JP2021183658A - Polyamide resin composition, and method of producing the same - Google Patents

Polyamide resin composition, and method of producing the same Download PDF

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Abstract

To provide a resin composition, small in heat degradation of a cellulose nanofiber, and further excellent in elongation characteristics also, and a method of producing the same.SOLUTION: One aspect of the present invention is to provide a resin composition including polyamide and a cellulose nanofiber, where the polyamide in the resin composition exhibits a melting point lower than a melting point of the independent polyamide by 5°C-20°C. Also, one aspect of the present invention is to provide a method of producing a resin composition including mixing polyamide, a cellulose nanofiber, and a univalent metal halide.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリアミドとセルロースナノファイバーとを含む樹脂組成物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a resin composition containing polyamide and cellulose nanofibers and a method for producing the same.

樹脂材料は、軽く、加工特性に優れるため、自動車部材、電気・電子部材、事務機器ハウジング、精密部品等の多方面に広く使用されているが、樹脂単体では、機械特性、寸法安定性等が不十分である場合が多いことから、樹脂と各種フィラーとをコンポジットしたものが一般的に用いられている。近年、このようなフィラーとして、セルロースナノファイバー(CNF)等のナノ繊維を使用することが検討されている。CNFをはじめとしたナノ繊維は、乾燥状態では凝集し易いという性質があるため、安定分散が可能な分散液として製造されることが多い。 Since resin materials are light and have excellent processing characteristics, they are widely used in various fields such as automobile parts, electrical / electronic parts, office equipment housings, precision parts, etc., but resin alone has mechanical properties, dimensional stability, etc. Since it is often insufficient, a composite of a resin and various fillers is generally used. In recent years, it has been studied to use nanofibers such as cellulose nanofibers (CNF) as such fillers. Since nanofibers such as CNF tend to aggregate in a dry state, they are often produced as a dispersion liquid capable of stable dispersion.

例えば、特許文献1は、ラクタム類をアルカリ触媒および開始剤の存在下で重合するに際し、寸法のいずれかが1μm以下である固体充填剤を該ラクタム類において分散配合させた状態で重合することを特徴とするポリアミド複合材料の製造方法を記載し、固体充填剤として、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、及びセルロースナノファイバーを例示する。 For example, Patent Document 1 states that when lactams are polymerized in the presence of an alkali catalyst and an initiator, a solid filler having any size of 1 μm or less is polymerized in the lactams in a dispersed manner. A method for producing a polyamide composite material as a feature is described, and carbon black, carbon nanotubes, and cellulose nanofibers are exemplified as solid fillers.

特開2018−162363号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-162363

ポリアミド及びセルロースナノファイバーは、いずれも機械特性、耐熱性、耐薬品性等に優れることから、これらの組合せを含む樹脂組成物は種々の用途に適用され得る。しかし、ポリアミドは比較的高融点であることから、樹脂組成物の製造時及び加工時に、溶融ポリアミド中で高温に曝されたセルロースナノファイバーが熱劣化し、着色又は物性低下等を生じるという問題があった。また、ポリアミドを含む樹脂組成物は、引張強度、曲げ強度、耐摩耗性、耐熱性等に優れるものの、伸度が低いという欠点があり、その改善も望まれていた。 Since both polyamide and cellulose nanofibers are excellent in mechanical properties, heat resistance, chemical resistance and the like, a resin composition containing a combination thereof can be applied to various uses. However, since polyamide has a relatively high melting point, there is a problem that the cellulose nanofibers exposed to high temperature in the molten polyamide are thermally deteriorated during the production and processing of the resin composition, resulting in coloring or deterioration of physical properties. there were. Further, although the resin composition containing polyamide is excellent in tensile strength, bending strength, abrasion resistance, heat resistance and the like, it has a drawback of low elongation, and improvement thereof has been desired.

本発明は上記の課題を解決し、セルロースナノファイバーの熱劣化が少なく、更に伸び特性にも優れる樹脂組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a resin composition having less thermal deterioration of cellulose nanofibers and having excellent elongation characteristics and a method for producing the same.

本開示は以下の態様を包含する。
[1] ポリアミドと、セルロースナノファイバーとを含む樹脂組成物であって、
前記樹脂組成物中のポリアミドが、前記ポリアミド単独での融点よりも5℃〜20℃低い融点を示す、樹脂組成物。
[2] 一価金属ハロゲン化物を含む、上記態様1に記載の樹脂組成物。
[3] 前記一価金属ハロゲン化物が、臭化物又はヨウ化物である、上記態様2に記載の樹脂組成物。
[4] 前記ポリアミド100質量部と、前記セルロースナノファイバー1〜40質量部と、前記ヨウ化カリウム0.1〜50質量部とを含む、上記態様3に記載の樹脂組成物。
[5] 前記ポリアミドが、ポリアミド6、ポリアミド66及びポリアミド6Iからなる群から選択される1種以上である、上記態様1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] 前記セルロースナノファイバーの平均繊維径が2nm〜1000nmである、上記態様1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] 前記セルロースの繊維長(L)/繊維径(D)比が30〜5000である、上記態様1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] 前記セルロースが、重量平均分子量(Mw)100000以上、及び重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)比6以下を有する、上記態様1〜7のいずれかに記載の樹脂組成物。
[9] 前記セルロースの結晶化度が60%以上である、上記態様1〜8のいずれかに記載の樹脂組成物。
[10] 前記セルロースのアルカリ可溶多糖類含有率が、12質量%以下である、上記態様1〜9のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11] 前記セルロースの酸不溶成分平均含有率が、10質量%以下である、上記態様1〜10のいずれかに記載の樹脂組成物。
[12] 前記セルロースが化学修飾されている、上記態様1〜11のいずれかに記載の樹脂組成物。
[13] 前記化学修飾が、エステル化である、上記態様12に記載の樹脂組成物。
[14] 前記エステル化が、アセチル化である、上記態様13に記載の樹脂組成物。
[15] 前記セルロースの平均置換度(DS)が0.3〜1.2である、上記態様12〜14のいずれかに記載の樹脂組成物。
[16] 上記態様1〜15のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法であって、
ポリアミドと、セルロースナノファイバーと、一価金属ハロゲン化物とを混合することを含む、方法。
The present disclosure includes the following aspects.
[1] A resin composition containing polyamide and cellulose nanofibers.
A resin composition in which the polyamide in the resin composition has a melting point that is 5 ° C. to 20 ° C. lower than the melting point of the polyamide alone.
[2] The resin composition according to the above aspect 1, which comprises a monovalent metal halide.
[3] The resin composition according to the above aspect 2, wherein the monovalent metal halide is a bromide or an iodide.
[4] The resin composition according to the third aspect, which comprises 100 parts by mass of the polyamide, 1 to 40 parts by mass of the cellulose nanofibers, and 0.1 to 50 parts by mass of the potassium iodide.
[5] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 4, wherein the polyamide is one or more selected from the group consisting of polyamide 6, polyamide 66 and polyamide 6I.
[6] The resin composition according to any one of embodiments 1 to 5, wherein the cellulose nanofibers have an average fiber diameter of 2 nm to 1000 nm.
[7] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 6, wherein the fiber length (L) / fiber diameter (D) ratio of the cellulose is 30 to 5000.
[8] The resin composition according to any one of the above embodiments 1 to 7, wherein the cellulose has a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 or more and a weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) ratio of 6 or less. ..
[9] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 8, wherein the degree of crystallinity of the cellulose is 60% or more.
[10] The resin composition according to any one of embodiments 1 to 9, wherein the content of the alkali-soluble polysaccharide in the cellulose is 12% by mass or less.
[11] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 10, wherein the average content of the acid-insoluble component of the cellulose is 10% by mass or less.
[12] The resin composition according to any one of the above aspects 1 to 11, wherein the cellulose is chemically modified.
[13] The resin composition according to the above aspect 12, wherein the chemical modification is esterification.
[14] The resin composition according to the above aspect 13, wherein the esterification is acetylation.
[15] The resin composition according to any one of the above aspects 12 to 14, wherein the average degree of substitution (DS) of the cellulose is 0.3 to 1.2.
[16] The method for producing a resin composition according to any one of the above aspects 1 to 15.
A method comprising mixing a polyamide, cellulose nanofibers, and a monovalent metal halide.

本発明によれば、セルロースナノファイバーの熱劣化が少なく、更に伸び特性にも優れる樹脂組成物及びその製造方法が提供され得る。 According to the present invention, it is possible to provide a resin composition and a method for producing the same, which have less thermal deterioration of cellulose nanofibers and are also excellent in elongation characteristics.

示差走査熱量計(DSC)による融点測定について説明する図である。It is a figure explaining the melting point measurement by a differential scanning calorimeter (DSC). 熱分解開始温度(TD)及び1%重量減少温度(T1%)の測定法の説明図である。It is an explanatory view of a method of measuring the thermal decomposition temperature (T D) and 1% weight loss temperature (T 1%). IRインデックス1730及びIRインデックス1030の算出法の説明図である。It is explanatory drawing of the calculation method of IR index 1730 and IR index 1030.

本発明の例示の態様について以下具体的に説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these aspects.

<樹脂組成物>
本発明の一態様は、ポリアミドと、セルロースナノファイバーとを含む樹脂組成物を提供する。一態様においては、樹脂組成物中のポリアミドが、当該ポリアミド単独での融点よりも低い融点を示す。このような特異な性状を有する樹脂組成物によれば、比較的高融点のポリマーであるポリアミドを用いながらも、樹脂組成物の製造及び加工を比較的低温で行うことができるため、樹脂組成物の製造時及び加工時のセルロースナノファイバーの熱劣化を抑制できる。また、樹脂組成物中のポリアミドが当該ポリアミド単独での融点よりも低い融点を示すような樹脂組成物は、ポリアミドを用いたものでありながら良好な伸び特性を有することができる。理論に拘束されることを望まないが、このような樹脂組成物においては、ポリアミドが、より緩やかな分子鎖構造(例えば、結晶化度が低いこと、α結晶相の比率が低くγ結晶相の比率が高いこと等によって)を有している可能性がある。
<Resin composition>
One aspect of the present invention provides a resin composition containing a polyamide and cellulose nanofibers. In one embodiment, the polyamide in the resin composition exhibits a melting point lower than the melting point of the polyamide alone. According to the resin composition having such peculiar properties, the resin composition can be produced and processed at a relatively low temperature while using polyamide which is a polymer having a relatively high melting point. It is possible to suppress thermal deterioration of cellulose nanofibers during production and processing. Further, the resin composition in which the polyamide in the resin composition exhibits a melting point lower than the melting point of the polyamide alone can have good elongation characteristics even though the polyamide is used. Although not bound by theory, in such resin compositions, the polyamide has a looser molecular chain structure (eg, lower crystallinity, lower ratio of α crystal phase and lower γ crystal phase). (Due to the high ratio, etc.).

図1は、示差走査熱量計(DSC)による融点測定について説明する図である。図1を参照し、本開示で、融点は、示差走査熱量分析装置(DSC)を用いて、−20℃から270℃の温度範囲を20℃/分の昇温・降温速度で測定した際に現れる、最大面積のピークのピークトップ温度である。一態様において、吸熱ピークのエンタルピーは、10J/g以上であり、より望ましくは20J/g以上である。また測定に際しては、サンプルを一度融点+20℃以上の温度条件まで加温し(図中の、STEP 1(昇温))、樹脂を溶融させたのち、20℃/分の降温速度で−20℃まで冷却した(図中の、STEP 2(降温))サンプルを用い、20℃/分で昇温(図中の、STEP 3(昇温))したときのピークトップ温度(図中の、STEP 3のピークトップ)を読み取る。樹脂組成物及びポリアミドは、それぞれ、1つ又は2つ以上の吸熱ピークを有してよい。吸熱ピークが少なくとも2つ存在する場合、最も高温側の吸熱ピークのピークトップ温度を本開示の融点とする。なお、樹脂組成物の示差走査熱量分析スペクトルにおいて、目的のポリアミド由来のピークは、樹脂組成物中のポリアミド種をフーリエ変換赤外分光法、ガスクロマトグラフィ質量分析等で確認した後、当該ポリアミド種の融点の文献値(一態様において、「プラスチック材料講座」(日刊工業新聞社)のポリアミド樹脂の項に記載される値)近傍の、10J/g以上のエンタルピーを有する吸熱ピークとして確認できる。また、ポリアミド単独での融点は、樹脂組成物の製造に用いたポリアミドを用いて測定される値であり、又は当該測定ができない場合には上記文献値にて代替される。 FIG. 1 is a diagram illustrating melting point measurement by a differential scanning calorimeter (DSC). With reference to FIG. 1, in the present disclosure, the melting point is measured in the temperature range of −20 ° C. to 270 ° C. at a temperature increase / decrease rate of 20 ° C./min using a differential scanning calorimetry device (DSC). The peak top temperature of the peak of the maximum area that appears. In one embodiment, the enthalpy of the endothermic peak is 10 J / g or more, more preferably 20 J / g or more. In the measurement, the sample is once heated to a temperature condition of melting point + 20 ° C or higher (STEP 1 (heating) in the figure), the resin is melted, and then the temperature is lowered to -20 ° C at 20 ° C / min. Using a sample cooled to (STEP 2 (lowering temperature) in the figure), the peak top temperature (STEP 3 (lowering temperature) in the figure) when the temperature was raised at 20 ° C./min (STEP 3 (heating) in the figure). Read the peak top). The resin composition and the polyamide may each have one or more endothermic peaks. When there are at least two endothermic peaks, the peak top temperature of the endothermic peak on the highest temperature side is defined as the melting point of the present disclosure. In the differential scanning calorific value analysis spectrum of the resin composition, the peak derived from the target polyamide is found after confirming the polyamide species in the resin composition by Fourier conversion infrared spectroscopy, gas chromatography mass analysis, etc., and then the polyamide species. It can be confirmed as a heat absorption peak having an enthalpy of 10 J / g or more near the literature value of the melting point (in one embodiment, the value described in the section of polyamide resin of "Plastic Material Course" (Nikkan Kogyo Shimbun)). Further, the melting point of the polyamide alone is a value measured by using the polyamide used for producing the resin composition, or if the measurement cannot be performed, the above-mentioned document value is used instead.

樹脂組成物の耐熱性を良好にする観点から、ポリアミド単独での融点は、好ましくは220℃以上、又は230℃以上、又は240℃以上、又は245℃以上、又は250℃以上であり、セルロースナノファイバーの熱劣化抑制、及び樹脂組成物の製造容易性の観点から、上記融点は、好ましくは、350℃以下、又は320℃以下、又は300℃以下である。 From the viewpoint of improving the heat resistance of the resin composition, the melting point of the polyamide alone is preferably 220 ° C. or higher, or 230 ° C. or higher, or 240 ° C. or higher, or 245 ° C. or higher, or 250 ° C. or higher, and cellulose nano. From the viewpoint of suppressing thermal deterioration of the fiber and easiness of producing the resin composition, the melting point is preferably 350 ° C. or lower, 320 ° C. or lower, or 300 ° C. or lower.

一態様において、樹脂組成物中のポリアミドが示す融点とポリアミド単独での融点との差(以下、融点差ともいう。)は、ポリアミドを用いながら比較的低温での溶融加工が可能である点、及びこれによりセルロースナノファイバーの熱劣化の抑制効果が良好である点で、一態様において5℃以上であり、10℃以上、又は15℃以上、又は20℃以上であってもよい。一方、上記融点差は、樹脂組成物の物性が良好に維持される点では、一態様において20℃以下であり、15℃以下、又は10℃以下、又は5℃以下であってもよい。一態様において、上記融点差は、上記の利点を得る観点から5℃以上20℃以下である。また一態様において、樹脂組成物中のポリアミドの融点は、160℃以上、又は180℃以上、又は200℃以上であってよく、300℃以下、又は280℃以下、又は260℃以下であってよい。 In one embodiment, the difference between the melting point of the polyamide in the resin composition and the melting point of the polyamide alone (hereinafter, also referred to as melting point difference) is that it can be melt-processed at a relatively low temperature while using the polyamide. In one embodiment, the temperature may be 5 ° C. or higher, 10 ° C. or higher, 15 ° C. or higher, or 20 ° C. or higher in that the effect of suppressing thermal deterioration of the cellulose nanofibers is good. On the other hand, the melting point difference may be 20 ° C. or lower, 15 ° C. or lower, 10 ° C. or lower, or 5 ° C. or lower in one embodiment in that the physical properties of the resin composition are well maintained. In one embodiment, the melting point difference is 5 ° C. or higher and 20 ° C. or lower from the viewpoint of obtaining the above advantages. Further, in one embodiment, the melting point of the polyamide in the resin composition may be 160 ° C. or higher, 180 ° C. or higher, or 200 ° C. or higher, and may be 300 ° C. or lower, 280 ° C. or lower, or 260 ° C. or lower. ..

ポリアミドとしては:ラクタム類の重縮合反応により得られるポリアミド(例えばポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12等);ジアミン類(例えば1,6−ヘキサンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、2−メチル−1−6−ヘキサンジアミン、1,8−オクタンジアミン、2−メチル−1,7−ヘプタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、2−メチル−1,8−オクタンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、m−キシリレンジアミン等)とジカルボン酸類(例えばブタン二酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ベンゼン−1,2−ジカルボン酸、ベンゼン−1,3−ジカルボン酸、ベンゼン−1,4ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸等)との共重合体として得られるポリアミド(例えばポリアミド6,6、ポリアミド6,10、ポリアミド6,11、ポリアミド6,12、ポリアミド6,T、ポリアミド6,I、ポリアミド9,T、ポリアミド10,T、ポリアミド2M5,T、ポリアミドMXD,6、ポリアミド6、C、ポリアミド2M5,C等);及びこれらがそれぞれ共重合された共重合体(例えばポリアミド6,T/6,I等)、が挙げられる。 As the polyamide: a polyamide obtained by a polycondensation reaction of lactams (for example, polyamide 6, polyamide 11, polyamide 12, etc.); diamines (for example, 1,6-hexanediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1, , 7-Heptanediamine, 2-methyl-1-6-hexanediamine, 1,8-octanediamine, 2-methyl-1,7-heptanediamine, 1,9-nonandiamine, 2-methyl-1,8-octane Diamine, 1,10-decanediamine, 1,11-undecanediamine, 1,12-dodecanediamine, m-xylylene diamine, etc.) and dicarboxylic acids (eg, butanedioic acid, pentandioic acid, hexanediacid, heptanedioic acid, etc.) , Octanedioic acid, nonanedioic acid, decanedioic acid, benzene-1,2-dicarboxylic acid, benzene-1,3-dicarboxylic acid, benzene-1,4 dicarboxylic acid, cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, cyclohexane- Polyamides obtained as copolymers with 1,4-dicarboxylic acids (eg, polyamides 6,6, polyamides 6,10, polyamides 6,11, polyamides 6,12, polyamides 6, T, polyamides 6, I, polyamides) 9, T, polyamide 10, T, polyamide 2M5, T, polyamide MXD, 6, polyamide 6, C, polyamide 2M5, C, etc.); and copolymers in which these are copolymerized (for example, polyamide 6, T / 6). , I, etc.), etc.

好ましい態様において、ポリアミドは、ポリアミド6、ポリアミド6,6及びポリアミド6,Iからなる群から選択される1種以上である。なおポリアミド6,Iは、単独での成形が難しいことから、通常は、他のポリアミドと併用される。 In a preferred embodiment, the polyamide is one or more selected from the group consisting of polyamide 6, polyamide 6, 6 and polyamide 6, I. Since the polyamides 6 and I are difficult to mold alone, they are usually used in combination with other polyamides.

例えば、ポリアミド6を用いる場合、前述の融点差は、1℃〜5℃、又は5℃〜18℃、又は18℃〜30℃であることができ、ポリアミド6,6を用いる場合、上記融点差は、1℃〜5℃、又は5℃〜18℃、又は18℃〜30℃であることができ、ポリアミド6,Iを用いる場合、上記融点差は、1℃〜5℃、又は5℃〜18℃、又は18℃〜30℃であることができる。 For example, when the polyamide 6 is used, the above-mentioned melting point difference can be 1 ° C. to 5 ° C., or 5 ° C. to 18 ° C., or 18 ° C. to 30 ° C., and when the polyamides 6 and 6 are used, the above-mentioned melting point difference can be obtained. Can be 1 ° C to 5 ° C, or 5 ° C to 18 ° C, or 18 ° C to 30 ° C, and when polyamides 6 and I are used, the melting point difference is 1 ° C to 5 ° C, or 5 ° C to 5 ° C. It can be 18 ° C, or 18 ° C to 30 ° C.

ポリアミドの末端カルボキシル基濃度に特に制限はないが、好ましくは、20μモル/g以上、又は30μモル/g以上であり、好ましくは、150μモル/g以下、又は100μモル/g以下、又は80μモル/g以下である。 The concentration of the terminal carboxyl group of the polyamide is not particularly limited, but is preferably 20 μmol / g or more, or 30 μmol / g or more, and preferably 150 μmol / g or less, 100 μmol / g or less, or 80 μmol. It is less than / g.

ポリアミドにおいて、全末端基に対するカルボキシル末端基比率([COOH]/[全末端基])は、セルロースナノファイバーの樹脂組成物中での分散性の観点から、好ましくは、0.30以上、又は0.35以上、又は0.40以上、又は0.45以上であり、樹脂組成物の色調の観点から、好ましくは、0.95以下、又は0.90以下、又は0.85以下、又は0.80以下である。 In polyamide, the ratio of carboxyl end groups to all end groups ([COOH] / [all end groups]) is preferably 0.30 or more, or 0, from the viewpoint of dispersibility of the cellulose nanofibers in the resin composition. It is .35 or more, 0.40 or more, or 0.45 or more, and is preferably 0.95 or less, or 0.90 or less, or 0.85 or less, or 0. It is 80 or less.

ポリアミドの末端基濃度は、公知の方法で調整できる。調整方法としては、ポリアミドの重合時に、所定の末端基濃度となるように末端基と反応する末端調整剤(例えば、ジアミン化合物、モノアミン化合物、ジカルボン酸化合物、モノカルボン酸化合物、酸無水物、モノイソシアネート、モノ酸ハロゲン化物、モノエステル、モノアルコール等)を重合液に添加する方法が挙げられる。 The terminal group concentration of the polyamide can be adjusted by a known method. As a preparation method, a terminal adjuster (for example, a diamine compound, a monoamine compound, a dicarboxylic acid compound, a monocarboxylic acid compound, an acid anhydride, or a mono) that reacts with a terminal group so as to have a predetermined terminal group concentration during the polymerization of polyamide. Examples thereof include a method of adding (isocyanate, monoacid halide, monoester, monoalcohol, etc.) to the polymerization solution.

末端アミノ基と反応する末端調整剤としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ピバリン酸、イソ酪酸等の脂肪族モノカルボン酸;シクロヘキサンカルボン酸等の脂環式モノカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、α−ナフタレンカルボン酸、β−ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸、フェニル酢酸等の芳香族モノカルボン酸;及びこれらから任意に選ばれる複数の混合物が挙げられる。これらの中でも、反応性、封止末端の安定性、価格等の点から、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及び安息香酸からなる群より選ばれる1種以上の末端調整剤が好ましく、酢酸が最も好ましい。 Examples of the terminal modifier that reacts with the terminal amino group include acetic acid, propionic acid, butylic acid, valeric acid, caproic acid, capric acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, pivalic acid, isobutylic acid and the like. Alicyclic monocarboxylic acid such as aliphatic monocarboxylic acid; alicyclic monocarboxylic acid such as cyclohexanecarboxylic acid; aromatic monocarboxylic acid such as benzoic acid, toluic acid, α-naphthalenecarboxylic acid, β-naphthalenecarboxylic acid, methylnaphthalenecarboxylic acid and phenylacetic acid. ; And a plurality of mixtures arbitrarily selected from these. Among these, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, etc. One or more end regulators selected from the group consisting of valeric acid and valeric acid are preferable, and acetic acid is most preferable.

末端カルボキシル基と反応する末端調整剤としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン等の脂肪族モノアミン;シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等の脂環式モノアミン;アニリン、トルイジン、ジフェニルアミン、ナフチルアミン等の芳香族モノアミン及びこれらの任意の混合物が挙げられる。これらの中でも、反応性、沸点、封止末端の安定性、価格等の点から、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン及びアニリンからなる群より選ばれる1種以上の末端調整剤が好ましい。 Examples of the terminal modifier that reacts with the terminal carboxyl group include aliphatic monoamines such as methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, decylamine, stearylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine and dibutylamine; Alicyclic monoamines such as cyclohexylamines and dicyclohexylamines; aromatic monoamines such as aniline, toluidine, diphenylamines and naphthylamines and any mixtures thereof. Among these, one or more terminals selected from the group consisting of butylamine, hexylamine, octylamine, decylamine, stearylamine, cyclohexylamine and aniline from the viewpoints of reactivity, boiling point, stability of sealed terminal, price and the like. Regulators are preferred.

ポリアミドのアミノ末端基及びカルボキシル末端基の濃度は、1H−NMRにより、各末端基に対応する特性シグナルの積分値から求めることができる。この方法は、精度及び簡便さの点で好ましい。より具体的には、特開平7−228775号公報に記載された方法を用い、測定溶媒として重トリフルオロ酢酸を用い、積算回数を300スキャン以上とすることが推奨される。 The concentration of the amino-terminal group and the carboxyl-terminal group of the polyamide can be determined by 1 H-NMR from the integrated value of the characteristic signal corresponding to each terminal group. This method is preferable in terms of accuracy and simplicity. More specifically, it is recommended to use the method described in JP-A-7-228775, use heavy trifluoroacetic acid as the measurement solvent, and set the number of integrations to 300 scans or more.

ポリアミドの、濃硫酸中30℃の条件下で測定した固有粘度[η]は、樹脂組成物を例えば射出成形する際に、金型内流動性が良好で成形片の外観が良好であるという観点から、好ましくは、0.6〜2.0dL/g、又は0.7〜1.4dL/g、又は0.7〜1.2dL/g、又は0.7〜1.0dL/gである。本開示において、「固有粘度」とは、一般的に極限粘度と呼ばれている粘度と同義である。固有粘度は、96%濃硫酸中、30℃の温度条件下で、濃度の異なるいくつかの測定溶媒のηsp/cを測定し、そのそれぞれのηsp/cと濃度(c)との関係式を導き出し、濃度をゼロに外挿する方法で求められる。このゼロに外挿された値が固有粘度である。上記方法の詳細は、例えば、Polymer Process Engineering(Prentice−Hall,Inc 1994)の291ページ〜294ページ等に記載されている。上記の濃度の異なるいくつかの測定溶媒における濃度は、少なくとも4点(例えば、0.05g/dL、0.1g/dL、0.2g/dL、0.4g/dL)とすることが精度の観点から望ましい。 The intrinsic viscosity [η] of the polyamide measured under the condition of 30 ° C. in concentrated sulfuric acid is from the viewpoint that the fluidity in the mold is good and the appearance of the molded piece is good when the resin composition is injection-molded, for example. Therefore, it is preferably 0.6 to 2.0 dL / g, or 0.7 to 1.4 dL / g, or 0.7 to 1.2 dL / g, or 0.7 to 1.0 dL / g. In the present disclosure, "intrinsic viscosity" is synonymous with viscosity generally called intrinsic viscosity. For the intrinsic viscosity, ηsp / c of several measuring solvents having different concentrations was measured in 96% concentrated sulfuric acid under a temperature condition of 30 ° C., and the relational expression between each ηsp / c and the concentration (c) was obtained. It is obtained by the method of deriving and extrapolating the concentration to zero. The value extrapolated to zero is the intrinsic viscosity. Details of the above method are described, for example, on pages 291 to 294 of Prentice-Hall, Inc. 1994. It is accurate that the concentration in some of the above-mentioned measuring solvents having different concentrations is at least 4 points (for example, 0.05 g / dL, 0.1 g / dL, 0.2 g / dL, 0.4 g / dL). Desirable from the point of view.

[セルロースナノファイバー]
セルロースナノファイバーの原料としては、天然セルロース及び再生セルロースを用いることができる。天然セルロースとしては、木材種(広葉樹又は針葉樹)から得られる木材パルプ、非木材種(綿、竹、麻、バガス、ケナフ、コットンリンター、サイザル、ワラ等)から得られる非木材パルプ、動物(例えばホヤ類)や藻類、微生物(例えば酢酸菌)、が産生するセルロース繊維集合体を使用できる。再生セルロースとしては、再生セルロース繊維(ビスコース、キュプラ、テンセル等)、セルロース誘導体繊維、エレクトロスピニング法により得られた再生セルロース又はセルロース誘導体の極細糸等を使用できる。
[Cellulose nanofibers]
As a raw material for cellulose nanofibers, natural cellulose and regenerated cellulose can be used. Natural cellulose includes wood pulp obtained from wood species (hardwood or coniferous tree), non-wood pulp obtained from non-wood species (cotton, bamboo, hemp, bagasse, kenaf, cotton linter, sisal, walla, etc.), animals (eg, straw). Cellulose fiber aggregates produced by kenaf), algae, and microorganisms (eg, acetic acid bacteria) can be used. As the regenerated cellulose, regenerated cellulose fibers (viscose, cupra, tencel, etc.), cellulose derivative fibers, regenerated cellulose obtained by an electrospinning method, or ultrafine threads of a cellulose derivative can be used.

セルロースナノファイバーとは、パルプ等を100℃以上の熱水等で処理し、ヘミセルロースを加水分解して脆弱化したのち、高圧ホモジナイザー、マイクロフリュイダイザー、ボールミル、ディスクミル、ミキサー(例えばホモミキサー)等の粉砕法により解繊した微細なセルロースを指す。一態様において、セルロースナノファイバーは数平均繊維径1nm以上1000nm以下である。セルロースは後述のように化学修飾されたものであってもよい。 Cellulose nanofibers are made by treating pulp or the like with hot water at 100 ° C or higher, hydrolyzing hemicellulose to make it fragile, and then using a high-pressure homogenizer, microfluidizer, ball mill, disc mill, mixer (for example, homomixer), etc. Refers to fine cellulose deflated by the crushing method of. In one embodiment, the cellulose nanofibers have a number average fiber diameter of 1 nm or more and 1000 nm or less. Cellulose may be chemically modified as described below.

スラリーは、例えば上記解繊を経て得たセルロースナノファイバーを液体媒体中に分散させることによって調製でき、分散は、高圧ホモジナイザー、マイクロフリュイダイザー、ボールミル、ディスクミル、ミキサー(例えばホモミキサー)等を用いて行ってよい。スラリー中の液体媒体は、例えば、水と、任意に1種単独又は2種以上の組合せで他の液体媒体(例えば有機溶媒)とを含んでよい。有機溶媒としては、一般的に用いられる水混和性有機溶媒、例えば:沸点が50℃〜170℃のアルコール(例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール等);エーテル(例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等);カルボン酸(例えばギ酸、酢酸、乳酸等);エステル(例えば酢酸エチル、酢酸ビニル等);ケトン(例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等);含窒素溶媒(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル等)、等を使用できる。典型的な態様においては、スラリー中の液体媒体は実質的に水のみである。スラリーは、セルロースナノファイバーと液体媒体とに加えて、後述の追加の成分(分散剤、酸化防止剤、防腐剤、増粘剤等)を含んでもよい。 The slurry can be prepared, for example, by dispersing the cellulose nanofibers obtained through the above defibration in a liquid medium, and the dispersion is carried out using a high-pressure homogenizer, a microfluidizer, a ball mill, a disc mill, a mixer (for example, a homomixer) or the like. You may go. The liquid medium in the slurry may include, for example, water and optionally another liquid medium (eg, an organic solvent), either alone or in combination of two or more. Examples of the organic solvent include commonly used water-miscible organic solvents: alcohols having a boiling point of 50 ° C to 170 ° C (eg, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, s). -Butanol, t-butanol, etc.); Ether (eg, propylene glycol monomethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc.); Carous acid (eg, formic acid, acetic acid, lactic acid, etc.); (For example, ethyl acetate, vinyl acetate, etc.); Ketone (for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc.); Nitrogen-containing solvent (dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, etc.), etc. can be used. In a typical embodiment, the liquid medium in the slurry is substantially only water. In addition to the cellulose nanofibers and the liquid medium, the slurry may contain additional components (dispersant, antioxidant, preservative, thickener, etc.) described below.

セルロース原料は、アルカリ可溶分、及び硫酸不溶成分(リグニン等)を含有するため、蒸解処理による脱リグニン等の精製工程及び漂白工程を経て、アルカリ可溶分及び硫酸不溶成分を減らしても良い。他方、蒸解処理による脱リグニン等の精製工程及び漂白工程はセルロースの分子鎖を切断し、重量平均分子量、及び数平均分子量を変化させてしまうため、セルロース原料の精製工程及び漂白工程は、セルロースの重量平均分子量、及び重量平均分子量と数平均分子量との比が、適切な範囲から逸脱しない程度にコントロールされていることが望ましい。 Since the cellulose raw material contains an alkali-soluble component and a sulfuric acid-insoluble component (lignin, etc.), the alkali-soluble component and the sulfuric acid-insoluble component may be reduced through a purification step such as delignin by a cooking treatment and a bleaching step. .. On the other hand, the purification step such as delignin and the bleaching step by the steaming treatment cuts the molecular chain of cellulose and changes the weight average molecular weight and the number average molecular weight. It is desirable that the weight average molecular weight and the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight are controlled to the extent that they do not deviate from an appropriate range.

また、蒸解処理による脱リグニン等の精製工程及び漂白工程はセルロース分子の分子量を低下させるため、これらの工程によって、セルロースが低分子量化すること、及びセルロース原料が変質してアルカリ可溶分の存在比率が増加することが懸念される。アルカリ可溶分は耐熱性に劣るため、セルロース原料の精製工程及び漂白工程は、セルロース原料に含有されるアルカリ可溶分の量が一定の値以下の範囲となるようにコントロールされていることが望ましい。 In addition, since the purification step such as delignin and the bleaching step by the steaming treatment reduce the molecular weight of the cellulose molecule, these steps reduce the molecular weight of the cellulose and change the quality of the cellulose raw material to the presence of an alkali-soluble component. There is concern that the ratio will increase. Since the alkali-soluble content is inferior in heat resistance, the purification step and bleaching step of the cellulose raw material are controlled so that the amount of the alkali-soluble content contained in the cellulose raw material is within a certain range. desirable.

一態様において、セルロースナノファイバーの数平均繊維径は、セルロースナノファイバーによる物性向上効果を良好に得る観点から、好ましくは2〜1000nmである。セルロースナノファイバーの数平均繊維径は、より好ましくは4nm以上、又は5nm以上、又は10nm以上、又は15nm以上、又は20nm以上であり、より好ましくは500nm以下、又は450nm以下、又は400nm以下、又は350nm以下、又は300nm以下、又は250nm以下である。 In one embodiment, the number average fiber diameter of the cellulose nanofibers is preferably 2 to 1000 nm from the viewpoint of satisfactorily obtaining the effect of improving the physical properties of the cellulose nanofibers. The number average fiber diameter of the cellulose nanofibers is more preferably 4 nm or more, 5 nm or more, or 10 nm or more, or 15 nm or more, or 20 nm or more, and more preferably 500 nm or less, 450 nm or less, 400 nm or less, or 350 nm. Below, or below 300 nm, or below 250 nm.

セルロースナノファイバーの数平均繊維径は、窒素吸着によるBET法で得られる比表面積から算出される数平均繊維径として求めることができる。平均繊維径1000nm以下は、比表面積が2.667m2/g以上に対応する。 The number average fiber diameter of the cellulose nanofibers can be obtained as the number average fiber diameter calculated from the specific surface area obtained by the BET method by adsorption of nitrogen. An average fiber diameter of 1000 nm or less corresponds to a specific surface area of 2.667 m 2 / g or more.

窒素吸着による数平均繊維径の算出方法は以下のとおりである。すなわち、セルロースナノファイバーの水分散体をtBuOHで溶剤置換した上で多孔質シートを作製し、その多孔質シートの比表面積を窒素吸着によるBET法を用いて測定する。セルロースを、繊維間の融着が全く起こっていない理想状態であり、かつセルロース密度がd(g/cm3)、繊維径がD(nm)である円柱とした時、比表面積と繊維径との関係は下記の式で表される。
比表面積(m2/g)=4000/(dD)
そして、セルロース密度を1.50g/cm3とした時、数平均繊維径は下記の式で表される。
D(nm)=2667/比表面積(m2/g)
なお、Dが1μmの時の比表面積は2.667m2/gである。
The method for calculating the number average fiber diameter by nitrogen adsorption is as follows. That is, an aqueous dispersion of cellulose nanofibers is subjected to solvent substitution with tBuOH to prepare a porous sheet, and the specific surface area of the porous sheet is measured by using the BET method by nitrogen adsorption. When the cellulose is in an ideal state in which fusion between fibers does not occur at all, and the cellulose density is d (g / cm 3 ) and the fiber diameter is D (nm), the specific surface area and the fiber diameter are determined. The relationship between is expressed by the following formula.
Specific surface area (m 2 / g) = 4000 / (dD)
Then, when the cellulose density is 1.50 g / cm 3 , the number average fiber diameter is expressed by the following formula.
D (nm) = 2667 / specific surface area (m 2 / g)
The specific surface area when D is 1 μm is 2.667 m 2 / g.

なお、樹脂組成物中のセルロースナノファイバーの平均繊維径は、樹脂組成物の樹脂成分を溶解できる有機又は無機の溶媒に樹脂組成物中の樹脂成分を溶解させ、セルロースナノファイバーを分離し、前記溶媒で充分に洗浄した後、水溶性溶媒(例えば、水、エタノール、tert−ブタノール等)で置換し、0.01〜0.1質量%分散液を調製し、高剪断ホモジナイザー(例えばIKA製、商品名「ウルトラタラックスT18」)で再分散する。再分散液から多孔質シートを作製し、上述の測定方法により測定することで平均繊維径を確認することができる。 The average fiber diameter of the cellulose nanofibers in the resin composition is determined by dissolving the resin component in the resin composition in an organic or inorganic solvent capable of dissolving the resin component of the resin composition, and separating the cellulose nanofibers. After being thoroughly washed with a solvent, it is replaced with a water-soluble solvent (for example, water, ethanol, tert-butanol, etc.) to prepare a 0.01 to 0.1% by mass dispersion, and a high shear homogenizer (for example, manufactured by IKA) is prepared. Redisperse under the trade name "Ultra Tarax T18"). The average fiber diameter can be confirmed by preparing a porous sheet from the redispersion liquid and measuring by the above-mentioned measuring method.

セルロースナノファイバーの平均L/Dは、セルロースナノファイバーを含む樹脂組成物の機械的特性を少量のセルロースナノファイバーで良好に向上させる観点から、好ましくは、50以上、又は80以上、又は100以上、又は120以上、又は150以上である。上限は特に限定されないが、取扱い性の観点から好ましくは5000以下である。 The average L / D of the cellulose nanofibers is preferably 50 or more, 80 or more, or 100 or more, from the viewpoint of satisfactorily improving the mechanical properties of the resin composition containing the cellulose nanofibers with a small amount of cellulose nanofibers. Or 120 or more, or 150 or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 5000 or less from the viewpoint of handleability.

本開示で、セルロースナノファイバーの各々の長さ、径、及びL/D比は、セルロースナノファイバーの水分散液を、高剪断ホモジナイザー(例えば日本精機(株)製、商品名「エクセルオートホモジナイザーED−7」)を用い、処理条件:回転数15,000rpm×5分間で分散させた水分散体を、0.1〜0.5質量%まで純水で希釈し、マイカ上にキャストし、風乾したものを測定サンプルとし、高分解能走査型顕微鏡(SEM)又は原子間力顕微鏡(AFM)で計測して求める。具体的には、少なくとも100本のセルロースナノファイバーが観測されるように倍率が調整された観察視野にて、無作為に選んだ100本のセルロースの長さ(L)及び径(D)を計測し、比(L/D)を算出する。セルロースについて、長さ(L)の数平均値、径(D)の数平均値、及び比(L/D)の数平均値を算出する。 In the present disclosure, the length, diameter, and L / D ratio of each of the cellulose nanofibers are such that the aqueous dispersion of the cellulose nanofibers is a high shear homogenizer (for example, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd., trade name "Excel Auto Homogenizer ED". −7 ”), Treatment conditions: An aqueous dispersion dispersed at a rotation speed of 15,000 rpm × 5 minutes was diluted with pure water to 0.1 to 0.5% by mass, cast on mica, and air-dried. The sample is used as a measurement sample and measured with a high-resolution scanning microscope (SEM) or an atomic force microscope (AFM). Specifically, the length (L) and diameter (D) of 100 randomly selected celluloses are measured in an observation field in which the magnification is adjusted so that at least 100 cellulose nanofibers can be observed. Then, the ratio (L / D) is calculated. For cellulose, the number average value of the length (L), the number average value of the diameter (D), and the number average value of the ratio (L / D) are calculated.

又は、樹脂組成物中のセルロースナノファイバーの長さ、径、及びL/D比は、固体である樹脂組成物を測定サンプルとして、上述の測定方法により測定することで確認することができる。 Alternatively, the length, diameter, and L / D ratio of the cellulose nanofibers in the resin composition can be confirmed by measuring the solid resin composition as a measurement sample by the above-mentioned measuring method.

又は、樹脂組成物中のセルロースナノファイバーの長さ、径、及びL/D比は、樹脂組成物の樹脂成分を溶解できる有機又は無機の溶媒に樹脂組成物中の樹脂成分を溶解させ、セルロースを分離し、前記溶媒で充分に洗浄した後、溶媒を純水に置換した水分散液を調製し、セルロース濃度を、0.1〜0.5質量%まで純水で希釈し、マイカ上にキャストし、風乾したものを測定サンプルとして上述の測定方法により測定することで確認することができる。この際、測定するセルロースは無作為に選んだ100本以上での測定を行う。 Alternatively, the length, diameter, and L / D ratio of the cellulose nanofibers in the resin composition are determined by dissolving the resin component in the resin composition in an organic or inorganic solvent capable of dissolving the resin component of the resin composition, and cellulose. To prepare an aqueous dispersion in which the solvent is replaced with pure water, dilute the cellulose concentration with pure water to 0.1 to 0.5% by mass, and put it on mica. It can be confirmed by casting and air-drying the sample as a measurement sample by the above-mentioned measuring method. At this time, the cellulose to be measured is measured with 100 or more randomly selected celluloses.

セルロースナノファイバーの結晶化度は、好ましくは55%以上である。結晶化度がこの範囲にあると、セルロース自体の力学物性(強度、寸法安定性)が高いため、セルロースナノファイバーを樹脂に分散した際に、樹脂組成物の強度、寸法安定性が高い傾向にある。より好ましい結晶化度の下限は、60%であり、さらにより好ましくは70%であり、最も好ましくは80%である。セルロースナノファイバーの結晶化度について上限は特に限定されず、高い方が好ましいが、生産上の観点から好ましい上限は99%である。 The crystallinity of the cellulose nanofibers is preferably 55% or more. When the crystallinity is in this range, the mechanical properties (strength, dimensional stability) of the cellulose itself are high, so when the cellulose nanofibers are dispersed in the resin, the strength and dimensional stability of the resin composition tend to be high. be. The lower limit of the more preferable crystallinity is 60%, even more preferably 70%, and most preferably 80%. The upper limit of the crystallinity of the cellulose nanofibers is not particularly limited, and a higher value is preferable, but a preferable upper limit is 99% from the viewpoint of production.

植物由来のセルロースのミクロフィブリル同士の間、及びミクロフィブリル束同士の間には、ヘミセルロース等のアルカリ可溶多糖類、及びリグニン等の酸不溶成分が存在する。ヘミセルロースはマンナン、キシラン等の糖で構成される多糖類であり、セルロースと水素結合して、ミクロフィブリル間を結びつける役割を果たしている。またリグニンは芳香環を有する化合物であり、植物の細胞壁中ではヘミセルロースと共有結合していることが知られている。セルロース中のリグニン等の不純物の残存量が多いと、加工時の熱により変色をきたすことがあるため、押出加工時及び成形加工時の樹脂組成物の変色を抑制する観点からも、セルロースナノファイバーの結晶化度は上述の範囲内にすることが望ましい。 Alkaline-soluble polysaccharides such as hemicellulose and acid-insoluble components such as lignin are present between microfibrils of plant-derived cellulose and between microfibril bundles. Hemicellulose is a polysaccharide composed of sugars such as mannan and xylan, and plays a role of hydrogen-bonding with cellulose to connect microfibrils. Lignin is a compound having an aromatic ring and is known to be covalently bound to hemicellulose in the cell wall of a plant. If the residual amount of impurities such as lignin in cellulose is large, discoloration may occur due to heat during processing. Therefore, from the viewpoint of suppressing discoloration of the resin composition during extrusion processing and molding processing, cellulose nanofibers are also used. It is desirable that the degree of crystallinity of is within the above range.

ここでいう結晶化度は、セルロースがセルロースI型結晶(天然セルロース由来)である場合には、サンプルを広角X線回折により測定した際の回折パターン(2θ/deg.が10〜30)からSegal法により、以下の式で求められる。
結晶化度(%)=([2θ/deg.=22.5の(200)面に起因する回折強度]−[2θ/deg.=18の非晶質に起因する回折強度])/[2θ/deg.=22.5の(200)面に起因する回折強度]×100
The degree of crystallinity referred to here is Segal from the diffraction pattern (2θ / deg. 10 to 30) when the sample is measured by wide-angle X-ray diffraction when the cellulose is a cellulose type I crystal (derived from natural cellulose). By law, it is calculated by the following formula.
Crystallinity (%) = ([Diffraction intensity due to (200) plane of 2θ / deg. = 22.5]-[Diffraction intensity due to amorphousness of 2θ / deg. = 18]) / [2θ / Deg. = Diffraction intensity due to 22.5 (200) plane] × 100

また結晶化度は、セルロースがセルロースII型結晶(再生セルロース由来)である場合には、広角X線回折において、セルロースII型結晶の(110)面ピークに帰属される2θ=12.6°における絶対ピーク強度h0 とこの面間隔におけるベースラインからのピーク強度h1 とから、下記式によって求められる。
結晶化度(%) =h1 /h0 ×100
The degree of crystallinity is 2θ = 12.6 °, which is assigned to the (110) plane peak of the cellulose type II crystal in wide-angle X-ray diffraction when the cellulose is a cellulose type II crystal (derived from regenerated cellulose). From the absolute peak intensity h0 and the peak intensity h1 from the baseline at this surface spacing, it is calculated by the following equation.
Crystallinity (%) = h1 / h0 × 100

セルロースの結晶形としては、I型、II型、III型、IV型などが知られており、その中でも特にI型及びII型は汎用されており、III型、IV型は実験室スケールでは得られているものの工業スケールでは汎用されていない。本開示のセルロースナノファイバーとしては、構造上の可動性が比較的高く、当該セルロースナノファイバーを樹脂に分散させることにより、線膨張係数がより低く、引っ張り、曲げ変形時の強度及び伸びがより優れた樹脂組成物が得られることから、セルロースI型結晶又はセルロースII型結晶を含有するセルロースナノファイバーが好ましく、セルロースI型結晶を含有し、かつ結晶化度が55%以上のセルロースナノファイバーがより好ましい。 As the crystal form of cellulose, type I, type II, type III, type IV and the like are known, and among them, type I and type II are widely used, and type III and type IV are obtained on a laboratory scale. Although it has been used, it is not widely used on an industrial scale. The cellulose nanofibers of the present disclosure have relatively high structural mobility, and by dispersing the cellulose nanofibers in a resin, the linear expansion coefficient is lower, and the strength and elongation during tensile and bending deformation are more excellent. Cellulose nanofibers containing cellulose type I crystals or cellulose type II crystals are preferable, and cellulose nanofibers containing cellulose type I crystals and having a degree of crystallization of 55% or more are more preferable. preferable.

また、セルロースナノファイバーの重合度は、好ましくは100以上、より好ましくは150以上であり、より好ましくは200以上、より好ましくは300以上、より好ましくは400以上、より好ましくは450以上であり、好ましくは3500以下、より好ましく3300以下、より好ましくは3200以下、より好ましくは3100以下、より好ましくは3000以下である。 The degree of polymerization of the cellulose nanofibers is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, more preferably 200 or more, more preferably 300 or more, more preferably 400 or more, and even more preferably 450 or more. Is 3500 or less, more preferably 3300 or less, more preferably 3200 or less, more preferably 3100 or less, and even more preferably 3000 or less.

加工性と機械的特性発現との観点から、セルロースナノファイバーの重合度を上述の範囲内とすることが望ましい。加工性の観点から、重合度は高すぎない方が好ましく、機械的特性発現の観点からは低すぎないことが望まれる。 From the viewpoint of processability and expression of mechanical properties, it is desirable that the degree of polymerization of the cellulose nanofibers is within the above range. From the viewpoint of processability, it is preferable that the degree of polymerization is not too high, and from the viewpoint of developing mechanical properties, it is desirable that the degree of polymerization is not too low.

セルロースナノファイバーの重合度は、「第十五改正日本薬局方解説書(廣川書店発行)」の確認試験(3)に記載の銅エチレンジアミン溶液による還元比粘度法に従って測定される平均重合度を意味する。 The degree of polymerization of cellulose nanofibers means the average degree of polymerization measured according to the reduction specific viscosity method using a copper ethylenediamine solution described in the confirmation test (3) of the "15th Revised Japanese Pharmacy Manual (published by Hirokawa Shoten)". do.

一態様において、セルロースナノファイバーの重量平均分子量(Mw)は100000以上であり、より好ましくは200000以上である。重量平均分子量と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は6以下であり、好ましくは5.4以下である。重量平均分子量が大きいほどセルロース分子の末端基の数は少ないことを意味する。また、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)は分子量分布の幅を表すものであることから、Mw/Mnが小さいほどセルロース分子の末端の数は少ないことを意味する。セルロース分子の末端は熱分解の起点となるため、重量平均分子量が大きいだけでなく、重量平均分子量が大きいと同時に分子量分布の幅が狭い場合に、特に高耐熱性のセルロースナノファイバー、及びセルロースナノファイバーと樹脂とを含む樹脂組成物が得られる。セルロースナノファイバーの重量平均分子量(Mw)は、セルロース原料の入手容易性の観点から、例えば600000以下、又は500000以下であってよい。重量平均分子量と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)はセルロースナノファイバーの製造容易性の観点から、例えば1.5以上、又は2以上であってよい。Mwは、目的に応じたMwを有するセルロース原料を選択すること、セルロース原料に対して物理的処理及び/又は化学的処理を適度な範囲で適切に行うこと、等によって上記範囲に制御できる。Mw/Mnもまた、目的に応じたMw/Mnを有するセルロース原料を選択すること、セルロース原料に対して物理的処理及び/又は化学的処理を適度な範囲で適切に行うこと、等によって上記範囲に制御できる。Mwの制御、及びMw/Mnの制御の両者において、上記物理的処理としては、マイクロフリュイダイザー、ボールミル、ディスクミル等の乾式粉砕若しくは湿式粉砕、擂潰機、ホモミキサー、高圧ホモジナイザー、超音波装置等による衝撃、剪断、ずり、摩擦等の機械的な力を加える物理的処理を例示でき、上記化学的処理としては、蒸解、漂白、酸処理、再生セルロース化等を例示できる。 In one embodiment, the weight average molecular weight (Mw) of the cellulose nanofibers is 100,000 or more, more preferably 200,000 or more. The ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mn) is 6 or less, preferably 5.4 or less. The larger the weight average molecular weight, the smaller the number of terminal groups of the cellulose molecule. Further, since the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight to the number average molecular weight represents the width of the molecular weight distribution, it means that the smaller the Mw / Mn, the smaller the number of ends of the cellulose molecule. Since the end of the cellulose molecule is the starting point of thermal decomposition, not only the weight average molecular weight is large, but also when the weight average molecular weight is large and the width of the molecular weight distribution is narrow, the cellulose nanofibers and cellulose nanos with high heat resistance are particularly high. A resin composition containing a fiber and a resin can be obtained. The weight average molecular weight (Mw) of the cellulose nanofibers may be, for example, 600,000 or less, or 500,000 or less, from the viewpoint of availability of the cellulose raw material. The ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mn) may be, for example, 1.5 or more, or 2 or more, from the viewpoint of ease of producing cellulose nanofibers. The Mw can be controlled within the above range by selecting a cellulose raw material having Mw according to the purpose, appropriately performing physical treatment and / or chemical treatment on the cellulose raw material within an appropriate range, and the like. Mw / Mn also has the above range by selecting a cellulose raw material having Mw / Mn according to the purpose, appropriately performing physical treatment and / or chemical treatment on the cellulose raw material within an appropriate range, and the like. Can be controlled. In both Mw control and Mw / Mn control, the physical treatment includes dry or wet pulverization of microfluidizers, ball mills, disc mills, etc., grinders, homomixers, high-pressure homogenizers, ultrasonic devices. A physical treatment for applying a mechanical force such as impact, shearing, shearing, and friction due to the above can be exemplified, and the chemical treatment can be exemplified by cooking, bleaching, acid treatment, regenerated cellulose formation, and the like.

ここでいうセルロースナノファイバーの重量平均分子量及び数平均分子量とは、セルロースを塩化リチウムが添加されたN,N−ジメチルアセトアミドに溶解させたうえで、N,N−ジメチルアセトアミドを溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィによって求めた値である。 The weight average molecular weight and the number average molecular weight of the cellulose nanofibers referred to here are gel permeations in which cellulose is dissolved in N, N-dimethylacetamide to which lithium chloride is added, and then N, N-dimethylacetamide is used as a solvent. It is a value obtained by chromatography.

セルロースナノファイバーの重合度(すなわち平均重合度)又は分子量を制御する方法としては、加水分解処理等が挙げられる。加水分解処理によって、セルロース内部の非晶質セルロースの解重合が進み、平均重合度が小さくなる。また同時に、加水分解処理により、上述の非晶質セルロースに加え、ヘミセルロースやリグニン等の不純物も取り除かれるため、繊維質内部が多孔質化する。 Examples of the method for controlling the degree of polymerization (that is, the average degree of polymerization) or the molecular weight of the cellulose nanofibers include hydrolysis treatment and the like. By the hydrolysis treatment, the depolymerization of the amorphous cellulose inside the cellulose proceeds, and the average degree of polymerization becomes small. At the same time, the hydrolysis treatment removes impurities such as hemicellulose and lignin in addition to the above-mentioned amorphous cellulose, so that the inside of the fiber becomes porous.

加水分解の方法は、特に制限されないが、酸加水分解、アルカリ加水分解、熱水分解、スチームエクスプロージョン、マイクロ波分解等が挙げられる。これらの方法は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。酸加水分解の方法では、例えば、繊維性植物からパルプとして得たα−セルロースをセルロース原料とし、これを水系媒体に分散させた状態で、プロトン酸、カルボン酸、ルイス酸、ヘテロポリ酸等を適量加え、攪拌しながら加温することにより、容易に平均重合度を制御できる。この際の温度、圧力、時間等の反応条件は、セルロース種、セルロース濃度、酸種、酸濃度等により異なるが、目的とする平均重合度が達成されるよう適宜調製されるものである。例えば、2質量%以下の鉱酸水溶液を使用し、100℃以上、加圧下で、10分間以上セルロースを処理するという条件が挙げられる。この条件のとき、酸等の触媒成分がセルロース内部まで浸透し、加水分解が促進され、使用する触媒成分量が少なくなり、その後の精製も容易になる。なお、加水分解時のセルロース原料の分散液は、水の他、本発明の効果を損なわない範囲において有機溶媒を少量含んでいてもよい。 The method of hydrolysis is not particularly limited, and examples thereof include acid hydrolysis, alkaline hydrolysis, hot water hydrolysis, steam explosion, and microwave hydrolysis. These methods may be used alone or in combination of two or more. In the acid hydrolysis method, for example, α-cellulose obtained as pulp from a fibrous plant is used as a cellulose raw material, and in a state where the cellulose is dispersed in an aqueous medium, an appropriate amount of protonic acid, carboxylic acid, Lewis acid, heteropolyacid, etc. is added. In addition, the average degree of polymerization can be easily controlled by heating while stirring. The reaction conditions such as temperature, pressure, and time at this time differ depending on the cellulose type, cellulose concentration, acid type, acid concentration, etc., but are appropriately prepared so as to achieve the desired average degree of polymerization. For example, there is a condition that cellulose is treated with a mineral acid aqueous solution of 2% by mass or less at 100 ° C. or higher and under pressure for 10 minutes or longer. Under this condition, the catalyst component such as acid permeates into the inside of the cellulose, hydrolysis is promoted, the amount of the catalyst component used is reduced, and the subsequent purification is facilitated. In addition to water, the dispersion liquid of the cellulose raw material at the time of hydrolysis may contain a small amount of an organic solvent as long as the effect of the present invention is not impaired.

セルロースが含み得るアルカリ可溶多糖類は、ヘミセルロースのほか、β−セルロース及びγ−セルロースも包含する。アルカリ可溶多糖類とは、植物(例えば木材)を溶媒抽出及び塩素処理して得られるホロセルロースのうちのアルカリ可溶部として得られる成分(すなわちホロセルロースからα−セルロースを除いた成分)として当業者に理解される。アルカリ可溶多糖類は、水酸基を含む多糖であり耐熱性が悪く、熱がかかった場合に分解すること、熱エージング時に黄変を引き起こすこと、セルロースの強度低下の原因になること等の不都合を招来し得ることから、セルロース中のアルカリ可溶多糖類含有量は少ない方が好ましい。 Alkaline-soluble polysaccharides that cellulose can contain include hemicellulose, as well as β-cellulose and γ-cellulose. The alkali-soluble polysaccharide is a component (that is, a component obtained by removing α-cellulose from holocellulose) obtained as an alkali-soluble portion of holocellulose obtained by solvent extraction and chlorine treatment of a plant (for example, wood). Understood by those skilled in the art. Alkaline-soluble polysaccharides are polysaccharides containing hydroxyl groups and have poor heat resistance, and have the inconveniences of decomposing when heated, causing yellowing during heat aging, and causing a decrease in the strength of cellulose. It is preferable that the content of the alkali-soluble polysaccharide in the cellulose is low because it can be invited.

一態様において、セルロースナノファイバー中のアルカリ可溶多糖類平均含有率は、セルロースナノファイバーの良好な分散性を得る観点から、セルロースナノファイバー100質量%に対して、好ましくは、20質量%以下、又は18質量%以下、又は15質量%以下、又は12質量%以下である。上記含有率は、セルロースナノファイバーの製造容易性の観点から、1質量%以上、又は2質量%以上、又は3質量%以上であってもよい。 In one embodiment, the average content of alkali-soluble polysaccharides in the cellulose nanofibers is preferably 20% by mass or less with respect to 100% by mass of the cellulose nanofibers from the viewpoint of obtaining good dispersibility of the cellulose nanofibers. Or 18% by mass or less, 15% by mass or less, or 12% by mass or less. The content may be 1% by mass or more, 2% by mass or more, or 3% by mass or more from the viewpoint of ease of producing cellulose nanofibers.

アルカリ可溶多糖類平均含有率は、非特許文献(木質科学実験マニュアル、日本木材学会編、92〜97頁、2000年)に記載の手法より求めることができ、ホロセルロース含有率(Wise法)からαセルロース含有率を差し引くことで求められる。なおこの方法は当業界においてヘミセルロース量の測定方法として理解されている。1つのサンプルにつき3回アルカリ可溶多糖類含有率を算出し、算出したアルカリ可溶多糖類含有率の数平均をアルカリ可溶多糖類平均含有率とする。 The average content of alkali-soluble polysaccharides can be determined by the method described in non-patent literature (Wood Science Experiment Manual, edited by Japan Wood Society, pp. 92-97, 2000), and the holocellulose content (Wise method). It is obtained by subtracting the α-cellulose content from. This method is understood in the art as a method for measuring the amount of hemicellulose. The alkali-soluble polysaccharide content is calculated three times for one sample, and the number average of the calculated alkali-soluble polysaccharide content is defined as the alkali-soluble polysaccharide average content.

一態様において、セルロースナノファイバー中の酸不溶成分平均含有率は、セルロースナノファイバーの耐熱性低下及びそれに伴う変色を回避する観点から、セルロースナノファイバー100質量%に対して、好ましくは、10質量%以下、又は5質量%以下、又は3質量%以下である。上記含有率は、セルロースナノファイバーの製造容易性の観点から、0.1質量%以上、又は0.2質量%以上、又は0.3質量%以上であってもよい。 In one embodiment, the average content of the acid-insoluble component in the cellulose nanofibers is preferably 10% by mass with respect to 100% by mass of the cellulose nanofibers from the viewpoint of avoiding a decrease in heat resistance of the cellulose nanofibers and the accompanying discoloration. Below, or 5% by mass or less, or 3% by mass or less. The content may be 0.1% by mass or more, 0.2% by mass or more, or 0.3% by mass or more from the viewpoint of ease of producing cellulose nanofibers.

酸不溶成分平均含有率は、非特許文献(木質科学実験マニュアル、日本木材学会編、92〜97頁、2000年)に記載のクラーソン法を用いた酸不溶成分の定量として行う。なおこの方法は当業界においてリグニン量の測定方法として理解されている。硫酸溶液中でサンプルを撹拌してセルロース及びヘミセルロース等を溶解させた後、ガラスファイバーろ紙で濾過し、得られた残渣が酸不溶成分に該当する。この酸不溶成分重量より酸不溶成分含有率を算出し、そして、3サンプルについて算出した酸不溶成分含有率の数平均を酸不溶成分平均含有率とする。 The average content of acid-insoluble components is determined as a quantification of acid-insoluble components using the Clarson method described in a non-patent document (Wood Science Experiment Manual, edited by Japan Wood Society, pp. 92-97, 2000). This method is understood in the art as a method for measuring the amount of lignin. The sample is stirred in a sulfuric acid solution to dissolve cellulose, hemicellulose and the like, and then filtered through a glass fiber filter paper, and the obtained residue corresponds to an acid-insoluble component. The acid-insoluble component content is calculated from the weight of the acid-insoluble component, and the number average of the acid-insoluble component contents calculated for the three samples is taken as the acid-insoluble component average content.

セルロースナノファイバーの熱分解開始温度(TD)は、車載用途等で望まれる耐熱性及び機械強度を発揮できるという観点から、一態様において270℃以上であり、好ましくは275℃以上、より好ましくは280℃以上、さらに好ましくは285℃以上である。熱分解開始温度は高いほど好ましいが、セルロースナノファイバーの製造容易性の観点から、例えば、320℃以下、又は300℃以下であってもよい。 Cellulose nanofibers of the thermal decomposition temperature (T D), from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength desired in-vehicle use or the like can be exhibited, and at 270 ° C. or higher in one aspect, preferably 275 ° C. or higher, more preferably It is 280 ° C. or higher, more preferably 285 ° C. or higher. The higher the thermal decomposition start temperature is, the more preferable it is, but from the viewpoint of ease of producing cellulose nanofibers, for example, it may be 320 ° C. or lower, or 300 ° C. or lower.

本開示で、TDとは、図2の説明図に示すように、熱重量(TG)分析における、横軸が温度、縦軸が重量残存率%のグラフから求めた値である(尚、図2(B)は図2(A)の拡大図である。)。セルロースナノファイバーの150℃(水分がほぼ除去された状態)での重量(重量減少量0wt%)を起点としてさらに昇温を続け、1wt%重量減少時の温度(T1%)と2wt%重量減少時の温度(T2%)とを通る直線を得る。この直線と、重量減少量0wt%の起点を通る水平線(ベースライン)とが交わる点の温度をTDと定義する。 In the present disclosure, T D is a value obtained from a graph in which the horizontal axis is temperature and the vertical axis is% weight residual ratio in thermogravimetric (TG) analysis, as shown in the explanatory diagram of FIG. 2 (B) is an enlarged view of FIG. 2 (A). Starting from the weight (weight loss of 0 wt%) of the cellulose nanofibers at 150 ° C. (with almost all water removed), the temperature continues to rise, and the temperature (T 1% ) and 2 wt% weight at the time of 1 wt% weight loss. Obtain a straight line through the decreasing temperature (T 2%). The temperature at the intersection of this straight line and the horizontal line (baseline) passing through the starting point of the weight loss amount of 0 wt% is defined as T D.

1%重量減少温度(T1%)は、上記TDの手法で昇温を続けた際の、150℃の重量を起点とした1重量%重量減少時の温度である。 The 1% weight loss temperature (T 1% ) is the temperature at which the weight is reduced by 1% by weight starting from the weight of 150 ° C. when the temperature is continuously increased by the method of T D.

セルロースナノファイバーの250℃重量減少率(T250℃)は、TG分析において、セルロースナノファイバーを250℃、窒素フロー下で2時間保持した時の重量減少率である。 The 250 ° C. weight loss rate (T 250 ° C. ) of the cellulose nanofibers is the weight loss rate when the cellulose nanofibers are held at 250 ° C. under a nitrogen flow for 2 hours in TG analysis.

(化学修飾)
セルロースナノファイバーは、化学修飾されたセルロースナノファイバーであってよい。セルロースナノファイバーは、例えば原料パルプ又はリンターの段階、解繊処理中、又は解繊処理後に予め化学修飾されたものであっても良いし、スラリー調製工程中又はその後、或いは乾燥(造粒)工程中又はその後に化学修飾されてもよい。
(Chemical modification)
The cellulose nanofibers may be chemically modified cellulose nanofibers. Cellulose nanofibers may be chemically modified in advance, for example, at the stage of raw pulp or linter, during defibration treatment, or after defibration treatment, during or after the slurry preparation step, or during the drying (granulation) step. It may be chemically modified during or after that.

セルロースナノファイバーの修飾化剤としては、セルロースの水酸基と反応する化合物を使用でき、エステル化剤、エーテル化剤、及びシリル化剤が挙げられる。好ましい態様において、化学修飾は、エステル化剤を用いたアシル化である。エステル化剤としては、酸ハロゲン化物、酸無水物、及びカルボン酸ビニルエステル、カルボン酸が好ましい。 As the modifying agent for cellulose nanofibers, a compound that reacts with the hydroxyl group of cellulose can be used, and examples thereof include an esterifying agent, an etherizing agent, and a silylating agent. In a preferred embodiment, the chemical modification is acylation with an esterifying agent. As the esterifying agent, acid halides, acid anhydrides, carboxylic acid vinyl esters, and carboxylic acids are preferable.

酸ハロゲン化物は、下記式(1)で表される化合物からなる群より選択された少なくとも1種であってよい。
1−C(=O)−X (1)
(式中、R1は炭素数1〜24のアルキル基、炭素数2〜24のアルケニル基、炭素数3〜24のシクロアルキル基、又は炭素数6〜24のアリール基を表し、XはCl、Br又はIである。)
酸ハロゲン化物の具体例としては、塩化アセチル、臭化アセチル、ヨウ化アセチル、塩化プロピオニル、臭化プロピオニル、ヨウ化プロピオニル、塩化ブチリル、臭化ブチリル、ヨウ化ブチリル、塩化ベンゾイル、臭化ベンゾイル、ヨウ化ベンゾイル等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも、酸塩化物は反応性と取り扱い性の点から好適に採用できる。尚、酸ハロゲン化物の反応においては、触媒として働くと同時に副生物である酸性物質を中和する目的で、アルカリ性化合物を1種又は2種以上添加してもよい。アルカリ性化合物としては、具体的には:トリエチルアミン、トリメチルアミン等の3級アミン化合物;及びピリジン、ジメチルアミノピリジン等の含窒素芳香族化合物;が挙げられるが、これに限定されない。
The acid halide may be at least one selected from the group consisting of the compounds represented by the following formula (1).
R 1- C (= O) -X (1)
(In the formula, R 1 represents an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 24 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 24 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 24 carbon atoms, and X represents Cl. , Br or I.)
Specific examples of acid halides include acetyl chloride, acetyl bromide, acetyl iodide, propionyl chloride, propionyl bromide, propionyl iodide, butyryl chloride, butyryl bromide, butyryl iodide, benzoyl chloride, benzoyl bromide, and iodide. Examples include, but are not limited to, benzoyl chloride. Above all, the acid chloride can be suitably adopted from the viewpoint of reactivity and handleability. In the reaction of acid halides, one or more alkaline compounds may be added for the purpose of neutralizing an acidic substance which is a by-product at the same time as acting as a catalyst. Specific examples of the alkaline compound include, but are not limited to, tertiary amine compounds such as triethylamine and trimethylamine; and nitrogen-containing aromatic compounds such as pyridine and dimethylaminopyridine.

酸無水物としては、任意の適切な酸無水物類を用いることができる。例えば、
酢酸、プロピオン酸、(イソ)酪酸、吉草酸等の飽和脂肪族モノカルボン酸無水物;(メタ)アクリル酸、オレイン酸等の不飽和脂肪族モノカルボン酸無水物;
シクロヘキサンカルボン酸、テトラヒドロ安息香酸等の脂環族モノカルボン酸無水物;
安息香酸、4−メチル安息香酸等の芳香族モノカルボン酸無水物;
二塩基カルボン酸無水物として、例えば、無水コハク酸、アジピン酸等の無水飽和脂肪族ジカルボン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の無水不飽和脂肪族ジカルボン酸無水物、無水1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸等の無水脂環族ジカルボン酸、及び、無水フタル酸、無水ナフタル酸等の無水芳香族ジカルボン酸無水物等;
3塩基以上の多塩基カルボン酸無水物類として、例えば、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の(無水)ポリカルボン酸等が挙げられる。
尚、酸無水物の反応においては、触媒として、硫酸、塩酸、燐酸等の酸性化合物、又はルイス酸、(例えば、MYnで表されるルイス酸化合物であって、MはB、As,Ge等の半金属元素、又はAl、Bi、In等の卑金属元素、又はTi、Zn、Cu等の遷移金属元素、又はランタノイド元素を表し、nはMの原子価に相当する整数であり、2又は3を表し、Yはハロゲン原子、OAc、OCOCF3、ClO4、SbF6、PF6又はOSO2CF3(OTf)を表す。)、又はトリエチルアミン、ピリジン等のアルカリ性化合物を1種又は2種以上添加してもよい。
As the acid anhydride, any suitable acid anhydride can be used. for example,
Saturated aliphatic monocarboxylic acid anhydrides such as acetic acid, propionic acid, (iso) butyric acid and valeric acid; unsaturated aliphatic monocarboxylic acid anhydrides such as (meth) acrylic acid and oleic acid;
Alicyclic monocarboxylic acid anhydrides such as cyclohexanecarboxylic acid and tetrahydrobenzoic acid;
Aromatic monocarboxylic acid anhydrides such as benzoic acid and 4-methylbenzoic acid;
Examples of the dibasic carboxylic acid anhydride include anhydrous saturated aliphatic dicarboxylic acid such as succinic acid anhydride and adipic acid, anhydrous unsaturated aliphatic dicarboxylic acid anhydride such as maleic anhydride and itaconic acid anhydride, and 1-cyclohexene anhydride-1. , 2-Dicarboxylic acid, Hexahydrophthalic anhydride, Anhydrous alicyclic dicarboxylic acid such as methyltetrahydrophthalic anhydride, and Aromatic dicarboxylic acid anhydride such as phthalic acid anhydride and naphthalic acid anhydride;
Examples of the polybasic carboxylic acid anhydrides having 3 or more bases include (anhydrous) polycarboxylic acids such as trimellitic anhydride and pyromellitic anhydride.
In the reaction of the acid anhydride, as a catalyst, an acidic compound such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or phosphoric acid, or a Lewis acid (for example, a Lewis acid compound represented by MYn, M is B, As, Ge, etc.). Represents a semi-metal element, a base metal element such as Al, Bi, In, a transition metal element such as Ti, Zn, Cu, or a lanthanoid element, and n is an integer corresponding to the atomic value of M and is 2 or 3. , Y represents a halogen atom, OAc, OCOCF 3 , ClO 4 , SbF 6 , PF 6 or OSO 2 CF 3 (OTf)), or one or more alkaline compounds such as triethylamine and pyridine are added. You may.

カルボン酸ビニルエステルとしては、下記式(1):
R−COO−CH=CH2 …式(1)
{式中、Rは、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数2〜24のアルケニル基、炭素数3〜16のシクロアルキル基、又は炭素数6〜24のアリール基のいずれかである。}で表されるカルボン酸ビニルエステルが好ましい。カルボン酸ビニルエステルは、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、オクチル酸ビニルアジピン酸ジビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、オクチル酸ビニル、安息香酸ビニル、及び桂皮酸ビニルからなる群より選択された少なくとも1種であることがより好ましい。カルボン酸ビニルエステルによるエステル化反応のとき、触媒として、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、1〜3級アミン、4級アンモニウム塩、イミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、並びにアルコキシドからなる群より選ばれる1種又は2種以上を添加しても良い。
The carboxylic acid vinyl ester has the following formula (1):
R-COO-CH = CH 2 ... Equation (1)
{In the formula, R is either an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 24 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 16 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 24 carbon atoms. } Is preferred. The carboxylic acid vinyl esters include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl caproate, cyclohexanevinyl carboxylate, vinyl caprylate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, vinyl stearate, and pivalin. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of vinyl acid acid, vinyl octylate divinyl adipate, vinyl methacrylate, vinyl crotonate, vinyl pivalate, vinyl octylate, vinyl benzoate, and vinyl cinnamic acid. .. In the esterification reaction with carboxylic acid vinyl ester, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, alkali metal carbonate, alkaline earth metal carbonate, alkali metal hydrogen carbonate, grades 1 to 3 can be used as catalysts. One or more selected from the group consisting of amines, quaternary ammonium salts, imidazoles and derivatives thereof, pyridines and derivatives thereof, and alkoxides may be added.

アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。 アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウム等が挙げられる。 Examples of the alkali metal hydroxide and alkaline earth metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide and the like. Alkali metal carbonate, alkaline earth metal carbonate, alkali metal hydrogen carbonate include lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, carbonic acid. Examples include potassium hydrogen, cesium hydrogen carbonate, and the like.

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

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

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

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

カルボン酸としては、下記式(1)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。
R−COOH …(1)
(式中、Rは、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数3〜16のシクロアルキル基、又は炭素数6〜16のアリール基を表す。)
Examples of the carboxylic acid include at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (1).
R-COOH ... (1)
(In the formula, R represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 16 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 16 carbon atoms.)

カルボン酸の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、シクロヘキサンカルボン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ピバリン酸、メタクリル酸、クロトン酸、ピバリン酸、オクチル酸、安息香酸、及び桂皮酸からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。 Specific examples of the carboxylic acid include acetic acid, propionic acid, butyric acid, caproic acid, cyclohexanecarboxylic acid, capric acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, pivalic acid, methacrylic acid, crotonic acid and pivalin. Included is at least one selected from the group consisting of acid, octyl acid, benzoic acid, and cinnamic acid.

これらカルボン酸の中でも、酢酸、プロピオン酸、及び酪酸からなる群から選択される少なくとも一種、特に酢酸が、反応効率の観点から好ましい。
尚、カルボン酸の反応においては、触媒として、硫酸、塩酸、燐酸等の酸性化合物、又はルイス酸、(例えば、MYnで表されるルイス酸化合物であって、MはB、As,Ge等の半金属元素、又はAl、Bi、In等の卑金属元素、又はTi、Zn、Cu等の遷移金属元素、又はランタノイド元素を表し、nはMの原子価に相当する整数であり、2又は3を表し、Yはハロゲン原子、OAc、OCOCF3、ClO4、SbF6、PF6又はOSO2CF3(OTf)を表す。)、又はトリエチルアミン、ピリジン等のアルカリ性化合物を1種又は2種以上添加してもよい。
Among these carboxylic acids, at least one selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, and butyric acid, particularly acetic acid, is preferable from the viewpoint of reaction efficiency.
In the reaction of the carboxylic acid, the catalyst may be an acidic compound such as sulfuric acid, hydrochloric acid or phosphoric acid, or a Lewis acid (for example, a Lewis acid compound represented by MYn, in which M is B, As, Ge or the like. It represents a semi-metal element, a base metal element such as Al, Bi, In, a transition metal element such as Ti, Zn, Cu, or a lanthanoid element, and n is an integer corresponding to the atomic value of M, and 2 or 3 is used. Representing, Y represents a halogen atom, OAc, OCOCF 3 , ClO 4 , SbF 6 , PF 6 or OSO 2 CF 3 (OTf)), or one or more alkaline compounds such as triethylamine and pyridine are added. May be.

これらエステル化反応剤の中でも、特に、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及び酪酸ビニル、酢酸からなる群から選択された少なくとも一種、中でも無水酢酸及び酢酸ビニルが、反応効率の観点から好ましい。 Among these esterification reactants, in particular, at least one selected from the group consisting of acetic anhydride, propionic anhydride, butyric anhydride, vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl butyrate and acetic acid, among which acetic anhydride and vinyl acetate are used. It is preferable from the viewpoint of reaction efficiency.

セルロースナノファイバーが化学修飾(例えばアシル化等の疎水化によって)されている場合、樹脂中での当該セルロースナノファイバーの分散性は良好である傾向があるが、セルロースナノファイバーは、非置換又は低置換度であっても樹脂中で良好な分散性を示すことができる。セルロースナノファイバーがエステル化セルロースである場合、アシル置換度(DS)は、一態様において1.0以下であり、好ましくは0.1以上1.0以下である。DSが0.1以上であれば、熱分解開始温度が高い、エステル化セルロース及びこれを含む樹脂組成物を得ることができる。一方、DSが1.0以下であると、エステル化セルロース中に未修飾のセルロース骨格が残存するため、セルロース由来の高い引張強度及び寸法安定性と化学修飾由来の高い熱分解開始温度を兼ね備えた、エステル化セルロース及びこれを含む樹脂組成物を得ることができる。DSはより好ましくは0.2以上、さらに好ましくは0.25以上、特に好ましくは0.3以上、最も好ましくは0.5以上であり、より好ましくは0.8以下、さらに好ましくは0.7以下、特に好ましくは0.6以下、最も好ましくは0.5以下である。 When the cellulose nanofibers are chemically modified (eg, by hydrophobicity such as acylation), the dispersibility of the cellulose nanofibers in the resin tends to be good, but the cellulose nanofibers are unsubstituted or low. Even with the degree of substitution, good dispersibility in the resin can be shown. When the cellulose nanofiber is esterified cellulose, the acyl substitution degree (DS) is 1.0 or less in one embodiment, preferably 0.1 or more and 1.0 or less. When the DS is 0.1 or more, an esterified cellulose having a high thermal decomposition start temperature and a resin composition containing the same can be obtained. On the other hand, when the DS is 1.0 or less, an unmodified cellulose skeleton remains in the esterified cellulose, so that it has both high tensile strength and dimensional stability derived from cellulose and a high thermal decomposition start temperature derived from chemical modification. , Esterified cellulose and a resin composition containing the same can be obtained. The DS is more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.25 or more, particularly preferably 0.3 or more, most preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or less, still more preferably 0.7. Below, it is particularly preferably 0.6 or less, and most preferably 0.5 or less.

化学修飾セルロースの修飾基がアシル基の場合、アシル置換度(DS)は、エステル化セルロースの反射型赤外吸収スペクトルから、アシル基由来のピークとセルロース骨格由来のピークとのピーク強度比に基づいて算出することができる。アシル基に基づくC=Oの吸収バンドのピークは1730cm-1に出現し、セルロース骨格鎖に基づくC−Oの吸収バンドのピークは1030cm-1に出現する(図3参照)。エステル化セルロースのDSは、後述するエステル化セルロースの固体NMR測定から得られるDSと、セルロース骨格鎖C−Oの吸収バンドのピーク強度に対するアシル基に基づくC=Oの吸収バンドのピーク強度の比率で定義される修飾化率(IRインデックス1030)との相関グラフを作製し、相関グラフから算出された検量線
置換度DS = 4.13 × IRインデックス(1030)
を使用することで求めることができる。
When the modifying group of the chemically modified cellulose is an acyl group, the degree of acyl substitution (DS) is based on the peak intensity ratio between the peak derived from the acyl group and the peak derived from the cellulose skeleton from the reflected infrared absorption spectrum of the esterified cellulose. Can be calculated. The peak of the C = O absorption band based on the acyl group appears at 1730 cm -1, and the peak of the C—O absorption band based on the cellulose skeleton chain appears at 1030 cm -1 (see FIG. 3). The DS of esterified cellulose is the ratio of the peak intensity of the absorption band of C = O based on the acyl group to the peak intensity of the absorption band of the cellulose skeleton chain C—O and the DS obtained from the solid NMR measurement of the esterified cellulose described later. A correlation graph with the modification rate (IR index 1030) defined in is prepared, and the calibration curve substitution degree DS = 4.13 × IR index (1030) calculated from the correlation graph.
Can be obtained by using.

固体NMRによるエステル化セルロースのDSの算出方法は、凍結粉砕したエステル化セルロースについて13C固体NMR測定を行い、50ppmから110ppmの範囲に現れるセルロースのピラノース環由来の炭素C1−C6に帰属されるシグナルの合計面積強度(Inp)に対する修飾基由来の1つの炭素原子に帰属されるシグナルの面積強度(Inf)より下記式で求めることができる。
DS=(Inf)×6/(Inp)
たとえば、修飾基がアセチル基の場合、−CH3に帰属される23ppmのシグナルを用いれば良い。
用いる13C固体NMR測定の条件は例えば以下の通りである。
装置 :Bruker Biospin Avance500WB
周波数 :125.77MHz
測定方法 :DD/MAS法
待ち時間 :75sec
NMR試料管 :4mmφ
積算回数 :640回(約14Hr)
MAS :14,500Hz
化学シフト基準:グリシン(外部基準:176.03ppm)
The method for calculating the DS of esterified cellulose by solid NMR is to perform 13 C solid NMR measurement on frozen and pulverized esterified cellulose, and the signal attributed to carbon C1-C6 derived from the pyranose ring of cellulose appearing in the range of 50 ppm to 110 ppm. It can be obtained by the following formula from the area intensity (Inf) of the signal assigned to one carbon atom derived from the modifying group with respect to the total area intensity (Inp) of.
DS = (Inf) x 6 / (Inp)
For example, if the modifying group is an acetyl group, a 23 ppm signal attributed to −CH 3 may be used.
The conditions for the 13 C solid-state NMR measurement used are as follows, for example.
Equipment: Bruker Biospin Avance 500WB
Frequency: 125.77MHz
Measurement method: DD / MAS method Waiting time: 75 sec
NMR sample tube: 4 mmφ
Total number of times: 640 times (about 14 hours)
MAS: 14,500Hz
Chemical shift standard: Glycine (external standard: 176.03 ppm)

化学修飾セルロースの繊維全体の修飾度(DSt)(これは上記のアシル置換度(DS)と同義である。)に対する繊維表面の修飾度(DSs)の比率で定義されるDS不均一比(DSs/DSt)は、好ましくは1.05以上である。DS不均一比の値が大きいほど、鞘芯構造様の不均一構造(すなわち、繊維表層が高度に化学修飾される一方で繊維中心部が元の未修飾に近いセルロースの構造を保持している構造)が顕著であり、セルロース由来の高い引張強度及び寸法安定性を有しつつ、樹脂との複合化時の樹脂との親和性の向上、及び樹脂組成物の寸法安定性の向上が可能である。DS不均一比は、より好ましくは、1.1以上、又は1.2以上、又は1.3以上、又は1.5以上、又は2.0であり、化学修飾セルロースの製造容易性の観点から、好ましくは、30以下、又は20以下、又は10以下、又は6以下、又は4以下、又は3以下である。
DSsの値は、エステル化セルロースの修飾度に応じて変わるが、一例として、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、さらに好ましくは0.3以上、さらに好ましくは0.5以上であり、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.5以下、特に好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下、特に好ましくは1.2以下、最も好ましくは1.0以下である。DStの好ましい範囲は、アシル置換基(DS)について前述したとおりである。
DS non-uniformity ratio (DSs) defined by the ratio of the degree of modification (DSs) of the fiber surface to the degree of modification (DSt) of the entire fiber of chemically modified cellulose (which is synonymous with the above-mentioned degree of acyl substitution (DS)). / DSt) is preferably 1.05 or more. The larger the value of the DS non-uniformity ratio, the more non-uniform structure like the sheath core structure (that is, the fiber surface layer is highly chemically modified, while the fiber center retains the original unmodified cellulose structure. (Structure) is remarkable, and while having high tensile strength and dimensional stability derived from cellulose, it is possible to improve the affinity with the resin at the time of compounding with the resin and the dimensional stability of the resin composition. be. The DS non-uniformity ratio is more preferably 1.1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.5 or more, or 2.0, from the viewpoint of ease of production of chemically modified cellulose. , Preferably 30 or less, or 20 or less, or 10 or less, or 6 or less, or 4 or less, or 3 or less.
The value of DSs varies depending on the degree of modification of the esterified cellulose, but as an example, it is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.3 or more, still more preferably 0.5 or more. It is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, particularly preferably 2.0 or less, still more preferably 1.5 or less, particularly preferably 1.2 or less, and most preferably 1.0 or less. be. The preferred range of DSt is as described above for acyl substituents (DS).

化学修飾セルロースのDS不均一比の変動係数(CV)は、小さいほど、樹脂組成物の各種物性のバラつきが小さくなるため好ましい。上記変動係数は、好ましくは、50%以下、又は40%以下、又は30%以下、又は20%以下である。上記変動係数は、例えば、セルロース原料を解繊した後に化学修飾を行って化学修飾セルロースを得る方法(すなわち逐次法)ではより低減され得る一方、セルロース原料の解繊と化学修飾とを同時に行う方法(すなわち同時法)では増大され得る。この作用機序は明確になっていないが、同時法では、解繊の初期に生成した細い繊維において化学修飾がより進行しやすく、そして、化学修飾によってセルロースミクロフィブリル間の水素結合が減少すると解繊がさらに進行する結果、DS不均一比の変動係数が増大すると考えられる。 The smaller the coefficient of variation (CV) of the DS non-uniformity ratio of the chemically modified cellulose is, the smaller the variation in various physical properties of the resin composition is, which is preferable. The coefficient of variation is preferably 50% or less, 40% or less, 30% or less, or 20% or less. The fluctuation coefficient can be further reduced by, for example, a method of defibrating a cellulose raw material and then chemically modifying to obtain chemically modified cellulose (that is, a sequential method), while a method of simultaneously defibrating and chemically modifying a cellulose raw material. (Ie, simultaneous method) can be increased. Although the mechanism of this action has not been clarified, it is understood that the simultaneous method facilitates chemical modification in fine fibers produced in the early stage of defibration, and that the chemical modification reduces hydrogen bonds between cellulose microfibrils. As a result of the further progress of the fibers, it is considered that the fluctuation coefficient of the DS non-uniformity ratio increases.

DS不均一比の変動係数(CV)は、化学修飾セルロースの水分散体(固形分率10質量%以上)を100g採取し、10gずつ凍結粉砕したものを測定サンプルとし、10サンプルのDSt及びDSsからDS不均一比を算出した後、得られた10個のサンプル間でのDS不均一比の標準偏差(σ)及び算術平均(μ)から、下記式で算出できる。
DS不均一比=DSs/DSt
変動係数(%)=標準偏差σ/算術平均μ×100
For the coefficient of variation (CV) of the DS non-uniformity ratio, 100 g of an aqueous dispersion of chemically modified cellulose (solid content of 10% by mass or more) was sampled and frozen and crushed by 10 g, and 10 samples of DSt and DSs were used as measurement samples. After calculating the DS non-uniformity ratio from, it can be calculated by the following formula from the standard deviation (σ) and the arithmetic average (μ) of the DS non-uniformity ratio among the obtained 10 samples.
DS non-uniform ratio = DSs / DSt
Coefficient of variation (%) = standard deviation σ / arithmetic mean μ × 100

DSsの算出方法は以下のとおりである。すなわち、凍結粉砕により粉末化したエステル化セルロースを2.5mmφの皿状試料台に載せ、表面を抑えて平らにし、X線光電子分光法(XPS)による測定を行う。XPSスペクトルは、サンプルの表層のみ(典型的には数nm程度)の構成元素及び化学結合状態を反映する。得られたC1sスペクトルについてピーク分離を行い、セルロースのピラノース環由来の炭素C2−C6帰属されるピーク(289eV、C−C結合)の面積強度(Ixp)に対する修飾基由来の1つの炭素原子に帰属されるピークの面積強度(Ixf)より下記式で求めることができる。
DSs=(Ixf)×5/(Ixp)
たとえば、修飾基がアセチル基の場合、C1sスペクトルを285eV、286eV,288eV,289eVでピーク分離を行った後、Ixpには289evのピークを、Ixfにはアセチル基のO−C=O結合由来のピーク(286eV)を用いれば良い。
用いるXPS測定の条件は例えば以下の通りである。
使用機器 :アルバックファイVersaProbeII
励起源 :mono.AlKα 15kV×3.33mA
分析サイズ :約200μmφ
光電子取出角 :45°
取込領域
Narrow scan:C 1s、O 1s
Pass Energy:23.5eV
The calculation method of DSs is as follows. That is, the esterified cellulose powdered by freeze pulverization is placed on a dish-shaped sample table having a diameter of 2.5 mm, the surface is suppressed and flattened, and measurement is performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The XPS spectrum reflects the constituent elements and chemical bond states of only the surface layer of the sample (typically about several nm). Peak separation was performed on the obtained C1s spectrum, and the peak (289eV, CC bond) attributed to carbon C2-C6 derived from the pyranose ring of cellulose was assigned to one carbon atom derived from the modifying group with respect to the area intensity (Ipp). It can be obtained by the following formula from the area intensity (Ixf) of the peak to be formed.
DSs = (Ixf) x 5 / (Ixp)
For example, when the modifying group is an acetyl group, the C1s spectrum is separated into peaks at 285 eV, 286 eV, 288 eV, and 289 eV, and then a peak of 289 ev is used for Ipp and an OC = O bond of the acetyl group is used for Ixf. A peak (286 eV) may be used.
The conditions for XPS measurement used are as follows, for example.
Equipment used: ULVAC-PHI VersaProbeII
Excitation source: mono. AlKα 15kV x 3.33mA
Analysis size: Approximately 200 μmφ
Photoelectron extraction angle: 45 °
Capture area Now scan: C 1s, O 1s
Pass Energy: 23.5eV

樹脂組成物中、ポリアミド100質量部に対するセルロースナノファイバーの量は、セルロースナノファイバーの使用による樹脂組成物の物性向上効果を良好に得る観点から、好ましくは、1質量部以上、又は5質量部以上、又は10質量部以上、又は15質量部以上であり、ポリアミド中にセルロースナノファイバーを良好に分散させる観点から、好ましくは、40質量部以下、又は35質量部以下、又は30質量部以下、又は20質量部以下である。 In the resin composition, the amount of the cellulose nanofibers with respect to 100 parts by mass of the polyamide is preferably 1 part by mass or more or 5 parts by mass or more from the viewpoint of satisfactorily obtaining the effect of improving the physical properties of the resin composition by using the cellulose nanofibers. , 10 parts by mass or more, or 15 parts by mass or more, and preferably 40 parts by mass or less, 35 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less, or from the viewpoint of satisfactorily dispersing cellulose nanofibers in polyamide. It is 20 parts by mass or less.

[一価金属ハロゲン化物]
一態様において、樹脂組成物は一価金属ハロゲン化物を含む。一価金属ハロゲン化物は、樹脂組成物中のポリアミドの融点を良好に降下させる能力を有する。理論に拘束されることを望まないが、一価金属ハロゲン化物は、ポリアミドの結晶構造を変化(例えばα結晶相からγ結晶相に変化)させる作用を有し得ることから、ポリアミドの融点を降下させる効果に優れると考えられる。樹脂組成物中に一価金属ハロゲン化物を含有させることで当該樹脂組成物の伸び特性を向上させることができる。なお一態様において、一価金属ハロゲン化物は、ポリアミドの酸化劣化を抑制する作用も有し得ることから、樹脂組成物の耐久性を向上させることができる。一価金属ハロゲン化物は、ポリアミド中でのセルロースナノファイバーの分散性を向上させることによってセルロースナノファイバーによる樹脂組成物の特性改善効果を更に向上させ得る点でも有利である。樹脂組成物中、ポリアミド100質量部に対する一価金属ハロゲン化物の量は、ポリアミドの融点を降下させる効果を良好に得る観点から、好ましくは、0.1質量部以上、又は1質量部以上、又は10質量部以上、又は20質量部以上であり、ポリアミドが本来的に有する優れた特性(引張強度、曲げ強度、耐摩耗性、耐熱性等)を良好に維持する観点から、好ましくは、50質量部以下、又は40質量部以下、又は30質量部以下である。
[Monovalent metal halide]
In one embodiment, the resin composition comprises a monovalent metal halide. The monovalent metal halide has the ability to satisfactorily lower the melting point of the polyamide in the resin composition. Although not bound by theory, monovalent metal halides can have the effect of changing the crystal structure of the polyamide (eg, changing from the α crystal phase to the γ crystal phase), thus lowering the melting point of the polyamide. It is considered to be excellent in the effect of making it. By containing a monovalent metal halide in the resin composition, the elongation characteristics of the resin composition can be improved. In one embodiment, the monovalent metal halide can also have an effect of suppressing oxidative deterioration of the polyamide, so that the durability of the resin composition can be improved. The monovalent metal halide is also advantageous in that the effect of improving the characteristics of the resin composition by the cellulose nanofibers can be further improved by improving the dispersibility of the cellulose nanofibers in the polyamide. In the resin composition, the amount of the monovalent metal halide with respect to 100 parts by mass of the polyamide is preferably 0.1 part by mass or more, or 1 part by mass or more, or from the viewpoint of obtaining a good effect of lowering the melting point of the polyamide. It is 10 parts by mass or more, or 20 parts by mass or more, and is preferably 50 parts by mass from the viewpoint of maintaining good the excellent properties (tensile strength, bending strength, abrasion resistance, heat resistance, etc.) inherent in polyamide. It is less than a part, 40 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less.

一価金属ハロゲン化物としては、ヨウ化銅(CuI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、臭化ナトリウム(NaBr)、臭化カリウム(KBr)等を例示できる。一態様において、一価金属ハロゲン化物は、好ましくは臭化物又はヨウ化物であり、特に好ましくは、ヨウ化カリウムである。 Examples of the monovalent metal halide include copper iodide (CuI), sodium iodide (NaI), potassium iodide (KI), sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), sodium bromide (NaBr), and bromide. Potassium (KBr) and the like can be exemplified. In one embodiment, the monovalent metal halide is preferably bromide or iodide, particularly preferably potassium iodide.

[追加の成分]
樹脂組成物は、前述した成分(ポリアミド、セルロースナノファイバー、及びヨウ化カリウム)以外に、分散剤、酸化防止剤、防腐剤、増粘剤等の追加の成分を更に含んでもよい。
[Additional ingredients]
In addition to the above-mentioned components (polyamide, cellulose nanofibers, and potassium iodide), the resin composition may further contain additional components such as dispersants, antioxidants, preservatives, and thickeners.

(分散剤)
分散剤は、樹脂中でのセルロースナノファイバーの分散性を向上させることに寄与する。分散剤は、1種の物質でも2種以上の物質の混合物であってもよい。後者の場合、本開示の特性値(例えば融点、分子量、HLB値、SP値)は、当該混合物の値を意味する。
(Dispersant)
The dispersant contributes to improving the dispersibility of the cellulose nanofibers in the resin. The dispersant may be one substance or a mixture of two or more substances. In the latter case, the characteristic values of the present disclosure (eg, melting point, molecular weight, HLB value, SP value) mean the value of the mixture.

分散剤の融点は、セルロースの周囲を分散剤がより均一にコーティングでき、セルロースを樹脂中でより均一に分散させることができる点で、80℃以下、又は70℃以下であってよく、−100℃以上、又は−50℃以上であってよい。分散剤の数平均分子量は、セルロースの周囲を分散剤がより均一にコーティングでき、セルロースを樹脂中でより均一に分散させることができる点で、1000以上、又は2000以上であってよく、50000以下、又は20000以下であってよい。分散剤の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用い、標準ポリスチレン換算で求められる値である。 The melting point of the dispersant may be 80 ° C. or lower, or 70 ° C. or lower, -100 in that the dispersant can more uniformly coat the periphery of the cellulose and disperse the cellulose more uniformly in the resin. The temperature may be ℃ or higher, or -50 ° C or higher. The number average molecular weight of the dispersant may be 1000 or more, or 2000 or more, and 50,000 or less in that the dispersant can more uniformly coat the periphery of the cellulose and disperse the cellulose more uniformly in the resin. , Or may be 20000 or less. The number average molecular weight of the dispersant is a value obtained in terms of standard polystyrene using gel permeation chromatography.

分散剤は、セルロースの凝集を抑制する観点で、水溶性ポリマーであることが好ましい。本開示で、「水溶性」とは、23℃で100gの水に対して0.1g以上溶解することを意味する。更には、分散剤は親水性セグメント及び疎水性セグメントを有する(すなわち両親媒性分子である)ことが、樹脂中にセルロースをより均一に分散させる観点で更に好ましい。両親媒性分子としては、炭素原子を基本骨格とし、炭素、水素、酸素、窒素、塩素、硫黄、及びリンから選ばれる元素から構成される官能基を有するものが挙げられる。分子中に上述の構造を有していれば、無機化合物と上記官能基とが化学結合したものも好ましい。親水性セグメントは、セルロースの表面との親和性が良好であり、疎水性セグメントは、親水性セグメントを介してセルロース同士の凝集を抑制し、更には樹脂と相溶し易い特徴がある。そのため分散剤において親水性セグメントと疎水性セグメントとは同一分子内に存在することが好ましい。 The dispersant is preferably a water-soluble polymer from the viewpoint of suppressing the aggregation of cellulose. In the present disclosure, "water-soluble" means that 0.1 g or more is dissolved in 100 g of water at 23 ° C. Further, it is more preferable that the dispersant has a hydrophilic segment and a hydrophobic segment (that is, it is an amphipathic molecule) from the viewpoint of more uniformly dispersing cellulose in the resin. Examples of amphipathic molecules include those having a carbon atom as a basic skeleton and having a functional group composed of an element selected from carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, chlorine, sulfur, and phosphorus. If the molecule has the above-mentioned structure, a chemical bond between the inorganic compound and the above-mentioned functional group is also preferable. The hydrophilic segment has a good affinity with the surface of cellulose, and the hydrophobic segment has a characteristic that it suppresses agglutination between celluloses via the hydrophilic segment and is easily compatible with the resin. Therefore, in the dispersant, it is preferable that the hydrophilic segment and the hydrophobic segment are present in the same molecule.

分散剤のHLB値は、好ましくは0.1以上8.0未満である。HLB値とは、界面活性剤の疎水性と親水性とのバランスを示す値であり、1〜20までの値をとり、数値が小さいほど疎水性が強く、数値が大きいほど親水性が強いことを示す。本開示で、HLB値は、以下のグリフィン法による式より求められる値である。なお下記式において、「親水基の式量の総和/分子量」とは、親水基の質量%である。
式1) グリフィン法:HLB値=20×(親水基の式量の総和/分子量)
The HLB value of the dispersant is preferably 0.1 or more and less than 8.0. The HLB value is a value indicating the balance between the hydrophobicity and the hydrophilicity of the surfactant, and takes a value from 1 to 20, and the smaller the value, the stronger the hydrophobicity, and the larger the value, the stronger the hydrophilicity. Is shown. In the present disclosure, the HLB value is a value obtained from the following formula by the Griffin method. In the following formula, the "total / molecular weight of the formulas of the hydrophilic groups" is the mass% of the hydrophilic groups.
Formula 1) Griffin method: HLB value = 20 × (sum of formulas of hydrophilic groups / molecular weight)

分散剤のHLB値の下限値は、水への易溶解性の観点から、好ましくは0.1、より好ましくは0.2、最も好ましくは1である。また、当該HLB値の上限値は、セルロースの樹脂への均一分散性の観点から、好ましくは8未満、より好ましくは7.5、最も好ましくは7である。 The lower limit of the HLB value of the dispersant is preferably 0.1, more preferably 0.2, and most preferably 1 from the viewpoint of easy solubility in water. The upper limit of the HLB value is preferably less than 8, more preferably 7.5, and most preferably 7 from the viewpoint of uniform dispersibility of cellulose in the resin.

典型的な態様において、親水性セグメントは、親水性構造(例えば水酸基、カルボキシ基、カルボニル基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、スルホ基等から選ばれる1つ以上の親水性基)を含むことによって、セルロースとの良好な親和性を示す部分である。親水性セグメントとしては、ポリエチレングリコールのセグメント(すなわち複数のオキシエチレンユニットのセグメント)(PEGブロック)、4級アンモニウム塩構造を含む繰り返し単位が含まれるセグメント、ポリビニルアルコールのセグメント、ポリビニルピロリドンのセグメント、ポリアクリル酸のセグメント、カルボキシビニルポリマーのセグメント、カチオン化グアガムのセグメント、ヒドロキシエチルセルロースのセグメント、メチルセルロースのセグメント、カルボキシメチルセルロースのセグメント、ポリウレタンのソフトセグメント(具体的にはジオールセグメント)等を例示できる。好ましい態様において、親水性セグメントは、オキシエチレンユニットを含む。 In a typical embodiment, the hydrophilic segment comprises a hydrophilic structure (eg, one or more hydrophilic groups selected from a hydroxyl group, a carboxy group, a carbonyl group, an amino group, an ammonium group, an amide group, a sulfo group, etc.). This is the part that shows good affinity with cellulose. Hydrophilic segments include polyethylene glycol segments (ie, multiple oxyethylene unit segments) (PEG blocks), segments containing repeating units containing quaternary ammonium salt structures, polyvinyl alcohol segments, polyvinylpyrrolidone segments, poly. Examples thereof include an acrylic acid segment, a carboxyvinyl polymer segment, a cationized guagam segment, a hydroxyethyl cellulose segment, a methyl cellulose segment, a carboxymethyl cellulose segment, and a polyurethane soft segment (specifically, a diol segment). In a preferred embodiment, the hydrophilic segment comprises an oxyethylene unit.

疎水性セグメントとしては、炭素数3以上のアルキレンオキシド単位を有するセグメント(例えば、PPGブロック)、また以下のポリマー構造を含むセグメント等を例示できる:
アクリル系ポリマー、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリヘキサメチレンアジパミド(6,6ナイロン)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(6,9ナイロン)、ポリヘキサメチレンセバカミド(6,10ナイロン)、ポリヘキサメチレンドデカノアミド(6,12ナイロン)、ポリビス(4‐アミノシクロヘキシル)メタンドデカン等の、炭素数4〜12の有機ジカルボン酸と炭素数2〜13の有機ジアミンとの重縮合物、ω−アミノ酸(例えばω−アミノウンデカン酸)の重縮合物(例えば、ポリウンデカンアミド(11ナイロン)等)、ε−アミノカプロラクタムの開環重合物であるポリカプラミド(6ナイロン)、ε−アミノラウロラクタムの開環重合物であるポリラウリックラクタム(12ナイロン)等の、ラクタムの開環重合物を含むアミノ酸ラクタム、ジアミンとジカルボン酸とから構成されるポリマー、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、疎水性シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂。
Examples of the hydrophobic segment include a segment having an alkylene oxide unit having 3 or more carbon atoms (for example, a PPG block), a segment containing the following polymer structure, and the like:
Acrylic polymer, styrene resin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, polyolefin resin, polyhexamethylene adipamide (6,6 nylon), polyhexamethylene azelamide (6,9 nylon), polyhexamethylene Organic dicarboxylic acids with 4 to 12 carbon atoms and 2 to 13 carbon atoms such as sebacamide (6,10 nylon), polyhexamethylenedodecanoamide (6,12 nylon), polybis (4-aminocyclohexyl) methadodecane, etc. Polycondensate with organic diamine, ω-amino acid (eg, ω-aminoundecanoic acid) polycondensate (eg, polyundecaneamide (11 nylon), etc.), polycapramid, which is a ring-opening polymer of ε-aminocaprolactam (eg, polyundecaneamide (11 nylon), etc.) 6 nylon), polylauric lactam (12 nylon) which is a ring-opening polymer of ε-aminolaurolactum, amino acid lactam containing a ring-opening polymer of lactam, polymer composed of diamine and dicarboxylic acid, polyacetal Nylon-based resin, polycarbonate-based resin, polyester-based resin, polyphenylen sulfide-based resin, polysulfone-based resin, polyether ketone-based resin, polyimide-based resin, fluorine-based resin, hydrophobic silicone-based resin, melamine-based resin, epoxy-based resin, phenol-based resin.

好ましい態様において、分散剤は、分子内に、親水性基としてPEGブロック、及び疎水性基としてPPGブロックを有する。 In a preferred embodiment, the dispersant has a PEG block as a hydrophilic group and a PPG block as a hydrophobic group in the molecule.

分散剤は、グラフト共重合体構造、及び/又はブロック共重合体構造を有することができる。これら構造は1種単独でもよいし、2種以上でもよい。2種以上の場合は、ポリマーアロイでもよい。またこれら共重合体の部分変性体、又は末端変性体(酸変性)でも良い。 The dispersant can have a graft copolymer structure and / or a block copolymer structure. These structures may be one kind alone or two or more kinds. In the case of two or more kinds, a polymer alloy may be used. Further, a partially modified product of these copolymers or a terminal modified product (acid modification) may be used.

分散剤の構造は、特に限定されないが、親水性セグメントをA、疎水性セグメントをBとしたときに、AB型ブロック共重合体、ABA型ブロック共重合体、BAB型ブロック共重合体、ABAB型ブロック共重合体、ABABA型ブロック共重合体、BABAB型共重合体、AとBを含む3分岐型共重合体、AとBを含む4分岐型共重合体、AとBを含む星型共重合体、AとBを含む単環状共重合体、AとBを含む多環状共重合体、AとBを含むかご型共重合体、等が挙げられる。 The structure of the dispersant is not particularly limited, but when the hydrophilic segment is A and the hydrophobic segment is B, the AB type block copolymer, the ABA type block copolymer, the BAB type block copolymer, and the ABAB type Block copolymer, ABABA type block copolymer, BABAB type copolymer, tribranched copolymer containing A and B, tetrabranched copolymer containing A and B, star type copolymer containing A and B Examples thereof include a polymer, a monocyclic copolymer containing A and B, a polycyclic copolymer containing A and B, and a cage-type copolymer containing A and B.

分散剤の構造は、好ましくはAB型ブロック共重合体、ABA型トリブロック共重合体、AとBを含む3分岐型共重合体、又はAとBを含む4分岐型共重合体であり、より好ましくはABA型トリブロック共重合体、3分岐構造体(すなわちAとBを含む3分岐型共重合体)、又は4分岐構造体(すなわちAとBを含む4分岐型共重合体)である。セルロースとの良好な親和性を確保するために、分散剤の構造は上記構造であることが望ましい。 The structure of the dispersant is preferably an AB-type block copolymer, an ABA-type triblock copolymer, a tri-branched copolymer containing A and B, or a quaternary-branched copolymer containing A and B. More preferably, it is an ABA-type triblock copolymer, a tri-branched structure (that is, a tri-branched copolymer containing A and B), or a 4-branched structure (that is, a 4-branched copolymer containing A and B). be. In order to ensure good affinity with cellulose, it is desirable that the structure of the dispersant is the above structure.

分散剤の好適例としては、親水性セグメントを与える化合物(例えば、ポリエチレングリコール)、疎水性セグメントを与える化合物(例えば、ポリプロピレングリコール、ポリ(テのふぁトラメチレンエーテル)グリコール(PTMEG)、ポリブタジエンジオール等)をそれぞれ1種以上用いて得られる共重合体(例えば、プロピレンオキシドとエチレンオキシドとのブロック共重合体、テトラヒドロフランとエチレンオキシドとのブロック共重合体)等が挙げられる。分散剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合は、ポリマーアロイとして用いてもよい。また、上記した共重合体が変性されたもの(例えば、不飽和カルボン酸、その酸無水物又はその誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物により変性されたもの)も用いることもできる。 Preferable examples of the dispersant include a compound that gives a hydrophilic segment (for example, polyethylene glycol), a compound that gives a hydrophobic segment (for example, polypropylene glycol, poly (tefa tramethylene ether) glycol (PTMEG), polybutadiene diol, and the like. ) Can be used as one or more (for example, a block copolymer of propylene oxide and ethylene oxide, a block copolymer of tetrahydrofuran and ethylene oxide) and the like. The dispersant may be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds are used in combination, it may be used as a polymer alloy. Further, a modified polymer described above (for example, modified with at least one compound selected from an unsaturated carboxylic acid, an acid anhydride thereof or a derivative thereof) can also be used.

これらの中でも、耐熱性(臭気性)及び機械特性の観点から、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体、ポリエチレングリコールとポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール(PTMEG)の共重合体、及びこれらの混合物が好ましく挙げられ、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体が、取り扱い性・コストの観点からより好ましい。 Among these, from the viewpoint of heat resistance (odor) and mechanical properties, polyethylene glycol and polypropylene glycol copolymers, polyethylene glycol and poly (tetramethylene ether) glycol (PTMEG) copolymers, and mixtures thereof are used. Preferred are mentioned, and a copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol is more preferable from the viewpoint of handleability and cost.

典型的な態様において、分散剤は曇点を有する。親水性部位としてポリオキシエチレン鎖等のポリエーテル鎖をもつ非イオン性界面活性剤の水溶液の温度を上昇させていくと、透明又は半透明であった水溶液がある温度(この温度を曇点という)で白濁する現象がみられる。すなわち、低温で透明又は半透明である水溶液を加温した際に、ある温度を境に非イオン性界面活性剤の溶解度が急激に低下し、それまで溶けていた界面活性剤同士が凝集・白濁して、水と分離する。これは、高温になると非イオン性界面活性剤が水和力を失う(ポリエーテル鎖と水との水素結合が切れ水への溶解度が急激に下がる)ためと考えられる。曇点はポリエーテル鎖が長いほど低い傾向にある。曇点以下の温度であれば、水に任意の割合で溶解することから、曇点は、分散剤における親水性の尺度となる。 In a typical embodiment, the dispersant has a cloud point. When the temperature of the aqueous solution of a nonionic surfactant having a polyether chain such as a polyoxyethylene chain as a hydrophilic part is raised, the temperature of a transparent or translucent aqueous solution (this temperature is called a cloud point). ), The phenomenon of cloudiness is seen. That is, when a transparent or translucent aqueous solution is heated at a low temperature, the solubility of the nonionic surfactant drops sharply at a certain temperature, and the surfactants that have been dissolved until then aggregate and become cloudy. And separate from water. It is considered that this is because the nonionic surfactant loses its hydration power at high temperature (the hydrogen bond between the polyether chain and water is broken and the solubility in water drops sharply). The cloud point tends to be lower as the polyether chain is longer. At temperatures below the cloud point, the cloud point is a measure of hydrophilicity in the dispersant, as it dissolves in water at any rate.

分散剤の曇点は以下の方法で測定する事ができる。音叉型振動式粘度計(例えば株式会社エー・アンド・デイ社製SV−10A)を用いて、分散剤の水溶液を0.5質量%、1.0質量%、5質量%に調整し、温度0〜100℃の範囲で測定を行う。この時、各濃度において変曲点(粘度の上昇変化、又は水溶液が曇化した点)を示した部分を曇点とする。 The cloud point of the dispersant can be measured by the following method. Using a sound fork type vibration viscous meter (for example, SV-10A manufactured by A & D Co., Ltd.), adjust the aqueous solution of the dispersant to 0.5% by mass, 1.0% by mass, and 5% by mass, and adjust the temperature. Measure in the range of 0 to 100 ° C. At this time, the portion showing the inflection point (the increase in viscosity or the clouding point of the aqueous solution) at each concentration is defined as the cloud point.

分散剤の曇点の下限値は、取扱い性の観点から、好ましくは10℃であり、より好ましくは20℃であり、最も好ましくは30℃である。また、当該曇点の上限値は、特に限定されないが、好ましくは120℃であり、より好ましくは110℃であり、さらに好ましくは100℃であり、最も好ましくは60℃である。セルロースとの良好な親和性を確保するために、分散剤の曇点は上述の範囲内にあることが望ましい。 The lower limit of the cloud point of the dispersant is preferably 10 ° C., more preferably 20 ° C., and most preferably 30 ° C. from the viewpoint of handleability. The upper limit of the cloud point is not particularly limited, but is preferably 120 ° C, more preferably 110 ° C, still more preferably 100 ° C, and most preferably 60 ° C. In order to ensure good affinity with cellulose, it is desirable that the cloud point of the dispersant is within the above range.

分散剤としては、溶解パラメーター(SP値)が7.25以上であるものがより好ましい。分散剤がこの範囲のSP値を有することで、セルロースの樹脂中での分散性が向上する。 As the dispersant, those having a dissolution parameter (SP value) of 7.25 or more are more preferable. When the dispersant has an SP value in this range, the dispersibility of cellulose in the resin is improved.

SP値は、Fodersの文献(R.F.Foders:Polymer Engineering & SCienCe,vol.12(10),p.2359−2370(1974))によると、物質の凝集エネルギー密度とモル分子量の両方に依存し、またこれらは物質の置換基の種類及び数に依存していると考えられ、上田らの文献(塗料の研究、No.152、OCt.2010)によると、後述する実施例に示す既存の主要な溶剤についてのSP値(Cal/Cm31/2が公開されている。 The SP value depends on both the aggregation energy density of the substance and the molar molecular weight, according to the Papers literature (RFFodors: Polymer Engineering & SCienCe, vol.12 (10), p.2359-2370 (1974)). However, these are considered to depend on the type and number of substituents of the substance, and according to the literature of Ueda et al. (Paint Study, No. 152, OCt. 2010), the existing existing examples shown in Examples described later are shown. SP values (Cal / Cm 3 ) 1/2 for major solvents have been published.

分散剤のSP値は、実験的には、SP値が既知の種々の溶剤に分散剤を溶解させたときの、可溶と不溶の境目から求めることができる。例えば、SP値が異なる各種溶剤(10mL)に、分散剤1mLを室温においてスターラー撹拌下で1時間溶解させた場合に、全量が溶解するかどうかで判断可能である。例えば、分散剤がジエチルエーテルに可溶であった場合は、その分散剤のSP値は7.25以上となる。 The SP value of the dispersant can be experimentally obtained from the boundary between soluble and insoluble when the dispersant is dissolved in various solvents having a known SP value. For example, when 1 mL of the dispersant is dissolved in various solvents (10 mL) having different SP values at room temperature under stirrer stirring for 1 hour, it can be determined whether or not the entire amount is dissolved. For example, when the dispersant is soluble in diethyl ether, the SP value of the dispersant is 7.25 or more.

分散剤(特に両親媒性分子)としては、水より高い沸点を有するものが好ましく、樹脂の融点よりも高い沸点を有するものが、樹脂中にセルロースを溶融混練時に均一に分散させる観点でより好ましい。なお、水よりも高い沸点とは、水の蒸気圧曲線における各圧力における沸点(例えば、1気圧下では100℃)よりも高い沸点を指す。 As the dispersant (particularly amphipathic molecule), one having a boiling point higher than that of water is preferable, and one having a boiling point higher than the melting point of the resin is more preferable from the viewpoint of uniformly dispersing cellulose in the resin during melt kneading. .. The boiling point higher than that of water means a boiling point higher than the boiling point at each pressure in the vapor pressure curve of water (for example, 100 ° C. under 1 atm).

分散剤として水より高い沸点を有するものを選択することで、例えば、分散剤の存在下で、液体媒体として水を含むスラリーを乾燥させてセルロース乾燥体を得る場合に、水が蒸発する過程で水と分散剤とが置換されてセルロース内部に分散剤が存在するようになるため、セルロースナノファイバーの凝集を大幅に抑制する効果を奏することができる。 By selecting a dispersant having a boiling point higher than that of water, for example, in the process of evaporating water when a slurry containing water as a liquid medium is dried to obtain a cellulose dry body in the presence of a dispersant. Since the water and the dispersant are replaced and the dispersant is present inside the cellulose, the effect of significantly suppressing the aggregation of the cellulose nanofibers can be achieved.

<樹脂組成物の製造方法>
本発明の一態様は、セルロースナノファイバーとポリアミドとを含む樹脂組成物の製造方法を提供する。セルロースナノファイバー(分散液、乾燥体又は当該乾燥体を分散媒に分散させてなる再分散液の形態であってよい)をポリアミドと溶融混練して樹脂組成物を製造できる。樹脂組成物のより具体的な製造方法としては、
−樹脂モノマーとセルロースナノファイバーとを混合し、重合反応を行い、得られた樹脂組成物をストランド状に押出し、水浴中で冷却固化させ、ペレット状成形体を得る方法、
−単軸又は二軸押出機を用いて、樹脂とセルロースナノファイバーとの混合物を溶融混練し、ストランド状に押出し、水浴中で冷却固化させ、ペレット状成形体を得る方法、
−単軸又は二軸押出機を用いて、樹脂とセルロースナノファイバーとの混合物を溶融混練し、棒状又は筒状に押出し冷却して押出成形体を得る方法、
−単軸又は二軸押出機を用いて、樹脂とセルロースナノファイバーとの混合物を溶融混練し、Tダイより押出しシート、又はフィルム状の成形体を得る方法、
等が挙げられる。好ましい態様においては、単軸又は二軸押出機を用いて、樹脂とセルロースナノファイバーとの混合物を溶融混練し、ストランド状に押出し、水浴中で冷却固化させ、ペレット状成形体を得る。
樹脂とセルロースナノファイバーの溶融混練方法の具体例としては、樹脂と、所望の比率で搬送されたセルロースナノファイバーとを混合した後、溶融混練する方法が挙げられる。
<Manufacturing method of resin composition>
One aspect of the present invention provides a method for producing a resin composition containing cellulose nanofibers and polyamide. A resin composition can be produced by melt-kneading cellulose nanofibers (which may be in the form of a dispersion liquid, a dried product, or a redispersion liquid obtained by dispersing the dried product in a dispersion medium) with polyamide. As a more specific manufacturing method of the resin composition,
-A method of mixing a resin monomer and cellulose nanofibers, carrying out a polymerization reaction, extruding the obtained resin composition into strands, cooling and solidifying in a water bath, and obtaining a pellet-shaped molded product.
-A method of melt-kneading a mixture of resin and cellulose nanofibers using a single-screw or twin-screw extruder, extruding it into strands, and cooling and solidifying it in a water bath to obtain a pellet-shaped molded product.
-A method of melt-kneading a mixture of resin and cellulose nanofibers using a single-screw or twin-screw extruder, extruding it into a rod or cylinder and cooling it to obtain an extruded body.
-A method of melt-kneading a mixture of resin and cellulose nanofibers using a single-screw or twin-screw extruder to obtain an extruded sheet or film-shaped molded product from a T-die.
And so on. In a preferred embodiment, a mixture of resin and cellulose nanofibers is melt-kneaded using a single-screw or twin-screw extruder, extruded into strands, and cooled and solidified in a water bath to obtain a pellet-shaped molded product.
Specific examples of the method for melt-kneading the resin and the cellulose nanofibers include a method in which the resin and the cellulose nanofibers transported at a desired ratio are mixed and then melt-kneaded.

熱可塑性樹脂供給業者が推奨する最低加工温度は、例えば、ポリアミド66では255〜270℃、ポリアミド6では225〜240℃である。通常、加熱設定温度は、これらの推奨最低加工温度より20℃程度高い温度の範囲とされる。本実施形態の樹脂組成物においては、融点が当該樹脂組成物に含まれるポリアミド単独の融点よりも低くされているため、加熱設定温度は、前述したような樹脂組成物中のポリアミドの融点よりも20℃程度高い温度の範囲に設定してよい。一態様において、加工温度は、好ましくは195℃〜300℃であってよく、例えば、ポリアミド6においては、好ましくは、195℃〜210℃、又は210℃〜230℃、又は230℃〜260℃であり、ポリアミド6,6では、好ましくは、250℃〜270℃、又は270℃〜290℃、又は290℃〜300℃である。 The minimum processing temperature recommended by the thermoplastic resin supplier is, for example, 255 to 270 ° C. for the polyamide 66 and 225 to 240 ° C. for the polyamide 6. Normally, the set heating temperature is in the range of a temperature about 20 ° C. higher than these recommended minimum processing temperatures. In the resin composition of the present embodiment, the melting point is lower than the melting point of the polyamide alone contained in the resin composition, so that the heating set temperature is higher than the melting point of the polyamide in the resin composition as described above. It may be set in a temperature range as high as about 20 ° C. In one embodiment, the processing temperature may be preferably 195 ° C. to 300 ° C., for example, in polyamide 6, preferably 195 ° C. to 210 ° C., or 210 ° C. to 230 ° C., or 230 ° C. to 260 ° C. For polyamides 6 and 6, the temperature is preferably 250 ° C to 270 ° C, or 270 ° C to 290 ° C, or 290 ° C to 300 ° C.

樹脂組成物は、種々の形状での提供が可能である。具体的には、樹脂ペレット状、シート状、繊維状、板状、棒状等が挙げられるが、樹脂ペレット形状が、後加工の容易性や運搬の容易性からより好ましい。この際の好ましいペレット形状としては、丸型、楕円型、円柱型などが挙げられ、これらは押出加工時のカット方式により異なる。アンダーウォーターカットと呼ばれるカット方法で切断されたペレットは、丸型になることが多く、ホットカットと呼ばれるカット方法で切断されたペレットは丸型又は楕円型になることが多く、ストランドカットと呼ばれるカット方法で切断されたペレットは円柱状になることが多い。丸型ペレットの場合、その好ましい大きさは、ペレット直径として1mm以上、3mm以下である。また、円柱状ペレットの場合の好ましい直径は、1mm以上3mm以下であり、好ましい長さは、2mm以上10mm以下である。上記の直径及び長さは、押出時の運転安定性の観点から、下限以上とすることが望ましく、後加工での成形機への噛み込み性の観点から、上限以下とすることが望ましい。 The resin composition can be provided in various shapes. Specific examples thereof include a resin pellet shape, a sheet shape, a fibrous shape, a plate shape, a rod shape, and the like, but the resin pellet shape is more preferable because of the ease of post-processing and the ease of transportation. Preferred pellet shapes at this time include a round shape, an elliptical shape, a cylindrical shape, and the like, which differ depending on the cutting method at the time of extrusion processing. Pellets cut by a cutting method called underwater cut often have a round shape, and pellets cut by a cutting method called hot cut often have a round or oval shape, which is called a strand cut. Pellets cut by the method are often cylindrical. In the case of a round pellet, the preferable size is 1 mm or more and 3 mm or less as the pellet diameter. Further, in the case of columnar pellets, the preferable diameter is 1 mm or more and 3 mm or less, and the preferable length is 2 mm or more and 10 mm or less. It is desirable that the above diameter and length be at least the lower limit from the viewpoint of operational stability during extrusion, and preferably at least the upper limit from the viewpoint of biting into the molding machine in post-processing.

本実施形態の樹脂組成物は、種々の樹脂成形体として利用が可能である。樹脂成形体の製造方法に関しては特に制限はなく、いずれの製造方法でも構わないが、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、インフレーション成形法、発泡成形法などが使用可能である。これらの中では射出成形法がデザイン性とコストの観点より、最も好ましい。また、樹脂組成物は、その一部(例えば数箇所)を加熱処理して溶融させ、例えば樹脂又は金属の基板に接着して用いても構わない。また、樹脂組成物は、樹脂又は金属の基板に塗布された塗膜であってもよい。これらによって、樹脂組成物と基板との積層体を形成できる。また、シート状、フィルム状又は繊維状の樹脂組成物には、アニール処理、エッチング処理、コロナ処理、プラズマ処理、シボ転写、切削、表面研磨等の二次加工を行っても構わない。 The resin composition of the present embodiment can be used as various resin molded bodies. The method for manufacturing the resin molded product is not particularly limited, and any manufacturing method may be used, but an injection molding method, an extrusion molding method, a blow molding method, an inflation molding method, a foam molding method, or the like can be used. Of these, the injection molding method is the most preferable from the viewpoint of design and cost. Further, the resin composition may be used by heat-treating a part (for example, several places) thereof to melt it and adhering it to a resin or metal substrate, for example. Further, the resin composition may be a coating film applied to a resin or metal substrate. With these, a laminated body of a resin composition and a substrate can be formed. Further, the sheet-like, film-like or fibrous resin composition may be subjected to secondary processing such as annealing treatment, etching treatment, corona treatment, plasma treatment, grain transfer, cutting and surface polishing.

本実施形態の樹脂組成物は、種々の用途に好適に適用できるが、ポリアミドを用いながら伸び特性にも優れる点で、特に高圧ガスタンク等の用途に好適である。 Although the resin composition of the present embodiment can be suitably applied to various uses, it is particularly suitable for applications such as high-pressure gas tanks in that it is excellent in elongation characteristics while using polyamide.

本発明を実施例に基づいて更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。 The present invention will be further described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

≪用いた材料≫
[ポリアミド]
ポリアミド6:UBE NYLON 1013B(融点:215〜225℃)
≪Material used≫
[polyamide]
Polyamide 6: UBE NYLON 1013B (melting point: 215-225 ° C.)

[セルロースナノファイバー(CNF−A)]
コットンリンターパルプを1質量部、一軸撹拌機(アイメックス社製 DKV−1 φ125mmディゾルバー)を用いジメチルスルホキサイド(DMSO)30質量部中で500rpmにて1時間、常温で攪拌した。続いて、ホースポンプでビーズミル(アイメックス社製 NVM−1.5)にフィードし、DMSOのみで180分間循環運転させ、微細セルロース繊維スラリーとして、固形分率3.2質量%のスラリーS1(DMSO溶媒)を得た。
[Cellulose Nanofiber (CNF-A)]
1 part by mass of cotton linter pulp was stirred at 500 rpm for 1 hour at room temperature in 30 parts by mass of dimethyl sulfoxide (DMSO) using a uniaxial stirrer (DKV-1 φ125 mm dissolver manufactured by IMEX). Subsequently, the slurry was fed to a bead mill (NVM-1.5 manufactured by IMEX) with a hose pump and circulated for 180 minutes using only DMSO to form a fine cellulose fiber slurry having a solid content of 3.2% by mass of slurry S1 (DMSO solvent). ) Was obtained.

循環運転の際、ビーズミルの回転数は2500rpm、周速12m/sとし、用いたビーズはジルコニア製で、φ2.0mm、充填率70%とした(ビーズミルのスリット隙間は0.6mmとした)。また、循環運転の際は、摩擦による発熱を吸収するためにチラーによりスラリー温度を40℃に温度管理した。 During the circulation operation, the rotation speed of the bead mill was 2500 rpm and the peripheral speed was 12 m / s, and the beads used were made of zirconia, φ2.0 mm, and a filling rate of 70% (the slit gap of the bead mill was 0.6 mm). Further, during the circulation operation, the slurry temperature was controlled to 40 ° C. by a chiller in order to absorb heat generated by friction.

スラリーS1を防爆型ディスパーザータンクに投入した後、酢酸ビニル3.2質量部、炭酸水素ナトリウム0.49質量部を加え、タンク内温度を50℃とし、120分間撹拌を行い、固形分率2.9質量%のスラリー(DMSO溶媒)を得た。 After the slurry S1 is put into an explosion-proof disperser tank, 3.2 parts by mass of vinyl acetate and 0.49 parts by mass of sodium hydrogen carbonate are added, the temperature in the tank is set to 50 ° C., stirring is performed for 120 minutes, and the solid content ratio is 2. A 9.9% by mass slurry (DMSO solvent) was obtained.

反応を停止するため、純水30質量部を加えて十分に撹拌した後、脱水機に入れて濃縮した。得られたウェットケーキを再度30質量部の純水に分散、撹拌、濃縮する洗浄操作を合計5回繰り返すことで、未反応試薬及び溶媒等を除去し、固形分率10質量%のアセチル化された微細セルロース繊維ケーキ(水溶媒)を10質量部得た。このケーキから多孔質シートを作製してアシル置換度(DS)を求めたところ、DS=1.0であった。 In order to stop the reaction, 30 parts by mass of pure water was added, the mixture was sufficiently stirred, and then the mixture was placed in a dehydrator for concentration. By repeating the washing operation of dispersing, stirring, and concentrating the obtained wet cake in 30 parts by mass of pure water again a total of 5 times, unreacted reagents, solvents, etc. are removed, and acetylation with a solid content of 10% by mass is performed. 10 parts by mass of a fine cellulose fiber cake (water solvent) was obtained. When a porous sheet was prepared from this cake and the degree of acyl substitution (DS) was determined, DS = 1.0.

≪樹脂組成物の調製≫
[実施例1]
セルロースナノファイバー10質量%スラリー10g(固形分1g)に、ヨウ化カリウムを1g加えて撹拌した後、下記の条件で乾燥・粉体化してCNF/KIの粉末を得た。得られた粉末2gとポリアミド6の10gとを卓上型小型混練機に投入し、5分間溶融混練して樹脂組成物を得た。
≪Preparation of resin composition≫
[Example 1]
Potassium iodide was added to 10 g (solid content 1 g) of a 10 mass% cellulose nanofiber slurry and stirred, and then dried and powdered under the following conditions to obtain a CNF / KI powder. 2 g of the obtained powder and 10 g of the polyamide 6 were put into a tabletop small kneader and melt-kneaded for 5 minutes to obtain a resin composition.

(乾燥・粉体化の条件)
材料を乾燥装置に投入し、下記条件で乾燥を実施した。赤外加熱式水分計(MX−50(エー・アンド・デイ製))を用いて水分率を測定し、水分率が7質量%以下(固形分質量93%以上)になった時間を乾燥の終点とした。条件は以下のとおりである。
装置:中央機工(株)製レーディゲミキサー(型番:VT−20)
条件:ジャケット温度100℃にて、アジテーター(周速16m/s)及びチョッパー(3000rpm)で撹拌しながら、真空ポンプで−90kPaまで減圧した。品温が50℃に達するまで減圧乾燥を実施した。乾燥時間は、160分であった。なお乾燥温度は、ジャケットの表面温度を3点計測し、その平均値とした。
(Conditions for drying and powdering)
The material was put into a drying apparatus and dried under the following conditions. The moisture content was measured using an infrared heating moisture meter (MX-50 (manufactured by A & D)), and the time when the moisture content became 7% by mass or less (solid content mass 93% or more) was dried. It was the end point. The conditions are as follows.
Equipment: Lai Gemixer manufactured by Chuo Kiko Co., Ltd. (Model number: VT-20)
Conditions: At a jacket temperature of 100 ° C., the pressure was reduced to −90 kPa with a vacuum pump while stirring with an agitator (peripheral speed 16 m / s) and a chopper (3000 rpm). Decompression drying was carried out until the product temperature reached 50 ° C. The drying time was 160 minutes. As the drying temperature, the surface temperature of the jacket was measured at three points and used as the average value.

[実施例2]
実施例1のヨウ化カリウムをヨウ化ナトリウムとした他は実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。
[Example 2]
A resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that potassium iodide of Example 1 was used as sodium iodide.

[実施例3]
実施例1のヨウ化カリウムを塩化カリウムとした他は実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。
[Example 3]
A resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that potassium iodide of Example 1 was used as potassium chloride.

[実施例4]
実施例1のヨウ化カリウムを塩化ナトリウムとした他は実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。
[Example 4]
A resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that potassium iodide of Example 1 was used as sodium chloride.

[実施例5]
実施例1のヨウ化カリウムを臭化カリウムとした他は実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。
[Example 5]
A resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that potassium iodide of Example 1 was used as potassium bromide.

[実施例6]
実施例1のヨウ化カリウムを臭化ナトリウムとした他は実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。
[Example 6]
A resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that potassium iodide of Example 1 was used as sodium bromide.

[比較例1]
原料であるポリアミド6のペレットを卓上型小型混練機に投入し、5分間溶融混練した。
[Comparative Example 1]
The pellets of polyamide 6 as a raw material were put into a small tabletop kneader and melt-kneaded for 5 minutes.

[比較例2]
ヨウ化カリウムを用いない他は実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。
[Comparative Example 2]
A resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that potassium iodide was not used.

≪評価≫
<セルロースナノファイバー>
[多孔質シートの作製]
まず、ウェットケーキをtert−ブタノール中に添加し、さらにミキサー等で凝集物が無い状態まで分散処理を行った。セルロース固形分重量0.5gに対し、濃度が0.5質量%となるように調整した。得られたtert−ブタノール分散液100gをろ紙上で濾過し、150℃にて乾燥させた後、ろ紙を剥離してシートを得た。このシートの透気抵抗度がシート目付10g/m2あたり100sec/100ml以下のものを多孔質シートとし、測定サンプルとして使用した。
23℃、50%RHの環境で1日静置したサンプルの目付W(g/m2)を測定した後、王研式透気抵抗試験機(旭精工(株)製、型式EG01)を用いて透気抵抗度R(sec/100ml)を測定した。この時、下記式に従い、10g/m2目付あたりの値を算出した。
目付10g/m2あたり透気抵抗度(sec/100ml)=R/W×10
≪Evaluation≫
<Cellulose nanofibers>
[Preparation of porous sheet]
First, the wet cake was added to tert-butanol, and further dispersed with a mixer or the like until there were no aggregates. The concentration was adjusted to 0.5% by mass with respect to the cellulose solid content weight of 0.5 g. 100 g of the obtained tert-butanol dispersion was filtered on a filter paper and dried at 150 ° C., and then the filter paper was peeled off to obtain a sheet. A porous sheet having an air permeation resistance of 100 sec / 100 ml or less per 10 g / m 2 of the sheet was used as a measurement sample.
After measuring the basis weight W (g / m 2 ) of the sample left to stand in an environment of 23 ° C. and 50% RH for 1 day, a Wangken type air permeability resistance tester (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., model EG01) was used. The air permeability resistance R (sec / 100 ml) was measured. At this time, the value per 10 g / m 2 basis weight was calculated according to the following formula.
Air permeability resistance per 10 g / m 2 basis weight (sec / 100 ml) = R / W × 10

[アシル置換度(DS)]
多孔質シートの5か所のATR−IR法による赤外分光スペクトルを、フーリエ変換赤外分光光度計(JASCO社製 FT/IR−6200)で測定した。赤外分光スペクトル測定は以下の条件で行った。
積算回数:64回、
波数分解能:4cm-1
測定波数範囲:4000〜600cm-1
ATR結晶:ダイヤモンド、
入射角度:45°
得られたIRスペクトルよりIRインデックスを、下記式(1):
IRインデックス= H1730/H1030・・・(1)
に従って算出した。式中、H1730及びH1030は1730cm-1、1030cm-1(セルロース骨格鎖C−O伸縮振動の吸収バンド)における吸光度である。ただし、それぞれ1900cm-1と1500cm-1を結ぶ線と800cm-1と1500cm-1を結ぶ線をベースラインとして、このベースラインを吸光度0とした時の吸光度を意味する。
そして、各測定場所の平均置換度をIRインデックスより下記式(2)に従って算出し、その平均値をDSとした。
DS=4.13×IRインデックス・・・(2)
[Acyl Substitution Degree (DS)]
The infrared spectroscopic spectra of the porous sheet at five locations by the ATR-IR method were measured with a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT / IR-6200 manufactured by JASCO). The infrared spectroscopic spectrum measurement was performed under the following conditions.
Accumulation number: 64 times,
Wavenumber resolution: 4 cm -1 ,
Wavenumber range: 4000-600cm -1 ,
ATR crystal: diamond,
Incident angle: 45 °
From the obtained IR spectrum, the IR index was calculated by the following equation (1):
IR index = H1730 / H1030 ... (1)
Calculated according to. In the formula, H1730 and H1030 are the absorbances at 1730 cm -1 and 1030 cm -1 (absorption band of cellulose skeleton chain CO stretching vibration). However, each of the line connecting the lines and 800 cm -1 and 1500 cm -1 connecting 1900 cm -1 and 1500 cm -1 as a baseline, means absorbance when the baseline was zero absorbance.
Then, the average degree of substitution at each measurement location was calculated from the IR index according to the following equation (2), and the average value was taken as DS.
DS = 4.13 x IR index ... (2)

<ポリアミド及び樹脂組成物>
[融点]
ポリアミド6及び樹脂組成物について、融点の測定には示差走査熱量計(Perkinelmer社製DSC8000)を用いた。細断した試料を専用のアルミパンに、約5mgになるように量り取り、専用治具で密封したものを測定に供した。以下に測定条件を記載する。測定温度領域:−20℃〜280℃、昇温/降温速度:20℃/分。測定プログラムは昇温→降温→昇温の3ステップで実施し、2度目の昇温時に出現するピーク(最も高温側のピーク)のピークトップを融点とした。実施例1〜6、比較例2で用いたポリアミド6の樹脂単独での融点(上記測定方法)は、218.4℃であった。
<Polyamide and resin composition>
[Melting point]
For the polyamide 6 and the resin composition, a differential scanning calorimeter (DSC8000 manufactured by PerkinElmer) was used for measuring the melting point. The shredded sample was weighed in a special aluminum pan to a size of about 5 mg, and the sample sealed with a special jig was used for measurement. The measurement conditions are described below. Measurement temperature range: -20 ° C to 280 ° C, temperature rise / fall rate: 20 ° C / min. The measurement program was carried out in three steps of temperature rise → temperature decrease → temperature rise, and the peak top of the peak (the peak on the highest temperature side) that appeared at the time of the second temperature rise was set as the melting point. The melting point (the above-mentioned measuring method) of the polyamide 6 used in Examples 1 to 6 and Comparative Example 2 with the resin alone was 218.4 ° C.

[引張破断強度、引張弾性率]
得られたペレットから、射出成形機を用いて、ISO294−3に準拠した多目的試験片を成形した。
ポリアミド系材料:JIS K6920−2に準拠した条件
多目的試験片について、ISO527に準拠して引張破断強度及び引張弾性率を測定した。なお、ポリアミド樹脂は、吸湿による変化が起きるため、成形直後にアルミ防湿袋に保管し、吸湿を抑制した。
[Tensile breaking strength, tensile elastic modulus]
From the obtained pellets, a multipurpose test piece conforming to ISO294-3 was molded using an injection molding machine.
Polyamide-based material: Conditions conforming to JIS K6920-2 Tensile breaking strength and tensile elastic modulus were measured for a multipurpose test piece in accordance with ISO527. Since the polyamide resin changes due to moisture absorption, it was stored in an aluminum moisture-proof bag immediately after molding to suppress moisture absorption.

[混練の容易性]
表1に「混練の容易性」を示した。セルロースナノファイバーとポリアミドを含む混合物を溶融混練する際、ポリアミドの融点近傍で混練を行うため、セルロースナノファイバーの熱分解による炭化現象が発生してしまうことがある。ポリアミドの融点が低下するのであれば、混練温度も下げることができ、セルロースナノファイバーを熱分解させることなく溶融混練することが可能となる。また、例えば、樹脂組成物中のポリアミドの融点がポリアミド単独の場合と比べて20℃低下する場合において、混練温度を10℃だけ下げることにより、混練時のトルクを下げることができ、混練が容易になる。
[Ease of kneading]
Table 1 shows "ease of kneading". When a mixture containing cellulose nanofibers and polyamide is melt-kneaded, the kneading is performed near the melting point of the polyamide, so that a carbonization phenomenon due to thermal decomposition of the cellulose nanofibers may occur. If the melting point of the polyamide is lowered, the kneading temperature can also be lowered, and the cellulose nanofibers can be melt-kneaded without being thermally decomposed. Further, for example, when the melting point of the polyamide in the resin composition is lowered by 20 ° C. as compared with the case where the polyamide alone is used, the torque at the time of kneading can be reduced by lowering the kneading temperature by 10 ° C., and kneading is easy. become.



Figure 2021183658
Figure 2021183658

本発明が提供し得る、優れた伸び特性を有しながら熱劣化が少ない樹脂組成物は、種々の樹脂成形体用途に好適に適用され得る。 The resin composition provided by the present invention, which has excellent elongation characteristics and has little thermal deterioration, can be suitably applied to various resin molded body applications.

Claims (16)

ポリアミドと、セルロースナノファイバーとを含む樹脂組成物であって、
前記樹脂組成物中のポリアミドが、前記ポリアミド単独での融点よりも5℃〜20℃低い融点を示す、樹脂組成物。
A resin composition containing polyamide and cellulose nanofibers.
A resin composition in which the polyamide in the resin composition has a melting point that is 5 ° C. to 20 ° C. lower than the melting point of the polyamide alone.
一価金属ハロゲン化物を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 1, which comprises a monovalent metal halide. 前記一価金属ハロゲン化物が、臭化物又はヨウ化物である、請求項2に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 2, wherein the monovalent metal halide is bromide or iodide. 前記ポリアミド100質量部と、前記セルロースナノファイバー1〜40質量部と、前記ヨウ化カリウム0.1〜50質量部とを含む、請求項3に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 3, which comprises 100 parts by mass of the polyamide, 1 to 40 parts by mass of the cellulose nanofibers, and 0.1 to 50 parts by mass of the potassium iodide. 前記ポリアミドが、ポリアミド6、ポリアミド66及びポリアミド6Iからなる群から選択される1種以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyamide is at least one selected from the group consisting of polyamide 6, polyamide 66 and polyamide 6I. 前記セルロースナノファイバーの平均繊維径が2nm〜1000nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the cellulose nanofibers have an average fiber diameter of 2 nm to 1000 nm. 前記セルロースの繊維長(L)/繊維径(D)比が30〜5000である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the fiber length (L) / fiber diameter (D) ratio of the cellulose is 30 to 5000. 前記セルロースが、重量平均分子量(Mw)100000以上、及び重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)比6以下を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the cellulose has a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 or more and a weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) ratio of 6 or less. 前記セルロースの結晶化度が60%以上である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the degree of crystallinity of the cellulose is 60% or more. 前記セルロースのアルカリ可溶多糖類含有率が、12質量%以下である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the content of the alkali-soluble polysaccharide of the cellulose is 12% by mass or less. 前記セルロースの酸不溶成分平均含有率が、10質量%以下である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the average content of the acid-insoluble component of the cellulose is 10% by mass or less. 前記セルロースが化学修飾されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the cellulose is chemically modified. 前記化学修飾が、エステル化である、請求項12に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 12, wherein the chemical modification is esterification. 前記エステル化が、アセチル化である、請求項13に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to claim 13, wherein the esterification is acetylation. 前記セルロースの平均置換度(DS)が0.3〜1.2である、請求項12〜14のいずれか一項に記載の樹脂組成物。 The resin composition according to any one of claims 12 to 14, wherein the average degree of substitution (DS) of the cellulose is 0.3 to 1.2. 請求項1〜15のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法であって、
ポリアミドと、セルロースナノファイバーと、一価金属ハロゲン化物とを混合することを含む、方法。
The method for producing a resin composition according to any one of claims 1 to 15.
A method comprising mixing a polyamide, cellulose nanofibers, and a monovalent metal halide.
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