JP2020019859A - Method for producing cellulose nanofiber - Google Patents

Method for producing cellulose nanofiber Download PDF

Info

Publication number
JP2020019859A
JP2020019859A JP2018143515A JP2018143515A JP2020019859A JP 2020019859 A JP2020019859 A JP 2020019859A JP 2018143515 A JP2018143515 A JP 2018143515A JP 2018143515 A JP2018143515 A JP 2018143515A JP 2020019859 A JP2020019859 A JP 2020019859A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anion
modifier
cellulose
modified cellulose
exchange resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018143515A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
武史 中山
Takeshi Nakayama
武史 中山
利一 村松
Toshikazu Muramatsu
利一 村松
伸治 佐藤
Shinji Sato
伸治 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Paper Industries Co Ltd, Jujo Paper Co Ltd filed Critical Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority to JP2018143515A priority Critical patent/JP2020019859A/en
Publication of JP2020019859A publication Critical patent/JP2020019859A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

To provide a low-cost method capable of producing a cellulose nanofiber with low energy.SOLUTION: Energy consumption during fibrillation is reduced by adding a modifier which is one or more compounds selected from the group consisting of a primary amine compound, a secondary amine compound, a tertiary amine compound, a primary phosphine compound, a secondary phosphine compound, a tertiary phosphine compound and a quaternary onium compound when fibrillating anion-modified cellulose into nanofibers. Further, the modifier is made into a reusable state by bringing the obtained nanofiber dispersion into contact with an acid to desorb the modifier and bringing the recovered liquid into contact with an anion exchange resin.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セルロースナノファイバーの製造方法に関する。詳細には、改質剤を用いることにより低エネルギーでセルロースナノファイバーを製造した後、改質剤を回収する工程、さらに回収した改質剤を再利用する工程を含む、セルロースナノファイバーの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a cellulose nanofiber. Specifically, after producing cellulose nanofibers with low energy by using a modifying agent, a method for producing a cellulose nanofiber, comprising a step of collecting the modifying agent and a step of reusing the collected modifying agent About.

原料であるセルロースを2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下、TEMPOと称する)と酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムとの共存下で処理すると、セルロースのミクロフィブリルの表面にカルボキシル基を効率よく導入することができる。このカルボキシル基を導入したセルロースを水中にてミキサー等により機械的に処理すると、ナノスケールの繊維径を有するセルロースナノファイバーへと変換することができることが知られている(特許文献1)。セルロースをナノファイバー化するために行われる機械的処理における電力消費量等のエネルギー消費量を低減させることは、セルロースナノファイバーの製造コストを低減させることにつながるため、好ましい。   When cellulose as a raw material is treated in the presence of 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical (hereinafter referred to as TEMPO) and sodium chlorite as an oxidizing agent, cellulose is obtained. Can efficiently introduce a carboxyl group to the surface of the microfibrils. It is known that, when cellulose having a carboxyl group introduced therein is mechanically treated in water with a mixer or the like, it can be converted into cellulose nanofibers having a nanoscale fiber diameter (Patent Document 1). It is preferable to reduce energy consumption such as power consumption in the mechanical treatment performed to convert cellulose into nanofibers, since this leads to reduction in production cost of cellulose nanofibers.

このような機械的処理(ナノファイバー化)における低エネルギー化の方法として、機械的処理の前に、酸化処理、加水分解処理またはこれらの組み合せからなる化学的処理をパルプ繊維に施し、次いで、上記パルプ繊維をリファイナーにより粗解繊する方法が報告されている(特許文献2)。また、微細化工程(機械的処理)において、圧力式分散機を用いて第1の微細化処理を施した後に、撹拌翼を備えたローターと前記撹拌翼より外側に配置されたスクリーンとを備えた高速回転式分散機を用いて微細化する第2の微細化処理を施すことにより微細化に要するエネルギー消費量を抑える方法が報告されている(特許文献3)。   As a method of reducing energy in such a mechanical treatment (forming nanofibers), a chemical treatment comprising an oxidation treatment, a hydrolysis treatment, or a combination thereof is applied to the pulp fiber before the mechanical treatment. A method has been reported in which pulp fibers are coarsely defibrated by a refiner (Patent Document 2). Further, in the micronization step (mechanical processing), after performing the first micronization processing using a pressure-type disperser, a rotor provided with stirring blades and a screen arranged outside the stirring blades are provided. A method of suppressing energy consumption required for miniaturization by performing a second miniaturization process for miniaturization using a high-speed rotary disperser has been reported (Patent Document 3).

特開2008−001728号公報JP 2008-001728 A 特開2018−3216号公報JP 2018-3216 A 特開2014−125690号公報JP 2014-125690 A

しかし、特許文献2に記載の方法では、原料であるパルプ(セルロース)の短繊維化が著しく、セルロースナノファイバーの用途によっては、好ましくない場合がある。例えば、セルロースナノファイバーを保形性付与のために用いる場合には、繊維が短いよりも長い方がより高い効果が得られるため、短繊維化は好ましくない。また、特許文献3に記載の方法では、圧力式分散機と高速回転式分散機の2種の分散機を必要とし、製造工程が複雑となり、コストが増加する。低エネルギーでセルロースナノファイバーを製造することができる低コストな方法が求められている。   However, in the method described in Patent Document 2, pulp (cellulose) as a raw material is significantly reduced in fiber length, which may not be preferable depending on the use of cellulose nanofiber. For example, when cellulose nanofibers are used for imparting shape retention, a shorter fiber is not preferable because a longer fiber has a higher effect than a shorter fiber. Further, the method described in Patent Document 3 requires two types of dispersers, a pressure type disperser and a high-speed rotary type disperser, which complicates the manufacturing process and increases the cost. There is a need for a low-cost method that can produce cellulose nanofibers with low energy.

本発明者らは鋭意検討を行った結果、カルボキシル基等のアニオン性基を導入したセルロース(アニオン変性セルロース)の機械的処理において、1級アミン化合物、2級アミン化合物、3級アミン化合物、1級ホスフィン化合物、2級ホスフィン化合物、3級ホスフィン化合物、及び4級オニウム化合物からなる群から選択される1種以上の化合物である改質剤をアニオン変性セルロースに添加することにより、少ないエネルギーで、アニオン変性セルロースの解繊を行うことができることを見出した。さらに、解繊により得られたアニオン変性セルロースナノファイバーを酸と接触させることで改質剤をアニオン変性セルロースナノファイバーから脱離させ、回収することができ、回収した改質剤を陰イオン交換樹脂に接触させることにより、改質剤を再生させて、再利用することができることを見出した。   The present inventors have conducted intensive studies and found that, in the mechanical treatment of cellulose (anion-modified cellulose) into which an anionic group such as a carboxyl group has been introduced, a primary amine compound, a secondary amine compound, a tertiary amine compound, A phosphine compound, a secondary phosphine compound, a tertiary phosphine compound, and a modifier, which is one or more compounds selected from the group consisting of a quaternary onium compound, are added to the anion-modified cellulose with low energy, It has been found that the fibrillation of anion-modified cellulose can be performed. Furthermore, by contacting the anion-modified cellulose nanofiber obtained by defibration with an acid, the modifier can be removed from the anion-modified cellulose nanofiber and recovered, and the recovered modifier can be used as an anion exchange resin. It has been found that the modifier can be regenerated and reused by being brought into contact with.

本発明としては、以下に限定されないが、次のものが挙げられる。
(1)1級アミン化合物、2級アミン化合物、3級アミン化合物、1級ホスフィン化合物、2級ホスフィン化合物、3級ホスフィン化合物、及び4級オニウム化合物からなる群から選択される1種以上の化合物である改質剤を、アニオン変性セルロースと混合する工程1、
工程1で得た改質剤を混合したアニオン変性セルロースを、解繊して、アニオン変性セルロースナノファイバーを得る工程2、
工程2で得たアニオン変性セルロースナノファイバーに酸を接触させて改質剤をアニオン変性セルロースナノファイバーから脱離させ、ろ過し、前記改質剤を含有するろ液を回収する工程3、及び
工程3で回収したろ液を陰イオン交換樹脂に接触させる工程4
を含む、アニオン変性セルロースナノファイバーの製造方法。
(2)工程4で陰イオン交換樹脂に接触させることにより得た改質剤を含有する液を、さらに陽イオン交換樹脂と接触させて、液中の改質剤を陽イオン交換樹脂に吸着させる工程5、
工程5で得た改質剤を吸着した陽イオン交換樹脂に、工程4で得た前記液よりも少ない液量の酸を接触させることにより、改質剤を陽イオン交換樹脂から脱離させて酸の液中に回収する工程6、及び
工程6で得た改質剤を含有する酸の液を、陰イオン交換樹脂に接触させる工程7
をさらに含む、(1)に記載の方法。
(3)工程4または工程7で陰イオン交換樹脂と接触させることにより得た改質剤を含有する液を、工程1のアニオン変性セルロースとは別に調製したアニオン変性セルロースに混合し、アニオン変性セルロースの解繊を行い、アニオン変性セルロースナノファイバーを得る工程8をさらに含む、(1)または(2)に記載の方法。
(4)工程4及び/または工程7で使用した陰イオン交換樹脂に塩基性溶液を接触させることにより、陰イオン交換樹脂を再生させる工程9をさらに含む、(1)〜(3)のいずれか1つに記載の方法。
(5)アニオン変性セルロースが、カルボキシル基を有する、(1)〜(4)のいずれか1つに記載の方法。
(6)アニオン変性セルロースが、N−オキシル化合物と酸化剤とを用いてセルロースを酸化することにより得られるカルボキシル基を有するセルロースである、(1)〜(5)のいずれか1つに記載の製造方法。
(7)工程1の前に、アニオン変性セルロースにおけるカルボキシル基を酸型(COOH)に変換することを含む、(5)または(6)に記載の方法。
(8)前記改質剤が、水酸基を有するか、または水酸化物イオンを対イオンとする化合物である、(1)〜(7)のいずれか1つに記載の方法。
(9)前記改質剤が、4級アンモニウム化合物または4級ホスホニウム化合物から選択される4級オニウム化合物である、(1)〜(8)のいずれか1つに記載の方法。
The present invention includes, but is not limited to, the following.
(1) One or more compounds selected from the group consisting of primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, primary phosphine compounds, secondary phosphine compounds, tertiary phosphine compounds, and quaternary onium compounds Mixing the modifying agent with the anion-modified cellulose,
A step 2, in which the anion-modified cellulose mixed with the modifier obtained in the step 1 is defibrated to obtain an anion-modified cellulose nanofiber;
A step of contacting an anion-modified cellulose nanofiber obtained in step 2 with an acid to remove the modifier from the anion-modified cellulose nanofiber, filtering the filtrate, and collecting a filtrate containing the modifier; and Step 4 of bringing the filtrate collected in Step 3 into contact with an anion exchange resin
A method for producing an anion-modified cellulose nanofiber, comprising:
(2) The liquid containing the modifier obtained by contacting the anion exchange resin in step 4 is further contacted with a cation exchange resin to adsorb the modifier in the liquid to the cation exchange resin. Step 5,
The modifier is desorbed from the cation exchange resin by contacting the cation exchange resin adsorbed with the modifier obtained in step 5 with a smaller amount of acid than the liquid obtained in step 4. Step 6 of recovering in an acid solution, and Step 7 of bringing the acid solution containing the modifier obtained in Step 6 into contact with the anion exchange resin
The method according to (1), further comprising:
(3) mixing a liquid containing a modifier obtained by contacting with an anion exchange resin in step 4 or step 7 with an anion-modified cellulose prepared separately from the anion-modified cellulose in step 1, The method according to (1) or (2), further comprising a step 8 of defibrating to obtain an anion-modified cellulose nanofiber.
(4) any of (1) to (3), further including a step 9 of regenerating the anion exchange resin by bringing the basic solution into contact with the anion exchange resin used in the step 4 and / or the step 7; The method according to one.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the anion-modified cellulose has a carboxyl group.
(6) The anion-modified cellulose according to any one of (1) to (5), wherein the anion-modified cellulose is a cellulose having a carboxyl group obtained by oxidizing cellulose using an N-oxyl compound and an oxidizing agent. Production method.
(7) The method according to (5) or (6), comprising, before step 1, converting a carboxyl group in the anion-modified cellulose to an acid form (COOH).
(8) The method according to any one of (1) to (7), wherein the modifier has a hydroxyl group or is a compound having a hydroxide ion as a counter ion.
(9) The method according to any one of (1) to (8), wherein the modifier is a quaternary onium compound selected from a quaternary ammonium compound or a quaternary phosphonium compound.

本発明の方法によれば、アニオン変性セルロースを低エネルギーで解繊することが可能となる。例えば、超高圧ホモジナイザーを用いてアニオン変性セルロースの解繊を行う場合、少ないパス回数で高い透明度を有するナノファイバー分散体を得ることができる。また、本発明の方法によれば、解繊の際に使用した改質剤をナノファイバーから脱離させ回収し、陰イオン交換樹脂に接触させて再生させることにより、改質剤の再使用が可能となり、コストが低減される。   According to the method of the present invention, anion-modified cellulose can be defibrated with low energy. For example, when fibrillating anion-modified cellulose using an ultrahigh-pressure homogenizer, a nanofiber dispersion having high transparency can be obtained with a small number of passes. Further, according to the method of the present invention, the modifier used in the defibration is removed from the nanofibers, collected, and brought into contact with an anion exchange resin to be regenerated, whereby the modifier can be reused. Possible, and costs are reduced.

本発明は、カルボキシル基などのアニオン性基を導入したセルロース(アニオン変性セルロース)を解繊してナノファイバー化する際に、改質剤を添加することにより、解繊に要するエネルギー消費量を低減させ、さらに用いた改質剤を酸を用いてナノファイバーから脱離させ回収し、陰イオン交換樹脂で再生させることにより、改質剤を再使用可能な状態とし、改質剤の使用によるコストを低減させる発明である。   The present invention reduces the energy consumption required for fibrillation by adding a modifying agent when fibrillating cellulose (anion-modified cellulose) into which an anionic group such as a carboxyl group has been introduced into an nanofiber. Then, the used modifier is desorbed from the nanofibers using an acid and collected, and regenerated with an anion exchange resin, so that the modifier can be reused, and the cost of using the modifier is reduced. It is an invention for reducing the amount of light.

1.改質剤とアニオン変性セルロースとの混合工程1
<改質剤>
本発明では、アニオン変性セルロースを解繊する前に、改質剤を混合する。アニオン変性セルロースについては後述する。改質剤を添加することにより、アニオン変性セルロース解繊時のエネルギー消費量を低減させることができるようになる。
1. Mixing step 1 of modifier and anion-modified cellulose
<Modifier>
In the present invention, a modifier is mixed before fibrillating the anion-modified cellulose. The anion-modified cellulose will be described later. By adding the modifier, it becomes possible to reduce the energy consumption during the fibrillation of anion-modified cellulose.

本発明で用いる改質剤は、1級アミン化合物、2級アミン化合物、3級アミン化合物、1級ホスフィン化合物、2級ホスフィン化合物、3級ホスフィン化合物、及び4級オニウム化合物からなる群から選択される1種、または2種以上の化合物の組み合せである。4級オニウム化合物としては、4級アンモニウム化合物または4級ホスホニウム化合物が好ましい。   The modifier used in the present invention is selected from the group consisting of primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, primary phosphine compounds, secondary phosphine compounds, tertiary phosphine compounds, and quaternary onium compounds. One or a combination of two or more compounds. As the quaternary onium compound, a quaternary ammonium compound or a quaternary phosphonium compound is preferable.

改質剤における置換基は、炭化水素基またはヘテロ原子を含む炭化水素基であり、すべての置換基における炭素数の合計は4〜120程度が好ましい。置換基は、互いに連結して環を形成してもよい。置換基が炭化水素基である場合の例としては、アルキル基、アラルキル基、および芳香族基を挙げることができるが、これらに限定されない。アルキル基としては、炭素数1〜18のアルキル基が好ましく、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ドデシル、n−トリデシル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、およびn−オクタデシルを挙げることができるがこれらに限定されない。アラルキル基としては、炭素数7〜20のアラルキル基が好ましく、例えば、ベンジル基、o−トルイルメチル基、m−トルイルメチル基、p−トルイルメチル基、2−フェニルエチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基などを挙げることができるがこれらに限定されない。また、芳香族基としては、炭素数6〜20の芳香族基が好ましく、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トシル基などを挙げることができるがこれらに限定されない。   The substituent in the modifier is a hydrocarbon group or a hydrocarbon group containing a hetero atom, and the total number of carbon atoms in all the substituents is preferably about 4 to 120. The substituents may be linked to each other to form a ring. Examples where the substituent is a hydrocarbon group include, but are not limited to, alkyl groups, aralkyl groups, and aromatic groups. As the alkyl group, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is preferable, for example, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-dodecyl, n-tridecyl, n-tetradecyl, n-pentadecyl, n-hexadecyl, Examples include, but are not limited to, n-heptadecyl and n-octadecyl. The aralkyl group is preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, for example, a benzyl group, an o-toluylmethyl group, a m-toluylmethyl group, a p-toluylmethyl group, a 2-phenylethyl group, a 1-naphthylmethyl group. , 2-naphthylmethyl group and the like, but are not limited thereto. The aromatic group is preferably an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, and a tosyl group, but are not limited thereto.

置換基が、ヘテロ原子を含む炭化水素基である場合の例としては、炭素数1〜30のヒドロキシ置換炭化水素基、アルコキシ置換炭化水素基、およびフェノキシ置換炭化水素基が挙げられるがこれらに限定されない。   Examples of the case where the substituent is a hydrocarbon group containing a hetero atom include, but are not limited to, a hydroxy-substituted hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alkoxy-substituted hydrocarbon group, and a phenoxy-substituted hydrocarbon group. Not done.

置換基同士が環を形成する場合の例としては、ピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、ジメチルピリジン、ヒドロキシピリジン、ジメチルアミノピリジン等のピリジン誘導体、イミダゾール、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾール、エチルイミダゾール、ベンズイミダゾール等のイミダゾール誘導体、ピラゾール、メチルピラゾール、ジメチルピラゾール、エチルピラゾール、ベンズピラゾール等のピラゾール誘導体を挙げることができるがこれらに限定されない。   Examples of the case where the substituents form a ring include pyridine, methylpyridine, ethylpyridine, dimethylpyridine, hydroxypyridine, pyridine derivatives such as dimethylaminopyridine, imidazole, methylimidazole, dimethylimidazole, ethylimidazole, benzimidazole and the like. And pyrazole derivatives such as pyrazole, methylpyrazole, dimethylpyrazole, ethylpyrazole and benzpyrazole, but are not limited thereto.

次工程のアニオン変性セルロースの解繊時には、分散媒として水もしくは有機溶剤、またはこれらの組み合わせを適宜選択することができる。分散媒として水もしくは極性の高い有機溶剤を選んだ場合は、例えば、上記の中でも、置換基として炭素数1〜6程度の直鎖または分岐のアルキル基を有するものを改質剤として用いることが好ましい。また、炭素数3〜4程度の直鎖または分岐のアルキル基を有するものは、解繊時のエネルギー消費量低減効果が高いため、さらに好ましい。分散媒として極性の低い有機溶剤を選択した場合には、上述したものより炭素数の多い置換基を有する改質剤を適宜選択することができる。   When fibrillating the anion-modified cellulose in the next step, water or an organic solvent or a combination thereof can be appropriately selected as a dispersion medium. When water or a highly polar organic solvent is selected as the dispersion medium, for example, among those described above, those having a linear or branched alkyl group having about 1 to 6 carbon atoms as a substituent may be used as a modifier. preferable. Further, those having a straight-chain or branched alkyl group having about 3 to 4 carbon atoms are more preferable because they have a high effect of reducing energy consumption during fibrillation. When a low-polarity organic solvent is selected as the dispersion medium, a modifier having a substituent having more carbon atoms than those described above can be appropriately selected.

改質剤として、具体的には、これらに限定されないが、例えば、アミン化合物としては、一官能化のアミン、例えば、プロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、トリイソプロパノールアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、オクタデシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジドデシルアミン、トリオクチルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジメチルオクタデシルアミン、ジエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ステアリルアミン、ジステアリルアミン、オレイルアミン、アルキルポリアルキレングリコールアミン(例えば、メチルトリエチレングリコールアミン、ビス(メチルトリエチレングリコール)アミン、ブチルトリエチレングリコールアミン、ラウリルポリプロピレングリコールアミン、メチルトリプロピレングリコールアミン、フェノールポリプロピレングリコールアミン、イソトリデシルポリプロピレングリコールアミン、ビス(メチルトリプロピレングリコール)アミン、N−メチルメチルポリプロピレングリコールアミン、メチルポリプロピレングリコールアミン、ビス(メチルポリプロピレングリコール)アミン、トリス(メチルジグリコール)アミン、エチレングリコールおよびプロピレングリコール単位のランダムもしくはブロック式の分布を有するメチルポリアルキレングリコールアミン);二官能価のアミン、例えば、トリエチレングリコールジアミン, トリプロピレングリコールジアミン、ポリエチレングリコールジアミン、ポリプロピレングリコールジアミン、エチレングリコールおよびプロピレングリコール単位のランダムもしくはブロック式の分布を有するポリアルキレングリコールジアミン、ブタンジオールポリアルキレングリコールジアミン、レソルシノールポリアルキレングリコールジアミン;三官能価のアミン、例えば、エチレングリコールおよびプロピレングリコール単位のランダムもしくはブロック式の分布を有するグリセロールポリアルキレングリコールトリアミン、ビス(トリエチレングリコールアミン)アミン、ビス(ポリアルキレングリコールアミン)アミン;四官能価のアミン、例えば、エチレングリコールおよびプロピレングリコール単位のランダムもしくはブロック式の分布を有するペンタエリトリトールポリアルキレングリコールテトラアミン、N,N’−ビス(ポリプロピレングリコールアミン)ポリアルキレングリコールジアミン等が挙げられる。ホスフィン化合物としては、例えば、トリス(ヒドロキシプロピル)ホスフィン、トリス(ヒドロキシエチル)ホスフィン、トリス(ヒドロキシメチル)ホスフィン、トリス(ヒドロキシブチル)ホスフィン、トリス(ヒドロキシオクチル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、アリルジフェニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、トリス(ジメチルフェニル)ホスフィンが挙げられる。また、4級オニウム化合物としては、対イオンが無機塩、水酸化物イオンのいずれも用いることができるが、対イオンが水酸化物イオンであると解繊性が良好で好ましい。例えば、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ドデシルトリメチルアンモニムヒドロキシド、テトラデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、オクタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、オレイルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジドデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド、ジテトラデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド、ジオクタデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド、ジオレイルジメチルアンモニウムヒドロキシド、ドデシルジメチルベンジルアンモニムヒドロキシド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、オレイルジメチルベンジルヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリエチルアンモニウムヒドロキシドのような4級アンモニウム化合物、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルホスホニウムヒドロキシド、テトラオクチルホスホニウムヒドロキシド、トリメチルデシルホスホニウムヒドロキシド、トリメチルドデシルホスホニウムヒドロキシド、トリメチルヘキサデシルホスホニウムヒドロキシド、トリメチルオクタデシルホスホニウムヒドロキシド、トリブチルメチルホスホニウムヒドロキシド、トリブチルドデシルホスホニウムヒドロキシド、トリブチルオクタデシルホスホニウムヒドロキシド、トリオクチルエチルホスホニウムヒドロキシド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムヒドロキシド、メチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、エチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、ジフェニルジオクチルホスホニウムヒドロキシド、トリフェニルオクタデシルホスホニウムヒドロキシド、テトラフェニルホスホニウムヒドロキシド、トリブチルアリルホスホニウムヒドロキシド、テトラメチルホスホニウムヒドロキシド、テトラプロピルホスホニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルホスホニウムヒドロキシド、ブチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシドなどの4級ホスホニウム化合物を挙げることができる。上記の中でも、トリイソプロパノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、ポリエチレングリコールアミン、ポリプロピレングリコールアミンは、特に好ましい。   Specific examples of the modifier include, but are not limited to, amine compounds such as monofunctionalized amines such as propylamine, 3-ethoxypropylamine, triisopropanolamine, hexylamine, heptylamine, and the like. Octylamine, nonylamine, decylamine, undecylamine, dodecylamine, octadecylamine, 2-ethylhexylamine, dihexylamine, dioctylamine, didodecylamine, trioctylamine, tridecylamine, tridodecylamine, triethylamine, triethanolamine, Dimethylbutylamine, dimethyloctylamine, dimethylbenzylamine, dimethyloctadecylamine, diethylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, stearylamine, Stearylamine, oleylamine, alkylpolyalkylene glycolamine (for example, methyltriethylene glycolamine, bis (methyltriethylene glycol) amine, butyltriethylene glycolamine, lauryl polypropylene glycolamine, methyltripropylene glycolamine, phenol polypropylene glycolamine, Isotridecyl polypropylene glycol amine, bis (methyl tripropylene glycol) amine, N-methyl methyl polypropylene glycol amine, methyl polypropylene glycol amine, bis (methyl polypropylene glycol) amine, tris (methyl diglycol) amine, ethylene glycol and propylene glycol Has random or block distribution of units Methylpolyalkylene glycol amines); difunctional amines such as triethylene glycol diamine, tripropylene glycol diamine, polyethylene glycol diamine, polypropylene glycol diamine, poly with random or block distribution of ethylene glycol and propylene glycol units. Alkylene glycol diamine, butane diol polyalkylene glycol diamine, resorcinol polyalkylene glycol diamine; trifunctional amines such as glycerol polyalkylene glycol triamine having a random or block distribution of ethylene glycol and propylene glycol units, bis (tri Ethylene glycol amine) amine, bis (polyalkylene glycol amine) Min; tetrafunctional amines such as pentaerythritol polyalkylene glycol tetraamine having random or block distribution of ethylene glycol and propylene glycol units, N, N'-bis (polypropylene glycol amine) polyalkylene glycol diamine, and the like. No. Examples of the phosphine compound include tris (hydroxypropyl) phosphine, tris (hydroxyethyl) phosphine, tris (hydroxymethyl) phosphine, tris (hydroxybutyl) phosphine, tris (hydroxyoctyl) phosphine, tricyclohexylphosphine, triphenylphosphine, Examples include methyldiphenylphosphine, ethyldiphenylphosphine, allyldiphenylphosphine, dicyclohexylphenylphosphine, and tris (dimethylphenyl) phosphine. As the quaternary onium compound, any of an inorganic salt and a hydroxide ion can be used as a counter ion. However, when the counter ion is a hydroxide ion, the fibrillation property is good and preferable. For example, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, dodecyltrimethylammonium hydroxide, tetradecyltrimethylammonium hydroxide, hexadecyltrimethylammonium hydroxide, octadecyltrimethylammonium hydroxide, oleyltrimethylammonium hydroxide, didodecyldimethylammonium Hydroxide, ditetradecyldimethylammonium hydroxide, dihexadecyldimethylammonium hydroxide, dioctadecyldimethylammonium hydroxide, dioleyldimethylammonium hydroxide, dodecyldimethylbenzylammonium hydroxide, tetradecyldimethylbenzylammonium hydroxide, hexa Decyl dimethi Quaternary ammonium compounds such as benzylammonium hydroxide, octadecyldimethylbenzylammonium hydroxide, oleyldimethylbenzylhydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide and benzyltriethylammonium hydroxide; Butylphosphonium hydroxide, tetraethylphosphonium hydroxide, triethylbenzylphosphonium hydroxide, tetraoctylphosphonium hydroxide, trimethyldecylphosphonium hydroxide, trimethyldodecylphosphonium hydroxide, trimethylhexadecylphosphonium hydroxide, trimethyloctadecylphosphonium hydroxide, Libutyl methyl phosphonium hydroxide, tributyl dodecyl phosphonium hydroxide, tributyl octadecyl phosphonium hydroxide, trioctyl ethyl phosphonium hydroxide, tributyl hexadecyl phosphonium hydroxide, methyl triphenyl phosphonium hydroxide, ethyl triphenyl phosphonium hydroxide, diphenyl dioctyl phosphonium Quaternary such as hydroxide, triphenyloctadecylphosphonium hydroxide, tetraphenylphosphonium hydroxide, tributylallylphosphonium hydroxide, tetramethylphosphonium hydroxide, tetrapropylphosphonium hydroxide, benzyltrimethylphosphonium hydroxide, butyltriphenylphosphonium hydroxide E Suphonium compounds can be mentioned. Among them, triisopropanolamine, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tris (3-hydroxypropyl) phosphine, tetrabutylphosphonium hydroxide, polyethylene glycolamine and polypropylene glycolamine are particularly preferable.

上記の改質剤を混合することにより、解繊時のエネルギー消費量を低減させることができる理由は明らかではないが、改質剤がアニオン変性セルロースのアニオン性基と結合してセルロース繊維間に入り込み、セルロース繊維同士を引き離す役割を果たすのではないかと推測される。   Although it is not clear why the above-described modifier can reduce the energy consumption during fibrillation, the modifier is bonded to the anionic group of the anion-modified cellulose and between the cellulose fibers. It is presumed that they may play a role of entering and separating the cellulose fibers from each other.

<アニオン変性セルロース>
(1)セルロース
本発明においてセルロースとは、D−グルコピラノース(単に「グルコース残基」、「無水グルコース」ともいう。)がβ−1,4結合で連なった構造の多糖を意味する。セルロースは、一般に起源、製法等から、天然セルロース、再生セルロース、微細セルロース、非結晶領域を除いた微結晶セルロース等に分類される。本発明では、これらのセルロースのいずれも、アニオン変性セルロースの原料として用いることができる。
<Anion-modified cellulose>
(1) Cellulose In the present invention, cellulose means a polysaccharide having a structure in which D-glucopyranose (also simply referred to as "glucose residue" or "anhydroglucose") is connected by β-1,4 bonds. Cellulose is generally classified into natural cellulose, regenerated cellulose, microcellulose, microcrystalline cellulose excluding the non-crystalline region, and the like according to its origin, production method, and the like. In the present invention, any of these celluloses can be used as a raw material for anion-modified cellulose.

天然セルロースとしては、晒パルプまたは未晒パルプ(晒木材パルプまたは未晒木材パルプ);リンター、精製リンター;酢酸菌等の微生物によって生産されるセルロース等が例示される。晒パルプ又は未晒パルプの原料は特に限定されず、例えば、木材、木綿、わら、竹、麻、ジュート、ケナフ等が挙げられる。また、晒パルプ又は未晒パルプの製造方法も特に限定されず、機械的方法、化学的方法、あるいはその中間で二つを組み合せた方法でもよい。製造方法により分類される晒パルプ又は未晒パルプとしては例えば、メカニカルパルプ(サーモメカニカルパルプ(TMP)、砕木パルプ)、ケミカルパルプ(針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)等の亜硫酸パルプ、針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)等のクラフトパルプ)等が挙げられる。   Examples of the natural cellulose include bleached pulp or unbleached pulp (bleached wood pulp or unbleached wood pulp); linters, refined linters; cellulose produced by microorganisms such as acetic acid bacteria; The raw material of bleached pulp or unbleached pulp is not particularly limited, and examples thereof include wood, cotton, straw, bamboo, hemp, jute, kenaf, and the like. The method for producing bleached pulp or unbleached pulp is not particularly limited, and may be a mechanical method, a chemical method, or a method combining the two in the middle. Examples of bleached pulp or unbleached pulp classified according to the production method include mechanical pulp (thermomechanical pulp (TMP), groundwood pulp), chemical pulp (softwood unbleached sulfite pulp (NUSP), softwood bleached sulfite pulp (NBSP) ), Softwood unbleached kraft pulp (NUKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), kraft pulp such as hardwood bleached kraft pulp (LBKP), and the like.

再生セルロースとしては、セルロースを銅アンモニア溶液、セルロースザンテート溶液、モルフォリン誘導体など何らかの溶媒に溶解し、改めて紡糸されたものが例示される。
微細セルロースとしては、上記天然セルロースや再生セルロースをはじめとする、セルロース系素材を、解重合処理(例えば、酸加水分解、アルカリ加水分解、酵素分解、爆砕処理、振動ボールミル処理等)して得られるものや、前記セルロース系素材を、機械的に処理して得られるものが例示される。
Examples of the regenerated cellulose include those obtained by dissolving cellulose in a solvent such as a copper ammonia solution, a cellulose xanthate solution, or a morpholine derivative, and then spinning the cellulose again.
The fine cellulose can be obtained by subjecting a cellulosic material such as the above-mentioned natural cellulose or regenerated cellulose to depolymerization treatment (for example, acid hydrolysis, alkali hydrolysis, enzymatic decomposition, explosion treatment, vibration ball mill treatment, etc.). And those obtained by mechanically treating the cellulosic material.

(2)アニオン変性
アニオン変性とはセルロースにアニオン性基を導入することであり、具体的には酸化または置換反応によってピラノース環にアニオン性の基(アニオン性基)を導入することである。本発明において前記酸化反応とはピラノース環の水酸基を直接カルボキシル基に酸化する反応をいう。また、本発明において置換反応とは、当該酸化以外の置換反応によってピラノース環にアニオン性の基を導入する反応をいう。
(2) Anion modification Anion modification is to introduce an anionic group into cellulose, specifically, to introduce an anionic group (anionic group) into a pyranose ring by an oxidation or substitution reaction. In the present invention, the oxidation reaction refers to a reaction in which a hydroxyl group of a pyranose ring is directly oxidized to a carboxyl group. In the present invention, the substitution reaction refers to a reaction for introducing an anionic group into a pyranose ring by a substitution reaction other than the oxidation.

(3)カルボキシル化
アニオン変性セルロースとしてカルボキシル化(酸化)したセルロースを用いることができる。本発明におけるカルボキシル基とは、−COOH(酸型)または−COOM(塩型)をいう(式中、Mは金属イオンである)。カルボキシル化セルロース(「酸化セルロース」とも呼ぶ)は、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシル化(酸化)することにより得ることができる。特に限定されないが、カルボキシル基の量はアニオン変性セルロースまたはアニオン変性セルロースナノファイバーの絶乾質量に対して、0.6mmol/g〜3.0mmol/gが好ましく、1.0mmol/g〜2.0mmol/gがさらに好ましい。
(3) Carboxylated Carboxylated (oxidized) cellulose can be used as the anion-modified cellulose. The carboxyl group in the present invention refers to -COOH (acid type) or -COOM (salt type) (where M is a metal ion). Carboxylated cellulose (also referred to as “oxidized cellulose”) can be obtained by carboxylating (oxidizing) the above-mentioned cellulose raw material by a known method. Although not particularly limited, the amount of the carboxyl group is preferably 0.6 mmol / g to 3.0 mmol / g, more preferably 1.0 mmol / g to 2.0 mmol, based on the absolute dry mass of the anion-modified cellulose or the anion-modified cellulose nanofiber. / G is more preferred.

アニオン変性セルロースまたはアニオン変性セルロースナノファイバーのカルボキシル基量は、以下の方法で測定することができる:
カルボキシル化セルロースの0.5質量%スラリー(水分散液)60mlを調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.5とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11.0になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(a)から、下式を用いて算出する:
カルボキシル基量〔mmol/gカルボキシル化セルロース〕=a〔ml〕×0.05/カルボキシル化セルロース質量〔g〕。
The amount of carboxyl groups of anion-modified cellulose or anion-modified cellulose nanofiber can be measured by the following method:
60 ml of a 0.5% by mass slurry of carboxylated cellulose (aqueous dispersion) was prepared, and a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution was added to adjust the pH to 2.5. The electrical conductivity is measured until the value reaches 0.0, and the amount of sodium hydroxide consumed in the neutralization stage of the weak acid having a gradual change in electrical conductivity is calculated using the following equation:
Carboxyl group content [mmol / g carboxylated cellulose] = a [ml] × 0.05 / mass of carboxylated cellulose [g].

カルボキシル化(酸化)方法の一例として、セルロース原料を、N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物、およびこれらの混合物からなる群から選択される化合物との存在下で酸化剤を用いて水中で酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、セルロース表面のグルコピラノース環のC6位の一級水酸基が選択的に酸化され、表面にアルデヒド基と、カルボキシル基(−COOH)またはカルボキシレート基(−COO)とを有するセルロース繊維を得ることができる。反応時のセルロースの濃度は特に限定されないが、5質量%以下が好ましい。 As one example of the carboxylation (oxidation) method, a cellulose raw material is oxidized in water using an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a compound selected from the group consisting of bromide, iodide, and a mixture thereof. Can be mentioned. By this oxidation reaction, the primary hydroxyl group at the C6 position of the glucopyranose ring on the cellulose surface is selectively oxidized, and the cellulose fiber having an aldehyde group and a carboxyl group (—COOH) or a carboxylate group (—COO ) on the surface. Can be obtained. The concentration of cellulose during the reaction is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or less.

N−オキシル化合物とは、ニトロキシラジカルを発生しうる化合物をいう。N−オキシル化合物としては、目的の酸化反応を促進する化合物であればいずれの化合物も使用できる。例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシラジカル(TEMPO)およびその誘導体(例えば4−ヒドロキシTEMPO)が挙げられる。N−オキシル化合物の使用量は、原料となるセルロースを酸化できる触媒量であればよく、特に制限されない。例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.01mmol〜10mmolが好ましく、0.01mmol〜1mmolがより好ましく、0.05mmol〜0.5mmolがさらに好ましい。また、反応系に対し0.1mmol/L〜4mmol/L程度がよい。   An N-oxyl compound refers to a compound that can generate a nitroxy radical. As the N-oxyl compound, any compound can be used as long as the compound promotes a target oxidation reaction. For example, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO) and its derivative (for example, 4-hydroxy TEMPO) can be mentioned. The amount of the N-oxyl compound used is not particularly limited as long as it is a catalytic amount capable of oxidizing cellulose as a raw material. For example, the amount is preferably 0.01 mmol to 10 mmol, more preferably 0.01 mmol to 1 mmol, and still more preferably 0.05 mmol to 0.5 mmol, based on 1 g of absolutely dried cellulose. Further, the amount is preferably about 0.1 mmol / L to 4 mmol / L with respect to the reaction system.

臭化物とは臭素を含む化合物であり、その例には、水中で解離してイオン化可能な臭化アルカリ金属が含まれる。また、ヨウ化物とはヨウ素を含む化合物であり、その例には、ヨウ化アルカリ金属が含まれる。臭化物またはヨウ化物の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択できる。臭化物およびヨウ化物の合計量は、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.1mmol〜100mmolが好ましく、0.1mmol〜10mmolがより好ましく、0.5mmol〜5mmolがさらに好ましい。当該変性は酸化反応による変性である。   Bromides are compounds containing bromine, examples of which include alkali metal bromides that can dissociate and ionize in water. Further, iodide is a compound containing iodine, and examples thereof include alkali metal iodide. The amount of bromide or iodide used can be selected within a range that can promote the oxidation reaction. The total amount of bromide and iodide is, for example, preferably 0.1 mmol to 100 mmol, more preferably 0.1 mmol to 10 mmol, still more preferably 0.5 mmol to 5 mmol, based on 1 g of absolutely dried cellulose. The modification is a modification by an oxidation reaction.

酸化剤としては、公知のものを使用でき、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物などを使用できる。中でも、安価で環境負荷の少ない次亜塩素酸ナトリウムは好ましい。酸化剤の適切な使用量は、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.5mmol〜500mmolが好ましく、0.5mmol〜50mmolがより好ましく、1mmol〜25mmolがさらに好ましく、3mmol〜10mmolが最も好ましい。また、例えば、N−オキシル化合物1molに対して1mol〜40molが好ましい。   As the oxidizing agent, known agents can be used. For example, halogen, hypohalous acid, halogenous acid, perhalic acid or salts thereof, halogen oxide, peroxide and the like can be used. Among them, sodium hypochlorite which is inexpensive and has a low environmental load is preferable. An appropriate amount of the oxidizing agent is, for example, preferably 0.5 mmol to 500 mmol, more preferably 0.5 mmol to 50 mmol, still more preferably 1 mmol to 25 mmol, and most preferably 3 mmol to 10 mmol, based on 1 g of absolutely dried cellulose. . In addition, for example, 1 mol to 40 mol is preferable for 1 mol of the N-oxyl compound.

セルロースの酸化工程は、比較的温和な条件であっても反応を効率よく進行させられる。よって、反応温度は4℃〜40℃が好ましく、また15℃〜30℃程度の室温であってもよい。反応の進行に伴ってセルロース中にカルボキシル基が生成するため、反応液のpHの低下が認められる。酸化反応を効率よく進行させるためには、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液を添加して、反応液のpHを8.0〜12.0、好ましくは10.0〜11.0程度に維持することが好ましい。反応媒体は、取扱い性の容易さや、副反応が生じにくいこと等から、水が好ましい。酸化反応における反応時間は、酸化の進行の程度に従って適宜設定することができ、通常は0.5時間〜6時間、例えば、0.5時間〜4時間程度である。   In the step of oxidizing cellulose, the reaction can proceed efficiently even under relatively mild conditions. Therefore, the reaction temperature is preferably 4 ° C to 40 ° C, and may be room temperature of about 15 ° C to 30 ° C. Since a carboxyl group is generated in the cellulose as the reaction proceeds, a decrease in the pH of the reaction solution is observed. To promote the oxidation reaction efficiently, an alkaline solution such as an aqueous sodium hydroxide solution is added to maintain the pH of the reaction solution at 8.0 to 12.0, preferably about 10.0 to 11.0. Is preferred. Water is preferred as the reaction medium because of its easy handling and little side reaction. The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately set according to the degree of progress of the oxidation, and is usually about 0.5 to 6 hours, for example, about 0.5 to 4 hours.

また、酸化反応は、2段階に分けて実施してもよい。例えば、1段目の反応終了後に濾別して得られた酸化セルロースを、再度、同一または異なる反応条件で酸化させることにより、1段目の反応で副生する食塩による反応阻害を受けることなく、効率よく酸化させることができる。   Further, the oxidation reaction may be performed in two stages. For example, by oxidizing the oxidized cellulose obtained by filtration after the completion of the first-stage reaction again under the same or different reaction conditions, the efficiency of the oxidized cellulose can be reduced without being inhibited by the salt produced as a by-product in the first-stage reaction. Can be well oxidized.

カルボキシル化(酸化)方法の別の例として、オゾンを含む気体とセルロース原料とを接触させることにより酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、グルコピラノース環の少なくとも2位および6位の水酸基が酸化されると共に、セルロース鎖の分解が起こる。オゾンを含む気体中のオゾン濃度は、50g/m〜250g/mであることが好ましく、50g/m〜220g/mであることがより好ましい。セルロース原料に対するオゾン添加量は、セルロース原料の固形分を100質量部とした際に、0.1質量部〜30質量部であることが好ましく、5質量部〜30質量部であることがより好ましい。オゾン処理温度は、0℃〜50℃であることが好ましく、20℃〜50℃であることがより好ましい。オゾン処理時間は、特に限定されないが、1分〜360分程度であり、30分〜360分程度が好ましい。オゾン処理の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度に酸化および分解されることを防ぐことができ、酸化セルロースの収率が良好となる。オゾン処理を施した後に、酸化剤を用いて、追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理に用いる酸化剤は、特に限定されないが、二酸化塩素、亜塩素酸ナトリウム等の塩素系化合物や、酸素、過酸化水素、過硫酸、過酢酸などが挙げられる。例えば、これらの酸化剤を水またはアルコール等の極性有機溶剤中に溶解して酸化剤溶液を作成し、溶液中にセルロース原料を浸漬させることにより追酸化処理を行うことができる。 As another example of the carboxylation (oxidation) method, there can be mentioned a method of oxidizing by contacting a gas containing ozone with a cellulose raw material. By this oxidation reaction, at least the hydroxyl groups at the 2- and 6-positions of the glucopyranose ring are oxidized, and the cellulose chain is decomposed. Ozone concentration in the ozone containing gas is preferably 50g / m 3 ~250g / m 3 , more preferably 50g / m 3 ~220g / m 3 . The amount of ozone added to the cellulose raw material is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 5 to 30 parts by mass, when the solid content of the cellulose raw material is 100 parts by mass. . The ozone treatment temperature is preferably from 0C to 50C, more preferably from 20C to 50C. The ozone treatment time is not particularly limited, but is about 1 minute to 360 minutes, preferably about 30 minutes to 360 minutes. When the conditions of the ozone treatment are within these ranges, the cellulose can be prevented from being excessively oxidized and decomposed, and the yield of oxidized cellulose is improved. After the ozone treatment, an additional oxidation treatment may be performed using an oxidizing agent. The oxidizing agent used for the additional oxidation treatment is not particularly limited, and examples thereof include chlorine compounds such as chlorine dioxide and sodium chlorite, oxygen, hydrogen peroxide, persulfuric acid, and peracetic acid. For example, these oxidizing agents can be dissolved in a polar organic solvent such as water or alcohol to prepare an oxidizing agent solution, and the additional oxidation treatment can be performed by immersing the cellulose raw material in the solution.

酸化セルロースのカルボキシル基の量は、上記した酸化剤の添加量、反応時間等の反応条件をコントロールすることで調整することができる。アニオン変性セルロースにおけるカルボキシル基量とアニオン変性セルロースをナノファイバーとしたときのカルボキシル基量は、通常、同じである。   The amount of the carboxyl group of the oxidized cellulose can be adjusted by controlling the reaction conditions such as the amount of the oxidizing agent and the reaction time. The amount of carboxyl groups in the anion-modified cellulose and the amount of carboxyl groups when the anion-modified cellulose is used as nanofibers are usually the same.

(4)カルボキシアルキル化
アニオン変性セルロースとして、カルボキシメチル基等のカルボキシアルキル基を導入したセルロースを用いることができる。本発明におけるカルボキシアルキル基とは、−RCOOH(酸型)または−RCOOM(塩型)をいう。ここでRはメチレン基、エチレン基等のアルキレン基であり、Mは金属イオンである。なお、上記カルボキシアルキル基には、カルボキシル基部分が含まれていることから(−COOHまたは−COOM部分)、本発明において、「カルボキシル基を有する」セルロースという場合には、上記のカルボキシル化(酸化)セルロースだけではなく、カルボキシアルキル化セルロースも含むこととする。
(4) Carboxyalkylation As anion-modified cellulose, cellulose into which a carboxyalkyl group such as a carboxymethyl group has been introduced can be used. The carboxyalkyl group in the present invention refers to -RCOOH (acid type) or -RCOOM (salt type). Here, R is an alkylene group such as a methylene group or an ethylene group, and M is a metal ion. Since the carboxyalkyl group contains a carboxyl group portion (-COOH or -COOM portion), the term "cellulose having a carboxyl group" in the present invention refers to the above-mentioned carboxylation (oxidation). 3.) Not only cellulose but also carboxyalkylated cellulose.

カルボキシアルキル化セルロースは公知の方法で得てもよく、また市販品を用いてもよい。セルロースの無水グルコース単位当たりのカルボキシアルキル置換度は0.40未満であることが好ましい。さらにアニオン性基がカルボキシメチル基である場合、カルボキシメチル置換度は0.40未満であることが好ましい。当該置換度が0.40以上であるとセルロースナノファイバーとしたときの分散性が低下する。またカルボキシアルキル置換度の下限値は0.01以上が好ましい。操業性を考慮すると当該置換度は0.02〜0.35であることが特に好ましく、0.10〜0.30であることが更に好ましい。なお、無水グルコース単位とは、セルロースを構成する個々の無水グルコース(グルコース残基)を意味し、カルボキシアルキル置換度とは、セルロースを構成するグルコース残基中の水酸基(−OH)のうちカルボキシアルキルエーテル基(−ORCOOHまたは−ORCOOM)で置換されているものの割合(1つのグルコース残基当たりのカルボキシアルキルエーテル基の数)を示す。   The carboxyalkylated cellulose may be obtained by a known method, or a commercially available product may be used. Preferably, the cellulose has a degree of carboxyalkyl substitution per anhydroglucose unit of less than 0.40. Further, when the anionic group is a carboxymethyl group, the degree of carboxymethyl substitution is preferably less than 0.40. When the degree of substitution is 0.40 or more, the dispersibility of the cellulose nanofiber decreases. The lower limit of the degree of carboxyalkyl substitution is preferably 0.01 or more. In consideration of the operability, the degree of substitution is particularly preferably from 0.02 to 0.35, and more preferably from 0.10 to 0.30. In addition, the anhydrous glucose unit means the individual anhydrous glucose (glucose residue) constituting cellulose, and the carboxyalkyl substitution degree means the carboxyalkyl group among the hydroxyl groups (-OH) in the glucose residue constituting cellulose. The ratio of those substituted with an ether group (-ORCOOH or -ORCOOM) (the number of carboxyalkyl ether groups per glucose residue) is shown.

カルボキシアルキル化セルロースを製造する方法の一例として、以下の工程を含む方法が挙げられる。当該変性は置換反応による変性である。カルボキシメチル化セルロースを例にして説明する。   An example of a method for producing carboxyalkylated cellulose includes a method including the following steps. The modification is a modification by a substitution reaction. This will be described by taking carboxymethylated cellulose as an example.

i)発底原料と溶媒、マーセル化剤を混合し、反応温度0℃〜70℃、好ましくは10℃〜60℃、かつ反応時間15分〜8時間、好ましくは30分〜7時間、マーセル化処理する工程、
ii)次いで、カルボキシメチル化剤をグルコース残基当たり0.05〜10.0倍モル添加し、反応温度30℃〜90℃、好ましくは40℃〜80℃、かつ反応時間30分〜10時間、好ましくは1時間〜4時間、エーテル化反応を行う工程。
i) The starting material, a solvent and a mercerizing agent are mixed, and the reaction temperature is 0 ° C. to 70 ° C., preferably 10 ° C. to 60 ° C., and the reaction time is 15 minutes to 8 hours, preferably 30 minutes to 7 hours. Processing,
ii) Next, a carboxymethylating agent is added in an amount of 0.05 to 10.0 times per mol of glucose residue, and the reaction temperature is 30 ° C to 90 ° C, preferably 40 ° C to 80 ° C, and the reaction time is 30 minutes to 10 hours. A step of conducting an etherification reaction for preferably 1 hour to 4 hours.

発底原料としては前述のセルロース原料を使用できる。溶媒としては、3〜20質量倍の水または低級アルコール、具体的には水、メタノール、エタノール、N−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、N−ブタノール、イソブタノール、第3級ブタノール等の単独、または2種以上の混合媒体を使用できる。低級アルコールを混合する場合、その混合割合は60質量%〜95質量%が好ましい。マーセル化剤としては、発底原料の無水グルコース残基当たり0.5〜20倍モルの水酸化アルカリ金属、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを使用することが好ましい。   As the starting material, the above-mentioned cellulose material can be used. As the solvent, 3 to 20 times by mass of water or a lower alcohol, specifically, water, methanol, ethanol, N-propyl alcohol, isopropyl alcohol, N-butanol, isobutanol, tertiary butanol or the like alone or 2 More than one mixed medium can be used. When lower alcohols are mixed, the mixing ratio is preferably from 60% by mass to 95% by mass. As the mercerizing agent, it is preferable to use 0.5 to 20 moles of an alkali metal hydroxide, specifically, sodium hydroxide and potassium hydroxide, per anhydroglucose residue in the starting material.

前述のとおり、セルロースのグルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度は0.40未満であり、0.01以上0.40未満であることが好ましい。セルロースにカルボキシメチル置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このため、カルボキシメチル置換基を導入したセルロースはナノ解繊することができるようになる。なお、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換基が0.02より小さいと、ナノ解繊が十分にできない場合がある。アニオン変性セルロースにおけるカルボキシアルキル置換度と、アニオン変性セルロースをナノファイバーとしたときのカルボキシアルキル置換度とは通常、同じである。   As described above, the degree of carboxymethyl substitution per glucose unit of cellulose is less than 0.40, and preferably 0.01 or more and less than 0.40. By introducing a carboxymethyl substituent into the cellulose, the celluloses repel each other. For this reason, the cellulose into which the carboxymethyl substituent is introduced can be nano-defibrated. When the carboxymethyl substituent per glucose unit is smaller than 0.02, nanofibrillation may not be sufficiently performed. The degree of carboxyalkyl substitution in the anion-modified cellulose is usually the same as the degree of carboxyalkyl substitution when the anion-modified cellulose is used as a nanofiber.

グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度は、以下の方法で測定することができる:
カルボキシメチル化セルロース繊維(絶乾)約2.0gを精秤して、300mL容共栓付き三角フラスコに入れる。メタノール900mLに特級濃硝酸100mLを加えた液100mLを加え、3時間振とうして、カルボキシメチル化セルロース塩(CM化セルロース)を水素型CM化セルロースに変換する。水素型CM化セルロース(絶乾)を1.5〜2.0g精秤し、300mL容共栓付き三角フラスコに入れる。80質量%メタノール15mLで水素型CM化セルロースを湿潤し、0.1NのNaOHを100mL加え、室温で3時間振とうする。指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1NのH2SO4で過剰のNaOHを逆滴定した。カルボキシメチル置換度(DS)を、次式によって算出する:
A=[(100×F’−(0.1NのHSO)(mL)×F)×0.1]/(水素型CM化セルロースの絶乾質量(g))
DS=0.162×A/(1−0.058×A)
A:水素型CM化セルロースの1gの中和に要する1NのNaOH量(mL)
F:0.1NのHSOのファクター
F’:0.1NのNaOHのファクター。
The degree of carboxymethyl substitution per glucose unit can be measured by the following method:
About 2.0 g of carboxymethylated cellulose fiber (absolutely dried) is precisely weighed and placed in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. 100 mL of a solution obtained by adding 100 mL of special-grade concentrated nitric acid to 900 mL of methanol is added, and the mixture is shaken for 3 hours to convert the carboxymethylated cellulose salt (CM cellulose) into hydrogenated CM cellulose. 1.5-2.0 g of hydrogenated CM-modified cellulose (absolutely dried) is precisely weighed and placed in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. The hydrogenated CM-modified cellulose is wetted with 15 mL of 80% by mass methanol, 100 mL of 0.1 N NaOH is added, and the mixture is shaken at room temperature for 3 hours. Excess NaOH was back titrated with 0.1 N H2SO4 using phenolphthalein as an indicator. The degree of carboxymethyl substitution (DS) is calculated by the following equation:
A = [(100 × F ′ − (0.1 N H 2 SO 4 ) (mL) × F) × 0.1] / (absolute dry mass of hydrogenated CM-modified cellulose (g))
DS = 0.162 × A / (1-0.058 × A)
A: 1N NaOH amount (mL) required for neutralization of 1 g of hydrogenated CM cellulose
F: Factor of 0.1N H 2 SO 4 F ′: Factor of 0.1N NaOH.

カルボキシメチル基以外のカルボキシアルキル基置換度の測定も、上記と同様の方法で行うことができる。
(5)エステル化
アニオン変性セルロースとしてエステル化したセルロースを用いることもできる。エステル化の方法としては、セルロース原料にリン酸系化合物の粉末や水溶液を混合する方法、セルロース原料のスラリーにリン酸系化合物の水溶液を添加する方法等が挙げられる。リン酸系化合物はリン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ポリホスホン酸あるいはこれらのエステルが挙げられる。これらは塩の形態であってもよい。上記の中でも、低コストであり、扱いやすく、またパルプ繊維のセルロースにリン酸基を導入して、解繊効率の向上が図れるなどの理由からリン酸基を有する化合物が好ましい。リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、メタリン酸アンモニウム等が挙げられる。これらの1種、あるいは2種以上を併用してセルロースにリン酸基を導入することができる。これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、下記解繊工程で解繊しやすく、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましい。特にリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムが好ましい。また、反応を均一に進行できかつリン酸基導入の効率が高くなることから前記リン酸系化合物は水溶液として用いることが望ましい。リン酸系化合物の水溶液のpHは、リン酸基導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましいが、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3.0〜7.0が好ましい。
The degree of carboxyalkyl group substitution other than the carboxymethyl group can be measured in the same manner as described above.
(5) Esterification Esterified cellulose may be used as the anion-modified cellulose. Examples of the esterification method include a method of mixing a phosphoric acid compound powder or an aqueous solution with the cellulose raw material, and a method of adding an aqueous solution of the phosphoric acid compound to a slurry of the cellulose raw material. Examples of the phosphoric acid compound include phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, polyphosphonic acid, and esters thereof. These may be in the form of salts. Among them, compounds having a phosphate group are preferable because they are low-cost, easy to handle, and can improve the defibration efficiency by introducing a phosphate group into cellulose of the pulp fiber. Compounds having a phosphate group include phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium metaphosphate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, phosphorus Tripotassium acid, potassium pyrophosphate, potassium metaphosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, ammonium metaphosphate and the like can be mentioned. Phosphoric acid groups can be introduced into cellulose by using one or more of these. Among them, phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, potassium salt of phosphoric acid, phosphoric acid, from the viewpoint of high efficiency of phosphate group introduction, easy defibration in the following defibration step, and easy industrial application. Are preferred. Particularly, sodium dihydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate are preferable. In addition, the phosphoric acid-based compound is preferably used as an aqueous solution because the reaction can proceed uniformly and the efficiency of introducing a phosphate group is increased. The pH of the aqueous solution of the phosphoric acid compound is preferably 7 or less from the viewpoint of increasing the efficiency of the introduction of the phosphoric acid group, but is preferably from 3.0 to 7.0 from the viewpoint of suppressing hydrolysis of the pulp fiber.

リン酸エステル化セルロースの製造方法の例として、以下の方法を挙げることができる。固形分濃度0.1〜10質量%のセルロース系原料の懸濁液に、リン酸系化合物を撹拌しながら添加してセルロースにリン酸基を導入する。セルロース系原料を100質量部とした際に、リン酸系化合物の添加量はリン元素量として、0.2質量部〜500質量部であることが好ましく、1質量部〜400質量部であることがより好ましい。リン酸系化合物の割合が前記下限値以上であれば、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。しかし、前記上限値を超えると収率向上の効果は頭打ちとなるので、コスト面から好ましくない。   The following method can be mentioned as an example of the method for producing the phosphorylated cellulose. A phosphoric acid-based compound is added to a suspension of a cellulose-based material having a solid concentration of 0.1 to 10% by mass while stirring to introduce a phosphate group into cellulose. When the cellulose-based material is 100 parts by mass, the amount of the phosphoric acid-based compound is preferably 0.2 to 500 parts by mass, preferably 1 to 400 parts by mass, as the amount of phosphorus element. Is more preferred. When the proportion of the phosphoric acid compound is at least the lower limit, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. However, if the ratio exceeds the upper limit, the effect of improving the yield will level off, which is not preferable in terms of cost.

リン酸系化合物に加えて、他の化合物の粉末や水溶液を混合してもよい。リン酸系化合物以外の他の化合物としては、特に限定されないが、塩基性を示す窒素含有化合物が好ましい。ここでの「塩基性」は、フェノールフタレイン指示薬の存在下で水溶液が桃色から赤色を呈すること、または水溶液のpHが7.0より大きいことと定義される。本発明で用いる塩基性を示す窒素含有化合物は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、アミノ基を有する化合物が好ましい。例えば、尿素、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。中でも低コストで扱いやすい尿素が好ましい。他の化合物の添加量はセルロース原料の固形分100質量部に対して、2質量部〜1000質量部が好ましく、100質量部〜700質量部がより好ましい。反応温度は0℃〜95℃が好ましく、30℃〜90℃がより好ましい。反応時間は特に限定されないが、1分〜600分程度であり、30分〜480分がより好ましい。エステル化反応の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度にエステル化されて溶解しやすくなることを防ぐことができ、リン酸エステル化セルロースの収率が良好となる。得られたリン酸エステル化セルロース懸濁液を脱水した後、セルロースの加水分解を抑える観点から、100℃〜170℃で加熱処理することが好ましい。さらに、加熱処理の際に水が含まれている間は130℃以下、好ましくは110℃以下で加熱し、水を除いた後、100℃〜170℃で加熱処理することが好ましい。   In addition to the phosphoric acid compound, a powder or an aqueous solution of another compound may be mixed. The compound other than the phosphoric acid compound is not particularly limited, but is preferably a basic nitrogen-containing compound. As used herein, "basic" is defined as the aqueous solution exhibiting a pink to red color in the presence of the phenolphthalein indicator, or the pH of the aqueous solution being greater than 7.0. The nitrogen-containing compound exhibiting basicity used in the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention are exhibited, but a compound having an amino group is preferable. Examples include urea, methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like. Among them, urea which is easy to handle at low cost is preferable. The amount of the other compound to be added is preferably 2 parts by mass to 1,000 parts by mass, more preferably 100 parts by mass to 700 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content of the cellulose raw material. The reaction temperature is preferably from 0C to 95C, more preferably from 30C to 90C. The reaction time is not particularly limited, but is about 1 minute to 600 minutes, and more preferably 30 minutes to 480 minutes. When the conditions of the esterification reaction are within these ranges, it is possible to prevent the cellulose from being excessively esterified and from being easily dissolved, thereby improving the yield of the phosphorylated cellulose. After dehydrating the obtained phosphated cellulose suspension, it is preferable to perform a heat treatment at 100 ° C to 170 ° C from the viewpoint of suppressing hydrolysis of cellulose. Further, it is preferable to heat at 130 ° C. or lower, preferably 110 ° C. or lower while water is contained in the heat treatment, remove the water, and then heat-treat at 100 ° C. to 170 ° C.

リン酸エステル化されたセルロースのグルコース単位当たりのリン酸基置換度は0.001以上0.40未満であることが好ましい。セルロースにリン酸基置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このため、リン酸基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。グルコース単位当たりのリン酸基置換度が0.001より小さいと、十分にナノ解繊することができない。一方、グルコース単位当たりのリン酸基置換度が0.40より大きいと、膨潤あるいは溶解するため、ナノファイバーとして得られなくなる場合がある。解繊を効率よく行なうために、上記で得たリン酸エステル化されたセルロース系原料は煮沸した後、冷水を用いて洗浄することが好ましい。これらのエステル化による変性は置換反応による変性である。アニオン変性セルロースにおける置換度と、アニオン変性セルロースをナノファイバーとしたときの置換度は、通常、同じである。   It is preferable that the phosphoric acid-substituted cellulose has a phosphate group substitution degree per glucose unit of 0.001 or more and less than 0.40. By introducing a phosphate group substituent into cellulose, the celluloses repel each other electrically. For this reason, the cellulose into which the phosphate group has been introduced can be easily nanofibrillated. If the degree of substitution of the phosphate group per glucose unit is less than 0.001, nanofibrillation cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the degree of substitution of the phosphate group per glucose unit is more than 0.40, it may swell or dissolve, and thus may not be obtained as nanofiber. In order to carry out the defibration efficiently, it is preferable that the phosphoric esterified cellulose-based material obtained above is boiled and then washed with cold water. These modifications by esterification are modifications by a substitution reaction. The degree of substitution in the anion-modified cellulose and the degree of substitution when the anion-modified cellulose is used as a nanofiber are usually the same.

(6)アニオン変性セルロース
原料であるセルロースに対し、上で例示したようなアニオン変性を行うことにより、アニオン変性セルロースを得ることができる。アニオン変性セルロースの種類としては、改質剤との結合のしやすさを考慮すると、カルボキシル化セルロースまたはカルボキシアルキル化セルロースのような、カルボキシル基を有するアニオン変性セルロースが好ましい。特に、N−オキシル化合物と酸化剤とを用いてセルロースを酸化することにより得られたカルボキシル化セルロースは、カルボキシル基が均一に導入されており、このカルボキシル基に改質剤が結合して改質剤がアニオン変性セルロースに均一に分布することにより、解繊時の低エネルギー化の効果がよりよく得られるようになることから、好ましい。
(6) Anion-modified cellulose Anion-modified cellulose can be obtained by subjecting cellulose as a raw material to anion modification as exemplified above. The type of anion-modified cellulose is preferably anion-modified cellulose having a carboxyl group, such as carboxylated cellulose or carboxyalkylated cellulose, in consideration of the ease of binding with a modifier. In particular, in carboxylated cellulose obtained by oxidizing cellulose using an N-oxyl compound and an oxidizing agent, a carboxyl group is uniformly introduced, and a modifying agent is bonded to the carboxyl group to modify the carboxyl group. It is preferable that the agent is uniformly distributed in the anion-modified cellulose, so that the effect of lowering energy during fibrillation can be obtained more effectively.

本発明において、アニオン変性セルロースとしては、水や極性の高い有機溶剤に分散した際にも繊維状の形状の少なくとも一部が維持されるものを用いる。繊維状の形状が維持されないもの(すなわち、溶解するもの)を用いると、ナノファイバーを得ることができない。分散した際に繊維状の形状の少なくとも一部が維持されるとは、アニオン変性セルロースの分散体を電子顕微鏡で観察すると、繊維状の物質を観察することができるものである。また、X線回折で測定した際にセルロースI型結晶のピークを観測することができるアニオン変性セルロースは好ましい。   In the present invention, as the anion-modified cellulose, one that maintains at least a part of the fibrous shape even when dispersed in water or a highly polar organic solvent is used. If a material that does not maintain a fibrous shape (that is, a material that dissolves) is used, nanofibers cannot be obtained. The phrase "at least a part of the fibrous shape is maintained when dispersed" means that a fibrous substance can be observed when an anion-modified cellulose dispersion is observed with an electron microscope. Further, an anion-modified cellulose capable of observing the peak of cellulose type I crystal when measured by X-ray diffraction is preferable.

アニオン変性セルロースにおけるセルロースの結晶化度は、結晶I型が50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましい。結晶性を上記範囲に調整すると解繊により繊維を微細化した後も溶解しない結晶性セルロース繊維を効率よく得ることができる。セルロースの結晶性は、原料であるセルロースの結晶化度、及びアニオン変性の度合によって制御できる。アニオン変性セルロースの結晶化度の測定方法は、以下の通りである:
試料をガラスセルに乗せ、X線回折測定装置(LabX XRD−6000、株式会社島津製作所製)を用いて測定する。結晶化度の算出はSegal等の手法を用いて行い、X線回折図の2θ=10゜〜30゜の回折強度をベースラインとして、2θ=22.6゜の002面の回折強度と2θ=18.5゜のアモルファス部分の回折強度から次式により算出する:
Xc=(I002c−Ia)/I002c×100
Xc:セルロースのI型の結晶化度(%)
I002c:2θ=22.6゜、002面の回折強度
Ia:2θ=18.5゜、アモルファス部分の回折強度。
The crystallinity of cellulose in the anion-modified cellulose is preferably 50% or more for crystalline Form I, and more preferably 60% or more. When the crystallinity is adjusted to the above range, crystalline cellulose fibers that do not dissolve even after the fibers have been refined by defibration can be efficiently obtained. The crystallinity of cellulose can be controlled by the degree of crystallization of cellulose as a raw material and the degree of anion modification. The method for measuring the crystallinity of the anion-modified cellulose is as follows:
The sample is placed on a glass cell and measured using an X-ray diffractometer (LabX XRD-6000, manufactured by Shimadzu Corporation). The degree of crystallinity is calculated by using a method such as Segal or the like, and the diffraction intensity of the 002 plane of 2θ = 22.6 ° and 2θ = 22.6 = 22.6 ° based on the diffraction intensity of 2θ = 10 ° to 30 ° in the X-ray diffraction diagram as a base line. It is calculated from the diffraction intensity of the amorphous portion of 18.5 ° by the following formula:
Xc = (I002c-Ia) / I002c × 100
Xc: Crystallinity of cellulose I type (%)
I002c: 2θ = 22.6 °, diffraction intensity of 002 plane Ia: 2θ = 18.5 °, diffraction intensity of amorphous portion.

アニオン変性セルロースのセルロースI型結晶の割合と、アニオン変性セルロースをナノファイバーとしたときのセルロースI型結晶の割合は、通常同じである。
アニオン変性セルロースは、次工程の解繊工程に供するために、分散体の形態とすることが好ましい。分散媒は、水または有機溶剤、あるいはこれらの混合物を適宜選択することができる。有機溶剤の種類は問わないが、例えばセルロース中の水酸基との親和性が高い極性溶媒が好ましく、メタノール、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール、グリセリン、エチレングリコールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド等を挙げることができる。上記分散媒は単独で用いても良いし、2種類以上を混合して用いてもよい。例えば、有機溶剤を2種類以上混合する形態、水と有機溶剤を含む形態、水のみの形態などを適宜選択することができる。水のみを分散媒として用いること(すなわち、水100%)は、取扱いの容易性から好ましい。水と有機溶剤とを混合する場合の混合割合は特に限定されず、使用する有機溶剤の種類に応じて適宜混合割合を調整すればよい。
The ratio of the cellulose I-type crystals of the anion-modified cellulose and the ratio of the cellulose I-type crystals when the anion-modified cellulose is made into nanofibers are usually the same.
The anion-modified cellulose is preferably in the form of a dispersion in order to be subjected to the subsequent fibrillation step. As the dispersion medium, water, an organic solvent, or a mixture thereof can be appropriately selected. Although the type of the organic solvent is not limited, for example, a polar solvent having a high affinity for a hydroxyl group in cellulose is preferable, and methanol, ethanol, isopropanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and ethylene glycol are preferable. Glycerin, ethylene glycol dimethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. The above-mentioned dispersion medium may be used alone or as a mixture of two or more. For example, a form in which two or more kinds of organic solvents are mixed, a form containing water and an organic solvent, a form containing only water, and the like can be appropriately selected. It is preferable to use only water as the dispersion medium (that is, 100% water) because of easy handling. The mixing ratio when water and the organic solvent are mixed is not particularly limited, and the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the type of the organic solvent used.

分散体におけるアニオン変性セルロースの濃度は、解繊時の操業性を考慮すると0.01質量%〜10質量%であることが好ましい。
アニオン変性セルロースが、カルボキシル基を有するセルロースである場合には、改質剤の添加の前に、カルボキシル基を酸型(COOH)に変換してもよい。改質剤の添加の前にカルボキシル基を酸型に変換することにより、改質剤とカルボキシル基との結合性が高まり、解繊時のエネルギー消費量低減の効果をより高く得ることができるようになる。酸型に変換する方法としては、特に限定されず、酸を添加する方法や、酸性イオン交換樹脂とアニオン変性セルロースとを接触させる方法などを挙げることができる。酸を添加する場合、用いる酸の種類は、特に限定されず、汎用的で入手しやすい塩酸や硫酸などの鉱酸等を使用すればよい。酸性イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂や弱酸性陽イオン交換樹脂を挙げることができる。上記の酸型への変換工程は、通常、アニオン変性セルロースに改質剤を添加する前に行うことにより、改質剤とアニオン変性セルロースとの結合性を高めて、解繊時の低エネルギー化の効果を得るものであるが、解繊して得られた微細繊維の状態のものに対して行うことを妨げるものではない。例えば、解繊が容易でない有機溶剤を分散媒として用いたアニオン変性セルロースナノファイバーを最終的に得たい場合、水などの解繊が容易な分散媒中で解繊して得た微細繊維の状態のアニオン変性セルロースを酸型に変換し、疎水化剤などで改質し、有機溶剤中で再度解繊することにより、有機溶剤中での良好な解繊性を得ることができる。しかし、これに限定されず、水のみを分散媒とした場合にも酸型への変換工程を行ってよいし、また、酸型への変換工程は、分散媒の種類やアニオン変性セルロースの状態にかかわらず、行ってもよいし、行わなくてもよい。
The concentration of the anion-modified cellulose in the dispersion is preferably 0.01% by mass to 10% by mass in consideration of the operability during fibrillation.
When the anion-modified cellulose is a cellulose having a carboxyl group, the carboxyl group may be converted to an acid form (COOH) before adding the modifier. By converting the carboxyl group to the acid form before the addition of the modifier, the binding property between the modifier and the carboxyl group is increased, so that the effect of reducing energy consumption during fibrillation can be more enhanced. become. The method for converting to the acid form is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding an acid and a method of contacting an acidic ion exchange resin with an anion-modified cellulose. When adding an acid, the kind of the acid to be used is not particularly limited, and a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, which is generally and easily available, may be used. Examples of the acidic ion exchange resin include a strongly acidic cation exchange resin and a weakly acidic cation exchange resin. The conversion step to the acid form is usually carried out before adding the modifier to the anion-modified cellulose, thereby increasing the binding property between the modifier and the anion-modified cellulose to reduce the energy during fibrillation. However, this does not preclude the application of fine fibers obtained by defibration. For example, if you want to finally obtain an anion-modified cellulose nanofiber using an organic solvent that is not easily defibrated as a dispersion medium, the state of the fine fibers obtained by defibration in an easily defibrated dispersion medium such as water By converting the anion-modified cellulose into an acid form, modifying it with a hydrophobizing agent or the like, and defibrating again in an organic solvent, good fibrillation in an organic solvent can be obtained. However, the present invention is not limited to this. The conversion step to the acid form may be performed even when only water is used as the dispersion medium, and the conversion step to the acid form may be performed by changing the type of the dispersion medium or the state of the anion-modified cellulose. Irrespective of this, it may or may not be performed.

<改質剤とアニオン変性セルロースとの混合>
アニオン変性セルロース分散体への改質剤の添加量は、用いる改質剤の種類、アニオン変性セルロースのアニオン変性の度合いなどに応じて、適宜決めることができる。例えば改質剤が結合可能なアニオン性基の量(モル数)に対して、10%〜150%程度の量となるように添加すればよく、好ましくは30%〜120%、より好ましくは50%〜100%添加すればよい。
<Mixing of modifier and anion-modified cellulose>
The amount of the modifier to be added to the anion-modified cellulose dispersion can be appropriately determined according to the type of the modifier used, the degree of anion modification of the anion-modified cellulose, and the like. For example, it may be added in an amount of about 10% to 150% with respect to the amount (molar number) of the anionic group to which the modifier can bind, preferably 30% to 120%, more preferably 50%. % To 100%.

改質剤の添加後の解繊工程に供するアニオン変性セルロース分散体のpHは、酸性のアニオン変性セルロースに改質剤を添加することで変化する。具体的には、ホスフィン化合物をアニオン性基の量(モル数)に対して100%の量となるように添加した場合には、分散体のpHは、中性〜弱アルカリ性の範囲(6.0〜9.0)となる。添加量をこれより少なくした場合には、水酸化ナトリウムなどの汎用的なアルカリ薬品もしくは有機アルカリを用いて、中性〜弱アルカリ性の範囲(pH6.0〜9.0、好ましくはpH7.0〜8.5)にpHを調整することが好ましい。例えば、カルボキシル基を有するアニオン変性セルロースを酸の添加により酸型に変換し、分散体のpHが酸性となっている場合、水酸基を有する改質剤を添加することにより分散体のpHを中性〜弱アルカリ性の範囲に調整してもよい。   The pH of the anion-modified cellulose dispersion subjected to the fibrillation step after the addition of the modifier is changed by adding the modifier to the acidic anion-modified cellulose. Specifically, when the phosphine compound is added in an amount of 100% based on the amount (mole number) of the anionic group, the pH of the dispersion is in a neutral to weakly alkaline range (6. 0 to 9.0). When the addition amount is smaller than this range, a range of neutral to weak alkalinity (pH 6.0 to 9.0, preferably pH 7.0 to 7.0) using a general-purpose alkali chemical such as sodium hydroxide or an organic alkali is used. It is preferable to adjust the pH to 8.5). For example, when the anion-modified cellulose having a carboxyl group is converted to an acid form by adding an acid and the pH of the dispersion is acidic, the pH of the dispersion is made neutral by adding a modifier having a hydroxyl group. It may be adjusted to a range of weak alkalinity.

2.アニオン変性セルロースの解繊工程2
<解繊>
アニオン変性セルロースの分散体に改質剤を添加した後、機械的処理によってアニオン変性セルロースを解繊する。解繊に用いる装置は限定されないが、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの分散液に強力なせん断力を印加できる装置を用いることが好ましい。効率よく解繊するには、分散体に50MPa以上の圧力を印加し、かつ強力なせん断力を印加できる湿式の高圧または超高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。前記圧力は、より好ましくは100MPa以上であり、さらに好ましくは140MPa以上である。高圧または超高圧ホモジナイザーとは、ポンプにより流体を加圧し、流路に設けた非常に繊細な間隙より噴出させることにより、粒子間の衝突、圧力差による剪断力等の総合エネルギーによって乳化、分散、解細、粉砕、及び超微細化を行う装置である。高圧ホモジナイザーでの解繊および分散処理の前に、必要に応じて高速せん断ミキサーなどの公知の混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて予備処理を施すこともできる。
2. Fibrillation process 2 of anion-modified cellulose
<Defibration>
After adding a modifier to the dispersion of anion-modified cellulose, the anion-modified cellulose is defibrated by mechanical treatment. The device used for defibration is not limited, but it is preferable to use a device capable of applying a strong shear force to the dispersion liquid, such as a high-speed rotation type, a colloid mill type, a high pressure type, a roll mill type, and an ultrasonic type. For efficient defibration, it is preferable to use a wet high-pressure or ultra-high-pressure homogenizer capable of applying a pressure of 50 MPa or more to the dispersion and applying a strong shearing force. The pressure is more preferably at least 100 MPa, even more preferably at least 140 MPa. A high-pressure or ultra-high-pressure homogenizer is a device that pressurizes a fluid with a pump and ejects it from a very delicate gap provided in the flow channel, thereby emulsifying, dispersing, It is a device that performs defibration, pulverization, and ultra-miniaturization. Prior to the defibration and dispersion treatment with a high-pressure homogenizer, if necessary, a pretreatment can be performed using a known mixing, stirring, emulsifying, or dispersing device such as a high-speed shear mixer.

解繊に供する分散体は、上記の通り、水もしくは有機溶剤、またはこれらの組み合わせを適宜選択することができる。また、アニオン変性セルロースの濃度が0.01質量%〜10質量%であることが好ましい。解繊に供する分散体は、上記の通り、改質剤を含有している。改質剤を含有することにより、少ないエネルギー消費量で、解繊することが可能となる。例えば、高圧または超高圧ホモジナイザーを用いる場合、少ないパス回数で、高い透明度を有するナノファイバー分散体を得ることができる。なお、透明度の高さは、ナノファイバーへの解繊の度合いの高さを示している。   As described above, the dispersion to be defibrated can be appropriately selected from water or an organic solvent, or a combination thereof. Further, the concentration of the anion-modified cellulose is preferably 0.01% by mass to 10% by mass. The dispersion to be defibrated contains a modifier as described above. By containing the modifying agent, it is possible to defibrate with a small energy consumption. For example, when using a high-pressure or ultra-high-pressure homogenizer, a nanofiber dispersion having high transparency can be obtained with a small number of passes. The degree of transparency indicates the degree of defibration into nanofibers.

<セルロースナノファイバー>
上記の解繊により、アニオン変性セルロースのナノファイバーを得ることができる。アニオン変性セルロースのナノファイバーは、平均繊維径が3nm〜500nm程度、好ましくは3nm〜150nm程度、更に好ましくは3nm〜20nm程度の繊維である。アスペクト比は30以上、好ましくは50以上、さらに好ましくは100以上である。アスペクト比の上限は限定されないが、500以下程度となる。
<Cellulose nanofiber>
By the above defibration, nanofibers of anion-modified cellulose can be obtained. The nanofiber of anion-modified cellulose is a fiber having an average fiber diameter of about 3 nm to 500 nm, preferably about 3 nm to 150 nm, and more preferably about 3 nm to 20 nm. The aspect ratio is 30 or more, preferably 50 or more, and more preferably 100 or more. The upper limit of the aspect ratio is not limited, but is about 500 or less.

アニオン変性セルロースのナノファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、径が20nm未満の場合は原子間力顕微鏡(AFM)、20nm以上の場合は電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて、ランダムに選んだ200本の繊維について解析し、平均を算出することにより、測定することができる。また、アスペクト比は下記の式により算出することができる:
アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径。
The average fiber diameter and average fiber length of the nanofibers of anion-modified cellulose are measured using an atomic force microscope (AFM) when the diameter is less than 20 nm, and using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) when the diameter is 20 nm or more. It can be measured by analyzing 200 randomly selected fibers and calculating the average. Also, the aspect ratio can be calculated by the following equation:
Aspect ratio = average fiber length / average fiber diameter.

本発明の製法により、解繊時の少ないエネルギー消費量で透明度の高い分散体を形成するアニオン変性セルロースのナノファイバーを製造することができる。透明度の高さは、解繊によりナノファイバーへの変換が良好に進んだことを示している。例えば、本発明の製法により得られるアニオン変性セルロースのナノファイバーは、これらに限定されないが、固形分1質量%のアニオン変性セルロースの分散体を、100MPa〜150MPaの超高圧ホモジナイザーに1回通過させることにより、660nm光の透過率(光路長10mm)(透明度と呼ぶ。)が80.0%〜99.9%であるナノファイバー分散体へと変換することができる。また2回通過させると透明度が90.0%〜99.9%であるナノファイバー分散体を得ることができる。2回通過させた後の透明度は、好ましくは96.0〜99.9%である。このようなセルロースナノファイバーは、透明性が要求されるような用途に最適に使用することができる。セルロースナノファイバーの透明度の測定方法は、以下の通りである:
セルロースナノファイバー分散体(固形分1質量%)を調製し、UV−VIS分光光度計UV−1800(株式会社島津製作所製)を用い、光路長10mmの角型セルを用いて、660nm光の透過率を測定する。
According to the production method of the present invention, it is possible to produce an anion-modified cellulose nanofiber that forms a highly transparent dispersion with low energy consumption during fibrillation. The high degree of transparency indicates that the conversion into nanofibers was successfully performed by defibration. For example, nanofibers of anion-modified cellulose obtained by the production method of the present invention include, but are not limited to, passing a dispersion of anion-modified cellulose having a solid content of 1% by mass once through an ultrahigh-pressure homogenizer of 100 MPa to 150 MPa. By this, it can be converted into a nanofiber dispersion having a transmittance of 660 nm light (optical path length 10 mm) (referred to as transparency) of 80.0% to 99.9%. In addition, a nanofiber dispersion having a transparency of 90.0% to 99.9% can be obtained by passing twice. The transparency after two passes is preferably 96.0 to 99.9%. Such a cellulose nanofiber can be optimally used for applications requiring transparency. The method for measuring the transparency of cellulose nanofibers is as follows:
A cellulose nanofiber dispersion (solid content 1% by mass) was prepared, and a 660 nm light was transmitted using a UV-VIS spectrophotometer UV-1800 (manufactured by Shimadzu Corporation) using a square cell having an optical path length of 10 mm. Measure the rate.

3.アニオン変性セルロースナノファイバーを酸と接触させて改質剤を回収する工程3
工程2で得られたアニオン変性セルロースナノファイバーには、改質剤が結合している。工程3では、改質剤が結合したアニオン変性セルロースナノファイバーを酸と接触させることにより、改質剤をナノファイバーから脱離させて回収する。接触させる酸としては、強酸が好ましく、これらに限定されないが、例えば、塩酸または硫酸が好ましい。また、強酸性のイオン交換樹脂を接触させてもよい。しかし強酸性のイオン交換樹脂を用いると後ほど改質剤を再利用しようとする際に強酸性イオン交換樹脂から改質剤を脱離させる手間が生じることから、上記の中では、塩酸または硫酸などの強酸を用いることが最も好ましい。酸の量は特に限定されず、ナノファイバーに結合した改質剤の一部またはすべてを脱離させることができる量であればよい。必要以上に多量の酸を使用することは、コストの増加につながり、また、回収した改質剤の濃度の低下につながるから、好ましくない。酸は、例えば、分散体のpHが2.0〜4.0程度になるまで添加すればよい。
3. Step 3 of contacting anion-modified cellulose nanofiber with acid to recover modifier
The modifier is bonded to the anion-modified cellulose nanofiber obtained in step 2. In step 3, the modifier is detached from the nanofiber by contacting the anion-modified cellulose nanofiber to which the modifier is bonded with an acid, and is collected. The acid to be contacted is preferably a strong acid, but is not limited thereto. For example, hydrochloric acid or sulfuric acid is preferable. Further, a strongly acidic ion exchange resin may be brought into contact. However, when a strongly acidic ion exchange resin is used, when the modifier is to be reused later, it takes time to remove the modifier from the strongly acidic ion exchange resin. Most preferably, a strong acid is used. The amount of the acid is not particularly limited as long as it can remove a part or all of the modifier bound to the nanofiber. Use of an unnecessarily large amount of acid is not preferable because it leads to an increase in cost and a decrease in the concentration of the recovered modifier. The acid may be added, for example, until the pH of the dispersion becomes about 2.0 to 4.0.

酸と接触させた後、慣用される方法でセルロースナノファイバーをろ別し、また、強酸性のイオン交換樹脂を用いた場合にはイオン交換樹脂をろ別した後に強酸性の液を接触させることで改質剤をイオン交換樹脂からろ液中に脱離させることにより、改質剤を含有するろ液を回収する。ろ過の方法は特に限定されず、例えば、遠心脱水式、真空脱水式、加圧脱水式などの脱水装置を使用することができ、これらの複数を組み合せて使用することもできる。得られた改質剤を含有するろ液は、次工程の陰イオン交換樹脂との接触に供する。得られたセルロースナノファイバーは、改質剤を含まないか、微量にしか含まないと考えられる。セルロースナノファイバーは、所望の用途に応じて、適宜、公知の方法で洗浄、濃縮、乾燥、再分散、溶剤置換等の操作を行ってよい。   After contacting with an acid, the cellulose nanofibers are filtered by a commonly used method, and when a strongly acidic ion exchange resin is used, the strongly acidic liquid is contacted after filtering the ion exchange resin. By removing the modifier from the ion-exchange resin into the filtrate, the filtrate containing the modifier is recovered. The filtration method is not particularly limited, and for example, a dehydration apparatus such as a centrifugal dehydration type, a vacuum dehydration type, and a pressure dehydration type can be used, and a plurality of these can be used in combination. The filtrate containing the obtained modifier is subjected to contact with the anion exchange resin in the next step. It is considered that the obtained cellulose nanofiber does not contain a modifier or contains only a trace amount. The cellulose nanofiber may be appropriately subjected to operations such as washing, concentration, drying, redispersion, and solvent replacement by a known method according to a desired use.

4.改質剤を含有するろ液を陰イオン交換樹脂に接触させる工程4
工程3で回収した改質剤を含有するろ液を、陰イオン交換樹脂に接触させる。工程3で回収したろ液には、工程3での酸との接触により、改質剤が酸の塩を含んだ形態で存在すると考えられる。本発明者らは、塩を含んだ形態の改質剤を用いると、解繊時のエネルギー消費量低減効果が少ないことを見出した。また、塩を含んだ形態の改質剤を陰イオン交換樹脂と接触させると、解繊時のエネルギー消費量低減効果が高まることも見出した。したがって、本発明では、工程3で酸を添加して得た液(酸の塩の形態の改質剤を含む)を、陰イオン交換樹脂と接触させる。
4. Step 4 of bringing the filtrate containing the modifier into contact with the anion exchange resin
The filtrate containing the modifier recovered in Step 3 is brought into contact with an anion exchange resin. The filtrate recovered in step 3 is considered to be present in the form containing a salt of an acid due to the contact with the acid in step 3. The present inventors have found that when a salt-containing modifier is used, the effect of reducing energy consumption during fibrillation is small. It has also been found that when a modifier containing a salt is brought into contact with an anion exchange resin, the effect of reducing energy consumption during fibrillation is enhanced. Therefore, in the present invention, the liquid obtained by adding the acid in Step 3 (including the modifier in the form of an acid salt) is brought into contact with the anion exchange resin.

陰イオン交換樹脂としては、工程3で添加した酸由来の塩の部分を除去できるものであればよく、これらに限定されないが、例えば、4級アンモニウム基を有する水酸基型の強塩基性陰イオン交換樹脂は好ましい。   The anion exchange resin is not particularly limited as long as it can remove a portion of the salt derived from the acid added in step 3, and is not limited thereto. For example, a strongly basic anion exchange resin of a hydroxyl group type having a quaternary ammonium group Resins are preferred.

工程3で得た液と、陰イオン交換樹脂との接触方法は、特に限定されず、液と陰イオン交換樹脂とをビーカーなどの容器に入れて撹拌した後に樹脂を取り除く、または陰イオン交換樹脂を充填したカラムに液を通過させるなど、通常の方法を用いればよい。   The method of contacting the liquid obtained in step 3 with the anion exchange resin is not particularly limited, and the liquid and the anion exchange resin are placed in a container such as a beaker and stirred, and then the resin is removed. An ordinary method may be used, such as passing the liquid through a column filled with.

陰イオン交換樹脂に通過させて得られた液(工程4で得た液)は、改質剤を含有しており、以下の工程8で記載する通り、解繊時(工程1)に添加する改質剤として再度使用することができる。本発明は、上述の工程を行うことで再使用可能な改質剤を回収することができ、これにより、改質剤のコストを低減することができる。   The liquid obtained by passing through the anion exchange resin (the liquid obtained in step 4) contains a modifier, and is added at the time of fibrillation (step 1) as described in step 8 below. It can be used again as a modifier. According to the present invention, a reusable modifier can be recovered by performing the above-described steps, and thereby, the cost of the modifier can be reduced.

5.工程4で得た液を陽イオン交換樹脂に接触させる工程5
本発明では、任意に、以下の工程5〜7を行うこともできる。上述の通り、工程4で得た液は、解繊時に添加する改質剤として再度利用することができるが、工程3において酸を多量に添加した場合や洗浄に多量の溶媒を要した場合には改質剤の濃度が低い場合がある。その場合、以下の工程5〜7を行うことにより、改質剤の濃度を高めることができる。なお、工程8において後述するが、以下の工程5〜7以外の手法で改質剤の濃度を高めてもよく、工程5〜7は、本発明にとって必須というわけではなく、改質剤の濃度を高めるための一つの手段である。
5. Step 5 of contacting the liquid obtained in Step 4 with a cation exchange resin
In the present invention, the following steps 5 to 7 can be optionally performed. As described above, the liquid obtained in step 4 can be reused as a modifier added during fibrillation. However, when a large amount of acid is added in step 3 or a large amount of solvent is required for washing, May have a low modifier concentration. In that case, by performing the following steps 5 to 7, the concentration of the modifier can be increased. Although described later in Step 8, the concentration of the modifying agent may be increased by a method other than the following Steps 5 to 7, and Steps 5 to 7 are not essential to the present invention, and the concentration of the modifying agent may be increased. Is one way to increase

工程5では、工程4で得た改質剤を含有する液を、陽イオン交換樹脂に接触させて、改質剤を陽イオン交換樹脂に吸着させる。陽イオン交換樹脂としては、改質剤を吸着できるものであればよく、特に限定されないが、次の工程6の改質剤の回収のしやすさを考慮すれば、カルボキシル基を有する弱酸性陽イオン交換樹脂が好ましい。   In step 5, the liquid containing the modifier obtained in step 4 is brought into contact with the cation exchange resin to adsorb the modifier to the cation exchange resin. The cation exchange resin is not particularly limited as long as it is capable of adsorbing the modifier, but in consideration of the ease of recovery of the modifier in the next step 6, a weakly acidic cation having a carboxyl group is considered. Ion exchange resins are preferred.

工程4で得た液と、陽イオン交換樹脂との接触方法は、特に限定されず、液と陽イオン交換樹脂とをビーカーなどの容器に入れて撹拌した後に樹脂を取り除く、または陽イオン交換樹脂を充填したカラムに液を通過させるなど、通常の方法を用いればよい。   The method of contacting the liquid obtained in step 4 with the cation exchange resin is not particularly limited, and the liquid and the cation exchange resin are placed in a container such as a beaker, stirred and then the resin is removed, or the cation exchange resin is removed. An ordinary method may be used, such as passing the liquid through a column filled with.

6.工程5の陽イオン交換樹脂に酸を接触させて改質剤を回収する工程6
工程5で陽イオン交換樹脂に改質剤を吸着させた後、陽イオン交換樹脂を酸と接触させることにより、改質剤を陽イオン交換樹脂から脱離させて、酸の液中に溶出させる。この際、陽イオン交換樹脂に加える酸の液量を、工程4で得た液量よりも少ない液量とすることにより、工程4で得た液中の改質剤の濃度に比べて、改質剤の濃度を高めることができる。工程6で加える酸の液量は、工程4で得た液量よりも少なければよく、特に限定されないが、例えば、液がpH2.0〜4.0程度になるまで添加するのが好ましい。
6. Step 6 of contacting the cation exchange resin with an acid in Step 5 to recover the modifier
After adsorbing the modifier to the cation exchange resin in step 5, the cation exchange resin is brought into contact with an acid, so that the modifier is desorbed from the cation exchange resin and eluted into the acid solution. . At this time, by making the amount of the acid added to the cation exchange resin smaller than the amount obtained in step 4, the concentration of the modifier in the liquid obtained in step 4 is improved. The concentration of the bulking agent can be increased. The amount of the acid added in the step 6 may be smaller than the amount of the acid obtained in the step 4, and is not particularly limited. For example, it is preferable to add the acid until the pH of the acid reaches about 2.0 to 4.0.

用いる酸の種類は、特に限定されないが、塩酸、硫酸といった強酸を好ましく用いることができる。陽イオン交換樹脂と酸との接触方法は特に限定されず、陽イオン交換樹脂を充填したカラムに酸を通過させてもよいし、陽イオン交換樹脂をカラムから別の容器に取り出し、樹脂が浸るように酸を加えてもよい。   The type of acid used is not particularly limited, but a strong acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid can be preferably used. The method of contacting the cation exchange resin with the acid is not particularly limited, and the acid may be passed through a column filled with the cation exchange resin, or the cation exchange resin may be taken out of the column into another container and the resin may be immersed. An acid may be added as described above.

陽イオン交換樹脂と接触させた後、必要があれば陽イオン交換樹脂を公知の手法で取り除き、改質剤を含有する液を回収する。
7.工程6で得た液を陰イオン交換樹脂に接触させる工程7
工程6で得た改質剤を含む酸の液を、陰イオン交換樹脂に接触させる。工程6で得た液中の改質剤は、工程3で得た液中の改質剤と同様に、酸との接触により、酸の塩を含んだ形態で存在すると考えられる。工程4で上述した通り、塩を含んだ形態の改質剤を陰イオン交換樹脂と接触させることにより、改質剤による解繊時のエネルギー消費量低減効果を高めることができる。陰イオン交換樹脂としては、工程4の場合と同様に、工程6で添加した酸由来の塩の部分を除去できるものであればよい。例えば、これに限定されないが、4級アンモニウム基を有する水酸基型の強塩基性陰イオン交換樹脂は好ましい。
After contact with the cation exchange resin, if necessary, the cation exchange resin is removed by a known method, and the liquid containing the modifier is recovered.
7. Step 7 of contacting the liquid obtained in Step 6 with an anion exchange resin
The solution of the acid containing the modifier obtained in Step 6 is brought into contact with the anion exchange resin. The modifier in the liquid obtained in step 6 is considered to exist in a form containing an acid salt by contact with an acid, similarly to the modifier in the liquid obtained in step 3. As described above in step 4, by bringing the salt-containing modifier into contact with the anion exchange resin, the effect of reducing the energy consumption during fibrillation by the modifier can be increased. The anion exchange resin may be any resin as long as it can remove the portion of the salt derived from the acid added in step 6, as in step 4. For example, although not limited thereto, a hydroxyl group type strongly basic anion exchange resin having a quaternary ammonium group is preferable.

工程6で得た液と、陰イオン交換樹脂との接触方法は、特に限定されず、液と陰イオン交換樹脂とをビーカーなどの容器に入れて撹拌した後に樹脂を取り除く、または陰イオン交換樹脂を充填したカラムに液を通過させるなど、通常の方法を用いればよい。   The method of contacting the liquid obtained in step 6 with the anion exchange resin is not particularly limited, and the liquid and the anion exchange resin are placed in a container such as a beaker, stirred, and then the resin is removed, or the anion exchange resin is removed. An ordinary method may be used, such as passing the liquid through a column filled with.

8.陰イオン交換樹脂に接触させた液を改質剤として再利用する工程8
工程4で陰イオン交換樹脂と接触させて得た液と、工程7で陰イオン交換樹脂と接触させて得た液は、それぞれ、改質剤を含有しており、アニオン変性セルロースの解繊時に再度使用することができる。これらの改質剤は、陰イオン交換樹脂と接触したことにより解繊時のエネルギー消費量低減効果が高められており、良好に再使用することができる。また、工程7で得た液は、工程5〜7を経ることにより改質剤の濃度が高められており、特に良好に(例えばそのままアニオン変性セルロースの分散体に添加することにより)再使用することができる。工程4で得た液も、そのまま改質剤として使用することもできるが、工程3での酸の添加により液中の改質剤の濃度が低くなっている場合があるため、何らかの手段で濃度を高めて用いることが好ましい。工程4で得た液中の改質剤の濃度を高める手段としては、これらに限定されないが、工程5〜7を行うことや、溶媒を適度に揮発させることが挙げられる。溶媒を揮発させるには熱エネルギーが必要となるため、コストの観点からは工程5〜7を行う方が好ましい。
8. Step 8 of reusing the liquid contacted with the anion exchange resin as a modifier
The liquid obtained by contacting with the anion exchange resin in step 4 and the liquid obtained by contacting with the anion exchange resin in step 7 each contain a modifier, and are used when fibrillating the anion-modified cellulose. Can be used again. These modifiers have an increased effect of reducing energy consumption during fibrillation due to contact with the anion exchange resin, and can be reused favorably. Further, the liquid obtained in step 7 has a higher concentration of the modifier through steps 5 to 7, and is particularly preferably reused (for example, by directly adding it to a dispersion of anion-modified cellulose). be able to. The liquid obtained in step 4 can also be used as a modifier as it is. However, since the concentration of the modifier in the liquid may be low due to the addition of an acid in step 3, the concentration may be reduced by some means. Is preferably used. Means for increasing the concentration of the modifier in the liquid obtained in step 4 are not limited to these, but include performing steps 5 to 7 and volatilizing the solvent appropriately. Since thermal energy is required to volatilize the solvent, it is preferable to perform Steps 5 to 7 from the viewpoint of cost.

9.陰イオン交換樹脂を再生させる工程9
工程4と工程7で使用した陰イオン交換樹脂は、公知の手法を用いて、再生させることができる。例えば、工程4及び/または工程7において陰イオン交換樹脂として水酸基型の強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた場合には、強塩基性の溶液を接触させることにより、陰イオン交換樹脂を再度水酸基型へと戻すことができる。再生させた陰イオン交換樹脂は、再度、工程4及び/または工程7において使用することができる。
9. Step 9 of regenerating anion exchange resin
The anion exchange resin used in Steps 4 and 7 can be regenerated using a known method. For example, when a strongly basic anion exchange resin of a hydroxyl group type is used as the anion exchange resin in the step 4 and / or the step 7, the anion exchange resin is again brought into contact with the hydroxyl group by contacting a strongly basic solution. Can be returned to the mold. The regenerated anion exchange resin can be used again in step 4 and / or step 7.

以下、本発明を実施例及び比較例をあげてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特に断らない限り、部および%は質量部および質量%を示す。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. Unless otherwise specified, parts and% indicate parts by mass and% by mass, respectively.

(参考例1)
セルロース原料として漂白済み針葉樹パルプ(日本製紙株式会社製)を用意し、N−オキシル化合物としてTEMPO、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムと臭化ナトリウムを用いて、カルボキシル基量が1.5mmol/gのカルボキシル化セルロースの分散体(分散媒:水)を製造した。カルボキシル化セルロースの水分散体に対し、pHが2.4になるまで塩酸を加えて、カルボキシル基を酸型(COOH)に変換した。その後、脱水し、イオン交換水で洗浄し、固形分濃度1質量%の酸型のアニオン変性セルロースの水分散体500mlを得た。得られた分散体のpHは4.9であった。この分散体に、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドを分散体のpHが7.0となるまで加えた。得られた分散体を150MPaの超高圧ホモジナイザーに1回通過させ(1パス)、透明度を測定した。同様に、2回通過させた後の透明度を測定した(2パス)。カルボキシル基量、及び透明度の測定方法は上述の通りである。結果を表1に示す。
(Reference Example 1)
A bleached softwood pulp (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) is prepared as a raw material for cellulose, TEMPO is used as an N-oxyl compound, sodium hypochlorite and sodium bromide are used as oxidizing agents, and the amount of carboxyl groups is 1.5 mmol / g. (Dispersion medium: water) was produced. Hydrochloric acid was added to the aqueous dispersion of carboxylated cellulose until the pH reached 2.4, to convert the carboxyl groups to the acid form (COOH). Thereafter, it was dehydrated and washed with ion-exchanged water to obtain 500 ml of an aqueous dispersion of an acid-type anion-modified cellulose having a solid content of 1% by mass. The pH of the obtained dispersion was 4.9. To this dispersion, tetrabutylammonium hydroxide was added until the pH of the dispersion was 7.0. The obtained dispersion was passed once through a 150 MPa ultrahigh pressure homogenizer (one pass), and the transparency was measured. Similarly, the transparency after two passes was measured (two passes). The methods for measuring the amount of carboxyl groups and the transparency are as described above. Table 1 shows the results.

(参考例2〜8)
テトラブチルアンモニウムヒドロキシドに代えて、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド(参考例2)、トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン(参考例3)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(参考例4)、トリイソプロパノールアミン(参考例5)、3−エトキシプロピルアミン(参考例6)、水酸化ナトリウム(参考例7)、アンモニア(参考例8)をそれぞれ用いた以外は参考例1と同様にしてセルロースナノファイバー分散体を調製し、透明度を測定した。また、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドを加えなかった以外は参考例1と同様にしたもの(参考例9)についても同様に透明度を測定した。結果を表1に示す。
(Reference Examples 2 to 8)
Instead of tetrabutylammonium hydroxide, tetrabutylphosphonium hydroxide (Reference Example 2), tris (3-hydroxypropyl) phosphine (Reference Example 3), tetraethylammonium hydroxide (Reference Example 4), and triisopropanolamine (Reference Example) 5) A cellulose nanofiber dispersion was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that 3-ethoxypropylamine (Reference Example 6), sodium hydroxide (Reference Example 7), and ammonia (Reference Example 8) were used. And the transparency was measured. Also, the transparency was measured in the same manner as in Reference Example 1 (Reference Example 9) except that tetrabutylammonium hydroxide was not added. Table 1 shows the results.

Figure 2020019859
Figure 2020019859

表1の結果より、1級アミン化合物、2級アミン化合物、3級アミン化合物、1級ホスフィン化合物、2級ホスフィン化合物、3級ホスフィン化合物、及び4級オニウム化合物からなる群から選択される化合物である改質剤を用いた参考例1〜6では、参考例7及び8に比べて、超高圧ホモジナイザーへの少ないパス回数で高い透明度を達成できることがわかる。透明度の高さは、ナノファイバーへの解繊の度合いの高さを示しており、上記改質剤を用いることで、少ないパス回数、すなわち、低いエネルギー消費量で、ナノファイバーへと解繊することができるようになることがわかる。   From the results in Table 1, compounds selected from the group consisting of primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, primary phosphine compounds, secondary phosphine compounds, tertiary phosphine compounds, and quaternary onium compounds It can be seen that, in Reference Examples 1 to 6 using a certain modifier, higher transparency can be achieved with a smaller number of passes to the ultrahigh pressure homogenizer than in Reference Examples 7 and 8. The high degree of transparency indicates the degree of defibration into nanofibers, and by using the above-described modifier, the number of passes is small, that is, the defibration into nanofibers is performed with low energy consumption. It turns out that you can do it.

(実施例1)
参考例1において超高圧ホモジナイザーに1回通過させることにより得たアニオン変性セルロースナノファイバーに対し、塩酸をpH2.4になるまで加えた。これを、ガラスフィルターを用いてろ過し、350mlのろ液を得た。得られたろ液をビーカーに入れ、ここに陰イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンバージェット4400OH型)を添加し、スターラーで撹拌し、ろ液と陰イオン交換樹脂とを接触させた。その後、メッシュを用いて陰イオン交換樹脂を取り除いた。次いで、陰イオン交換樹脂と接触させた後の液を、同様に、陽イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンバーライトIRC76)と接触させた。接触後の陽イオン交換樹脂を回収し、1M塩酸50mlに浸漬させた。これを、孔径250μmのナイロンメッシュを用いてろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を、再度、同様の手法で陰イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンバージェット4400OH型)と接触させて、改質剤(テトラブチルアンモニウムヒドロキシド)を含有する液を得た。
(Example 1)
Hydrochloric acid was added to the anion-modified cellulose nanofiber obtained by passing once through the ultrahigh pressure homogenizer in Reference Example 1 until the pH reached 2.4. This was filtered using a glass filter to obtain a 350 ml filtrate. The obtained filtrate was put into a beaker, an anion exchange resin (Amberjet 4400OH type, manufactured by Organo Corporation) was added thereto, and the mixture was stirred with a stirrer to bring the filtrate into contact with the anion exchange resin. Thereafter, the anion exchange resin was removed using a mesh. Next, the liquid after contact with the anion exchange resin was similarly contacted with a cation exchange resin (Amberlite IRC76, manufactured by Organo Corporation). The cation exchange resin after the contact was recovered and immersed in 50 ml of 1M hydrochloric acid. This was filtered using a nylon mesh having a pore size of 250 μm to obtain a filtrate. The obtained filtrate was again brought into contact with an anion exchange resin (Amberjet 4400OH type, manufactured by Organo Co., Ltd.) in the same manner to obtain a liquid containing a modifier (tetrabutylammonium hydroxide).

得られた液を、参考例1に記載の方法にしたがって調製した酸型のアニオン変性セルロースの水分散体に対し、pHが7.0になるまで添加した。その後、イオン交換水にて固形分濃度1質量%に調整した。得られた分散体を、150MPaの超高圧ホモジナイザーに1回通過させ、透明度を測定した。透明度の測定方法は上述の通りである。結果を表2に示す。   The obtained liquid was added to an aqueous dispersion of an acid-type anion-modified cellulose prepared according to the method described in Reference Example 1 until the pH reached 7.0. Thereafter, the solid content concentration was adjusted to 1% by mass with ion-exchanged water. The obtained dispersion was passed once through a 150 MPa ultra-high pressure homogenizer, and the transparency was measured. The method of measuring the transparency is as described above. Table 2 shows the results.

(実施例2)
参考例1のアニオン変性セルロースナノファイバーに代えて、参考例3において超高圧ホモジナイザーに1回通過させることにより得たアニオン変性セルロースナノファイバーを用いた以外は実施例1と同様にして、アニオン変性セルロースナノファイバーを調製し、透明度を測定した。結果を表2に示す。
(Example 2)
Instead of the anion-modified cellulose nanofiber of Reference Example 1, anion-modified cellulose nanofiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the anion-modified cellulose nanofiber obtained by passing once through an ultrahigh pressure homogenizer in Reference Example 3 was used. Nanofibers were prepared and the transparency was measured. Table 2 shows the results.

(比較例1)
参考例1において超高圧ホモジナイザーに1回通過させることにより得たアニオン変性セルロースナノファイバーに対し、塩酸をpH2.4になるまで加えた。これを、ガラスフィルターを用いてろ過し、350mlのろ液を得た。得られたろ液を、参考例1に記載の方法にしたがって調製した酸型のアニオン変性セルロースの水分散体に添加し、固形分濃度を1質量%に調整した。その後、水酸化ナトリウムを添加してpH7.0に調整した。得られた分散体を、150MPaの超高圧ホモジナイザーに1回通過させ、透明度を測定した。透明度の測定方法は上述の通りである。結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
Hydrochloric acid was added to the anion-modified cellulose nanofiber obtained by passing once through the ultrahigh pressure homogenizer in Reference Example 1 until the pH reached 2.4. This was filtered using a glass filter to obtain a 350 ml filtrate. The obtained filtrate was added to an aqueous dispersion of an acid-type anion-modified cellulose prepared according to the method described in Reference Example 1, and the solid content concentration was adjusted to 1% by mass. Thereafter, the pH was adjusted to 7.0 by adding sodium hydroxide. The obtained dispersion was passed once through a 150 MPa ultra-high pressure homogenizer, and the transparency was measured. The method of measuring the transparency is as described above. Table 2 shows the results.

(比較例2)
参考例1のアニオン変性セルロースナノファイバーに代えて、参考例3において超高圧ホモジナイザーに1回通過させることにより得たアニオン変性セルロースナノファイバーを用いた以外は比較例1と同様にして、アニオン変性セルロースナノファイバーを調製し、透明度を測定した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 2)
Instead of the anion-modified cellulose nanofiber of Reference Example 1, anion-modified cellulose was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the anion-modified cellulose nanofiber obtained by passing once through an ultrahigh pressure homogenizer in Reference Example 3 was used. Nanofibers were prepared and the transparency was measured. Table 2 shows the results.

Figure 2020019859
Figure 2020019859

表2の結果より、改質剤を解繊に一度使用した後、酸の添加によりアニオン変性セルロースナノファイバーから脱離させて回収することができ、さらに、回収した改質剤を陰イオン交換樹脂と接触させることにより、改質剤の機能(エネルギー消費量低減効果)を回復させることができることがわかる。     From the results in Table 2, it can be seen that after once using the modifier for fibrillation, it can be removed from the anion-modified cellulose nanofiber by the addition of an acid and recovered. It can be seen that the function (energy consumption reduction effect) of the modifier can be recovered by contacting with the.

Claims (9)

1級アミン化合物、2級アミン化合物、3級アミン化合物、1級ホスフィン化合物、2級ホスフィン化合物、3級ホスフィン化合物、及び4級オニウム化合物からなる群から選択される1種以上の化合物である改質剤を、アニオン変性セルロースと混合する工程1、
工程1で得た改質剤を混合したアニオン変性セルロースを、解繊して、アニオン変性セルロースナノファイバーを得る工程2、
工程2で得たアニオン変性セルロースナノファイバーに酸を接触させて改質剤をアニオン変性セルロースナノファイバーから脱離させ、ろ過し、前記改質剤を含有するろ液を回収する工程3、及び
工程3で回収したろ液を陰イオン交換樹脂に接触させる工程4
を含む、アニオン変性セルロースナノファイバーの製造方法。
It is at least one compound selected from the group consisting of primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, primary phosphine compounds, secondary phosphine compounds, tertiary phosphine compounds, and quaternary onium compounds. Mixing the filler with the anion-modified cellulose, step 1,
A step 2, in which the anion-modified cellulose mixed with the modifier obtained in the step 1 is defibrated to obtain an anion-modified cellulose nanofiber;
A step of contacting an anion-modified cellulose nanofiber obtained in step 2 with an acid to remove the modifier from the anion-modified cellulose nanofiber, filtering the filtrate, and collecting a filtrate containing the modifier; and Step 4 of bringing the filtrate collected in Step 3 into contact with an anion exchange resin
A method for producing an anion-modified cellulose nanofiber, comprising:
工程4で陰イオン交換樹脂に接触させることにより得た改質剤を含有する液を、さらに陽イオン交換樹脂と接触させて、液中の改質剤を陽イオン交換樹脂に吸着させる工程5、
工程5で得た改質剤を吸着した陽イオン交換樹脂に、工程4で得た前記液よりも少ない液量の酸を接触させることにより、改質剤を陽イオン交換樹脂から脱離させて酸の液中に回収する工程6、及び
工程6で得た改質剤を含有する酸の液を、陰イオン交換樹脂に接触させる工程7
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
A step of contacting the liquid containing the modifier obtained by contacting the anion exchange resin in step 4 with a cation exchange resin to adsorb the modifier in the liquid to the cation exchange resin;
The modifier is desorbed from the cation exchange resin by contacting the cation exchange resin adsorbed with the modifier obtained in step 5 with a smaller amount of acid than the liquid obtained in step 4. Step 6 of recovering in an acid solution, and Step 7 of bringing the acid solution containing the modifier obtained in Step 6 into contact with the anion exchange resin
The method of claim 1, further comprising:
工程4または工程7で陰イオン交換樹脂と接触させることにより得た改質剤を含有する液を、工程1のアニオン変性セルロースとは別に調製したアニオン変性セルロースに混合し、アニオン変性セルロースの解繊を行い、アニオン変性セルロースナノファイバーを得る工程8をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。   The solution containing the modifier obtained by contacting the anion-exchange resin in step 4 or step 7 is mixed with an anion-modified cellulose prepared separately from the anion-modified cellulose in step 1, and defibration of the anion-modified cellulose is performed. The method according to claim 1, further comprising performing step 8 to obtain anion-modified cellulose nanofiber. 工程4及び/または工程7で使用した陰イオン交換樹脂に塩基性溶液を接触させることにより、陰イオン交換樹脂を再生させる工程9をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step 9 of regenerating the anion exchange resin by bringing a basic solution into contact with the anion exchange resin used in the step 4 and / or the step 7. Method. アニオン変性セルロースが、カルボキシル基を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the anion-modified cellulose has a carboxyl group. アニオン変性セルロースが、N−オキシル化合物と酸化剤とを用いてセルロースを酸化することにより得られるカルボキシル基を有するセルロースである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the anion-modified cellulose is a cellulose having a carboxyl group obtained by oxidizing cellulose using an N-oxyl compound and an oxidizing agent. 工程1の前に、アニオン変性セルロースにおけるカルボキシル基を酸型(COOH)に変換することを含む、請求項5または6に記載の方法。   The method according to claim 5 or 6, comprising, before step 1, converting a carboxyl group in the anion-modified cellulose to an acid form (COOH). 前記改質剤が、水酸基を有するか、または水酸化物イオンを対イオンとする化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the modifier has a hydroxyl group or is a compound having a hydroxide ion as a counter ion. 前記改質剤が、4級アンモニウム化合物または4級ホスホニウム化合物から選択される4級オニウム化合物である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the modifier is a quaternary onium compound selected from a quaternary ammonium compound or a quaternary phosphonium compound.
JP2018143515A 2018-07-31 2018-07-31 Method for producing cellulose nanofiber Pending JP2020019859A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018143515A JP2020019859A (en) 2018-07-31 2018-07-31 Method for producing cellulose nanofiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018143515A JP2020019859A (en) 2018-07-31 2018-07-31 Method for producing cellulose nanofiber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020019859A true JP2020019859A (en) 2020-02-06

Family

ID=69589117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018143515A Pending JP2020019859A (en) 2018-07-31 2018-07-31 Method for producing cellulose nanofiber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020019859A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021157351A1 (en) 2020-02-07 2021-08-12 第一化成株式会社 Method for manufacturing synthetic leather

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021157351A1 (en) 2020-02-07 2021-08-12 第一化成株式会社 Method for manufacturing synthetic leather

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6951978B2 (en) Anion-modified cellulose nanofiber dispersion liquid and its manufacturing method
JP6862173B2 (en) Method for producing esterified cellulose nanofiber dispersion
JP4981735B2 (en) Method for producing cellulose nanofiber
US11591721B2 (en) Acid-type carboxymethylated cellulose nanofiber and production method thereof
CN112675679A (en) Deodorant agent
JP7554770B2 (en) Method for producing modified cellulose microfibrils
JP7095065B2 (en) Dehydration method of chemically modified pulp dispersion
WO2018216474A1 (en) Oxidized cellulose nanofibers, dispersion of oxidized cellulose nanofibers, and production method for dispersion of oxidized cellulose nanofibers
US20210179738A1 (en) Oxidized cellulose nanofibers and dispersion of oxidized cellulose nanofibers
JP2018100383A (en) Method for producing carboxylated cellulose nanofiber
JP2020019859A (en) Method for producing cellulose nanofiber
JP2016069536A (en) Producing method of cellulose nano fiber
JP5817381B2 (en) Washing and dewatering method of oxidized pulp
JP7199229B2 (en) Method for producing hydrophobized anion-modified cellulose nanofiber dispersion and dry solid of hydrophobized anion-modified cellulose
JP7199230B2 (en) Method for producing hydrophobized anion-modified cellulose nanofiber dispersion and dry solid of hydrophobized anion-modified cellulose
JP7402154B2 (en) Method for producing cellulose nanofiber dispersion
JP7197490B2 (en) Method for producing anion-modified cellulose nanofiber
JP7239294B2 (en) Method for producing anion-modified cellulose nanofiber
JP7098467B2 (en) Manufacturing method of cellulose nanofibers
JP7250455B2 (en) Composition containing anion-modified cellulose nanofibers
JPWO2019124251A1 (en) Chemically modified cellulose and cellulose nanofibers and their manufacturing methods
JP6737978B1 (en) Method for producing anion-modified cellulose nanofiber
JP2024148826A (en) Anionically modified cellulose nanofiber, and additive and haze enhancer containing anionically modified cellulose nanofiber
JP2020059814A (en) Method for producing anion modified-cellulose nanofiber
JP2014070204A (en) Methods of producing modified cellulose and modified cellulose nanofibers

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200306