JP2020111673A - Ester-modified cellulose nanofiber and method for producing the same - Google Patents

Ester-modified cellulose nanofiber and method for producing the same Download PDF

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真 荒井
昌浩 森田
Masahiro Morita
昌浩 森田
俊輔 山崎
Shunsuke Yamazaki
俊輔 山崎
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Abstract

To provide a cellulose-based fiber capable of providing a resin composition which is excellent in compatibility with a resin when being blended with various resins, and can be produced at a comparatively low temperature and a low cost with less specification chemicals, and a resin composition containing the composite body.SOLUTION: There are provided a cellulose nanofiber having an ester group obtained by reacting cellulose having a carboxyl group or a cellulose nanofiber with alcohol, and a method for producing the same, in which an esterified cellulose fiber or a cellulose nanofiber is obtained by allowing cellulose fiber having a carboxyl group containing water or a cellulose nanofiber to form an azeotropic mixture with an organic solvent, dehydrating the mixture, mixing an organic acid and alcohol in the organic solvent to progress an esterification reaction and simultaneously removing the water purified by the esterification reaction by the azeotropy.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、複合材料に適したセルロース繊維に関する。 The present invention relates to cellulosic fibers suitable for composite materials.

従来、有限な資源である石油由来のプラスチック材料が多用されていたが、近年、環境に対する負荷の少ない技術が脚光を浴びるようになり、かかる技術背景の下、天然に多量に存在するバイオマスであるセルロース繊維を用いた材料が注目されている。 Conventionally, plastic materials derived from petroleum, which is a finite resource, have been heavily used, but in recent years, technologies that have a low impact on the environment have come into the limelight, and under such a technological background, there is a large amount of biomass that exists naturally Materials using cellulose fibers have been attracting attention.

例えば、特許文献1には、界面活性剤を吸着させた微細セルロース繊維複合体を、各種樹脂に配合することで、高い機械的強度と透明性とを併せ持った複合材料が得られることが報告されている。また、特許文献2、3にはアミド基を結合させた微細セルロース繊維複合体を、各種樹脂に配合することで、高い機械的強度と透明性とを併せ持った複合材料が得られることが報告されている。
さらに、特許文献4には、イオン結合及び/又は共有結合を介して結合され修飾基を導入した微細セルロース繊維複合体を、各種樹脂に配合することで、高い機械的強度と透明性とを併せ持った複合材料が得られることが報告されている。
For example, Patent Document 1 reports that a composite material having both high mechanical strength and transparency can be obtained by incorporating a fine cellulose fiber composite having a surfactant adsorbed therein into various resins. ing. Further, in Patent Documents 2 and 3, it is reported that a fine cellulose fiber composite having an amide group bonded thereto is mixed with various resins to obtain a composite material having both high mechanical strength and transparency. ing.
Furthermore, Patent Document 4 has high mechanical strength and transparency by incorporating a fine cellulose fiber composite that is bound via an ionic bond and/or a covalent bond and introduced a modifying group into various resins. It has been reported that a composite material can be obtained.

特許5722021号公報Japanese Patent No. 5722021 特許5944098号公報Japanese Patent No. 5944098 特許6239871号公報Japanese Patent No. 6238971 特開2018−24967号公報JP, 2018-24967, A

セルロースナノファイバーを他の高分子材料と複合体とする場合、当該材料との親和性・相溶性を持たすために、セルロース表面の化学的修飾を行う必要がある。その化学修飾をするにあたり、高価な縮合剤の使用や、溶剤置換に費やする溶剤量が多いという課題がある。 When the cellulose nanofiber is made into a composite with another polymer material, it is necessary to chemically modify the surface of the cellulose in order to have compatibility and compatibility with the material. In the chemical modification, there is a problem that an expensive condensing agent is used and a large amount of solvent is spent for solvent substitution.

前記課題は以下の〔1〕〜〔4〕の本発明により解決される。
〔1〕以下の(1)〜(4)の工程を有する、エステル化セルロースナノファイバーの製造方法
(1)セルロース繊維の水酸基にカルボキシ基を導入し、カルボキシ化セルロース繊維を得る工程
(2)前記カルボキシ化セルロース繊維を水中で解繊し、カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液を得る工程
(3)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液に酸を添加後、脱水・洗浄する工程
(4)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液を、有機溶剤と共に共沸して脱水し、カルボキシ化セルロースナノファイバー溶剤分散液を得る工程
(5)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー溶剤分散液にアルコールを加えて共沸しエステル化を行い、生成した水を脱水することで、エステル化セルロースナノファイバーを得る工程
〔2〕以下の(6)〜(10)の工程を有する、エステル化セルロースナノファイバーの製造方法
(6)セルロース繊維の水酸基にカルボキシ基を導入し、カルボキシ化セルロース繊維を得る工程
(7)前記カルボキシ化セルロース繊維を酸で処理後、脱水・洗浄する工程
(8)前記カルボキシ化セルロース繊維を、有機溶剤と共に共沸して脱水し、カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液を得る工程
(9)前記カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液にアルコールを加えて共沸しエステル化を行い、生成した水を脱水することで、エステル化セルロース繊維を得る工程
(10)前記エステル化セルロース繊維を解繊し、エステル化セルロースナノファイバーを得る工程
〔3〕前記有機溶剤が、水に不溶な有機溶剤である、〔1〕〜〔2〕記載の製造方法
〔4〕前記有機溶剤が、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサンである〔1〕〜〔3〕記載の製造方法
The above problems can be solved by the present invention of the following [1] to [4].
[1] Method for producing esterified cellulose nanofiber having the following steps (1) to (4) (1) Step of introducing carboxy group into hydroxyl group of cellulose fiber to obtain carboxylated cellulose fiber (2) A step of defibrating carboxylated cellulose fibers in water to obtain an aqueous dispersion of carboxylated cellulose nanofibers (3) A step of dehydrating and washing after adding an acid to the aqueous dispersion of carboxylated cellulose nanofibers (4) Azeotropically dewatering the carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion with an organic solvent to obtain a carboxylated cellulose nanofiber solvent dispersion (5) azeotropically adding alcohol to the carboxylated cellulose nanofiber solvent dispersion Process for obtaining esterified cellulose nanofibers by performing esterification and dehydrating the produced water [2] A method for producing esterified cellulose nanofibers (6) having the following steps (6) to (10) Step (7) of introducing a carboxy group into a hydroxyl group of the cellulose fiber to obtain a carboxylated cellulose fiber, treating the carboxylated cellulose fiber with an acid, and then dehydrating and washing (8) the carboxylated cellulose fiber together with an organic solvent. Azeotropically dehydrating to obtain a carboxylated cellulose fiber solvent dispersion (9) Alcohol is added to the carboxylated cellulose fiber solvent dispersion to perform azeotropic esterification, and the generated water is dehydrated, Step (10) of obtaining esterified cellulose fibers Step (3) of defibrating the esterified cellulose fibers to obtain esterified cellulose nanofibers [3] The organic solvent is a water-insoluble organic solvent [1] to [1] 2] Production method [4] The production method according to [1] to [3], wherein the organic solvent is toluene, xylene, cyclohexane, or hexane.

本発明では、水を含んだカルボキシ化セルロース繊維を、有機溶剤と共沸、脱水し、カルボキシ化セルロース溶剤分散液とした後、アルコールとエステル反応を行い、生成する水分子を有機溶剤の共沸を利用して脱水し、エステル化方向に平衡反応を進行させることで、エステル化セルロース繊維、およびエステル化セルロースナノファイバーを得る。 In the present invention, a carboxylated cellulose fiber containing water is azeotropically distilled with an organic solvent and dehydrated to form a carboxylated cellulose solvent dispersion, which is then subjected to an ester reaction with an alcohol, and water molecules produced are azeotropically distilled with an organic solvent. Is used for dehydration, and the equilibrium reaction is allowed to proceed in the esterification direction to obtain esterified cellulose fibers and esterified cellulose nanofibers.

水を含んだカルボキシ化セルロース繊維の形態により、製造工程が異なる。
すなわち、水を含んだカルボキシ化セルロースの形態が、
i)カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液の場合、
ii)リファイナーで繊維形態に分散された含水カルボキシ化セルロース繊維の場合
iii)パルプ状態のカルボキシ化セルロース繊維の場合
The manufacturing process differs depending on the form of the carboxylated cellulose fiber containing water.
That is, the form of carboxylated cellulose containing water,
i) In the case of an aqueous dispersion of carboxylated cellulose nanofibers,
ii) Hydrous carboxylated cellulose fibers dispersed in fiber form by a refiner iii) Pulped carboxylated cellulose fibers

水を含んだカルボキシ化セルロース繊維の形態がカルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液の場合は、
(1)セルロース繊維の水酸基にカルボキシ基を導入し、カルボキシ化セルロース繊維を得る工程
(2)前記カルボキシ化セルロース繊維を水中で解繊し、カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液を得る工程
(3)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液に酸を添加後、脱水・洗浄する工程
(4)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液を、有機溶剤と共に共沸して脱水し、カルボキシ化セルロースナノファイバー溶剤分散液を得る工程
(5)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー溶剤分散液にアルコールを加えて共沸しエステル化を行い、生成した水を脱水することで、エステル化セルロースナノファイバーを得る工程
とからなる。
When the form of the carboxylated cellulose fiber containing water is a carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion,
(1) A step of introducing a carboxy group into a hydroxyl group of the cellulose fiber to obtain a carboxylated cellulose fiber (2) A step of defibrating the carboxylated cellulose fiber in water to obtain a carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion (3) After adding an acid to the carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion, dehydration/washing step (4) The carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion is azeotropically dehydrated together with an organic solvent to obtain a carboxylated cellulose nanofiber solvent. Step (5) of obtaining a dispersion liquid, which comprises azeotropically adding alcohol to the carboxylated cellulose nanofiber solvent dispersion liquid to effect esterification, and dehydrating the produced water to obtain esterified cellulose nanofibers. ..

水を含んだカルボキシ化セルロース繊維の形態が、パルプ状のセルロース繊維をリファイナーで繊維形態に分散された含水カルボキシ化セルロース繊維の場合は、
(6)セルロース繊維の水酸基にカルボキシ基を導入し、カルボキシ化セルロース繊維を得る工程
(7)前記カルボキシ化セルロース繊維を酸で処理後、脱水・洗浄する工程
(8)前記カルボキシ化セルロース繊維を、有機溶剤と共に共沸して脱水し、カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液を得る工程
(9)前記カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液にアルコールを加えて共沸しエステル化を行い、生成した水を脱水することで、エステル化セルロース繊維を得る工程
(10)前記エステル化セルロース繊維を解繊し、エステル化セルロースナノファイバーを得る工程
とからなる。
The form of the carboxylated cellulose fibers containing water is the case of hydrous carboxylated cellulose fibers in which pulp-like cellulose fibers are dispersed in a fiber form by a refiner,
(6) A step of introducing a carboxy group into a hydroxyl group of the cellulose fiber to obtain a carboxylated cellulose fiber (7) A step of treating the carboxylated cellulose fiber with an acid, followed by dehydration/washing (8) the carboxylated cellulose fiber, Azeotropically azeotropically dehydrating with an organic solvent to obtain a carboxylated cellulose fiber solvent dispersion (9) Alcohol is added to the carboxylated cellulose fiber solvent dispersion to azeotropically esterify and dehydrate the produced water. This comprises a step (10) of obtaining esterified cellulose fibers, and a step of defibrating the esterified cellulose fibers to obtain esterified cellulose nanofibers.

水を含んだカルボキシ化セルロース繊維の形態が、パルプ状のカルボキシ化セルロース繊維の場合は、
(6)セルロース繊維の水酸基にカルボキシ基を導入し、カルボキシ化セルロース繊維を得る工程
(7)前記カルボキシ化セルロース繊維を酸で処理後、脱水・洗浄する工程
(8)前記カルボキシ化セルロース繊維を、有機溶剤と共に共沸して脱水し、カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液を得る工程
(9)前記カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液にアルコールを加えて共沸しエステル化を行い、生成した水を脱水することで、エステル化セルロース繊維を得る工程
(10)前記エステル化セルロース繊維を解繊し、エステル化セルロースナノファイバーを得る工程
とからなる。
The form of the carboxylated cellulose fibers containing water is pulp-like carboxylated cellulose fibers,
(6) A step of introducing a carboxy group into the hydroxyl group of the cellulose fiber to obtain a carboxylated cellulose fiber (7) A step of treating the carboxylated cellulose fiber with an acid, followed by dehydration/washing (8) the carboxylated cellulose fiber, Azeotropically dehydrating with an organic solvent to obtain a carboxylated cellulose fiber solvent dispersion (9) Alcohol is added to the carboxylated cellulose fiber solvent dispersion to effect azeotropy and dehydrate the produced water. Thereby, the step (10) of obtaining the esterified cellulose fiber comprises the step of defibrating the esterified cellulose fiber to obtain the esterified cellulose nanofiber.

<カルボキシ化セルロース繊維>
本発明に用いるカルボキシ化セルロース繊維は、カルボキシ基を少なくとも1つ有する変性セルロース繊維を意味する。セルロース骨格にカルボキシ基が結合していてもよいし、カルボキシ基を含む基(例:カルボキシメチル基などのカルボキシアルキル基)が結合していてもよい。
<Carboxylated cellulose fiber>
The carboxylated cellulose fiber used in the present invention means a modified cellulose fiber having at least one carboxy group. A carboxy group may be bonded to the cellulose skeleton, or a group containing a carboxy group (eg, carboxyalkyl group such as carboxymethyl group) may be bonded.

<カルボキシ基を含む置換基の導入>
カルボキシ基化セルロース繊維の製造方法は特に限定されないが、例えば、セルロース原料を変性するとともにカルボキシ基、又はカルボキシ基を含む置換基を導入することができる変性方法が挙げられる。かかる変性方法は特に限定されないが、例えば、酸化、エーテル化、エステル化などが挙げられる。中でも酸化、カルボキシメチル化が好ましい。
<Introduction of a substituent containing a carboxy group>
The method for producing the carboxy-based cellulose fiber is not particularly limited, and examples thereof include a modification method in which the cellulose raw material is modified and a carboxy group or a substituent containing a carboxy group can be introduced. The modification method is not particularly limited, but examples thereof include oxidation, etherification, and esterification. Of these, oxidation and carboxymethylation are preferable.

<セルロース繊維>
セルロース繊維の由来は、特に限定されないが、例えば、植物(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、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)、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)、広葉樹未漂白サルファイトパルプ(LUSP)、広葉樹漂白サルファイトパルプ(LBSP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、(古紙等)、動物(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば、酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等が挙げられる。本発明で用いるセルロース繊維は、これらのいずれかであってもよいし2以上の組み合わせであってもよいが、好ましくは植物又は微生物由来のセルロース繊維であり、より好ましくは植物由来のセルロース繊維である。
<Cellulose fiber>
The origin of the cellulose fibers is not particularly limited, and examples thereof include plants (eg, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, agricultural land waste, cloth, pulp (softwood unbleached kraft pulp (NUKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP)). ), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood unbleached sulfite pulp (NUSP), softwood bleached sulfite pulp (NBSP), hardwood unbleached sulfite pulp (LUSP), hardwood bleached Examples include sulfite pulp (LBSP), thermomechanical pulp (TMP), recycled pulp, (recycled paper, etc.), animals (for example, ascidians), algae, microorganisms (for example, acetic acid bacteria (acetobacter)), microbial products, and the like. The cellulose fiber used in the present invention may be any of these or a combination of two or more thereof, but is preferably a plant- or microorganism-derived cellulose fiber, more preferably a plant-derived cellulose fiber. Is.

<酸化>
酸化の方法は特に限定されないが、1つの例としては、N−オキシ化合物、及び、臭化物、ヨウ化物若しくはこれらの混合物からなる群から選択される化合物の存在下で酸化剤を用いて水中で酸化する方法が挙げられる。この方法によれば、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、アルデヒド基と、カルボキシ基及びカルボキシレート基からなる群より選ばれる基が生じる。反応時のセルロース原料の濃度は特に限定されないが、5質量%以下が好ましい。
<Oxidation>
The method of oxidation is not particularly limited, but as one example, oxidation in water using an oxidant in the presence of an N-oxy compound and a compound selected from the group consisting of bromide, iodide or a mixture thereof. There is a method of doing. According to this method, the primary hydroxyl group at the C6 position of the glucopyranose ring on the surface of cellulose is selectively oxidized to generate an aldehyde group and a group selected from the group consisting of a carboxy group and a carboxylate group. The concentration of the cellulose raw material during the reaction is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or less.

N−オキシ化合物の使用量は、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以上が好ましく、0.02mmol以上がより好ましい。上限は、10mmol以下が好ましく、1mmol以下がより好ましく、0.5mmol以下が更に好ましい。従って、N−オキシ化合物の使用量は絶乾1gのセルロースに対して、0.01〜10mmolが好ましく、0.01〜1mmolがより好ましく、0.02〜0.5mmolがさらに好ましい。 The amount of the N-oxy compound used is not particularly limited as long as it is a catalytic amount capable of oxidizing cellulose as a raw material. For example, 0.01 mmol or more is preferable, and 0.02 mmol or more is more preferable for 1 g of absolutely dried cellulose. The upper limit is preferably 10 mmol or less, more preferably 1 mmol or less, still more preferably 0.5 mmol or less. Therefore, the amount of the N-oxy compound used is preferably 0.01 to 10 mmol, more preferably 0.01 to 1 mmol, and even more preferably 0.02 to 0.5 mmol, per 1 g of absolutely dry cellulose.

N−オキシ化合物とは、ニトロキシラジカルを発生しうる化合物をいう。N−オキシ化合物としては例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(TEMPO)が挙げられる。N−オキシ化合物としては、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。 The N-oxy compound means a compound capable of generating a nitroxy radical. Examples of the N-oxy compound include 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO). As the N-oxy compound, any compound can be used as long as it is a compound that promotes the desired oxidation reaction.

臭化物とは臭素を含む化合物であり、例えば、臭化ナトリウム等の、水中で解離してイオン化可能な臭化アルカリ金属が挙げられる。また、ヨウ化物とはヨウ素を含む化合物であり、例えば、ヨウ化アルカリ金属が挙げられる。臭化物又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すればよい。臭化物及びヨウ化物の合計量は絶乾1gのセルロースに対して、0.1mmol以上が好ましく、0.5mmol以上がより好ましい。上限は、100mmol以下が好ましく、10mmol以下がより好ましく、5mmol以下が更に好ましい。従って、臭化物及びヨウ化物の合計量は絶乾1gのセルロースに対して、0.1〜100mmolが好ましく、0.1〜10mmolがより好ましく、0.5〜5mmolがさらに好ましい。 The bromide is a compound containing bromine, and examples thereof include alkali metal bromide capable of dissociating and ionizing in water, such as sodium bromide. The iodide is a compound containing iodine, and examples thereof include alkali metal iodide. The amount of bromide or iodide used may be selected within a range that can accelerate the oxidation reaction. The total amount of bromide and iodide is preferably 0.1 mmol or more, more preferably 0.5 mmol or more, based on 1 g of absolutely dried cellulose. The upper limit is preferably 100 mmol or less, more preferably 10 mmol or less, and further preferably 5 mmol or less. Therefore, the total amount of bromide and iodide is preferably 0.1 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 10 mmol, still more preferably 0.5 to 5 mmol, based on 1 g of absolutely dried cellulose.

酸化剤は、特に限定されないが、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、ハロゲン酸、過ハロゲン酸、それらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物などが挙げられる。中でも、安価で環境負荷の少ないことから、次亜ハロゲン酸又はその塩が好ましく、次亜塩素酸又はその塩がより好ましく、次亜塩素酸ナトリウムが更に好ましい。酸化剤の使用量は、絶乾1gのセルロースに対して、0.5mmol以上が好ましく、1mmol以上がより好ましく、3mmol以上が更に好ましい。上限は、500mmol以下が好ましく、50mmol以下がより好ましく、25mmol以下が更に好ましい。従って、酸化剤の使用量は絶乾1gのセルロースに対して、0.5〜500mmolが好ましく、0.5〜50mmolがより好ましく、1〜25mmolがさらに好ましく、3〜25mmolが特に好ましい。N−オキシ化合物を用いる場合、酸化剤の使用量はN−オキシ化合物1molに対して1mol以上が好ましい。上限は、40molが好ましい。従って、酸化剤の使用量は、N−オキシ化合物1molに対して1〜40molが好ましい。 The oxidizing agent is not particularly limited, and examples thereof include halogen, hypohalous acid, halogenous acid, halogenic acid, perhalogenic acid, salts thereof, halogen oxides and peroxides. Among them, hypohalous acid or a salt thereof is preferable, hypochlorous acid or a salt thereof is more preferable, and sodium hypochlorite is further preferable, because it is inexpensive and has a low environmental load. The amount of the oxidizing agent used is preferably 0.5 mmol or more, more preferably 1 mmol or more, still more preferably 3 mmol or more, based on 1 g of absolutely dried cellulose. The upper limit is preferably 500 mmol or less, more preferably 50 mmol or less, further preferably 25 mmol or less. Therefore, the amount of the oxidizing agent used is preferably 0.5 to 500 mmol, more preferably 0.5 to 50 mmol, still more preferably 1 to 25 mmol, and particularly preferably 3 to 25 mmol based on 1 g of absolutely dry cellulose. When using the N-oxy compound, the amount of the oxidizing agent used is preferably 1 mol or more per 1 mol of the N-oxy compound. The upper limit is preferably 40 mol. Therefore, the amount of the oxidizing agent used is preferably 1 to 40 mol per 1 mol of the N-oxy compound.

酸化反応時のpH、温度等の条件は特に限定されず、一般に、比較的温和な条件であっても反応を効率よく進行する。反応温度は4℃以上が好ましく、15℃以上がより好ましい。上限は40℃以下が好ましく、30℃以下がより好ましい。従って、反応温度は4〜40℃が好ましく、15〜30℃程度、すなわち室温であってもよい。反応液のpHは、8以上が好ましく、10以上がより好ましい。上限は、12以下が好ましく、11以下がより好ましい。従って、反応液のpHは、好ましくは8〜12、より好ましくは10〜11程度である。通常、酸化反応の進行に伴ってセルロース中にカルボキシ基が生成するため、反応液のpHが低下する傾向にある。そのため、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を上記の範囲に維持することが好ましい。酸化の際の反応媒体は、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。 Conditions such as pH and temperature during the oxidation reaction are not particularly limited, and generally, the reaction proceeds efficiently even under relatively mild conditions. The reaction temperature is preferably 4°C or higher, more preferably 15°C or higher. The upper limit is preferably 40°C or lower, more preferably 30°C or lower. Therefore, the reaction temperature is preferably 4 to 40°C, and may be about 15 to 30°C, that is, room temperature. The pH of the reaction solution is preferably 8 or higher, more preferably 10 or higher. The upper limit is preferably 12 or less, more preferably 11 or less. Therefore, the pH of the reaction solution is preferably 8 to 12, more preferably about 10 to 11. Usually, a carboxy group is generated in cellulose as the oxidation reaction progresses, so that the pH of the reaction solution tends to decrease. Therefore, in order to allow the oxidation reaction to proceed efficiently, it is preferable to add an alkaline solution such as an aqueous solution of sodium hydroxide to maintain the pH of the reaction solution within the above range. Water is preferable as the reaction medium during oxidation because it is easy to handle and side reactions are unlikely to occur.

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時間以上である。上限は通常は6時間以下、好ましくは4時間以下である。従って、酸化における反応時間は通常0.5〜6時間、例えば、0.5〜4時間程度である。 The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately set according to the degree of progress of oxidation, and is usually 0.5 hours or more. The upper limit is usually 6 hours or less, preferably 4 hours or less. Therefore, the reaction time in the oxidation is usually 0.5 to 6 hours, for example, 0.5 to 4 hours.

酸化は、2段階以上の反応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。 The oxidation may be carried out in two or more steps. For example, by oxidizing the oxidized cellulose obtained by filtering after the completion of the reaction in the first step again under the same or different reaction conditions, the reaction efficiency due to the salt produced as a by-product in the reaction in the first step is not increased, and the efficiency is improved. Can be well oxidized.

酸化によりセルロース原料を変性して得られるカルボキシ基含有変性セルロースナノファイバー(酸化セルロースナノファイバー)に含まれる、セルロースナノファイバーの絶乾質量に対するカルボキシ基の量は、好ましくは0.6mmol/g以上、より好ましくは0.8mmol/g以上、更に好ましくは1.0mmol/g以上である。上限は、好ましくは2.2mmol/g以下、より好ましくは2.0mmol/g以下、更に好ましくは1.8mmol/g以下である。従って、0.6mmol/g〜2.2mmol/gが好ましく、0.8mmol/g〜2.0mmol/gがより好ましく、1.0mmol/g〜1.8mmol/gが更に好ましい。 Included in the carboxy group-containing modified cellulose nanofibers obtained by modifying the cellulose raw material by oxidation (oxidized cellulose nanofibers), the amount of carboxy groups relative to the absolute dry mass of the cellulose nanofibers is preferably 0.6 mmol/g or more, It is more preferably 0.8 mmol/g or more, still more preferably 1.0 mmol/g or more. The upper limit is preferably 2.2 mmol/g or less, more preferably 2.0 mmol/g or less, and further preferably 1.8 mmol/g or less. Therefore, 0.6 mmol/g to 2.2 mmol/g is preferable, 0.8 mmol/g to 2.0 mmol/g is more preferable, and 1.0 mmol/g to 1.8 mmol/g is further preferable.

酸化セルロースナノファイバーに含まれるカルボキシ基の量は、上記した酸化剤の添加量、反応時間をコントロールすることで調整することができる。 The amount of carboxy groups contained in the oxidized cellulose nanofibers can be adjusted by controlling the addition amount of the above-mentioned oxidizing agent and the reaction time.

カルボキシ基量の測定方法の一例を以下に説明する。酸化セルロース繊維の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になるまで電気伝導度を測定する。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(a)から、下式を用いて算出することができる:
カルボキシル基量〔mmol/g酸化セルロース繊維又は酸化セルロースナノファイバー〕=a〔mL〕×0.05/酸化セルロース繊維又は酸化セルロースナノファイバーの質量〔g〕
An example of the method for measuring the amount of carboxy groups will be described below. 60 mL of 0.5% by mass slurry of oxidized cellulose fiber (aqueous dispersion) was prepared and adjusted to pH 2.5 by adding 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution, and then 0.05 N sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise to adjust the pH to 11 Measure the electrical conductivity until. It can be calculated from the amount of sodium hydroxide (a) consumed in the neutralization step of a weak acid with a gradual change in electrical conductivity using the following formula:
Amount of carboxyl group [mmol/g oxidized cellulose fiber or oxidized cellulose nanofiber]=a [mL]×0.05/mass of oxidized cellulose fiber or oxidized cellulose nanofiber [g]

<カルボキシメチル化>
カルボキシメチル化の方法は、特に限定されないが、例えば、出発原料としてのセルロース原料をマーセル化し、その後エーテル化する方法が挙げられる。溶媒としては例えば、水、アルコール(例えば低級アルコール)及びこれらの混合溶媒が挙げられる。低級アルコールとしては例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、第3級ブタノールが挙げられる。混合溶媒における低級アルコールの混合割合は、通常は60質量%以上又は95質量%以下であり、60〜95質量%であることが好ましい。溶媒の量は、セルロース原料に対し通常は3質量倍である。上限は特に限定されないが20質量倍であることが好ましい。従って、溶媒の量は3〜20質量倍であることが好ましい。
<Carboxymethylation>
The method of carboxymethylation is not particularly limited, and examples thereof include a method of mercerizing a cellulose raw material as a starting raw material and then etherifying the raw material. Examples of the solvent include water, alcohol (for example, lower alcohol), and a mixed solvent thereof. Examples of the lower alcohol include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, and tertiary butanol. The mixing ratio of the lower alcohol in the mixed solvent is usually 60% by mass or more or 95% by mass or less, and preferably 60 to 95% by mass. The amount of solvent is usually 3 times the mass of the cellulose raw material. The upper limit is not particularly limited, but it is preferably 20 times by mass. Therefore, the amount of the solvent is preferably 3 to 20 times by mass.

マーセル化は通常、出発原料とマーセル化剤を混合して行う。マーセル化剤としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属が挙げられる。マーセル化剤の使用量は、出発原料のグルコピラノース環、1単位当たり0.5倍モル以上が好ましく、0.7倍モル以上がより好ましく、0.8倍モル以上であることがさらに好ましい。上限は、通常20倍モル以下であり、10倍モル以下が好ましく、5倍モル以下がより好ましい、従って、0.5〜20倍モルが好ましく、0.7〜10倍モルがより好ましく、0.8〜5倍モルがさらに好ましい。 The mercerization is usually performed by mixing a starting material and a mercerizing agent. Examples of the mercerizing agent include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. The amount of the mercerizing agent used is preferably 0.5 times mol or more, more preferably 0.7 times mol or more, and further preferably 0.8 times mol or more per unit of glucopyranose ring as a starting material. The upper limit is usually 20 times mol or less, preferably 10 times mol or less, more preferably 5 times mol or less, therefore, 0.5 to 20 times mol is preferable, 0.7 to 10 times mol is more preferable, and 0 is. More preferably, the molar ratio is 8 to 5 times.

マーセル化の反応温度は、通常0℃以上であり、好ましくは10℃以上である。上限は70℃以下、好ましくは60℃以下である。従って、反応温度は、通常0〜70℃、好ましくは10〜60℃である。反応時間は、通常15分以上、好ましくは30分以上である。上限は、通常8時間以下、好ましくは7時間以下である。従って、反応時間は通常15分〜8時間、好ましくは30分〜7時間である。 The reaction temperature for mercerization is usually 0°C or higher, preferably 10°C or higher. The upper limit is 70°C or lower, preferably 60°C or lower. Therefore, the reaction temperature is usually 0 to 70°C, preferably 10 to 60°C. The reaction time is usually 15 minutes or longer, preferably 30 minutes or longer. The upper limit is usually 8 hours or less, preferably 7 hours or less. Therefore, the reaction time is usually 15 minutes to 8 hours, preferably 30 minutes to 7 hours.

エーテル化反応は通常、カルボキシメチル化剤をマーセル化後に反応系に追加して行う。カルボキシメチル化剤としては例えば、モノクロロ酢酸ナトリウムが挙げられる。カルボキシメチル化剤の添加量は、セルロース原料のグルコピラノース環、1単位当たり通常は0.05倍モル以上が好ましく、0.5倍モル以上がより好ましく、0.7倍モル以上であることがさらに好ましい。上限は、通常10.0倍モル以下であり、5倍モル以下が好ましく、3倍モル以下がより好ましい、従って、好ましくは0.05〜10.0倍モル、より好ましくは0.5〜5倍モル、更に好ましくは0.7〜3倍モルである。反応温度は、通常30℃以上、好ましくは40℃以上であり、上限は通常90℃以下、好ましくは80℃以下である。従って反応温度は通常30〜90℃、好ましくは40〜80℃である。反応時間は、通常30分以上であり、好ましくは1時間以上である。上限は、通常は10時間以下、好ましくは4時間以下である。従って反応時間は、通常30分〜10時間、好ましくは1時間〜4時間である。カルボキシ化反応の間必要に応じて、反応液を撹拌してもよい。 The etherification reaction is usually carried out by adding a carboxymethylating agent to the reaction system after mercerization. Examples of the carboxymethylating agent include sodium monochloroacetate. The amount of the carboxymethylating agent added is usually 0.05 times mol or more, preferably 0.5 times mol or more, more preferably 0.7 times mol or more, per unit of glucopyranose ring of the cellulose raw material. More preferable. The upper limit is usually 10.0 times mol or less, preferably 5 times mol or less, more preferably 3 times mol or less, and therefore preferably 0.05 to 10.0 times mol, more preferably 0.5 to 5 times. The molar ratio is twice, and more preferably 0.7 to 3 times. The reaction temperature is usually 30° C. or higher, preferably 40° C. or higher, and the upper limit is usually 90° C. or lower, preferably 80° C. or lower. Therefore, the reaction temperature is usually 30 to 90°C, preferably 40 to 80°C. The reaction time is usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer. The upper limit is usually 10 hours or less, preferably 4 hours or less. Therefore, the reaction time is usually 30 minutes to 10 hours, preferably 1 hour to 4 hours. The reaction solution may be stirred during the carboxylation reaction if necessary.

カルボキシメチル化により得られるカルボキシ基含有変性セルロース繊維及びカルボキシメチル化セルロースナノファイバー中のグルコピラノース環、1単位当たりのカルボキシメチル置換度は、0.01以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.10以上であることがさらに好ましい。上限は、0.50以下が好ましく、0.40以下がより好ましく、0.35以下が更に好ましい。従って、カルボキシメチル基置換度は、0.01〜0.50が好ましく、0.05〜0.40がより好ましく、0.10〜0.35が更に好ましい。 Carboxymethyl-containing modified cellulose fibers obtained by carboxymethylation and glucopyranose ring in carboxymethylated cellulose nanofibers, the carboxymethyl substitution degree per unit is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, It is more preferably 0.10 or more. The upper limit is preferably 0.50 or less, more preferably 0.40 or less, and further preferably 0.35 or less. Therefore, the carboxymethyl group substitution degree is preferably 0.01 to 0.50, more preferably 0.05 to 0.40, and further preferably 0.10 to 0.35.

カルボキシメチル化セルロース繊維のグルコピラノース環、1単位当たりのカルボキシメチル置換度の測定方法としては例えば、次の方法が挙げられる:1)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。2)硝酸メタノール1,000mLに特級濃硝酸100mLを加えた液100mLを加え、3時間振とうして、カルボキシメチルセルロース塩(CM化セルロース繊維)を水素型CM化セルロース繊維にする。3)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。4)80%メタノール15mLで水素型CM化セルロース繊維を湿潤し、0.1NのNaOHを100mL加え、室温で3時間振とうする。5)指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1NのHSOで過剰のNaOHを逆滴定する。6)カルボキシメチル置換度(DS)を、次式によって算出する。 Examples of the method for measuring the glucopyranose ring of carboxymethylated cellulose fiber and the degree of carboxymethyl substitution per unit include the following methods: 1) About 2.0 g of carboxymethylated cellulose fiber (extra dry) is precisely weighed Then, put it in a 300 mL Erlenmeyer flask with a ground stopper. 2) Add 100 mL of a liquid containing 100 mL of special grade concentrated nitric acid to 1,000 mL of nitric acid methanol, and shake for 3 hours to convert carboxymethyl cellulose salt (CM cellulose fiber) into hydrogen type CM cellulose fiber. 3) 1.5 to 2.0 g of hydrogenated CM-modified cellulose (absolutely dry) is precisely weighed and placed in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. 4) Wet the hydrogenated CM cellulose fibers with 15 mL of 80% methanol, add 100 mL of 0.1 N NaOH, and shake at room temperature for 3 hours. 5) Back titration of excess NaOH with 0.1 N H 2 SO 4 using phenolphthalein as an indicator. 6) The carboxymethyl substitution degree (DS) is calculated by the following formula.

A=[(100×F×0.1−(0.1NのHSO)(mL)×F’)×0.1]/(水素型CM化セルロース繊維の絶乾質量(g))
DS=0.162×A/(1−0.058×A)
A:水素型CM化セルロース繊維の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
A=[(100×F×0.1−(0.1N H 2 SO 4 )(mL)×F′)×0.1]/(absolute dry mass (g) of hydrogenated CM cellulose fiber)
DS=0.162×A/(1-0.058×A)
A: 1N NaOH amount (mL) required to neutralize 1 g of hydrogenated CM-modified cellulose fiber
F′: Factor of 0.1 N H 2 SO 4 F: Factor of 0.1 N NaOH

<酸洗処理>
上記の方法で得られた酸化セルロース繊維及びカルボキシメチル化セルロース繊維などのカルボキシ化セルロース繊維の洗浄方法としては、アルカリと塩を形成したまま洗浄する方法、酸を添加してカルボン酸にして洗浄する方法、有機溶剤を添加して不溶化して洗浄する方法等がある。ハンドリング性や収率等の点から、酸を添加してカルボン酸にして洗浄する方法が好ましい。なお、洗浄溶媒としては水が好ましい。pHの値を2〜3に調整した洗浄溶液で酸洗して回収を行うと、カルボキシ基の対イオンがプロトンに置き換わり、金属イオンを除去することができる。
<Pickling treatment>
As a method for washing carboxylated cellulose fibers such as oxidized cellulose fibers and carboxymethylated cellulose fibers obtained by the above method, a method of washing while forming a salt with an alkali, a method of washing with an acid to add a carboxylic acid There is a method, a method of adding an organic solvent to make it insoluble, and washing. From the viewpoint of handleability and yield, a method of adding an acid to form a carboxylic acid and washing is preferable. Water is preferable as the washing solvent. By carrying out pickling with a washing solution having a pH value adjusted to 2 to 3, the counter ion of the carboxy group is replaced with a proton, and the metal ion can be removed.

<解繊>
次に、カルボキシ化セルロース繊維を微細化(ナノファイバー化)する工程について説明する。
カルボキシ化セルロース繊維は、分散媒としての水または有機溶剤に分散させた分散液の状態で用いる。分散体中のカルボキシ化セルロース繊維の固形分濃度は、通常は0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上である。これにより、カルボキシ化セルロース繊維の量に対する液量が適量となり効率的である。上限は、通常10質量%以下、好ましくは6質量%以下である。これにより流動性を保持することができる。
<defibration>
Next, the step of making the carboxylated cellulose fibers fine (nanofiber) will be described.
The carboxylated cellulose fiber is used in the state of a dispersion liquid dispersed in water or an organic solvent as a dispersion medium. The solid content concentration of the carboxylated cellulose fibers in the dispersion is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more. As a result, the liquid amount with respect to the amount of carboxylated cellulose fibers becomes appropriate and efficient. The upper limit is usually 10% by mass or less, preferably 6% by mass or less. This makes it possible to maintain fluidity.

解繊に用いる装置は特に限定されないが例えば、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などのタイプの装置が挙げられ、高圧又は超高圧ホモジナイザーが好ましく、湿式の高圧又は超高圧ホモジナイザーがより好ましい。装置は、カルボキシ化セルロース繊維(通常は分散液)に強力なせん断力を印加できることが好ましい。装置が印加できる圧力は、50MPa以上が好ましく、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。装置は、セルロース原料又は変性セルロース(通常は分散液)に上記圧力を印加でき、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が好ましい。これにより、解繊を効率的に行うことができる。解繊装置での処理(パス)回数は、1回でもよいし2回以上でもよく、2回以上が好ましい。 The apparatus used for defibration is not particularly limited, for example, high-speed rotation type, colloid mill type, high pressure type, roll mill type, ultrasonic type and other types of devices, high pressure or ultra high pressure homogenizer is preferred, wet high pressure or An ultra high pressure homogenizer is more preferred. The device is preferably capable of applying a strong shearing force to the carboxylated cellulose fibers (usually a dispersion). The pressure that can be applied by the device is preferably 50 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, and further preferably 140 MPa or more. The apparatus is preferably a wet high-pressure or ultra-high-pressure homogenizer capable of applying the above-mentioned pressure to the cellulose raw material or modified cellulose (usually a dispersion liquid) and applying a strong shearing force. Thereby, defibration can be efficiently performed. The number of treatments (passes) in the defibrating device may be once, twice or more, and preferably twice or more.

解繊処理と分散処理の順序は特に限定されず、どちらを先に行ってもよいし同時に行ってもよいが、分散処理後に解繊処理を行うことが好ましい。各処理の組み合わせを少なくとも1回行えばよく、2回以上繰り返してもよい。 The order of the defibration treatment and the dispersion treatment is not particularly limited, and either may be performed first or may be performed at the same time, but the defibration treatment is preferably performed after the dispersion treatment. The combination of each treatment may be performed at least once, and may be repeated twice or more.

解繊処理又は分散処理に先立ち、必要に応じて予備処理を行ってもよい。予備処理は、高速せん断ミキサーなどの混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて行えばよい。 Prior to the defibration treatment or the dispersion treatment, a preliminary treatment may be performed if necessary. The pretreatment may be carried out using a mixing, stirring, emulsifying and dispersing device such as a high speed shear mixer.

<脱水>
セルロースナノファイバー水分散液から水を脱水する方法として溶剤置換法、スプレードライヤー、熱風乾燥機による乾燥法、凍結乾燥法があるが、溶剤置換法は複数の溶剤を大量に使用し手間と時間がかかる。
スプレードライヤー、熱風乾燥機による乾燥法、凍結乾燥法は、溶剤への再分散が大きな課題である。
本発明では、水を含んだカルボキシ化セルロース繊維を、有機溶剤と共沸し水の脱水を行い、使用溶剤量を低減し、液相で、水と有機溶媒を置換してカルボキシ化セルロース繊維の溶剤への分散を容易にしている。
<Dehydration>
As a method for dehydrating water from an aqueous dispersion of cellulose nanofibers, there are a solvent replacement method, a spray dryer, a drying method using a hot air dryer, and a freeze-drying method.However, the solvent replacement method uses a large amount of a plurality of solvents, and it takes time and time. It takes.
Redispersion in a solvent is a major problem in a spray dryer, a drying method using a hot air dryer, and a freeze-drying method.
In the present invention, the carboxylated cellulose fibers containing water are dehydrated by azeotropically boiling water with an organic solvent to reduce the amount of solvent used, and in the liquid phase, the water and the organic solvent are replaced to form the carboxylated cellulose fibers. It facilitates dispersion in solvents.

共沸に使用する有機溶剤は特に限定されないが、水に不溶な有機溶剤が好ましい。好ましい有機溶剤としては、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ニトロメタンなどが挙げられるが、安全面、取り扱いやすさ、溶剤の再利用、共沸液中の溶剤分率の観点から、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサンがより好ましい。 The organic solvent used for azeotropic distillation is not particularly limited, but an organic solvent insoluble in water is preferable. Preferred organic solvents include carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, benzene, toluene, xylene, cyclohexane, nitromethane, etc., but safety, ease of handling, solvent reuse, azeotropic liquid From the viewpoint of the solvent fraction therein, toluene, xylene, cyclohexane, and hexane are more preferable.

カルボキシ化セルロース繊維のカルボキシ基と反応してエステルを形成するアルコールは、第1級アルコール、第2級アルコール、第3級アルコールの内から、1種または複数種のアルコールを使用することができる。 As the alcohol that reacts with the carboxy group of the carboxylated cellulose fiber to form an ester, one or more alcohols can be used from primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols.

前記炭化水素基を有する第1級アルコール、第2級アルコール、第3級アルコールは、市販品を用いるか、公知の方法に従って調製することができる。 The primary alcohol, secondary alcohol and tertiary alcohol having a hydrocarbon group may be commercially available products or may be prepared according to known methods.

具体例としては、第1〜3級アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、sec−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、ネオペンチルアルコール、1-ドコサノール、1-トリアコンタノール等の飽和脂肪族アルコール、3−ブテン−1−オール、2−ブテン−1−オール、cis−6−ノネン−1−オール、9−デセン−1−オール、5−ヘキセン−1−オール、8−ノネン−1−オール、オレイルアルコール、リノレイルアルコール(cis,cis−9,12−オクタデカジエン−1−オール)、エライジルアルコール(trans−9−オクタデセノールElaidyl Alcohol)などの不飽和脂肪族アルコール、シクロヘキサンメタノール、シクロヘキサンエタノール、3−シクロヘキシル−1−プロパノール、exo−ノルボルネオール等の環状脂肪族を有するアルコール、ベンジルアルコール、2−(ベンジルオキシ)エタノール、4−メトキシフェネチルアルコール Specific examples of the primary to tertiary alcohols include, for example, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, sec-butanol, 2-methyl-2. -Saturated aliphatic alcohols such as butanol, neopentyl alcohol, 1-docosanol, 1-triacontanol, 3-buten-1-ol, 2-buten-1-ol, cis-6-nonen-1-ol, 9 -Decen-1-ol, 5-hexen-1-ol, 8-nonen-1-ol, oleyl alcohol, linoleyl alcohol (cis,cis-9,12-octadecadien-1-ol), elaidyl alcohol (Trans-9-octadecenol Elaidyl Alcohol) and other unsaturated aliphatic alcohols, cyclohexanemethanol, cyclohexaneethanol, 3-cyclohexyl-1-propanol, alcohols having a cycloaliphatic exo-norborneol, benzyl alcohol, 2-( (Benzyloxy) ethanol, 4-methoxyphenethyl alcohol

エステル化反応は式(1)のように可逆反応で、平衡定数は、式(2)で表せる。

OH + RCOOH ⇔ RCOOR + HO (1)

eq= [RCOOR][HO]/[ROH][RCOOH]<<1 (2)

エステルの生成を進行するためには、生成する水を反応系から除去する必要がある。
この方法として、前記有機溶剤との共沸を利用した水の脱水が有用である。
The esterification reaction is a reversible reaction as in formula (1), and the equilibrium constant can be represented by formula (2).

R 1 OH + R 2 COOH ⇔ R 2 COOR 1 + H 2 O (1)

K eq =[R 2 COOR 1 ][H 2 O]/[R 1 OH][R 2 COOH]<<1 (2)

In order to proceed the production of the ester, it is necessary to remove the produced water from the reaction system.
As this method, dehydration of water utilizing azeotropic distillation with the organic solvent is useful.

エステル基生成の確認方法としては、赤外分光法と酸価の測定等が挙げられる。 Examples of the method for confirming the ester group formation include infrared spectroscopy and acid value measurement.

赤外分光法では、反応で得られたサンプルの赤外分光測定を行い、1750−1735cm−1にエステル起因のC=O伸縮振動の存在でエステル基の存在を確認できる。エステル基が生成していない場合は、1720−1700cm−1にカルボン酸起因のC=O伸縮振動、または、1610−1550cm−1にカルボン酸塩起因のC=O伸縮振動が観察される。 In the infrared spectroscopy, infrared spectroscopy of the sample obtained by the reaction is performed, and the presence of the ester group can be confirmed by the presence of ester-induced C═O stretching vibration at 1750 to 1735 cm −1 . If the ester group does not generated, C = O stretching vibration of carboxylic acids resulting from 1720-1700cm -1, or, C = O stretching vibration of the carboxylate due is observed 1610-1550cm -1.

カルボキシ化セルロース繊維、およびカルボキシ化セルロースナノファイバーを乾燥してJIS K 5601−2−1に準拠して測定した酸価と反応で得られた生成物をろ過し、溶剤で洗浄して乾燥したサンプルで測定した酸価からエステルの生成が間接的に確認できる。
エステル化が進んだサンプルの酸価はカルボキシ変性セルロース繊維、およびカルボキシ化セルロースナノファイバーの酸価より小さく、ほぼすべての原料がエステル化したとみなせる酸価は、エステル化処理前のカルボキシ変性セルロース繊維、およびカルボキシ化セルロースナノファイバーの酸価の10%以下、さらに望ましくは5%以下である。
Samples obtained by drying the carboxylated cellulose fibers and the carboxylated cellulose nanofibers, filtering the acid value measured according to JIS K 5601-2-1 and the product obtained by the reaction, washing with a solvent and drying. The production of ester can be indirectly confirmed from the acid value measured in step 1.
The acid value of the sample with advanced esterification is smaller than the acid value of carboxy-modified cellulose fiber and carboxylated cellulose nanofiber, and the acid value that almost all raw materials can be regarded as esterified is carboxy-modified cellulose fiber before esterification treatment. , And 10% or less of the acid value of the carboxylated cellulose nanofibers, and more preferably 5% or less.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各実施例における各数値の測定/算出方法が特に記載されていない場合には、明細書中に記載されている方法により測定/算出されたものである。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, when the method of measuring/calculating each numerical value in each example is not particularly described, it is measured/calculated by the method described in the specification.

<TEMPO酸化セルロース繊維の製造例>
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)500g(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社)1.95g(絶乾1gのセルロースに対し0.025mmol)と臭化ナトリウム51.4g(絶乾1gのセルロースに対し1mmol)を溶解した水溶液500mLに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を次亜塩素酸ナトリウムが6.0mmol/gになるように添加し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムを消費し、系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応後の混合物を、ガラスフィルターで濾過して分離し、十分に水洗することで酸化されたTEMPO酸化セルロース繊維を得た。得られたTEMPO酸化セルロース繊維の収率は90%であり、酸化反応に要した時間は90分、カルボキシ基量は1.6mmol/g、酸価は、90.0であった。
<Production Example of TEMPO Oxidized Cellulose Fiber>
Bleached unbeaten kraft pulp from softwood (whiteness 85%) 500 g (extremely dried), TEMPO (Sigma Aldrich Co.) 1.95 g (0.025 mmol per 1 g of absolutely dried cellulose) and sodium bromide 51.4 g (1 mmol of absolutely dry cellulose 1 mmol) was added to 500 mL of an aqueous solution, and the mixture was stirred until the pulp was uniformly dispersed. An aqueous solution of sodium hypochlorite was added to the reaction system so that the amount of sodium hypochlorite was 6.0 mmol/g, and the oxidation reaction was started. Although the pH in the system was lowered during the reaction, the pH was adjusted to 10 by sequentially adding a 3M sodium hydroxide aqueous solution. The reaction was terminated when sodium hypochlorite was consumed and the pH in the system stopped changing. The mixture after the reaction was filtered with a glass filter to be separated, and washed sufficiently with water to obtain oxidized TEMPO oxidized cellulose fiber. The yield of the obtained TEMPO oxidized cellulose fiber was 90%, the time required for the oxidation reaction was 90 minutes, the amount of carboxy groups was 1.6 mmol/g, and the acid value was 90.0.

<カルボキシメチル化セルロース繊維の製造例>
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)253g(絶乾)、水酸化ナトリウムを乾燥質量で56.3g(パルプのグルコピラノース環、1単位当たり0.9倍モル)加え、パルプ固形分が20%(w/v)になるように水を加えた。その後、30℃で30分間撹拌した後にモノクロロ酢酸ナトリウムを127g(パルプのグルコピラノース環、1単位当たり0.7倍モル)添加した。30分間撹拌した後に、70℃まで昇温し1時間撹拌した。その後、反応物を取り出して洗浄して、グルコピラノース環、1単位当たりのカルボキシメチル置換度0.25、酸価28.0のカルボキシルメチル化セルロース繊維を得た。
<Production Example of Carboxymethyl Cellulose Fiber>
Bleached unbeaten kraft pulp from softwood (whiteness 85%) 253 g (absolutely dry), sodium hydroxide 56.3 g (glucopyranose ring of pulp, 0.9 times mole per unit) added, pulp Water was added so that the solid content was 20% (w/v). Then, after stirring at 30° C. for 30 minutes, 127 g of sodium monochloroacetate (glucopyranose ring of pulp, 0.7 times mol per unit) was added. After stirring for 30 minutes, the temperature was raised to 70° C. and the mixture was stirred for 1 hour. Then, the reaction product was taken out and washed to obtain a carboxymethylated cellulose fiber having a glucopyranose ring, a carboxymethyl substitution degree of 0.25 per unit, and an acid value of 28.0.

〔実施例1〕
<TEMPO酸化セルロースナノファイバーのエステル化−1>
前記TEMPO酸化セルロース繊維、固形分30gを高圧ホモジナイザーにて解繊し、1wt%TEMPO酸化セルロースナノファイバー水分散液3Lを得た。得られた分散液に塩酸を添加し、pHを2.4にした後、TEMPO酸化セルロースナノファイバーを十分に水洗した。
1Lの4つ口のセパラブルフラスコに、撹拌機、滴下ロート、冷却器と蒸気温度を測定する温度計を設置したディーンスターク装置、液温測定用温度計と窒素パージのガラスキャピラリを装着する。
フラスコに250mLの酸洗浄した1wt%TEMPO酸化セルロースナノファイバー水分散液と、100mLのトルエンを入れ、撹拌しながら、共沸により水を脱水する。フラスコ内の液が1/3になったら、前記の、洗浄した水分散液を200mL加え、水を脱水し、水分散液の追加、水の脱水を繰り返す。水分散液をすべてフラスコに入れ終わって、フラスコ内の液が最初の液量の1/3程度になったら、トルエンを100mL追加して、脱水を続ける。蒸気温度が、水/トルエンの共沸温度85℃から、上昇しトルエンの沸点110.6℃になったら、加熱をやめ、液温を40℃まで冷却し、TEMPO酸化セルロースナノファイバートルエン分散液を得た。
ステアリルアルコール20%トルエン溶液100gを、滴下ロートにて、TEMPO酸化セルロースナノファイバートルエン分散液に撹拌、加熱しながら滴下する。生成する水を、共沸により脱水し、蒸気温度がトルエンの沸騰蒸気温度に達し、水が発生しなくなったところで、酸価が5以下になっていることを確認し、反応を停止し、室温に自然冷却し、エステル化セルロースナノファイバーを得た。
[Example 1]
<Esterification of TEMPO oxidized cellulose nanofibers-1>
The TEMPO-oxidized cellulose fiber and the solid content of 30 g were defibrated by a high-pressure homogenizer to obtain 3 L of 1 wt% TEMPO-oxidized cellulose nanofiber aqueous dispersion. Hydrochloric acid was added to the obtained dispersion liquid to adjust the pH to 2.4, and then the TEMPO oxidized cellulose nanofibers were thoroughly washed with water.
A 1 L, 4-neck separable flask is equipped with a stirrer, a dropping funnel, a Dean-Stark device equipped with a condenser and a thermometer for measuring the steam temperature, a liquid temperature measuring thermometer, and a nitrogen purged glass capillary.
250 mL of an acid-washed 1 wt% TEMPO oxidized cellulose nanofiber aqueous dispersion and 100 mL of toluene are placed in a flask, and water is azeotropically dehydrated while stirring. When the liquid in the flask becomes 1/3, 200 mL of the washed aqueous dispersion described above is added, water is dehydrated, addition of the aqueous dispersion and dehydration of water are repeated. When all the aqueous dispersion has been added to the flask and the liquid in the flask has reached about 1/3 of the initial liquid volume, 100 mL of toluene is added and dehydration is continued. When the vapor temperature rises from the water/toluene azeotropic temperature of 85°C to reach the boiling point of toluene of 110.6°C, the heating is stopped, the liquid temperature is cooled to 40°C, and the TEMPO oxidized cellulose nanofiber toluene dispersion liquid is obtained. Obtained.
100 g of a 20% toluene solution of stearyl alcohol is added dropwise to the TEMPO-oxidized cellulose nanofiber toluene dispersion with stirring and heating using a dropping funnel. The produced water is dehydrated by azeotropic distillation, and when the steam temperature reaches the boiling steam temperature of toluene and no more water is generated, it is confirmed that the acid value is 5 or less, the reaction is stopped, and the room temperature is reached. After natural cooling, esterified cellulose nanofibers were obtained.

〔実施例2〕
<TEMPO酸化セルロースナノファイバーのエステル化−2>
前記TEMPO酸化セルロース繊維、固形分50gをリファイナーにて予備解繊し、ろ過した。
得られた予備解繊したセルロース繊維に、塩酸を添加し、pHを2.4にして、よく撹拌後、ろ過し、十分に水洗した。
1Lの4つ口のセパラブルフラスコに、撹拌機、滴下ロート、冷却器と蒸気温度を測定する温度計を設置したディーンスターク装置、液温測定用温度計と窒素パージのガラスキャピラリを装着する。
フラスコに予備解繊して、酸洗浄したTEMPO酸化セルロース繊維を固形分30gと200mLのトルエンを入れ、撹拌しながら、共沸により水を脱水する。フラスコ内の液が2/3になったら、トルエンを100mL追加して、脱水を続ける。蒸気温度が、水/トルエンの共沸温度85℃から、上昇しトルエンの沸点110.6℃になったら、加熱をやめ、液温を40℃まで冷却し、TEMPO酸化セルロース繊維トルエン分散液を得た。
ステアリルアルコール20%トルエン溶液100gを、滴下ロートにて、TEMPO酸化セルロース繊維トルエン分散液に撹拌、加熱しながら滴下する。生成する水を、共沸により脱水し、蒸気温度がトルエンの沸騰蒸気温度に達し、水が発生しなくなったところで、酸価が5以下になっていることを確認し、反応を停止し、室温に自然冷却する。
セルロースのトルエン分散液を、高圧ホモジナイザーで解繊して、エステル化セルロースナノファイバーを得た。
[Example 2]
<Esterification of TEMPO oxidized cellulose nanofibers-2>
The TEMPO oxidized cellulose fiber and solid content of 50 g were pre-defibrated with a refiner and filtered.
Hydrochloric acid was added to the obtained pre-defibrated cellulose fiber to adjust the pH to 2.4, and the mixture was thoroughly stirred, filtered, and thoroughly washed with water.
A 1 L, 4-neck separable flask is equipped with a stirrer, a dropping funnel, a Dean-Stark apparatus equipped with a condenser and a thermometer for measuring the vapor temperature, a thermometer for liquid temperature measurement, and a nitrogen-purged glass capillary.
Preliminarily defibrating the flask, acid-washed TEMPO-oxidized cellulose fibers are added with solid content of 30 g and 200 mL of toluene, and water is azeotropically dehydrated while stirring. When the liquid in the flask becomes 2/3, 100 mL of toluene is added to continue dehydration. When the vapor temperature rises from the water/toluene azeotropic temperature of 85°C to reach the boiling point of toluene of 110.6°C, heating is stopped and the liquid temperature is cooled to 40°C to obtain a TEMPO oxidized cellulose fiber toluene dispersion liquid. It was
Stearyl alcohol 20% toluene solution 100 g is added dropwise to the TEMPO oxidized cellulose fiber toluene dispersion with stirring and heating using a dropping funnel. The produced water is dehydrated by azeotropic distillation, and when the steam temperature reaches the boiling steam temperature of toluene and no more water is generated, it is confirmed that the acid value is 5 or less, the reaction is stopped, and the room temperature is reached. Allow to cool naturally.
The toluene dispersion liquid of cellulose was defibrated with a high pressure homogenizer to obtain esterified cellulose nanofibers.

〔実施例3〕
<TEMPO酸化セルロースナノファイバーのエステル化−3>
前記パルプ状のTEMPO酸化セルロース繊維、50gに塩酸を添加し、pHを2.4にしてよく撹拌後、ろ過し、十分に水洗した。
1Lの4つ口のセパラブルフラスコに、撹拌機、滴下ロート、冷却器と蒸気温度を測定する温度計を設置したディーンスターク装置、液温測定用温度計と窒素パージのガラスキャピラリを装着する。
フラスコに前記酸洗浄したパルプ状のTEMPO酸化セルロース繊維を固形分30gと200mLのトルエンを入れ、撹拌しながら、共沸により脱水する。フラスコ内の液が2/3になったら、トルエンを100mL追加して、脱水を続ける。蒸気温度が、水/トルエンの共沸温度85℃から、上昇しトルエンの沸点110.6℃になったら、加熱をやめ、液温を40℃まで冷却する。
ステアリルアルコール20%トルエン溶液100gを、滴下ロートにて、パルプ状のTEMPO酸化セルロース繊維トルエン分散液に撹拌、加熱しながら滴下する。生成する水を、共沸により脱水し、蒸気温度がトルエンの沸騰蒸気温度に達し、水が発生しなくなったところで、酸価が5以下になっていることを確認し、反応を停止し、室温に自然冷却し、エステル化セルロース繊維トルエン分散液を得た。
得られたエステル化セルロース繊維トルエン分散液を、高圧ホモジナイザーで解繊して、エステル化セルロースナノファイバーを得た。
[Example 3]
<Esterification of TEMPO oxidized cellulose nanofibers-3>
Hydrochloric acid was added to 50 g of the pulp-like TEMPO oxidized cellulose fiber to adjust the pH to 2.4, and the mixture was thoroughly stirred, filtered, and washed thoroughly with water.
A 1 L, 4-neck separable flask is equipped with a stirrer, a dropping funnel, a Dean-Stark apparatus equipped with a condenser and a thermometer for measuring the vapor temperature, a thermometer for liquid temperature measurement, and a nitrogen-purged glass capillary.
The acid-washed pulp-like TEMPO-oxidized cellulose fibers having a solid content of 30 g and 200 mL of toluene are put in a flask and dehydrated by azeotropy while stirring. When the liquid in the flask becomes 2/3, 100 mL of toluene is added to continue dehydration. When the vapor temperature rises from the water/toluene azeotropic temperature of 85°C to reach the boiling point of toluene of 110.6°C, heating is stopped and the liquid temperature is cooled to 40°C.
100 g of a 20% toluene solution of stearyl alcohol is added dropwise to a pulp-like TEMPO-oxidized cellulose fiber toluene dispersion with a dropping funnel while stirring and heating. The produced water is dehydrated by azeotropic distillation, and when the steam temperature reaches the boiling steam temperature of toluene and no more water is generated, it is confirmed that the acid value is 5 or less, the reaction is stopped, and the room temperature is reached. After natural cooling, a toluene dispersion of esterified cellulose fibers was obtained.
The obtained esterified cellulose fiber toluene dispersion was defibrated with a high pressure homogenizer to obtain esterified cellulose nanofibers.

〔実施例4〕
<カルボキシメチル化セルロースナノファイバーのエステル化−1>
前記TEMPO酸化セルロース繊維を前記カルボキシメチル化セルロース繊維に、ステアリルアルコールの濃度を6.1%に変えた以外はすべて実施例1と同じ条件で、カルボキシメチル基をエステル化した、エステル化セルロースナノファイバーを得た。
[Example 4]
<Esterification of carboxymethyl cellulose nanofibers-1>
Esterified cellulose nanofibers esterified with carboxymethyl groups under the same conditions as in Example 1 except that the TEMPO-oxidized cellulose fibers were changed to the carboxymethylated cellulose fibers and the concentration of stearyl alcohol was changed to 6.1%. Got

〔実施例5〕
<カルボキシメチル化セルロースナノファイバーのエステル化−2>
TEMPO酸化セルロース繊維を前記カルボキシメチル化セルロース繊維に、ステアリルアルコールの濃度を6.1%に変えた以外はすべて実施例2と同じ条件で、カルボキシメチル基をエステル化したエステル化セルロースナノファイバーを得た。
[Example 5]
<Esterification of carboxymethyl cellulose nanofiber-2>
Esterified cellulose nanofibers esterified with carboxymethyl groups were obtained under the same conditions as in Example 2 except that the TEMPO-oxidized cellulose fibers were changed to the carboxymethylated cellulose fibers and the concentration of stearyl alcohol was changed to 6.1%. It was

〔実施例6〕
<カルボキシメチル化セルロースナノファイバーのエステル化-3>
前記TEMPO酸化セルロース繊維を前記カルボキシメチル化セルロース繊維に、ステアリルアルコールの量を6.1gに変えた以外はすべて実施例3と同じ条件で、カルボキシメチル基をエステル化した、エステル化セルロースナノファイバーを得た。
[Example 6]
<Esterification of carboxymethyl cellulose nanofiber-3>
Esterified cellulose nanofibers obtained by esterification of carboxymethyl groups under the same conditions as in Example 3 except that the TEMPO-oxidized cellulose fibers were changed to the carboxymethylated cellulose fibers and the amount of stearyl alcohol was changed to 6.1 g. Obtained.

〔比較例1〕
前記TEMPO酸化セルロース繊維、固形分30gをリファイナーで予備解繊し、ろ過した。
得られた予備解繊したセルロース繊維に、アセトンを100mL加え撹拌後、吸引ろ過し、アセトンでの洗浄を4回繰り返し、溶剤置換を行った。次にトルエン100mLで洗浄を3回繰り返し、トルエンに置換したTEMPO酸化セルロース繊維を得た。
4つ口のセパラブルフラスコに、撹拌機、滴下ロート、冷却器、液温測定用温度計と窒素パージのガラスキャピラリを装着し、得られた、トルエンに置換したTEMPO酸化セルロース繊維を固形分30gと、トルエン200mLをフラスコに入れた。
ステアリルアルコール20%トルエン溶液100gを、滴下ロートにて、TEMPO酸化セルローストルエン分散液に撹拌、加熱しながら滴下する。ステアルアルコール滴下終了後、2時間後に反応を停止し、室温に自然冷却して、サンプルを得た。
[Comparative Example 1]
The TEMPO oxidized cellulose fiber and a solid content of 30 g were pre-defibrated with a refiner and filtered.
100 mL of acetone was added to the obtained pre-defibrated cellulose fiber, and after stirring, suction filtration was performed and washing with acetone was repeated 4 times to replace the solvent. Next, washing with 100 mL of toluene was repeated 3 times to obtain TEMPO-oxidized cellulose fibers substituted with toluene.
A 4-neck separable flask was equipped with a stirrer, a dropping funnel, a condenser, a thermometer for measuring liquid temperature and a nitrogen-purging glass capillary, and the obtained TEMPO-oxidized cellulose fiber substituted with toluene was obtained in a solid content of 30 g. Then, 200 mL of toluene was placed in the flask.
100 g of a 20% stearyl alcohol toluene solution is added dropwise to the TEMPO-oxidized cellulose toluene dispersion with a dropping funnel while stirring and heating. The reaction was stopped 2 hours after the addition of stear alcohol was completed, and the mixture was naturally cooled to room temperature to obtain a sample.

〔比較例2〕
前記TEMPO酸化セルロース繊維を前記カルボキシメチル化セルロース繊維に、ステアリルアルコール濃度を6.1%に変えた以外は、比較例1と同じ条件で、サンプルを得た。
[Comparative Example 2]
A sample was obtained under the same conditions as in Comparative Example 1, except that the TEMPO-oxidized cellulose fiber was changed to the carboxymethylated cellulose fiber and the stearyl alcohol concentration was changed to 6.1%.

実施例1−6、比較例1−2を、KBr錠剤に塗布乾燥し、FT−IR測定を行った。比較例1−2は酸価の測定を行った。 Example 1-6 and Comparative Example 1-2 were applied to KBr tablets and dried, and FT-IR measurement was performed. The acid value of Comparative Example 1-2 was measured.

Figure 2020111673
Figure 2020111673

以上のように、本発明で得られるセルロースナノファイバー分散体は、使用溶剤が少なく、かつエステル化したセルロースナノファイバーが得られた。 As described above, in the cellulose nanofiber dispersion obtained in the present invention, the used solvent was small and the esterified cellulose nanofiber was obtained.

Claims (4)

以下の(1)〜(5)の工程を有する、エステル化セルロースナノファイバーの製造方法。
(1)セルロース繊維の水酸基にカルボキシ基を導入し、カルボキシ化セルロース繊維を得る工程
(2)前記カルボキシ化セルロース繊維を水中で解繊し、カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液を得る工程
(3)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液に酸を添加後、脱水・洗浄する工程
(4)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー水分散液を、有機溶剤と共に共沸して脱水し、カルボキシ化セルロースナノファイバー溶剤分散液を得る工程
(5)前記カルボキシ化セルロースナノファイバー溶剤分散液にアルコールを加えて共沸しエステル化を行い、生成した水を脱水することで、エステル化セルロースナノファイバーを得る工程
The manufacturing method of esterified cellulose nanofiber which has the following processes (1)-(5).
(1) A step of introducing a carboxy group into a hydroxyl group of the cellulose fiber to obtain a carboxylated cellulose fiber (2) A step of defibrating the carboxylated cellulose fiber in water to obtain a carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion (3) After adding an acid to the carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion, dehydration/washing step (4) The carboxylated cellulose nanofiber aqueous dispersion is azeotropically dehydrated together with an organic solvent to obtain a carboxylated cellulose nanofiber solvent. Step of obtaining a dispersion (5) Step of obtaining an esterified cellulose nanofiber by adding alcohol to the carboxylated cellulose nanofiber solvent dispersion to perform azeotropy for esterification, and dehydrating the produced water
以下の(6)〜(10)の工程を有する、エステル化セルロースナノファイバーの製造方法。
(6)セルロース繊維の水酸基にカルボキシ基を導入し、カルボキシ化セルロース繊維を得る工程
(7)前記カルボキシ化セルロース繊維を酸で処理後、脱水・洗浄する工程
(8)前記カルボキシ化セルロース繊維を、有機溶剤と共に共沸して脱水し、カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液を得る工程
(9)前記カルボキシ化セルロース繊維溶剤分散液にアルコールを加えて共沸しエステル化を行い、生成した水を脱水することで、エステル化セルロース繊維を得る工程
(10)前記エステル化セルロース繊維を解繊し、エステル化セルロースナノファイバーを得る工程
The manufacturing method of an esterification cellulose nanofiber which has the following processes (6)-(10).
(6) A step of introducing a carboxy group into the hydroxyl group of the cellulose fiber to obtain a carboxylated cellulose fiber (7) A step of treating the carboxylated cellulose fiber with an acid, followed by dehydration/washing (8) the carboxylated cellulose fiber, Azeotropically dehydrating with an organic solvent to obtain a carboxylated cellulose fiber solvent dispersion (9) Alcohol is added to the carboxylated cellulose fiber solvent dispersion to effect azeotropy and dehydrate the produced water. Thereby obtaining esterified cellulose fibers (10) a step of defibrating the esterified cellulose fibers to obtain esterified cellulose nanofibers
前記有機溶剤が、水に不溶な有機溶剤である、請求項1〜2記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the organic solvent is an organic solvent insoluble in water. 前記有機溶剤が、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサンである請求項1〜3記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the organic solvent is toluene, xylene, cyclohexane, or hexane.
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