide compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound, into a cellulose raw material, through ether linkage, in the presence of a base, and then performing a finely dividing treatment. The modified cellulose fiber is one in which a specific substituent is bound to a cellulose fiber through ether linkage, to form a cellulose I type crystal structure.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は改質セルロース繊維の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a modified cellulose fiber.

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り、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繊維を用いた材料が注目されている。   Conventionally, plastic materials derived from petroleum, which is a finite resource, have been widely used, but in recent years, technologies with less environmental impact have come to the spotlight. Materials using cellulose fibers have attracted attention.

例えば特許文献1には、有利な機械的特性を保持したまま親水性が著しく弱められたセルロースミクロフィブリルを提供することを目的として、ヒドロキシル官能基が有機化合物によりエーテル化された、特定の表面置換度を有するセルロースミクロフィブリルが開示されている。   For example, U.S. Patent No. 6,057,049, specific surface substitutions wherein the hydroxyl functional group is etherified with an organic compound for the purpose of providing cellulose microfibrils with significantly reduced hydrophilicity while retaining advantageous mechanical properties. Cellulose microfibrils having a degree are disclosed.

特表2002−524618号公報JP-T-2002-524618

しかしながら、特許文献1のセルロースミクロフィブリルでは、樹脂と複合化して製造される成形体の機械強度や靱性について十分に満足できるものではなかった。   However, the cellulose microfibrils of Patent Document 1 are not sufficiently satisfactory with respect to the mechanical strength and toughness of a molded product produced by being combined with a resin.

本発明は、樹脂との成形体における機械強度や靱性に優れる改質セルロース繊維を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a modified cellulose fiber excellent in mechanical strength and toughness in a molded body with a resin.

本発明は、下記〔1〕〜〔6〕に関する。
〔1〕 セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入後、微細化処理を行う、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔2〕 前記〔1〕に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。
〔3〕 平均繊維径が5μm以上である改質セルロース繊維であって、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔4〕 下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
〔式中、一般式(3)及び一般式(4)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔5〕 セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
The present invention relates to the following [1] to [6].
[1] After introducing one or two or more compounds selected from an aromatic ring-containing alkylene oxide compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound through an ether bond in the presence of a base into a cellulose-based raw material, a refinement treatment A method for producing a modified cellulose fiber, comprising:
The modified cellulose fiber has one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2) via an ether bond. A method for producing a modified cellulose fiber, which is bonded to a cellulose fiber and has a cellulose I-type crystal structure.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
[2] A resin composition comprising a modified cellulose fiber obtained by the production method according to [1] and a resin.
[3] A modified cellulose fiber having an average fiber diameter of 5 μm or more, which is selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2) or A modified cellulose fiber having two or more types of substituents bonded to a cellulose fiber through an ether bond and having a cellulose I-type crystal structure.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
[4] One or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2), and the following general formula (3) And one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond and have a cellulose I-type crystal structure. Cellulose fiber.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
—CH 2 —CH (OH) —R 2 (3)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 2 (4)
[Wherein, R 2 in general formula (3) and general formula (4) each independently represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n in general formula (4) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
[5] One or more compounds selected from an aromatic ring-containing alkylene oxide compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound in the presence of a base with respect to a cellulose-based raw material, and an alkylene oxide compound represented by the general formula (3A) And a method for producing a modified cellulose fiber, wherein one or two or more compounds selected from glycidyl ether compounds represented by the general formula (4A) are introduced via an ether bond,
The modified cellulose fiber is one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2), and the following general formula ( 1 type or 2 or more types of substituents chosen from the substituent represented by 3) and the substituent represented by following General formula (4) couple | bonded with a cellulose fiber via an ether bond, and cellulose I type crystal structure The manufacturing method of the modified cellulose fiber which has this.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
—CH 2 —CH (OH) —R 2 (3)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 2 (4)

Figure 2018145571
Figure 2018145571

Figure 2018145571
Figure 2018145571

〔式中、一般式(3)、(3A)、(4)及び(4A)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)及び(4A)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔6〕 前記〔4〕に記載の改質セルロース繊維又は前記〔5〕に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。
[Wherein, R 2 in the general formulas (3), (3A), (4) and (4A) each independently represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; In formulas (4) and (4A), n represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
[6] A resin composition comprising the modified cellulose fiber according to [4] or the modified cellulose fiber obtained by the production method according to [5] and a resin.

本発明の製造方法によれば、樹脂との成形体における機械強度や靱性に優れる改質セルロース繊維を製造する方法を提供することができる。   According to the production method of the present invention, it is possible to provide a method for producing a modified cellulose fiber excellent in mechanical strength and toughness in a molded body with a resin.

本発明の製造方法によって製造された改質セルロース繊維を使用した成形体は、驚くべきことに、優れた機械強度や靱性を発揮する。このような作用効果を示唆する従来技術は存在しないため、かかる作用効果の発現は当業者であっても予想することさえ困難である。   The molded body using the modified cellulose fiber produced by the production method of the present invention surprisingly exhibits excellent mechanical strength and toughness. Since there is no prior art that suggests such effects, it is difficult for those skilled in the art to predict the effects.

[改質セルロース繊維の製造方法]
本発明の製造方法としては、具体的には次の二つの態様が挙げられる。第一の態様は、セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入後、微細化処理を行う、改質セルロース繊維の製造方法である。そして第二の態様は、セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法である。なお、本明細書において、「エーテル結合を介して結合」とは、セルロース繊維表面の水酸基に修飾基が反応して、エーテル結合した状態を意味する。更に本明細書において、所定の置換基をエーテル結合を介してセルロース系原料に導入するための化合物をエーテル化剤という。
[Method for producing modified cellulose fiber]
Specifically, the production method of the present invention includes the following two embodiments. A 1st aspect introduce | transduces the 1 type, or 2 or more types of compound chosen from an aromatic ring containing alkylene oxide compound and an aromatic ring containing glycidyl ether compound through an ether bond with respect to a cellulose raw material in the presence of a base, It is the manufacturing method of the modified cellulose fiber which performs a refinement | miniaturization process. And a 2nd aspect is shown with the general formula (3A) with 1 type, or 2 or more types of compounds chosen from an aromatic ring containing alkylene oxide compound and an aromatic ring containing glycidyl ether compound with respect to a cellulose raw material in the presence of a base. This is a method for producing a modified cellulose fiber, wherein one or two or more compounds selected from an alkylene oxide compound and a glycidyl ether compound represented by formula (4A) are introduced via an ether bond. In the present specification, “bonded via an ether bond” means a state in which the modifying group reacts with a hydroxyl group on the surface of the cellulose fiber to form an ether bond. Further, in the present specification, a compound for introducing a predetermined substituent into a cellulosic raw material via an ether bond is referred to as an etherifying agent.

[第一の態様の改質セルロース繊維の製造方法]
第一の態様の方法により製造される改質セルロース繊維は、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
[Method for Producing Modified Cellulose Fiber of First Aspect]
The modified cellulose fiber produced by the method of the first aspect is one or more selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2). Are bonded to the cellulose fiber via an ether bond and have a cellulose I-type crystal structure.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]

(セルロース系原料)
本発明で用いられるセルロース系原料は、特に制限はなく、木本系(針葉樹・広葉樹)、草本系(イネ科、アオイ科、マメ科の植物原料、ヤシ科の植物の非木質原料)、パルプ類(綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプ等)、紙類(新聞紙、段ボール、雑誌、上質紙等)等が挙げられる。なかでも、入手性及びコストの観点から、木本系、草本系が好ましい。
(Cellulosic material)
The cellulosic raw material used in the present invention is not particularly limited, and is based on woody (coniferous and broadleaf), herbaceous (grass, mallow, legumes, non-woody raw materials of palms), pulp (Such as cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds), paper (newspaper, cardboard, magazines, fine paper, etc.) and the like. Of these, woody and herbaceous are preferred from the viewpoints of availability and cost.

セルロース系原料の形状は、特に制限はないが、取扱い性の観点から、繊維状、粉末状、球状、チップ状、フレーク状が好ましい。また、これらの混合物であってもよい。   The shape of the cellulosic raw material is not particularly limited, but is preferably a fiber, powder, sphere, chip, or flake from the viewpoint of handleability. Moreover, these mixtures may be sufficient.

また、セルロース系原料は、取扱い性等の観点から、生化学的処理、化学処理、及び機械処理から選ばれる少なくとも1つの前処理を予め行なうことができる。生化学的処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えばエンドグルカナーゼやエキソグルカナーゼ、ベータグルコシダーゼといった酵素を使用する処理が挙げられる。化学処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えば塩酸や硫酸などによる酸処理、過酸化水素やオゾンなどによる酸化処理が挙げられる。機械処理としては、使用する機械や処理条件には特に制限がなく、例えば、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミル等のロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミル等の竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミル等の容器駆動媒体ミル、塔式粉砕機、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル又はアニュラー式ミル等の媒体攪拌式ミル、高速遠心ローラーミルやオングミル等の圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル等の磨砕機、ナイフミル、ピンミル、カッターミル等が挙げられる。   In addition, the cellulosic raw material can be subjected in advance to at least one pretreatment selected from biochemical treatment, chemical treatment, and mechanical treatment from the viewpoint of handleability and the like. The biochemical treatment is not particularly limited to the drug used, and examples thereof include treatment using an enzyme such as endoglucanase, exoglucanase, or betaglucosidase. The chemical treatment is not particularly limited as to the chemical used, and examples thereof include acid treatment with hydrochloric acid and sulfuric acid, and oxidation treatment with hydrogen peroxide and ozone. As the mechanical treatment, there is no particular limitation on the machine to be used and the treatment conditions, for example, a high pressure compression roll mill, a roll mill such as a roll rotating mill, a vertical roller mill such as a ring roller mill, a roller race mill or a ball race mill, Rolling ball mill, vibrating ball mill, vibrating rod mill, vibrating tube mill, planetary ball mill, centrifugal fluidizing mill and other container driven medium mills, tower type grinder, stirring tank type mill, flow tank type mill or annular type mill, etc. Condensation shearing mills such as type mills, high-speed centrifugal roller mills and ong mills, mortars, millstones, mass colloiders, fret mills, edge runner mills and other grinding machines, knife mills, pin mills, cutter mills and the like.

また、上記機械処理の際に水やエタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール、トルエン、キシレン等の溶媒、フタル酸系やアジピン酸系、トリメリット酸系などの可塑剤、尿素やアルカリ(土類)金属水酸化物、アミン系化合物などの水素結合阻害剤、等の助剤を添加することで機械処理による形状変化の促進を行うこともできる。このように形状変化を加えることで、セルロース系原料の取扱い性が向上し、置換基の導入が良好となって、ひいては得られる改質セルロース繊維の物性も向上させることが可能となる。添加助剤の使用量は、用いる添加助剤や使用する機械処理の手法等によって変わるが、形状変化を促進する効果を発現する観点から、原料100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは20質量部以上であり、また、形状変化を促進する効果を発現する観点及び経済性の観点から、好ましくは10000質量部以下、より好ましくは5000質量部以下、更に好ましくは3000質量部以下である。   In the above mechanical treatment, water, ethanol, isopropyl alcohol, t-butyl alcohol, toluene, xylene and other solvents, phthalic acid-based, adipic acid-based, trimellitic acid-based plasticizers, urea and alkali (earth) ) It is possible to promote shape change by mechanical treatment by adding auxiliary agents such as metal hydroxides and hydrogen bond inhibitors such as amine compounds. By adding the shape change in this manner, the handling property of the cellulose-based raw material is improved, the introduction of the substituent is improved, and the physical properties of the resulting modified cellulose fiber can be improved. The amount of the additive aid used varies depending on the additive aid used, the mechanical processing technique used, and the like, but from the viewpoint of expressing the effect of promoting the shape change, preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the raw material. More preferably, it is 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and preferably 10,000 parts by mass or less, more preferably 5000 parts by mass, from the viewpoint of expressing the effect of promoting shape change and economical efficiency. Part or less, more preferably 3000 parts by weight or less.

セルロース系原料の平均繊維径は、特に制限はないが、取扱い性及びコストの観点から、好ましくは5μm以上、より好ましくは7μm以上、更に好ましくは10μm以上、更に好ましくは15μm以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは10,000μm以下、より好ましくは5,000μm以下、更に好ましくは1,000μm以下、更に好ましくは500μm以下、より更に好ましくは100μm以下である。   The average fiber diameter of the cellulosic raw material is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, still more preferably 10 μm or more, and still more preferably 15 μm or more from the viewpoints of handleability and cost. In addition, the upper limit is not particularly set, but from the viewpoint of handleability, it is preferably 10,000 μm or less, more preferably 5,000 μm or less, still more preferably 1,000 μm or less, still more preferably 500 μm or less, and even more preferably 100 μm or less. It is.

セルロース系原料の平均繊維径は、例えば、絶乾したセルロース繊維をイオン交換水中で家庭用ミキサー等を用いて攪拌して繊維を解した後、更にイオン交換水を加え均一になるよう攪拌して得られた水分散液の一部を、メッツォオートメーション社製の「Kajaani Fiber Lab」にて分析する方法が挙げられる。かかる方法により、平均繊維径がマイクロオーダーの繊維径を測定することができる。なお、詳細な測定方法は実施例に記載の通りである。   The average fiber diameter of the cellulosic raw material is, for example, stirring the completely dried cellulose fiber in ion-exchanged water using a household mixer etc. to dissolve the fiber, and then adding ion-exchanged water and stirring it uniformly. A method of analyzing a part of the obtained aqueous dispersion with “Kajaani Fiber Lab” manufactured by Metso Automation Co., Ltd. can be mentioned. By this method, a fiber diameter having an average fiber diameter of micro order can be measured. The detailed measurement method is as described in the examples.

セルロース系原料の組成は、特に限定されないが、セルロース系原料中のセルロース含有量が、セルロースファイバーを得る観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、入手性の観点から、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下、更に好ましくは95質量%以下、更に好ましくは90質量%以下であるものが好ましい。ここで、セルロース系原料中のセルロース含有量とは、セルロース系原料中の水分を除いた残余の成分中のセルロース含有量のことである。   The composition of the cellulosic raw material is not particularly limited, but the cellulose content in the cellulosic raw material is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 70% by mass from the viewpoint of obtaining cellulose fibers. From the viewpoint of availability, it is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, still more preferably 95% by mass or less, and still more preferably 90% by mass or less. Here, the cellulose content in the cellulosic raw material is the cellulose content in the remaining components excluding moisture in the cellulosic raw material.

また、セルロース系原料中の水分含有量は、取扱い性の観点から、少ないほど好ましい。例えば、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30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは絶乾処理したもの、即ち10質量%以下である。   Further, the moisture content in the cellulosic material is preferably as small as possible from the viewpoint of handleability. For example, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less.

(塩基)
前記置換基の導入は塩基の存在下で行われる。ここで用いられる塩基としては、特に制限はないが、エーテル化反応を進行させる観点から、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、1〜3級アミン、4級アンモニウム塩、イミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、並びにアルコキシドからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましい。
(base)
The introduction of the substituent is performed in the presence of a base. Although there is no restriction | limiting in particular as a base used here, From a viewpoint of advancing etherification reaction, an alkali metal hydroxide, an alkaline-earth metal hydroxide, a 1-3 tertiary amine, a quaternary ammonium salt, imidazole, and One or more selected from the group consisting of derivatives thereof, pyridine and derivatives thereof, and alkoxides are preferred.

アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。   Examples of the alkali metal hydroxide and alkaline earth metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium hydroxide, and barium hydroxide.

1〜3級アミンとは、1級アミン、2級アミン、及び3級アミンのことであり、具体例としては、エチレンジアミン、ジエチルアミン、プロリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミン、トリス(3−ジメチルアミノプロピル)アミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。   The primary to secondary amines are primary amines, secondary amines, and tertiary amines. Specific examples include ethylenediamine, diethylamine, proline, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-propanediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,6-hexanediamine, tris (3-dimethylaminopropyl) amine, N, N-dimethylcyclohexylamine, triethylamine and the like can be mentioned.

4級アンモニウム塩としては、水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム等が挙げられる。   Quaternary ammonium salts include tetrabutylammonium hydroxide, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium fluoride, tetrabutylammonium bromide, tetraethylammonium hydroxide, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium fluoride, tetraethylammonium bromide, water Examples thereof include tetramethylammonium oxide, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium fluoride, and tetramethylammonium bromide.

イミダゾール及びその誘導体としては、1−メチルイミダゾール、3−アミノプロピルイミダゾール、カルボニルジイミダゾール等が挙げられる。   Examples of imidazole and derivatives thereof include 1-methylimidazole, 3-aminopropylimidazole, carbonyldiimidazole and the like.

ピリジン及びその誘導体としては、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、ピコリン等が挙げられる。   Examples of pyridine and derivatives thereof include N, N-dimethyl-4-aminopyridine and picoline.

アルコキシドとしては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウム−t−ブトキシド等が挙げられる。   Examples of the alkoxide include sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium t-butoxide and the like.

塩基の量は、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、エーテル化反応を進行させる観点から、好ましくは0.01等量以上、より好ましくは0.05等量以上、更に好ましくは0.1等量以上、更に好ましくは0.2等量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは10等量以下、より好ましくは8等量以下、更に好ましくは5等量以下、更に好ましくは3等量以下である。なお、無水グルコースユニットを「AGU」と略記する。AGUはセルロース系原料がすべて無水グルコースユニットで構成されていると仮定して算出される。   The amount of the base is preferably 0.01 equivalents or more, more preferably 0.05 equivalents or more, still more preferably 0.1 from the viewpoint of allowing the etherification reaction to proceed with respect to the anhydroglucose unit of the cellulosic raw material. Equal amount or more, more preferably 0.2 equivalent or more, and from the viewpoint of production cost, it is preferably 10 equivalents or less, more preferably 8 equivalents or less, still more preferably 5 equivalents or less, still more preferably 3 etc. Less than the amount. The anhydroglucose unit is abbreviated as “AGU”. AGU is calculated on the assumption that all cellulosic materials are composed of anhydroglucose units.

セルロース系原料と塩基の混合は溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒としては、特に制限はなく、例えば、水、イソプロパノール、t−ブタノール、ジメチルホルムアミド、トルエン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ヘキサン、1,4−ジオキサン、及びこれらの混合物が挙げられる。   You may perform mixing of a cellulose raw material and a base in presence of a solvent. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, isopropanol, t-butanol, dimethylformamide, toluene, methyl isobutyl ketone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, hexane, 1,4-dioxane, and mixtures thereof.

セルロース系原料と塩基の混合は、均一に混合できるのであれば、温度や時間は特に制限はない。   The mixing of the cellulosic raw material and the base is not particularly limited as long as it can be uniformly mixed.

(芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物)
次に、前記で得られたセルロース系原料と塩基の混合物に、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を添加して、前記置換基をセルロース繊維に結合させる。
(Aromatic ring-containing alkylene oxide compound and aromatic ring-containing glycidyl ether compound)
Next, one or more compounds selected from an aromatic ring-containing alkylene oxide compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound are added to the cellulose-based raw material and base mixture obtained above, and the substituent is added. Bond to cellulose fiber.

芳香環含有酸化アルキレン化合物は、一般式(1)で表される置換基をセルロース繊維に結合させるために使用される。芳香環含有酸化アルキレン化合物としては、例えば、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又は炭素数6〜20のヘテロ芳香環を有する酸化アルキレン化合物等が挙げられる。具体的には、スチレンオキシド及びその誘導体等が挙げられる。これらの中で、入手性および反応性の観点からスチレンオキシドが好ましい。   The aromatic ring-containing alkylene oxide compound is used for bonding the substituent represented by the general formula (1) to the cellulose fiber. Examples of the aromatic ring-containing alkylene oxide compound include an alkylene oxide compound having an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or a heteroaromatic ring having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples include styrene oxide and derivatives thereof. Among these, styrene oxide is preferable from the viewpoints of availability and reactivity.

芳香環含有グリシジルエーテル化合物は、一般式(2)で表される置換基をセルロース繊維に結合させるために使用される。芳香環含有グリシジルエーテル化合物としては、例えば、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又は炭素数6〜20のヘテロ芳香環を有するグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。具体的には、フェニルグリシジルエーテル、トリチルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテルおよびこれらの誘導体等が挙げられる。これらの中で、入手性および反応性の観点からフェニルグリシジルエーテルおよびトリチルグリシジルエーテルが好ましく、フェニルグリシジルエーテルが更に好ましい。   The aromatic ring-containing glycidyl ether compound is used for bonding the substituent represented by the general formula (2) to the cellulose fiber. Examples of the aromatic ring-containing glycidyl ether compound include glycidyl ether compounds having an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or a heteroaromatic ring having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples include phenyl glycidyl ether, trityl glycidyl ether, benzyl glycidyl ether, and derivatives thereof. Among these, phenyl glycidyl ether and trityl glycidyl ether are preferable from the viewpoint of availability and reactivity, and phenyl glycidyl ether is more preferable.

芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物の量は、得られる改質セルロース繊維における置換基の所望の導入率により決めることができる。例えば、得られる成形体の機械的強度の観点から、セルロース系原料の無水グルコースユニットの1ユニットに対して、かかる化合物の量は、好ましくは10.0等量以下、より好ましくは8.0等量以下、更に好ましくは7.0等量以下、更に好ましくは6.0等量以下、好ましくは0.02等量以上、より好ましくは0.05等量以上、更に好ましくは0.1等量以上、更に好ましくは0.3等量以上、更に好ましくは1.0等量以上である。ここで、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物の両者を使用する場合、化合物の量は両者の合計量である。   The amount of the aromatic ring-containing alkylene oxide compound and the aromatic ring-containing glycidyl ether compound can be determined by the desired introduction rate of substituents in the resulting modified cellulose fiber. For example, from the viewpoint of the mechanical strength of the obtained molded product, the amount of such a compound is preferably 10.0 equivalents or less, more preferably 8.0, etc. with respect to 1 unit of anhydroglucose unit of the cellulosic raw material. Or less, more preferably 7.0 equivalents or less, still more preferably 6.0 equivalents or less, preferably 0.02 equivalents or more, more preferably 0.05 equivalents or more, still more preferably 0.1 equivalents. More preferably, it is 0.3 equivalent or more, more preferably 1.0 equivalent or more. Here, when using both an aromatic-ring containing alkylene oxide compound and an aromatic-ring containing glycidyl ether compound, the quantity of a compound is a total amount of both.

(エーテル反応)
前記化合物とセルロース系原料とのエーテル反応は、溶媒の存在下で、両者を混合することにより行うことができる。溶媒としては、特に制限はなく、塩基を存在させる際に使用することができると例示した前記溶媒を用いることができる。
(Ether reaction)
The ether reaction between the compound and the cellulose-based raw material can be carried out by mixing both in the presence of a solvent. There is no restriction | limiting in particular as a solvent, The said solvent illustrated that it can be used when a base is made to exist can be used.

溶媒の使用量としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物の種類によって一概には決定されないが、セルロース系原料100質量部に対して、反応性の観点から、好ましくは30質量部以上、より好ましくは50質量部以上、更に好ましくは75質量部以上、更に好ましくは100質量部以上、更に好ましくは200質量部以上であり、生産性の観点から、好ましくは10,000質量部以下、より好ましくは7,500質量部以下、更に好ましくは5,000質量部以下、更に好ましくは2,500質量部以下、更に好ましくは1,000質量部以下である。   The amount of the solvent used is not generally determined depending on the type of the cellulose-based raw material or the compound for introducing the substituent, but is preferably 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose-based raw material from the viewpoint of reactivity. Or more, more preferably 50 parts by mass or more, still more preferably 75 parts by mass or more, further preferably 100 parts by mass or more, further preferably 200 parts by mass or more, and from the viewpoint of productivity, preferably 10,000 parts by mass or less. More preferably, it is 7,500 mass parts or less, More preferably, it is 5,000 mass parts or less, More preferably, it is 2,500 mass parts or less, More preferably, it is 1,000 mass parts or less.

混合条件としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物が均一に混合され、十分に反応が進行できるのであれば特に制限はなく、連続的な混合処理は行っても行わなくてもよい。1Lを超えるような比較的大きな反応容器を用いる場合には、反応温度を制御する観点から、適宜攪拌を行ってもよい。   The mixing conditions are not particularly limited as long as the cellulose-based raw material and the compound for introducing a substituent are uniformly mixed and the reaction can proceed sufficiently, whether or not continuous mixing is performed. Good. In the case of using a relatively large reaction vessel exceeding 1 L, stirring may be appropriately performed from the viewpoint of controlling the reaction temperature.

反応温度としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性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℃以上であり、熱分解を抑制する観点から、好ましくは120℃以下、より好ましくは110℃以下、更に好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下、更に好ましくは70℃以下である。   The reaction temperature is not determined unconditionally depending on the type of the cellulose-based raw material and the compound for introducing the substituent and the target introduction rate, but is preferably 30 ° C. or more, more preferably from the viewpoint of improving the reactivity. 35 ° C or higher, more preferably 40 ° C or higher. From the viewpoint of suppressing thermal decomposition, it is preferably 120 ° C or lower, more preferably 110 ° C or lower, still more preferably 100 ° C or lower, still more preferably 90 ° C or lower, still more preferably. Is 80 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or lower.

反応時間としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性の観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.5時間以上、更に好ましくは1時間以上、更に好ましくは3時間以上、更に好ましくは6時間以上、更に好ましくは10時間以上であり、生産性の観点から、好ましくは60時間以下、より好ましくは48時間以下、更に好ましくは36時間以下である。   The reaction time is not unconditionally determined depending on the type of the cellulosic raw material and the compound for introducing the substituent and the target introduction rate, but from the viewpoint of reactivity, preferably 0.1 hour or more, more preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, more preferably 3 hours or more, further preferably 6 hours or more, more preferably 10 hours or more. From the viewpoint of productivity, preferably 60 hours or less, more preferably Is 48 hours or less, more preferably 36 hours or less.

反応後は、未反応の化合物や塩基等を除去するために、適宜後処理を行うことができる。該後処理の方法としては、例えば、未反応の塩基を酸(有機酸、無機酸など)で中和し、その後、未反応の化合物や塩基が溶解する溶媒を用いて洗浄することができる。所望により、更に乾燥(真空乾燥など)を行ってもよい。   After the reaction, an appropriate post-treatment can be performed to remove unreacted compounds, bases and the like. As the post-treatment method, for example, an unreacted base can be neutralized with an acid (organic acid, inorganic acid, etc.), and then washed with a solvent in which the unreacted compound or base dissolves. If desired, further drying (such as vacuum drying) may be performed.

かくして、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基が導入された、微細化処理前の改質セルロース繊維が得られる。   Thus, the modified cellulose before the refining treatment in which one or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2) are introduced. Fiber is obtained.

[微細化処理前の改質セルロース繊維]
第一の態様の方法における微細化処理前の改質セルロース繊維は、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものであり、具体的な構造は、例えば、一般式(5)で示すことができる。
[Modified cellulose fiber before refinement]
The modified cellulose fiber before the refining treatment in the method of the first aspect is one or more selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2). Are bonded to the cellulose fiber via an ether bond and have a cellulose I-type crystal structure, and the specific structure can be represented, for example, by the general formula (5).

Figure 2018145571
Figure 2018145571

〔式中、Rは同一又は異なって、水素及び一般式(1)〜(2)で表される置換基から選ばれる置換基を示し、mは好ましくは20以上3000以下の整数を示し、但し、全てのRが、同時に水素である場合を除く。〕 [Wherein, R is the same or different and represents a substituent selected from hydrogen and substituents represented by the general formulas (1) to (2); m is preferably an integer of 20 or more and 3000 or less; Except where all R are simultaneously hydrogen. ]

一般式(5)におけるmは好ましくは20以上3000以下の整数であり、機械的強度および靱性発現の観点からより好ましくは100以上2000以下の整数である。   M in the general formula (5) is preferably an integer of 20 or more and 3000 or less, and more preferably an integer of 100 or more and 2000 or less from the viewpoint of mechanical strength and toughness expression.

一般式(5)における一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基は下記の通りである。なお、改質セルロース繊維における一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基がいずれか一方の場合であっても、各置換基においては同一の置換基であっても2種以上が組み合わさって導入されてもよい。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
The substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2) in the general formula (5) are as follows. In addition, even if it is a case where the substituent represented by General formula (1) and the substituent represented by General formula (2) in a modified cellulose fiber are any one, in each substituent, the same substituent Even two or more of them may be introduced in combination.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]

一般式(1)及び一般式(2)におけるRは、少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基である。Rの炭素数は、機械強度や靱性発現の観点から好ましくは6以上であり、反応性および入手性の観点からの観点から好ましくは25以下、より好ましくは20以下である。Rの具体例としては、フェニル基、トリチル基、ナフチル基、トリル基やキシリル基などのアリール基、又はベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基等が挙げられる。 R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) is a functional group having 6 to 30 carbon atoms and having at least one aromatic ring. The carbon number of R 1 is preferably 6 or more from the viewpoint of mechanical strength and toughness expression, and is preferably 25 or less, more preferably 20 or less from the viewpoint of reactivity and availability. Specific examples of R 1 include phenyl groups, trityl groups, naphthyl groups, aryl groups such as tolyl groups and xylyl groups, and aralkyl groups such as benzyl groups and phenethyl groups.

一般式(2)におけるnは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。nは0以上50以下の数であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは0であり、同様の観点から、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは20以下、更に好ましくは15以下である。   N in the general formula (2) represents the number of added moles of alkylene oxide. n is a number of 0 or more and 50 or less, and is preferably 0 from the viewpoint of availability and cost, and from the same viewpoint, preferably 40 or less, more preferably 30 or less, still more preferably 20 or less, and still more preferably. Is 15 or less.

一般式(2)におけるAは、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基であり、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基を形成する。Aの炭素数は1以上6以下であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは2以上であり、同様の観点から、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等が例示され、なかでも、エチレン基、プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。   A in the general formula (2) is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and forms an oxyalkylene group with an adjacent oxygen atom. The carbon number of A is 1 or more and 6 or less, but from the viewpoint of availability and cost, it is preferably 2 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 4 or less, more preferably 3 or less. Specific examples include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group. Among them, an ethylene group and a propylene group are preferable, and an ethylene group is more preferable.

一般式(2)におけるAとnの組み合わせとしては、入手性及びコストの観点から、好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上20以下の数の組み合わせであり、より好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上15以下の数の組み合わせである。   As a combination of A and n in the general formula (2), from the viewpoint of availability and cost, A is preferably a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 to 3 carbon atoms, and n is A combination of 0 or more and 20 or less, more preferably A is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 or more and 3 or less carbon atoms, and n is a combination of numbers of 0 or more and 15 or less. .

(平均繊維径)
第一の態様の方法における微細化処理前の改質セルロース繊維の平均繊維径は、置換基の種類に関係なく、好ましくは5μm以上である。取扱い性、入手性、及びコストの観点から、より好ましくは7μm以上、更に好ましくは10μm以上、更に好ましくは15μm以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは10,000μm以下、より好ましくは5,000μm以下、更に好ましくは1,000μm以下、更に好ましくは500μm以下、より更に好ましくは100μm以下である。なお、改質セルロース繊維の平均繊維径は、前記したセルロース系原料と同様にして測定することができる。詳細は、実施例に記載の通りである。
(Average fiber diameter)
The average fiber diameter of the modified cellulose fiber before the refining treatment in the method of the first aspect is preferably 5 μm or more regardless of the type of the substituent. From the viewpoints of handleability, availability, and cost, it is more preferably 7 μm or more, further preferably 10 μm or more, and further preferably 15 μm or more. In addition, the upper limit is not particularly set, but from the viewpoint of handleability, it is preferably 10,000 μm or less, more preferably 5,000 μm or less, still more preferably 1,000 μm or less, still more preferably 500 μm or less, and even more preferably 100 μm or less. It is. In addition, the average fiber diameter of the modified cellulose fiber can be measured in the same manner as the above-described cellulose raw material. Details are as described in the examples.

(結晶化度)
改質セルロース繊維の結晶化度は、強度発現の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、更に好ましくは20%以上である。また、原料入手性の観点から、好ましくは90%以下、より好ましくは85%以下、更に好ましくは80%以下、更に好ましくは75%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算出したセルロースI型結晶化度であり、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。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。セルロースI型結晶構造の有無は、X線回折測定において、2θ=22.6°にピークがあることで判定することができる。
(Crystallinity)
The crystallinity of the modified cellulose fiber is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and still more preferably 20% or more from the viewpoint of strength development. Moreover, from a viewpoint of raw material availability, Preferably it is 90% or less, More preferably, it is 85% or less, More preferably, it is 80% or less, More preferably, it is 75% or less. In the present specification, the crystallinity of cellulose is a cellulose I-type crystallinity calculated from a diffraction intensity value obtained by an X-ray diffraction method, and can be measured according to a method described in Examples described later. 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. The presence or absence of the cellulose type I crystal structure can be determined by a peak at 2θ = 22.6 ° in the X-ray diffraction measurement.

(導入率)
第一の態様の方法における微細化処理前の改質セルロース繊維において、セルロースの無水グルコースユニット1モルに対する一般式(1)で表される置換基及び/又は一般式(2)で表される置換基の導入率(MS)は、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.005モル以上、更に好ましくは0.03モル以上である。また、セルロースI型結晶構造を有し、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは1.5モル以下、より好ましくは1.3モル以下、更に好ましくは1.0モル以下、更に好ましくは0.8モル以下、更に好ましくは0.6モル以下、更に好ましくは0.5モル以下である。ここで、一般式(1)で表される置換基と一般式(2)で表される置換基のいずれもが導入されている場合は合計した導入モル率のことである。なお、本明細書において、導入率は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができ、また、導入モル比又は修飾率と記載することもある。
(Introduction rate)
In the modified cellulose fiber before the refinement treatment in the method of the first aspect, the substituent represented by the general formula (1) and / or the substitution represented by the general formula (2) with respect to 1 mol of anhydroglucose unit of cellulose. The group introduction ratio (MS) is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.005 mol or more, and further preferably 0.03 mol or more, from the viewpoint of mechanical strength and toughness expression. In addition, it has a cellulose type I crystal structure, and from the viewpoint of mechanical strength and toughness expression, it is preferably 1.5 mol or less, more preferably 1.3 mol or less, still more preferably 1.0 mol or less, still more preferably 0.8 mol or less, more preferably 0.6 mol or less, and still more preferably 0.5 mol or less. Here, when both the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2) are introduced, it means the total introduction molar ratio. In the present specification, the introduction rate can be measured according to the method described in the examples described later, and may be described as the introduction molar ratio or the modification rate.

(微細化処理)
第一の態様の改質セルロース繊維の製造方法では、前記微細化処理前の改質セルロース繊維を微細化処理する工程を包含する。微細化処理は公知の微細化処理方法により実施することができる。例えば、平均繊維径が1nm以上500nm以下の微細改質セルロース繊維を得る場合は、マスコロイダー等の磨砕機を用いた処理や有機溶媒中で高圧ホモジナイザー等を用いた処理を行うことで微細化することができる。あるいは、後述のように、樹脂と改質セルロース繊維を混合と同時に微細化することもできる。また、本発明における改質セルロース繊維は、前記反応後に、例えば、前述のような、セルロース系原料に対して行う前処理と同様の処理を反応物に対して行なって、チップ状やフレーク状、粉末状にしてもよい。かかる処理によって形状変化がもたらされることで、得られる本発明の改質セルロース繊維を有機溶媒や樹脂組成物中で微細化させる場合に、微細化処理の効率を向上させることができる。なお、本明細書において、微細化処理前の改質セルロース繊維と区別する観点から、微細化処理後の改質セルロース繊維を「微細改質セルロース繊維」と称する場合がある。
(Miniaturization processing)
The method for producing a modified cellulose fiber according to the first aspect includes a step of refining the modified cellulose fiber before the refining treatment. The refinement process can be performed by a known refinement process method. For example, when obtaining finely modified cellulose fibers having an average fiber diameter of 1 nm or more and 500 nm or less, it is refined by performing a treatment using a grinding machine such as a mass collider or a treatment using a high-pressure homogenizer in an organic solvent. be able to. Alternatively, as described later, the resin and the modified cellulose fiber can be refined simultaneously with mixing. In addition, the modified cellulose fiber in the present invention is subjected to the same treatment as the pretreatment performed on the cellulose-based raw material after the reaction, for example, in the form of chips or flakes. You may make it into a powder form. The shape change caused by such treatment can improve the efficiency of the refinement treatment when the resulting modified cellulose fiber of the present invention is refined in an organic solvent or a resin composition. In the present specification, from the viewpoint of distinguishing from the modified cellulose fiber before the refinement treatment, the modified cellulose fiber after the refinement treatment may be referred to as “finely modified cellulose fiber”.

平均繊維径が1nm以上500nm以下の微細改質セルロース繊維を得る際の微細化処理に用いられる有機溶媒としては、特に限定されないが、例えばメタノール、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(DMF)、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、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、コハク酸メチルトリグリコールジエステル、トルエン等が好ましい。溶媒の使用量は、改質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、改質セルロース繊維に対して、好ましくは1質量倍以上、より好ましくは2質量倍以上、好ましくは500質量倍以下、より好ましくは200質量倍以下使用することがより好ましい。   Although it does not specifically limit as an organic solvent used for the refinement | miniaturization process at the time of obtaining the fine modified cellulose fiber whose average fiber diameter is 1 nm or more and 500 nm or less, For example, C1-C6, such as methanol, ethanol, a propanol, Preferably Alcohol having 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 hydrocarbon or unsaturated hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms; benzene, toluene, and the like Aromatic hydrocarbons; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform; lower alkyl ethers having 2 to 5 carbon atoms; N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, and succinic acid Examples include polar solvents such as diesters with triethylene glycol monomethyl ether It is. These can be used alone or in admixture of two or more, but from the viewpoint of the operability of the refinement treatment, alcohols having 1 to 6 carbon atoms, ketones having 3 to 6 carbon atoms, and 2 to 5 carbon atoms. Preferred are lower alkyl ethers, N, N-dimethylformamide, succinic acid methyltriglycol diester, toluene and the like. The amount of the solvent used is not particularly limited as long as it is an effective amount capable of dispersing the modified cellulose fiber, but is preferably 1 mass times or more, more preferably 2 mass times or more, preferably with respect to the modified cellulose fiber. Is more preferably 500 mass times or less, more preferably 200 mass times or less.

また、微細化処理で使用する装置としては、高圧ホモジナイザー以外にも、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、グラインダー、マスコロイダー、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改質セルロース繊維の固形分濃度は50質量%以下が好ましい。   In addition to the high-pressure homogenizer, a known disperser is preferably used as an apparatus used in the miniaturization process. For example, a disaggregator, a beater, a low pressure homogenizer, a grinder, a mass collider, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short screw extruder, a twin screw extruder, an ultrasonic stirrer, a household juicer mixer, and the like can be used. Further, the solid content concentration of the modified cellulose fiber in the refining treatment is preferably 50% by mass or less.

微細化した改質セルロース繊維の平均繊維径は、例えば、1〜500nm程度であればよく、取扱い性、入手性及びコストの観点から、好ましくは3nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、機械強度や靱性発現の観点から、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下である。   The average fiber diameter of the refined modified cellulose fiber may be, for example, about 1 to 500 nm, and is preferably 3 nm or more, more preferably 10 nm or more, and still more preferably 20 nm from the viewpoints of handleability, availability, and cost. From the viewpoint of mechanical strength and toughness expression, it is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less, and still more preferably 120 nm or less.

かくして、第一の態様の方法により製造される微細改質セルロース繊維が得られる。   Thus, the finely modified cellulose fiber produced by the method of the first aspect is obtained.

[第一の態様における微細改質セルロース繊維]
第一の態様の方法における微細改質セルロース繊維は、前述の微細化処理前の改質セルロース繊維と同じく、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものであり、具体的な構造は、例えば、上記一般式(5)で示すことができる。
[Fine modified cellulose fiber in the first embodiment]
The finely modified cellulose fiber in the method of the first aspect is a substituent represented by the general formula (1) and a substitution represented by the general formula (2), similarly to the above-described modified cellulose fiber before the refinement treatment. One or two or more substituents selected from the group are bonded to the cellulose fiber via an ether bond and have a cellulose I-type crystal structure. The specific structure is, for example, the above general formula (5) Can be shown.

(平均繊維径)
第一の態様における微細改質セルロース繊維の平均繊維径としては、置換基の種類に関係なく、好ましくはナノオーダーである。
(Average fiber diameter)
The average fiber diameter of the finely modified cellulose fibers in the first aspect is preferably nano-order regardless of the type of substituent.

微細改質セルロース繊維の平均繊維径は、取扱い性、入手性、及びコストの観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは3nm以上、更に好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、取扱い性、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下である。なお、本明細書において、微細改質セルロース繊維の平均繊維径は、以下の方法に従って測定することができる。   The average fiber diameter of the finely modified cellulose fiber is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, still more preferably 10 nm or more, and further preferably 20 nm or more from the viewpoints of handleability, availability, and cost. From the viewpoint of mechanical strength and toughness expression, it is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, still more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less, and still more preferably 120 nm or less. In the present specification, the average fiber diameter of the finely modified cellulose fibers can be measured according to the following method.

具体的には、微細化処理を行った際に得られた分散液を、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)を用いて測定することができる。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。なお、詳細な測定方法は実施例に記載の通りである。   Specifically, an atomic force microscope (AFM, Nanoscope III Tapping mode AFM) was prepared by using, as an observation sample, a dispersion obtained by performing the micronization treatment by dropping it on mica (mica) and drying it. The measurement can be carried out using a digital instrument (manufactured by Nanosensors, Point Probe (NCH)). 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. The detailed measurement method is as described in the examples.

なお、微細化処理によって、改質セルロース繊維の結晶化度や置換基の導入率等はほとんど影響を受けないため、これらの性質については微細化処理前の改質セルロース繊維と同じである。   In addition, since the crystallinity of the modified cellulose fiber, the introduction rate of substituents, and the like are hardly affected by the refinement treatment, these properties are the same as those of the modified cellulose fiber before the refinement treatment.

[第二の態様の改質セルロース繊維の製造方法]
本態様の方法により製造される改質セルロース繊維は、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
〔式中、一般式(3)及び一般式(4)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
[Method for Producing Modified Cellulose Fiber of Second Aspect]
The modified cellulose fiber produced by the method of this embodiment is one or more kinds of substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2). 1 type, or 2 or more types of substituents chosen from the substituent represented by the following general formula (3) and the following general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond And has a cellulose I-type crystal structure.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
—CH 2 —CH (OH) —R 2 (3)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 2 (4)
[Wherein, R 2 in general formula (3) and general formula (4) each independently represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n in general formula (4) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]

一般式(1)及び一般式(2)におけるRは、第一の態様と同じである。 R 1 in general formula (1) and general formula (2) is the same as in the first embodiment.

更に、一般式(3)及び一般式(4)におけるRは、水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、機械強度や靱性発現の観点から好ましくは3以上、より好ましくは6以上、更に好ましくは10以上であり、反応性および入手性の観点から好ましくは25以下、より好ましくは20以下である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イソステアリル基、イコシル基等が例示される。 Furthermore, R 2 in the general formulas (3) and (4) is hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 3 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 10 or more from the viewpoint of mechanical strength or toughness expression, and preferably 25 or less, more preferably from the viewpoint of reactivity and availability. 20 or less. Specifically, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, hexadecyl Group, octadecyl group, isostearyl group, icosyl group and the like.

一般式(4)におけるnは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。nは0以上50以下の数であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは0であり、同様の観点及び得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは40以下、より好ましくは30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、更に好ましくは5以下である。   N in the general formula (4) represents the number of added moles of alkylene oxide. n is a number of 0 or more and 50 or less, preferably 0 from the viewpoint of availability and cost, and preferably 40 or less from the same viewpoint and from the viewpoint of the mechanical strength and toughness expression of the resulting resin composition. More preferably, it is 30 or less, More preferably, it is 20 or less, More preferably, it is 15 or less, More preferably, it is 10 or less, More preferably, it is 5 or less.

一般式(4)におけるAは、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基であり、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基を形成する。Aの炭素数は1以上6以下であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは2以上であり、同様の観点から、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等が例示され、なかでも、エチレン基、プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。   A in the general formula (4) is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and forms an oxyalkylene group with an adjacent oxygen atom. The carbon number of A is 1 or more and 6 or less, but from the viewpoint of availability and cost, it is preferably 2 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 4 or less, more preferably 3 or less. Specific examples include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group. Among them, an ethylene group and a propylene group are preferable, and an ethylene group is more preferable.

一般式(4)におけるAとnの組み合わせとしては、入手性およびコストの観点から、好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上20以下の数の組み合わせであり、より好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上15以下の数の組み合わせである。   As a combination of A and n in the general formula (4), from the viewpoint of availability and cost, A is preferably a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 to 3 carbon atoms, and n is A combination of 0 or more and 20 or less, more preferably A is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 or more and 3 or less carbon atoms, and n is a combination of numbers of 0 or more and 15 or less. .

上記置換基の導入は、特に限定なく公知の方法に従って行うことができる。具体的には、セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物(「(b)化合物」とする。)と、下記一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び下記一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物(「(a)化合物」とする。)とを、同時に又は別々に、エーテル結合を介して導入する方法が挙げられる。ここで、これら化合物の導入が「同時に又は別々」であるとは、本態様においては、化合物の導入順序は特に限定されないことを意味し、例えば、(a)化合物と(b)化合物の導入を同時に行ってもよく、あるいは、(a)化合物を先に導入後、(b)化合物を導入してもよく、(b)化合物を先に導入後、(a)化合物を導入してもよいことを意味する。本態様においては、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、(b)化合物を先に導入後、(a)化合物を導入する方法が好ましい。以下、かかる方法を例に挙げて詳細を説明する。   The introduction of the substituent can be carried out according to a known method without any particular limitation. Specifically, one or more compounds selected from an aromatic ring-containing alkylene oxide compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound (referred to as “(b) compound”) in the presence of a base with respect to the cellulose-based raw material. And one or more compounds selected from an alkylene oxide compound represented by the following general formula (3A) and a glycidyl ether compound represented by the following general formula (4A) (referred to as “(a) compound”). May be introduced simultaneously or separately via an ether bond. Here, the introduction of these compounds is “simultaneously or separately” means that in this embodiment, the order of introduction of the compounds is not particularly limited. For example, the introduction of the compounds (a) and (b) Or (b) compound may be introduced after compound (a) is introduced first, or (a) compound may be introduced after compound (b) is introduced first. Means. In this embodiment, from the viewpoint of the mechanical strength and toughness expression of the obtained resin composition, a method of introducing the compound (a) after introducing the compound (b) is preferable. Hereinafter, the details will be described by taking such a method as an example.

(b)化合物が先に導入された改質セルロース繊維としては、上記の第一の態様で製造されたものを、微細化処理の有無に関わらず使用することができる。   (B) As the modified cellulose fiber into which the compound has been previously introduced, those produced in the above first embodiment can be used regardless of the presence or absence of the refinement treatment.

一般式(3)で表される置換基を導入するための化合物としては、例えば、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物が好ましい。かかる化合物は公知技術に従って調製したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。該化合物の総炭素数としては、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、2以上であり、好ましくは3以上、より好ましくは4以上であり、同様の観点から、22以下であり、好ましくは18以下、より好ましくは14以下、更に好ましくは12以下である。   As a compound for introducing the substituent represented by the general formula (3), for example, an alkylene oxide compound represented by the general formula (3A) is preferable. As such a compound, one prepared according to a known technique may be used, or a commercially available product may be used. The total carbon number of the compound is 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 4 or more, from the viewpoint of the mechanical strength and toughness expression of the resulting resin composition, and 22 or less from the same viewpoint. Preferably, it is 18 or less, more preferably 14 or less, and still more preferably 12 or less.

Figure 2018145571
Figure 2018145571

〔式中、Rは水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。〕 [Wherein, R 2 represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. ]

一般式(3A)におけるRのアルキル基の炭素数や具体例は、一般式(3)におけるRと同じである。 The carbon number and specific examples of the alkyl group represented by R 2 in the general formula (3A) are the same as R 2 in the general formula (3).

一般式(3A)で示される化合物の具体例としては、酸化プロピレン、酸化ブチレン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシテトラデカン、1,2−エポキシオクタデカン等が挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (3A) include propylene oxide, butylene oxide, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyoctane, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxydodecane, , 2-epoxytetradecane, 1,2-epoxyoctadecane and the like.

一般式(4)で表される置換基を導入するための化合物としては、例えば、一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物が好ましい。かかる化合物は公知技術に従って調製したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。該化合物の総炭素数としては、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、4以上であり、好ましくは5以上、より好ましくは6以上、更に好ましくは10以上であり、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、100以下であり、好ましくは75以下、より好ましくは50以下、更に好ましくは25以下である。   As a compound for introducing the substituent represented by the general formula (4), for example, a glycidyl ether compound represented by the general formula (4A) is preferable. As such a compound, one prepared according to a known technique may be used, or a commercially available product may be used. The total number of carbon atoms of the compound is 4 or more, preferably 5 or more, more preferably 6 or more, and still more preferably 10 or more, from the viewpoint of the mechanical strength and toughness expression of the obtained resin composition. From the viewpoint of the mechanical strength and toughness expression of the obtained resin composition, it is 100 or less, preferably 75 or less, more preferably 50 or less, and still more preferably 25 or less.

Figure 2018145571
Figure 2018145571

〔式中、Rは水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、nは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕 [Wherein R 2 represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, n is a number from 0 to 50, and A is a linear or branched chain having 1 to 6 carbon atoms. Of the divalent saturated hydrocarbon group. ]

一般式(4A)におけるRのアルキル基の炭素数や具体例は、一般式(4)におけるRと同じである。 The carbon number and specific examples of the alkyl group represented by R 2 in the general formula (4A) are the same as R 2 in the general formula (4).

一般式(4A)におけるnは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。nの具体的な数は、一般式(4)におけるnと同じである。   N in the general formula (4A) represents the number of added moles of alkylene oxide. The specific number of n is the same as n in the general formula (4).

一般式(4A)におけるAの炭素数や具体例は、一般式(4)におけるAと同じである。   The carbon number and specific examples of A in the general formula (4A) are the same as A in the general formula (4).

一般式(4A)で示される化合物の具体例としては、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル、(イソ)ステアリルグリシジルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル付加グリシジルエーテルが挙げられる。   Specific examples of the compound represented by the general formula (4A) include butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, dodecyl glycidyl ether, (iso) stearyl glycidyl ether, and polyoxyalkylene alkyl ether-added glycidyl ether.

一般式(3A)で示される化合物や一般式(4A)で示される化合物の量は、得られる改質セルロース繊維における前記一般式(3)で表される置換基及び/又は一般式(4)で表される置換基の所望の導入率により決めることができるが、反応性の観点から、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、好ましくは0.01等量以上、より好ましくは0.1等量以上、更に好ましくは0.3等量以上、更に好ましくは0.5等量以上、より更に好ましくは1.0等量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは10等量以下、より好ましくは8等量以下、更に好ましくは6.5等量以下、更に好ましくは5等量以下である。   The amount of the compound represented by the general formula (3A) and the compound represented by the general formula (4A) is the substituent represented by the general formula (3) and / or the general formula (4) in the obtained modified cellulose fiber. However, from the viewpoint of reactivity, it is preferably 0.01 equivalents or more, more preferably 0.1 equivalents, relative to the anhydroglucose unit of the cellulose-based raw material. Equivalent or more, more preferably 0.3 equivalent or more, still more preferably 0.5 equivalent or more, still more preferably 1.0 equivalent or more, and from the viewpoint of production cost, preferably 10 equivalent or less, More preferably, it is 8 equivalents or less, More preferably, it is 6.5 equivalents or less, More preferably, it is 5 equivalents or less.

(エーテル反応)
一般式(3A)で示される化合物や一般式(4A)で示される化合物と、第一の態様で得られた改質セルロース繊維とのエーテル反応は、第一の態様と同様にして、溶媒の存在下で両者を混合することにより行うことができる。用いる溶媒の種類、使用量や混合条件、反応温度等の各種条件は、第一の態様を参照することができる。
(Ether reaction)
The ether reaction between the compound represented by the general formula (3A) or the compound represented by the general formula (4A) and the modified cellulose fiber obtained in the first aspect is the same as in the first aspect. It can be carried out by mixing both in the presence. The first embodiment can be referred to for various conditions such as the type of solvent used, the amount used, mixing conditions, and reaction temperature.

反応後は、未反応の化合物や塩基等を除去するために、適宜後処理を行うことができる。該後処理の方法としては、例えば、未反応の塩基を酸(有機酸、無機酸など)で中和し、その後、未反応の化合物や塩基が溶解する溶媒を用いて洗浄することができる。所望により、更に乾燥(真空乾燥など)を行ってもよい。   After the reaction, an appropriate post-treatment can be performed to remove unreacted compounds, bases and the like. As the post-treatment method, for example, an unreacted base can be neutralized with an acid (organic acid, inorganic acid, etc.), and then washed with a solvent in which the unreacted compound or base dissolves. If desired, further drying (such as vacuum drying) may be performed.

かくして、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基が導入された改質セルロース繊維が得られる。   Thus, one or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2), and the substituent represented by the general formula (3) And the modified cellulose fiber in which the 1 type (s) or 2 or more types of substituent chosen from the substituent represented by General formula (4) was introduce | transduced is obtained.

[改質セルロース繊維]
第二の態様の方法における改質セルロース繊維は、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基が、エーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものであり、具体的な構造は、例えば、一般式(6)で示すことができる。
[Modified cellulose fiber]
The modified cellulose fiber in the method of the second aspect includes one or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2), and One or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (3) and the substituent represented by the general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond, and cellulose I A specific structure can be represented by, for example, the general formula (6).

Figure 2018145571
Figure 2018145571

〔式中、Rは同一又は異なって、水素、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる置換基、又は一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる置換基を示し、mは好ましくは20以上3000以下の整数を示し、但し、全てのRが、同時に水素である場合、同時に一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる置換基である場合、並びに同時に一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる置換基である場合を除く。〕 [In the formula, R is the same or different and is represented by hydrogen, a substituent selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2), or the general formula (3). And m is preferably an integer of 20 or more and 3000 or less, provided that when all Rs are hydrogen at the same time, When the substituent is selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2), and the substituent represented by the general formula (3) and the general formula ( The case where it is a substituent selected from the substituent represented by 4) is excluded. ]

一般式(6)におけるmは好ましくは20以上3000以下の整数であり、入手性およびコストの観点からより好ましくは100以上2000以下の整数である。   M in the general formula (6) is preferably an integer of 20 or more and 3000 or less, and more preferably an integer of 100 or more and 2000 or less from the viewpoint of availability and cost.

第二の態様において、セルロース繊維の平均繊維径、結晶化度、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる置換基の導入率の好適な範囲は、前記第一の態様と同様であり、同様の測定方法により求めることができる。   In the second aspect, the average fiber diameter of the cellulose fiber, the degree of crystallinity, the introduction rate of the substituent selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2) Such a range is the same as in the first embodiment, and can be determined by the same measurement method.

(導入率)
また、本態様における改質セルロース繊維の無水グルコースユニット1モルに対する、一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる置換基の導入率は、セルロースI型結晶構造を有し、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは1.5モル以下、より好ましくは1.0モル以下、更に好ましくは0.8モル以下であり、好ましくは0.01モル以上、より好ましくは0.02モル以上、更に好ましくは0.04モル以上である。ここで、一般式(3)で表される置換基と一般式(4)で表される置換基のいずれもが導入されている場合は合計した導入モル率のことである。
(Introduction rate)
Moreover, the introduction rate of the substituent selected from the substituent represented by the general formula (3) and the substituent represented by the general formula (4) with respect to 1 mol of anhydroglucose unit of the modified cellulose fiber in this embodiment is: From the viewpoint of mechanical strength and toughness expression, it has a cellulose I type crystal structure, and is preferably 1.5 mol or less, more preferably 1.0 mol or less, still more preferably 0.8 mol or less, preferably 0 0.01 mol or more, more preferably 0.02 mol or more, still more preferably 0.04 mol or more. Here, when both the substituent represented by the general formula (3) and the substituent represented by the general formula (4) are introduced, the total molar ratio of introduction.

(微細化処理)
第二の態様の製造方法では、前記のようにして置換基が導入された改質セルロース繊維を微細化処理する工程を包含してもよい。微細化処理は、前述の第一の態様の製造方法で説明した処理方法を採用することができる。
(Miniaturization processing)
The production method of the second aspect may include a step of refining the modified cellulose fiber having the substituent introduced therein as described above. The miniaturization process can employ the processing method described in the manufacturing method of the first aspect described above.

かくして、本態様の方法により製造される微細改質セルロース繊維が得られる。   Thus, finely modified cellulose fibers produced by the method of this embodiment are obtained.

本態様における微細改質セルロース繊維の平均繊維径としては、置換基の種類に関係なく、好ましくはナノオーダーである。   The average fiber diameter of the finely modified cellulose fiber in this embodiment is preferably nano-order regardless of the type of substituent.

微細改質セルロース繊維は、取扱い性、入手性、及びコストの観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは3nm以上、更に好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下である。   The finely modified cellulose fiber is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, further preferably 10 nm or more, and further preferably 20 nm or more from the viewpoints of handleability, availability, and cost, and exhibits mechanical strength and toughness. From this viewpoint, it is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, still more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less, and still more preferably 120 nm or less.

[樹脂組成物]
本発明の方法によって製造された改質セルロース繊維は、微細化処理が行われたか否かに関わらず、低極性媒体との親和性に優れることから、公知の樹脂と混合して樹脂組成物とすることができる。従って、本発明はまた、熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂とかかる改質セルロース繊維とを含有してなる、樹脂組成物を提供する。得られる樹脂組成物は、混合する樹脂の特性に応じて加工することができる。
[Resin composition]
The modified cellulose fiber produced by the method of the present invention is excellent in affinity with a low-polarity medium regardless of whether or not the refinement treatment is performed. can do. Accordingly, the present invention also provides a resin composition comprising a thermoplastic resin or a curable resin and such modified cellulose fibers. The obtained resin composition can be processed according to the characteristics of the resin to be mixed.

以下、樹脂組成物における樹脂の種類を大きく二つに分けて、それぞれ態様A及び態様Bとして説明する。   Hereinafter, the types of resin in the resin composition are roughly divided into two, and are described as Aspect A and Aspect B, respectively.

(態様A)
態様Aの樹脂組成物における樹脂としては、熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂を用いることができる。
(Aspect A)
As the resin in the resin composition of aspect A, a thermoplastic resin or a curable resin can be used.

熱可塑性樹脂としては、ポリ乳酸樹脂等の飽和ポリエステル系樹脂;ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ABS樹脂等のオレフィン系樹脂;トリアセチル化セルロース、ジアセチル化セルロース等のセルロース系樹脂;ナイロン樹脂;塩化ビニル樹脂;スチレン樹脂;ビニルエーテル樹脂;ポリビニルアルコール樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリスルホン系樹脂等が挙げられる。硬化性樹脂としては、光硬化性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂;(メタ)アクリル樹脂;フェノール樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ポリウレタン樹脂;若しくはポリイミド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で使用してもよく、2種以上の混合樹脂として用いても良い。なお、本明細書において、(メタ)アクリル系樹脂とは、メタクリル系樹脂及びアクリル系樹脂を含むものを意味する。   As thermoplastic resins, saturated polyester resins such as polylactic acid resins; olefin resins such as polyethylene resins, polypropylene resins, and ABS resins; cellulose resins such as triacetylated cellulose and diacetylated cellulose; nylon resins; Vinyl resin; styrene resin; vinyl ether resin; polyvinyl alcohol resin; polyamide resin; polycarbonate resin; As the curable resin, a photocurable resin and / or a thermosetting resin is preferable. Specifically, epoxy resin; (meth) acrylic resin; phenol resin; unsaturated polyester resin; polyurethane resin; These resins may be used alone or as a mixed resin of two or more. In addition, in this specification, (meth) acrylic resin means what contains methacrylic resin and acrylic resin.

樹脂の種類によっては、光硬化及び/又は熱硬化処理を行なうことができる。   Depending on the type of resin, photocuring and / or thermosetting can be performed.

光硬化処理は、紫外線や電子線等の活性エネルギー線照射により、ラジカルやカチオンを発生する光重合開始剤を用いることで重合反応が進行する。   In the photocuring treatment, a polymerization reaction proceeds by using a photopolymerization initiator that generates radicals and cations by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams.

前記光重合開始剤としては、例えばアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物、2,3−ジアルキルシオン類化合物類、ジスルフィド化合物、チウラム化合物類、フルオロアミン化合物等が挙げられる。より具体的には、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、ベンジルメチルケトン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンゾフェノン等が挙げられる。   Examples of the photopolymerization initiator include acetophenones, benzophenones, ketals, anthraquinones, thioxanthones, azo compounds, peroxides, 2,3-dialkylcion compounds, disulfide compounds, thiuram compounds, fluoroamines. Compounds and the like. More specifically, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, benzylmethylketone, 1- (4-dodecyl) Phenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, benzophenone, and the like.

光重合開始剤で、例えば、単量体(単官能単量体、多官能単量体)、反応性不飽和基を有するオリゴマー又は樹脂等を重合することができる。   With a photopolymerization initiator, for example, a monomer (monofunctional monomer or polyfunctional monomer), an oligomer having a reactive unsaturated group, a resin, or the like can be polymerized.

前記樹脂成分にエポキシ樹脂を用いる場合は、硬化剤を使用することが好ましい。硬化剤を配合することによって、樹脂組成物から得られる成形材料を強固に成形することができ、機械的強度を向上させることができる。尚、硬化剤の含有量は、使用する硬化剤の種類により適宜設定すればよい。   When using an epoxy resin for the resin component, it is preferable to use a curing agent. By blending the curing agent, the molding material obtained from the resin composition can be firmly molded, and the mechanical strength can be improved. In addition, what is necessary is just to set content of a hardening | curing agent suitably with the kind of hardening | curing agent to be used.

態様Aにおける樹脂としては、熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはポリイミド樹脂から選ばれる硬化性樹脂、からなる群より選ばれる1種又は2種以上の樹脂を用いることが好ましい。   The resin in the embodiment A is one selected from the group consisting of a thermoplastic resin and a curable resin selected from an epoxy resin, a (meth) acrylic resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, or a polyimide resin. Alternatively, it is preferable to use two or more kinds of resins.

態様Aの樹脂組成物における各成分の含有量は、樹脂の種類にもよるが、下記のとおりである。   The content of each component in the resin composition of aspect A is as follows, although it depends on the type of resin.

態様Aの樹脂組成物中の樹脂の含有量は、成形体を製造する観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、更に好ましくは85質量%以上であり、改質セルロース繊維を含有させる観点から、好ましくは99.5質量%以下、より好ましくは99質量%以下、更に好ましくは98質量%以下、更に好ましくは95質量%以下である。   The content of the resin in the resin composition of aspect A is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, and further preferably 80% by mass, from the viewpoint of producing a molded body. % Or more, more preferably 85% by mass or more, and preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, still more preferably 98% by mass or less, more preferably from the viewpoint of containing the modified cellulose fiber. Is 95 mass% or less.

態様Aの樹脂組成物中の改質セルロース繊維の含有量は、得られる樹脂組成物の機械的強度や靱性発現の観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、得られる樹脂組成物の成形性及びコストの観点から、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30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%以下である。   The content of the modified cellulose fiber in the resin composition of aspect A is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, from the viewpoint of the mechanical strength and toughness expression of the obtained resin composition. More preferably, it is 2% by mass or more, more preferably 5% by mass or more. From the viewpoint of moldability and cost of the resulting resin composition, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, further preferably. It is 30 mass% or less, More preferably, it is 20 mass% or less, More preferably, it is 15 mass% or less.

態様Aの樹脂組成物中の改質セルロース繊維量は、樹脂100質量部に対して、得られる樹脂組成物の機械的強度や靱性発現の観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上、より更に好ましくは5質量部以上であり、また、得られる樹脂組成物の成形性及びコストの観点から、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは45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質量部以下である。   The amount of the modified cellulose fiber in the resin composition of aspect A is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably from the viewpoint of the mechanical strength and toughness expression of the resin composition obtained with respect to 100 parts by mass of the resin. Is 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, and from the viewpoint of moldability and cost of the resulting resin composition, preferably 100 parts by mass or less, more preferably Is 70 parts by mass or less, more preferably 45 parts by mass or less, still more preferably 25 parts by mass or less, and still more preferably 20 parts by mass or less.

態様Aの樹脂組成物は、前記以外の他の成分として、相溶化剤;可塑剤;結晶核剤;充填剤(無機充填剤、有機充填剤);加水分解抑制剤;難燃剤;酸化防止剤;炭化水素系ワックス類やアニオン型界面活性剤である滑剤;紫外線吸収剤;帯電防止剤;防曇剤;光安定剤;顔料;防カビ剤;抗菌剤;発泡剤;界面活性剤;でんぷん類、アルギン酸等の多糖類;ゼラチン、ニカワ、カゼイン等の天然たんぱく質;タンニン、ゼオライト、セラミックス、金属粉末等の無機化合物;香料;流動調整剤;レべリング剤;導電剤;紫外線分散剤;消臭剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。相溶化剤としては、セルロースと親和性の高い極性基と樹脂と親和性の高い疎水性基からなる化合物が挙げられる。より具体的には極性基としては、例えば無水マレイン酸、マレイン酸、グリシジルメタクリレートが例示され、疎水性基としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等が例示される。また同様に、本発明の効果を阻害しない範囲内で他の高分子材料や他の樹脂組成物を添加することも可能である。任意の添加剤の含有割合としては、本発明の効果が損なわれない範囲で適宜含有されても良いが、例えば、樹脂組成物中、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%程度以下、更に好ましくは5質量%程度以下である。   The resin composition of the embodiment A includes a compatibilizer; a plasticizer; a crystal nucleating agent; a filler (inorganic filler, organic filler); a hydrolysis inhibitor; a flame retardant; Lubricants such as hydrocarbon waxes and anionic surfactants; UV absorbers; antistatic agents; antifogging agents; light stabilizers; pigments; antifungal agents; Polysaccharides such as alginic acid; natural proteins such as gelatin, glue, casein; inorganic compounds such as tannin, zeolite, ceramics, metal powder; fragrances; flow regulators; leveling agents; conductive agents; An agent etc. can be contained in the range which does not impair the effect of this invention. Examples of the compatibilizer include a compound composed of a polar group having a high affinity for cellulose and a hydrophobic group having a high affinity for the resin. More specifically, examples of the polar group include maleic anhydride, maleic acid, and glycidyl methacrylate, and examples of the hydrophobic group include polypropylene and polyethylene. Similarly, other polymer materials and other resin compositions can be added within a range that does not impair the effects of the present invention. As a content ratio of an arbitrary additive, it may be appropriately contained as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, in the resin composition, preferably 20% by mass or less, more preferably about 10% by mass or less. More preferably, it is about 5% by mass or less.

態様Aの樹脂組成物は、前記樹脂と改質セルロース繊維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、例えば、前記した樹脂と改質セルロース繊維、更に必要により各種添加剤を含有する原料を、ヘンシェルミキサー等で攪拌、あるいは密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて溶融混練又は溶媒キャスト法により調製することができる。   The resin composition of Aspect A can be prepared without any particular limitation as long as it contains the resin and modified cellulose fibers. For example, the resin and modified cellulose fibers described above, and further contain various additives as necessary. The raw material to be prepared can be stirred by a Henschel mixer or the like, or can be prepared by a melt kneading or solvent casting method using a known kneader such as a closed kneader, a single or twin screw extruder, and an open roll kneader. .

態様Aの樹脂組成物の製造方法としては、前記樹脂と微細改質セルロース繊維を混合する工程、もしくは前記樹脂と改質セルロース繊維を混合と同時に微細化する工程を含むものであれば特に限定はない。
例えば、前述の製造方法によって得られた改質セルロース繊維と、熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはポリイミド樹脂から選ばれる硬化性樹脂、からなる群より選ばれる1種又は2種以上の樹脂とを混合する工程が挙げられる。
本工程では、改質セルロース繊維と前記樹脂とを混合する。例えば、前記樹脂と改質セルロース繊維、更に必要により各種添加剤を含有する原料を公知の混練機を用いて溶融混練又は溶媒キャスト法により調製することができる。溶融混練及び溶液混合の条件(温度、時間)は、用いる樹脂の種類に応じて、公知技術に従って適宜設定することができる。
The method for producing the resin composition of aspect A is not particularly limited as long as it includes a step of mixing the resin and finely modified cellulose fibers, or a step of simultaneously finely mixing the resin and modified cellulose fibers. Absent.
For example, the modified cellulose fiber obtained by the above-described production method, a thermoplastic resin, and a curable resin selected from an epoxy resin, a (meth) acrylic resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, or a polyimide resin The process of mixing with 1 type, or 2 or more types of resin chosen from the group which consists of is mentioned.
In this step, the modified cellulose fiber and the resin are mixed. For example, a raw material containing the resin, the modified cellulose fiber, and various additives as required can be prepared by a melt kneading or solvent casting method using a known kneader. The conditions (temperature, time) for melt kneading and solution mixing can be appropriately set according to known techniques depending on the type of resin used.

かくして得られた態様Aの樹脂組成物は、機械強度及び靱性に優れるため、日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等各種用途に好適に用いることができる。   Since the resin composition of aspect A thus obtained is excellent in mechanical strength and toughness, it can be suitably used for various applications such as household goods, household appliance parts, packaging materials for household appliance parts, and automobile parts.

(態様B)
また、本発明では、態様Bの樹脂組成物として、ゴム系樹脂を用いることができる。ゴム系樹脂は、強度を高めるために、補強材としてカーボンブラック配合品が汎用されているが、その補強効果にも限界があると考えられる。しかしながら、本発明では、ゴム系樹脂に本発明の微細改質セルロース繊維を配合することで、機械強度及び靱性に優れる樹脂組成物として提供することが可能になると考えられる。
(Aspect B)
In the present invention, a rubber-based resin can be used as the resin composition of aspect B. In order to increase the strength of rubber-based resin, a carbon black compounded product is widely used as a reinforcing material, but it is considered that the reinforcing effect is limited. However, in the present invention, it is considered that a resin composition excellent in mechanical strength and toughness can be provided by blending the finely modified cellulose fiber of the present invention with a rubber-based resin.

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。ジエン系ゴム以外にも、ウレタンゴムやシリコーンゴム、多硫化ゴムといった非ジエン系ゴムにも用いることができる。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。   The rubber used in the present invention is not particularly limited, but diene rubber is preferable from the viewpoint of reinforcement. In addition to diene rubbers, non-diene rubbers such as urethane rubber, silicone rubber, and polysulfide rubber can be used. 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.

態様Bの樹脂組成物がゴム組成物である場合、各成分の含有量は下記のとおりである。   When the resin composition of aspect B is a rubber composition, the content of each component is as follows.

態様B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、改質セルロース繊維等を含有させる観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは80質量%以下、より更に好ましくは70質量%以下である。   The rubber content in the rubber composition of aspect B is preferably 30% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, and still more preferably 55% by mass or more, from the viewpoint of moldability of the composition. From the viewpoint of containing the modified cellulose fiber and the like, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less.

態様Bのゴム組成物中の改質セルロース繊維の含有量は、得られる組成物の機械強度及び靱性の観点から、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5質量%以上、より更に好ましくは10質量%以上であり、製造時の操作性の観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に15質量%以下である。   The content of the modified cellulose fiber in the rubber composition of the embodiment B is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and further preferably 5% by mass from the viewpoint of mechanical strength and toughness of the resulting composition. % Or more, more preferably 10% by mass or more, and from the viewpoint of operability during production, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further 15% by mass or less.

態様Bのゴム組成物中の改質セルロース繊維量は、ゴム100質量部に対して、得られる機械強度及び靱性の観点から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上、より更に好ましくは15質量部以上であり、また、製造時の操作性の観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。   The amount of the modified cellulose fiber in the rubber composition of aspect B is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and still more preferably from the viewpoint of mechanical strength and toughness obtained with respect to 100 parts by mass of rubber. Is 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, and from the viewpoint of operability during production, it is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less. It is.

態様B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、フェノール樹脂等のタイヤ用、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。   In the rubber composition of aspect B, a reinforcing filler, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization retarder, an aging agent which are usually used in the rubber industry, if desired, 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, phenolic resin, etc. Can be blended.

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.

態様Bのゴム組成物は、ゴム及び前記改質セルロース繊維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。例えば、ゴムと改質セルロース繊維、更に必要により各種添加剤を含有する原料を、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を用いて混合することにより調製することができる。溶融混合時の温度は通常10〜200℃であり、好ましくは20〜180℃である。また、有機溶媒を用いてゴムと改質セルロース繊維が溶解した溶液を調製後、有機溶媒成分を除去することで調製してもよい。   The rubber composition of aspect B can be prepared without particular limitation as long as it contains rubber and the modified cellulose fiber. For example, it can be prepared by mixing raw materials containing rubber and modified cellulose fiber and further various additives as necessary using, for example, an open kneader such as a roll or a closed kneader such as a Banbury mixer. it can. The temperature at the time of melt mixing is usually 10 to 200 ° C, preferably 20 to 180 ° C. Moreover, you may prepare by removing an organic-solvent component after preparing the solution which rubber | gum and the modified cellulose fiber melt | dissolved using the organic solvent.

態様Bのゴム組成物の製造方法としては、ゴムと本発明の微細改質セルロース繊維を混合する工程、もしくは前記樹脂と改質セルロース繊維を混合と同時に微細化する工程を含むものであれば特に限定はない。
混合する対象は、ゴムと改質セルロース繊維のみでもよいが、更に必要により各種添加剤を用いることが出来る。混合回数は一括でもよいが、数回に分けて混合することもでき、混合ステップごとに原料を追加していくこともできる。例えば、加硫剤以外の原料を混合する工程(練り工程A)と得られた混合物に加硫剤を混合する工程(練り工程B)を行なってもよい。また、練り工程Aと練り工程Bの間に、練り工程Aで得られた混合物の粘度を下げる目的や、各種添加剤の分散性を向上する目的で、加硫剤を混合しない状態で、練り工程Aの条件と同様にして練り工程Cを行なってもよい。混合は、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を用いた、公知の方法で行うことが出来る。また、トルエン等の有機溶媒を用いてゴムを溶解し、得られたゴム溶液と改質セルロース繊維を混ぜた後、乾燥工程により有機溶媒成分を除去することで、ゴム組成物を得ることもできる。
The method for producing the rubber composition of aspect B is particularly suitable if it includes a step of mixing the rubber and the finely modified cellulose fiber of the present invention, or a step of refining the resin and the modified cellulose fiber simultaneously with mixing. There is no limitation.
The object to be mixed may be only rubber and modified cellulose fiber, but various additives can be used if necessary. The number of times of mixing may be one at a time, but it can also be mixed in several times, and raw materials can be added at each mixing step. For example, a step of mixing raw materials other than the vulcanizing agent (kneading step A) and a step of mixing the vulcanizing agent into the obtained mixture (kneading step B) may be performed. In addition, between the kneading step A and the kneading step B, for the purpose of lowering the viscosity of the mixture obtained in the kneading step A and for the purpose of improving the dispersibility of various additives, kneading is carried out without mixing the vulcanizing agent. The kneading step C may be performed in the same manner as in the step A. Mixing can be performed by a known method using, for example, an open kneader such as a roll or a closed kneader such as a Banbury mixer. Alternatively, the rubber composition can be obtained by dissolving the rubber using an organic solvent such as toluene, mixing the obtained rubber solution and the modified cellulose fiber, and then removing the organic solvent component by a drying process. .

態様Bのゴム組成物は、上記の方法で調製したゴム組成物を用い、必要に応じて適切な成形加工を行った後、加硫又は架橋して、各種ゴム製品用途に適用することができる。   The rubber composition of Aspect B can be applied to various rubber product uses after performing an appropriate molding process as necessary using the rubber composition prepared by the above method and then vulcanizing or crosslinking. .

態様Bのゴム組成物は良好な機械強度及び靱性に優れるため、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。   Since the rubber composition of Aspect B is excellent in good mechanical strength and toughness, it can be suitably used for various uses such as household goods, household electrical appliance parts, automobile parts, among others, automobile applications.

また、態様Bのゴム組成物を用いたゴム製品として、例えば、工業用ゴム部品について説明する。工業用ゴム部品としてはベルトやホース等が挙げられ、これらは、必要に応じて各種添加剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階で各部材の形状に合わせて押し出し加工して成形することで、未加硫のゴム部品を形成した後、加硫機中で加熱加圧して各種工業用ゴム部品を製造することができる。機械的強度の向上からは基本性能向上や部品の小型化・薄肉化、靱性からは耐久性などの向上が実現できる。   Moreover, as a rubber product using the rubber composition of aspect B, for example, an industrial rubber part will be described. Examples of industrial rubber parts include belts and hoses, which are extruded from the rubber composition of the present invention, which contains various additives as necessary, in accordance with the shape of each member in the unvulcanized stage. Then, after forming an unvulcanized rubber part, various industrial rubber parts can be produced by heating and pressing in a vulcanizer. Improvement of mechanical strength can improve basic performance, downsizing and thinning of parts, and improvement of durability from toughness.

また、態様Bのゴム組成物を用いたゴム製品として、例えば、タイヤを製造する場合、必要に応じて各種添加剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどのタイヤの各部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造することができる。機械的強度の向上からは各部材の小型化や薄肉化、靱性からは耐久性などの向上が実現できる。   In addition, as a rubber product using the rubber composition of the aspect B, for example, when manufacturing a tire, the rubber composition of the present invention in which various additives are blended as necessary may be used as a tread at an unvulcanized stage. Extrusion processing according to the shape of each member of the tire, molding by a normal method on a tire molding machine, bonding together with other tire members, forming an unvulcanized tire, then heating in a vulcanizer A tire can be manufactured by applying pressure. From the improvement of mechanical strength, it is possible to reduce the size and thickness of each member, and from the toughness, the improvement of durability can be realized.

以下、製造例、調製例、実施例、比較例及び参考例を示して本発明を具体的に説明する。なお、これらの実施例等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、「室温」とは25℃を示す。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Production Examples, Preparation Examples, Examples, Comparative Examples, and Reference Examples. In addition, these Examples etc. are only illustrations of this invention, and do not mean limitation at all. The parts in the examples are parts by mass unless otherwise specified. “Normal pressure” indicates 101.3 kPa, and “room temperature” indicates 25 ° C.

置換基を導入するための化合物の製造例1<ステアリルグリシジルエーテルの製造>
100L反応槽に、ステアリルアルコール(花王社製、カルコール8098)10kg、テトラブチルアンモニウムブロマイド(広栄化学工業社製)0.36kg、エピクロルヒドリン(ダウケミカル社製)7.5kg、ヘキサン10kgを投入し、窒素雰囲気下で混合した。混合液を50℃に保持しながら48質量%水酸化ナトリウム水溶液(南海化学社製)12kgを30分かけて滴下した。滴下終了後、更に50℃で4時間熟成した後、水13kgで8回水洗を繰り返し、塩及びアルカリの除去を行った。その後、槽内温度を90℃に昇温して上層からヘキサンを留去し、減圧下(6.6kPa)、更に水蒸気を吹き込んで低沸点化合物を除去した。脱水後、槽内温度250℃、槽内圧力1.3kPaで減圧蒸留することによって、白色のステアリルグリシジルエーテル8.6kgを得た。
Production Example 1 of Compound for Introducing Substituent <Production of Stearyl Glycidyl Ether>
A 100 liter reactor is charged with 10 kg of stearyl alcohol (Kao Co., Calcoal 8098), tetrabutylammonium bromide (Guangei Chemical Co., Ltd.) 0.36 kg, epichlorohydrin (Dow Chemical Co., Ltd.) 7.5 kg, hexane 10 kg, and nitrogen. Mixed under atmosphere. While maintaining the mixed solution at 50 ° C., 12 kg of 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Nankai Chemical Co., Ltd.) was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was further aged at 50 ° C. for 4 hours, and then repeatedly washed with 13 kg of water 8 times to remove salts and alkalis. Thereafter, the temperature in the tank was raised to 90 ° C., and hexane was distilled off from the upper layer. Under reduced pressure (6.6 kPa), steam was further blown to remove low-boiling compounds. After dehydration, 8.6 kg of white stearyl glycidyl ether was obtained by distillation under reduced pressure at an internal temperature of 250 ° C. and an internal pressure of 1.3 kPa.

改質セルロース繊維の調製例1<フェニルグリシジルエーテルの付加>
針葉樹の漂白クラフトパルプ(「NBKP」と表記する;平均繊維径24μm)をセルロース系原料として用いた。
まず、絶乾したNBKP5.0gに、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン3.0g(和光純薬社製、DMAP、0.8等量/AGU)及びアセトニトリル20.0g(和光純薬社製)を添加し、均一に混合した後、フェニルグリシジルエーテル13.9g(東京化成工業社製、3.0等量/AGU)を添加し、密閉した後に70℃、24h静置反応を行った。反応後、トルエン(和光純薬社製)、アセトン(和光純薬社製)で十分に洗浄することで不純物を取り除き、更に70℃で一晩真空乾燥を行うことで、芳香族置換基を有する改質セルロース繊維(1)を得た。
Preparation Example 1 of Modified Cellulose Fiber <Addition of Phenyl Glycidyl Ether>
Softwood bleached kraft pulp (indicated as “NBKP”; average fiber diameter of 24 μm) was used as the cellulosic material.
First, 5.0 g of completely dried NBKP, 3.0 g of N, N-dimethyl-4-aminopyridine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, DMAP, 0.8 equivalent / AGU) and 20.0 g of acetonitrile (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Product) was added and mixed uniformly, and then 13.9 g of phenylglycidyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 3.0 equivalents / AGU) was added and sealed, followed by standing reaction at 70 ° C. for 24 hours. . After the reaction, impurities are removed by washing thoroughly with toluene (Wako Pure Chemical Industries) and acetone (Wako Pure Chemical Industries), and further having an aromatic substituent by vacuum drying at 70 ° C. overnight. Modified cellulose fiber (1) was obtained.

改質セルロース繊維の調製例2〜5
芳香環含有化合物又はエーテル化剤及び仕込み量を表1に示す通り変更した点以外は、調製例1と同様にして改質セルロース繊維(2)〜(5)を得た。
Preparation Examples 2-5 of Modified Cellulose Fiber
Modified cellulose fibers (2) to (5) were obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that the aromatic ring-containing compound or the etherifying agent and the charged amount were changed as shown in Table 1.

改質セルロース繊維の調製例6<フェニルグリシジルエーテルの付加>
セルロース系原料として、予めアセトニトリルに溶媒置換したミクロフィブリル化セルロース(「MFC」と表記する)5.0g(固形分含有量として)(ダイセルファインケム社製、「セリッシュ FD100−G」、固形分濃度10質量%、平均繊維径100nm以下、セルロース含有量90質量%、水分含有量3質量%)に変更し、追加で溶媒を添加しなかった以外は、改質セルロース繊維の調製例2と同様の手法を用いることで芳香族置換基を有する改質セルロース繊維(6)を得た。
Preparation Example 6 of Modified Cellulose Fiber <Addition of Phenyl Glycidyl Ether>
As a cellulose-based material, 5.0 g of microfibrillated cellulose (represented as “MFC”) previously substituted with acetonitrile (as solid content) (manufactured by Daicel Finechem, “Serisch FD100-G”, solid content concentration 10) Mass%, average fiber diameter of 100 nm or less, cellulose content 90 mass%, water content 3 mass%), and the same procedure as in Preparation Example 2 for modified cellulose fibers, except that no additional solvent was added. Was used to obtain a modified cellulose fiber (6) having an aromatic substituent.

改質セルロース繊維の調製例7<芳香族系デュアルグラフト体>
改質セルロース繊維(1)5.0gに、DMAP4.1g(1.1等量/AGU)及びアセトニトリル50.0gを添加し、均一に混合した後、エーテル化剤として製造例1で得たステアリルグリシジルエーテル11.7g(1.2等量/AGU)を添加し、密閉した後に70℃、24h静置反応を行った。反応後、トルエン、アセトンで十分に洗浄することで不純物を取り除き、更に70℃で一晩真空乾燥を行うことで、芳香族置換基および脂肪族置換基を有する改質セルロース繊維(7)を得た。
Modified Cellulose Fiber Preparation Example 7 <Aromatic Dual Graft>
Stearyl obtained in Production Example 1 as an etherifying agent after adding 5.0 g of DMAP (1.1 equivalents / AGU) and 50.0 g of acetonitrile to 5.0 g of the modified cellulose fiber (1) 11.7 g (1.2 equivalents / AGU) of glycidyl ether was added and sealed, and then allowed to stand at 70 ° C. for 24 hours. After the reaction, impurities are removed by washing thoroughly with toluene and acetone, and further vacuum drying at 70 ° C. overnight to obtain a modified cellulose fiber (7) having an aromatic substituent and an aliphatic substituent. It was.

改質セルロース繊維の調製例8<非芳香族系デュアルグラフト体>
改質セルロース繊維(1)を改質セルロース繊維(5)に変更する点以外は、調製例7と同様にして改質セルロース繊維(8)を得た。
Preparation Example 8 of Modified Cellulose Fiber <Non-Aromatic Dual Graft>
A modified cellulose fiber (8) was obtained in the same manner as in Preparation Example 7, except that the modified cellulose fiber (1) was changed to the modified cellulose fiber (5).

実施例1<微細化処理及びアクリル樹脂との複合化>
改質セルロース繊維(1)0.25gをDMF(和光純薬社製)49.75g中に投入し、ホモジナイザー(プライミクス社製、T.K.ロボミックス)にて3000rpm、30分間攪拌後、高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、「ナノヴェイタL−ES」)にて100MPaで10パス処理することで、微細化された改質セルロース繊維がDMFに分散した微細改質セルロース分散体(固形分濃度0.5質量%)を調製した。微細化された改質セルロース繊維の平均繊維径は24nmであった。
Example 1 <Refining treatment and compounding with acrylic resin>
0.25 g of the modified cellulose fiber (1) was put into 49.75 g of DMF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), stirred at 3000 rpm for 30 minutes with a homogenizer (manufactured by Primics, TK Robotics), and then high pressure A finely modified cellulose dispersion (solid content concentration 0. 0) obtained by dispersing refined modified cellulose fibers in DMF by 10 passes at 100 MPa with a homogenizer (manufactured by Yoshida Kikai Co., Ltd., “Nanovita L-ES”). 5% by mass) was prepared. The average fiber diameter of the refined modified cellulose fiber was 24 nm.

得られた分散体20gと、ウレタンアクリレート樹脂であるUV−3310B(日本合成化学社製)2.0gを混合し、高圧ホモジナイザーを用いて、60MPaで1パス、100MPaで1パスをすることで混合した。光重合開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(和光純薬社製)を0.08g加え、自転公転式攪拌機 あわとり練太郎(シンキー社製)を用いて7分間攪拌してワニスを得た。得られたワニスをバーコーターを用いて塗布厚2mmで塗工した。80℃で120分乾燥し、溶媒を除去した。UV照射装置(フュージョンシステムズジャパン製、Light Hammer10)を用い200mJ/cm照射して光硬化させて、改質セルロース繊維を5質量部(対アクリル樹脂100質量部)含む、厚さ約0.1mmのシート状の複合材料成形体を製造した。 20 g of the obtained dispersion and 2.0 g of UV-3310B (manufactured by Nippon Synthetic Chemical), which is a urethane acrylate resin, are mixed and mixed by using a high-pressure homogenizer for one pass at 60 MPa and one pass at 100 MPa. did. As a photopolymerization initiator, 0.08 g of 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the mixture was stirred for 7 minutes using a revolving revolving stirrer Awatori Netaro (Sinky Corporation). Got. The obtained varnish was applied with a coating thickness of 2 mm using a bar coater. The solvent was removed by drying at 80 ° C. for 120 minutes. Using a UV irradiation device (Flight Systems Japan, Light Hammer 10), it is irradiated with 200 mJ / cm 2 and photocured to contain 5 parts by mass of modified cellulose fiber (100 parts by mass of acrylic resin), and a thickness of about 0.1 mm. A sheet-like composite material molded body was produced.

実施例2〜4、比較例1〜2<微細化処理及びアクリル樹脂との複合化>
使用した改質セルロース繊維を改質セルロース繊維(1)に代えて、其々、改質セルロース繊維(2)〜(6)に変更した以外は、実施例1と同等の処理を行うことで、厚さ約0.1mmのシート状の複合材料成形体を製造した。
Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 <Refining treatment and compounding with acrylic resin>
By replacing the modified cellulose fiber used with the modified cellulose fiber (1), except for changing to the modified cellulose fibers (2) to (6), respectively, by performing the same treatment as in Example 1, A sheet-shaped composite material molded body having a thickness of about 0.1 mm was manufactured.

参考例1<アクリル樹脂ブランク>
改質セルロース繊維分散体の代わりにDMF10mLを使用し、塗布厚を0.5mmに変更した以外は、実施例1と同等の処理を行うことで厚さ約0.1mmのシート状のアクリル樹脂成形体を製造した。
Reference Example 1 <Acrylic resin blank>
Except that the modified cellulose fiber dispersion was replaced with 10 mL of DMF and the coating thickness was changed to 0.5 mm, a sheet-like acrylic resin molding having a thickness of about 0.1 mm was performed by performing the same treatment as in Example 1. The body was manufactured.

実施例5<ゴムとの複合化>
改質セルロース繊維(7)0.50gをトルエン49.50g中に投入し、ホモジナイザー(プライミクス社製、T.K.ロボミックス)にて3000rpm、30分間攪拌後、高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、「ナノヴェイタL−ES」)にて100MPaで10パス処理することで、微細化された改質セルロース繊維がトルエンに分散した改質セルロース分散体(固形分濃度1.0質量%)を得た。微細化された改質セルロース繊維の平均繊維径は15nmであった。該分散体10gと、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)2.0g、ステアリン酸0.04g、酸化亜鉛0.06g、硫黄0.03g、(N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミン(TBBS)0.01g、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)0.01g、1,3−ジフェニルグアニジン(DPG)0.01g、トルエン30gを入れ、室温(25℃)で2時間攪拌した。溶解したことを確認した後、得られた溶液を高圧ホモジナイザーを用いて、60MPaで1パス、100MPaで1パス微細処理させた。得られた分散液を直径9cmのガラス製シャーレに注ぎ、2日間室温・常圧でトルエンを除去した。その後、真空乾燥機(室温)で12時間乾燥させ、150℃で1時間加硫を行うことで、厚さ約0.2mmの加硫ゴムシートを調製した。
Example 5 <Compounding with rubber>
The modified cellulose fiber (7) 0.50 g was put into 49.50 g of toluene, stirred at 3000 rpm for 30 minutes with a homogenizer (Primics Co., Ltd., TK Robotics), and then a high-pressure homogenizer (Yoshida Kikai Co., Ltd., A modified cellulose dispersion (solid content concentration: 1.0% by mass) in which refined modified cellulose fibers were dispersed in toluene was obtained by performing 10 passes at 100 MPa with “NanoVita L-ES”). The average fiber diameter of the refined modified cellulose fiber was 15 nm. 10 g of the dispersion, 2.0 g of a styrene-butadiene copolymer (SBR), 0.04 g of stearic acid, 0.06 g of zinc oxide, 0.03 g of sulfur, (N- (tert-butyl) -2-benzothiazoli Add 0.01 g of rusulfenamine (TBBS), 0.01 g of di-2-benzothiazolyl disulfide (MBTS), 0.01 g of 1,3-diphenylguanidine (DPG) and 30 g of toluene at room temperature (25 ° C.). After stirring for 2 hours, the solution obtained was finely processed using a high-pressure homogenizer for 1 pass at 60 MPa and 1 pass at 100 MPa. Toluene was removed at room temperature and pressure for 2 days, then dried in a vacuum dryer (room temperature) for 12 hours and vulcanized at 150 ° C for 1 hour. In, it was prepared vulcanized rubber sheet having a thickness of about 0.2 mm.

比較例3<ゴムとの複合化>
使用した改質セルロース繊維を改質セルロース繊維(7)に代えて改質セルロース繊維(8)に変更した以外は、実施例5と同等の処理を行うことで、改質セルロース繊維を5質量部(対SBR100質量部)含む、厚さ約0.2mmの加硫ゴムシートを調製した。
Comparative Example 3 <Compounding with rubber>
5 parts by mass of the modified cellulose fiber is obtained by performing the same treatment as in Example 5 except that the modified cellulose fiber is changed to the modified cellulose fiber (8) instead of the modified cellulose fiber (7). A vulcanized rubber sheet having a thickness of about 0.2 mm containing (100 parts by mass of SBR) was prepared.

参考例2<SBRブランク>
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例5と同等の処理を行うことで厚さ約0.2mmの加硫ゴムシートを製造した。
Reference Example 2 <SBR blank>
A vulcanized rubber sheet having a thickness of about 0.2 mm was produced by carrying out the same treatment as in Example 5 except that the modified cellulose fiber was not used.

得られた改質セルロース繊維について、置換基導入率、平均繊維径(セルロース系原料の平均繊維径も含む)、及び結晶構造の確認(結晶化度)を、試験例1〜3の方法に従って評価した。また、成形体の機械特性については試験例4の方法に従って、それぞれ評価した。微細化された改質セルロース繊維の平均繊維径を、試験例5の方法に従って評価した。結果を表2〜3に示す。   About the obtained modified cellulose fiber, the substituent introduction rate, the average fiber diameter (including the average fiber diameter of the cellulose-based raw material), and the confirmation (crystallinity) of the crystal structure are evaluated according to the methods of Test Examples 1 to 3. did. Further, the mechanical properties of the molded bodies were evaluated according to the method of Test Example 4. The average fiber diameter of the refined modified cellulose fibers was evaluated according to the method of Test Example 5. The results are shown in Tables 2-3.

試験例1(置換基導入率(置換度))
得られた改質セルロース繊維中に含有される、疎水エーテル基の含有量%(質量%)は、Analytical Chemistry, Vol.51, No.13, 2172(1979)、「第十五改正日本薬局方(ヒドロキシプロピルセルロースの分析方法の項)」等に記載の、セルロースエーテルのアルコキシ基の平均付加モル数を分析する手法として知られるZeisel法に準じて算出した。以下に手順を示す。
Test Example 1 (Substituent introduction rate (substitution degree))
The content% (mass%) of the hydrophobic ether group contained in the obtained modified cellulose fiber was measured by Analytical Chemistry, Vol. 51, no. 13, 2172 (1979), Zeisel method known as a technique for analyzing the average number of moles of an alkoxy group added to cellulose ether, as described in “Fifteenth revised Japanese pharmacopoeia (hydroxypropylcellulose analysis method)”, etc. It calculated according to. The procedure is shown below.

(i)200mLメスフラスコにn−オクタデカン0.1gを加え、ヘキサンにて標線までメスアップを行い、内標溶液を調製した。
(ii)精製、乾燥を行った改質セルロース繊維100mg、アジピン酸100mgを10mLバイアル瓶に精秤し、ヨウ化水素酸2mLを加えて密栓した。
(iii)上記バイアル瓶中の混合物を、スターラーチップにより攪拌しながら、160℃のブロックヒーターにて1時間加熱した。
(iv)加熱後、バイアルに内標溶液3mL、ジエチルエーテル3mLを順次注入し、室温で1分間攪拌した。
(v)バイアル瓶中の2相に分離した混合物の上層(ジエチルエーテル層)をガスクロマトグラフィー(SHIMADZU社製、「GC2010Plus」)にて分析し、エーテル化剤を定量した。分析条件は以下のとおりであった。
カラム:アジレント・テクノロジー社製DB−5(12m、0.2mm×0.33μm)
カラム温度:100℃→10℃/min→280℃(10min Hold)
インジェクター温度:300℃、検出器温度:300℃、打ち込み量:1μL
使用したエーテル化剤、即ち、芳香環含有酸化アルキレン化合物等の検出量から改質セルロース繊維中のエーテル基の含有量(質量%)を算出した。
(I) 0.1 g of n-octadecane was added to a 200 mL volumetric flask, and the volume was increased to the marked line with hexane to prepare an internal standard solution.
(Ii) Refined and dried modified cellulose fiber 100 mg and adipic acid 100 mg were precisely weighed into a 10 mL vial, and 2 mL of hydroiodic acid was added and sealed.
(Iii) The mixture in the vial was heated with a block heater at 160 ° C. for 1 hour while stirring with a stirrer chip.
(Iv) After heating, 3 mL of the internal standard solution and 3 mL of diethyl ether were sequentially injected into the vial and stirred at room temperature for 1 minute.
(V) The upper layer (diethyl ether layer) of the mixture separated into the two phases in the vial was analyzed by gas chromatography (manufactured by SHIMADZU, “GC2010Plus”) to quantify the etherifying agent. The analysis conditions were as follows.
Column: DB-5 manufactured by Agilent Technologies (12 m, 0.2 mm × 0.33 μm)
Column temperature: 100 ° C. → 10 ° C./min→280° C. (10 min Hold)
Injector temperature: 300 ° C., detector temperature: 300 ° C., implantation amount: 1 μL
The ether group content (% by mass) in the modified cellulose fiber was calculated from the detected amount of the etherifying agent used, that is, the aromatic ring-containing alkylene oxide compound.

得られたエーテル基含有量から、下記数式(1)を用いてモル置換度(MS)(無水グルコースユニット1モルに対する置換基モル量)を算出した。
(数式1)
MS=(W1/Mw)/((100−W1)/162.14)
W1:改質セルロース繊維中のエーテル基の含有量(質量%)
Mw:導入したエーテル化剤の分子量(g/mol)
From the obtained ether group content, the degree of molar substitution (MS) (substituent molar amount relative to 1 mol of anhydroglucose unit) was calculated using the following mathematical formula (1).
(Formula 1)
MS = (W1 / Mw) / ((100−W1) /162.14)
W1: Ether group content (% by mass) in the modified cellulose fiber
Mw: Molecular weight of the introduced etherifying agent (g / mol)

試験例2(改質セルロース繊維及びセルロース系原料の平均繊維径)
改質セルロース繊維及びセルロース系原料の繊維径は、以下の手法により求めた。
絶乾したサンプル約0.3gを精秤し、1.0Lのイオン交換水中で家庭用ミキサーを用いて1分間攪拌し、繊維を水中に解した。その後、更にイオン交換水4.0Lを加え、均一になるよう攪拌した。得られた水分散液から、約50gを測定液として回収し、精秤した。得られた測定液を、メッツォオートメーション社製の「Kajaani Fiber Lab」にて分析することで、平均繊維径を得た。
Test Example 2 (Average fiber diameter of modified cellulose fiber and cellulose-based raw material)
The fiber diameters of the modified cellulose fiber and the cellulose-based raw material were determined by the following method.
About 0.3 g of the absolutely dried sample was precisely weighed and stirred for 1 minute in 1.0 L of ion-exchanged water using a home-use mixer to break the fibers into water. Thereafter, 4.0 L of ion-exchanged water was further added and stirred to be uniform. From the obtained aqueous dispersion, about 50 g was collected as a measurement liquid and precisely weighed. The obtained measurement liquid was analyzed by “Kajaani Fiber Lab” manufactured by Metso Automation Co., to obtain an average fiber diameter.

試験例3(結晶構造の確認)
改質セルロース繊維の結晶構造は、リガク社製の「RigakuRINT 2500VC X−RAY diffractometer」を用いて以下の条件で測定することにより確認した。
測定条件は、X線源:Cu/Kα−radiation、管電圧:40kv、管電流:120mA、測定範囲:回折角2θ=5〜45°、X線のスキャンスピード:10°/minとした。測定用サンプルは面積320mm×厚さ1mmのペレットを圧縮し作製した。また、セルロースI型結晶構造の結晶化度は得られたX線回折強度を用いて以下の式(A)に基づいて算出した。
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〕
Test Example 3 (Confirmation of crystal structure)
The crystal structure of the modified cellulose fiber was confirmed by measuring under the following conditions using “RigakuRINT 2500VC X-RAY diffractometer” manufactured by Rigaku Corporation.
The measurement conditions were X-ray source: Cu / Kα-radiation, tube voltage: 40 kv, tube current: 120 mA, measurement range: diffraction angle 2θ = 5-45 °, and X-ray scan speed: 10 ° / min. The measurement sample was prepared by compressing a pellet having an area of 320 mm 2 × thickness of 1 mm. Further, the crystallinity of the cellulose type I crystal structure was calculated based on the following formula (A) using the obtained X-ray diffraction intensity.
Cellulose type I crystallinity (%) = [(I22.6-I18.5) /I22.6] × 100 (A)
[Wherein I22.6 is the diffraction intensity of the grating plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) in X-ray diffraction, and I18.5 is the amorphous portion (diffraction angle 2θ = 18.5 °). (Indicates diffraction intensity)

試験例4(引張弾性率)
25℃の恒温室において、引張圧縮試験機(SHIMADZU社製、「Autograph AGS−X」)を用いて、JIS K7113に準拠して、成形体の引張弾性率を引張試験によって測定した。成形体の任意の3箇所を2号ダンベルで打ち抜いたサンプルを3つ準備した。各サンプルを支点間距離40mmでセットし、クロスヘッド速度20mm/minで測定した。破断伸度の0.5−1.5%伸度での3つのサンプルの平均弾性率を「初期弾性率」、(破断伸度89.5−90.5%での3つのサンプルの平均弾性率)/(破断伸度の0.5−1.5%伸度での3つのサンプルの平均弾性率)を「弾性維持率」と定義した。初期弾性率がより高い方が低歪み時の機械的強度に優れていることを、弾性維持率が高い方が低歪み時の機械強度を高歪み領域までよく維持している、すなわち靱性に優れることを示す。
Test example 4 (tensile modulus)
In a thermostatic chamber at 25 ° C., the tensile modulus of the molded product was measured by a tensile test in accordance with JIS K7113 using a tensile / compression tester (manufactured by SHIMADZU, “Autograph AGS-X”). Three samples were prepared by punching any three parts of the molded body with No. 2 dumbbell. Each sample was set at a fulcrum distance of 40 mm and measured at a crosshead speed of 20 mm / min. The average elastic modulus of the three samples at 0.5-1.5% elongation at break is the “initial modulus”, (average elasticity of the three samples at 89.5-90.5% elongation at break) Ratio) / (average elastic modulus of three samples at 0.5-1.5% elongation at break) was defined as "elastic retention". The higher the initial elastic modulus, the better the mechanical strength at low strain, the higher the elastic modulus, the better the mechanical strength at low strain to the high strain region, that is, excellent toughness. It shows that.

試験例5(微細改質セルロース繊維の平均繊維径)
各実施例及び比較例で得られた分散体に溶媒を更に加えて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した。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、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(分散体中の繊維径)を算出した。
Test Example 5 (Average fiber diameter of finely modified cellulose fiber)
A solvent is further added to the dispersions obtained in each of Examples and Comparative Examples to prepare a 0.0001 mass% dispersion, and the dispersion is dropped onto mica (mica) and dried as an observation sample. Using an atomic force microscope (AFM, Nanoscope III Tapping mode AFM, manufactured by Digital instrument, and probe using Nano Probes Point Probe (NCH)), the fiber height of the cellulose fiber in the observed sample was measured. It was measured. At that time, five or more cellulose fibers were extracted from the microscopic image in which the cellulose fibers can be confirmed, and the average fiber diameter (fiber diameter in the dispersion) was calculated from the fiber height.

Figure 2018145571
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Figure 2018145571
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Figure 2018145571
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表2〜3より、本発明の製造方法によって得られた改質セルロース繊維を樹脂と複合化することにより、樹脂の種類を問わず幅広い適用範囲において高い機械強度と靱性を発現可能なことがわかる。特に、比較例2は、背景技術の欄に記載の特許文献1の技術に相当し、セルロース繊維を微細化した後にエーテル化を行い、改質セルロース繊維を得たものである。比較例2と同じエーテル化剤を用いた実施例1と比較すると、実施例の方が、機械強度や靱性において顕著に優れることが分かる。   From Tables 2-3, it can be seen that by combining the modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention with a resin, high mechanical strength and toughness can be expressed in a wide range of applications regardless of the type of resin. . In particular, Comparative Example 2 corresponds to the technique of Patent Document 1 described in the Background Art section, and is obtained by refining cellulose fibers and then etherifying them to obtain modified cellulose fibers. When compared with Example 1 using the same etherifying agent as Comparative Example 2, it can be seen that the Example is significantly superior in mechanical strength and toughness.

本発明の製造方法によって得られた改質セルロース繊維を樹脂と複合化して得られた成形体は、高い機械強度と靱性を併せ持つことから、日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等の様々な工業用途に好適に使用することができる。   Since the molded product obtained by combining the modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention with a resin has both high mechanical strength and toughness, it is a daily miscellaneous goods, household appliance parts, packaging materials for household appliance parts, It can be suitably used for various industrial applications such as automobile parts.

Claims (6)

セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入後、微細化処理を行う、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
After introducing one or two or more compounds selected from an aromatic ring-containing alkylene oxide compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound through an ether bond in the presence of a base with respect to a cellulose-based raw material, a refinement treatment is performed. A method for producing a modified cellulose fiber, comprising:
The modified cellulose fiber has one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2) via an ether bond. A method for producing a modified cellulose fiber, which is bonded to a cellulose fiber and has a cellulose I-type crystal structure.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
請求項1に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。   A resin composition comprising the modified cellulose fiber obtained by the production method according to claim 1 and a resin. 平均繊維径が5μm以上である改質セルロース繊維であって、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
A modified cellulose fiber having an average fiber diameter of 5 μm or more, and one or more selected from a substituent represented by the following general formula (1) and a substituent represented by the following general formula (2) The modified cellulose fiber has a cellulose I-type crystal structure in which the substituents are bonded to the cellulose fiber via an ether bond.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
〔式中、一般式(3)及び一般式(4)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
One or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2), and the substitution represented by the following general formula (3) A modified cellulose fiber having a cellulose I-type crystal structure in which one or two or more substituents selected from a group represented by the following general formula (4) are bonded to a cellulose fiber via an ether bond .
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
—CH 2 —CH (OH) —R 2 (3)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 2 (4)
[Wherein, R 2 in general formula (3) and general formula (4) each independently represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n in general formula (4) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
Figure 2018145571
Figure 2018145571
〔式中、一般式(3)、(3A)、(4)及び(4A)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)及び(4A)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
One or more compounds selected from an aromatic ring-containing alkylene oxide compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound, an alkylene oxide compound represented by the general formula (3A), and a general formula A method for producing a modified cellulose fiber, wherein one or two or more compounds selected from glycidyl ether compounds represented by (4A) are introduced via an ether bond,
The modified cellulose fiber is one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2), and the following general formula ( 1 type or 2 or more types of substituents chosen from the substituent represented by 3) and the substituent represented by following General formula (4) couple | bonded with a cellulose fiber via an ether bond, and cellulose I type crystal structure The manufacturing method of the modified cellulose fiber which has this.
—CH 2 —CH (OH) —R 1 (1)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 1 (2)
[Wherein, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having 6 to 30 carbon atoms having at least one aromatic ring, and n in the general formula (2) Represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
—CH 2 —CH (OH) —R 2 (3)
—CH 2 —CH (OH) —CH 2 — (OA) n —O—R 2 (4)
Figure 2018145571
Figure 2018145571
[Wherein, R 2 in the general formulas (3), (3A), (4) and (4A) each independently represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; In formulas (4) and (4A), n represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. ]
請求項4に記載の改質セルロース繊維又は請求項5に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。   A resin composition comprising the modified cellulose fiber according to claim 4 or the modified cellulose fiber obtained by the production method according to claim 5 and a resin.
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