JP2022059589A - Method for producing modified cellulose fiber - Google Patents

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Kyohei Yamato
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Abstract

To provide a modified cellulose fiber that can suppress coloration and gives a high-yield dispersoid, and a method for producing a modified fine cellulose fiber.SOLUTION: A method for producing a modified cellulose fiber has a step A for reacting an anion-modified cellulose fiber having a cellulose I crystal structure with an amine compound to prepare a modified cellulose fiber. In the step A, the reaction is induced in the presence of an amine compound in an amount smaller than 0.3 mol eq. of anionic groups of the anion-modified cellulose fiber.SELECTED DRAWING: None

Description

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

従来、有限な資源である石油由来のプラスチック材料が多用されていたが、近年、環境に対する負荷の少ない技術が脚光を浴びるようになり、かかる技術背景の下、天然に多量に存在するバイオマスであるセルロース繊維、その中でも特に微細セルロース繊維を用いた材料は、種々の機械的特性が著しく向上することから注目されている。 Conventionally, plastic materials derived from petroleum, which is a finite resource, have been widely used, but in recent years, technologies with less impact on the environment have come into the limelight, and under such technological background, it is a biomass that exists in large quantities in nature. Cellulose fibers, especially materials using fine cellulose fibers, are attracting attention because various mechanical properties are remarkably improved.

通常、微細セルロース繊維表面は親水的であるために、疎水溶媒や疎水的な樹脂中では凝集してしまう。そのために前記のような系で用いる際は微細セルロース繊維を疎水的に改質する必要がある。 Normally, since the surface of the fine cellulose fiber is hydrophilic, it aggregates in a hydrophobic solvent or a hydrophobic resin. Therefore, when used in the above system, it is necessary to hydrophobically modify the fine cellulose fibers.

特許文献1には、アニオン変性セルロース繊維に修飾基が結合してなる、平均繊維長が1μm以上1,000μm以下である疎水変性セルロース繊維を、有機溶媒中で微細化処理する工程を含む、微細化疎水変性セルロース繊維の製造方法が記載されている。 Patent Document 1 includes a step of micronizing a hydrophobically modified cellulose fiber having an average fiber length of 1 μm or more and 1,000 μm or less, which is formed by binding a modifying group to an anion-modified cellulose fiber, in an organic solvent. A method for producing a modified hydrophobic cellulose fiber is described.

特開2019-119983号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-119983

しかしながら、特許文献1においては、得られた分散体が意図に反して着色してしまうという点で改善の余地がある。着色が抑えられた改質セルロース繊維又は微細化改質セルロース繊維の分散体は、それを配合した部材の着色の抑制が可能となり、品質が高くなるため好ましい。
従って本発明は、着色が抑えられると共に、収率の高い分散体が得られる、改質セルロース繊維及び微細化改質セルロース繊維の製造方法に関する。
However, in Patent Document 1, there is room for improvement in that the obtained dispersion is unintentionally colored. A dispersion of the modified cellulose fiber or the finely divided modified cellulose fiber in which the coloring is suppressed is preferable because the coloring of the member containing the same can be suppressed and the quality is improved.
Therefore, the present invention relates to a method for producing a modified cellulose fiber and a finely divided modified cellulose fiber, which can suppress coloring and obtain a dispersion having a high yield.

本発明は次の〔1〕~〔3〕に関する。
〔1〕 セルロースI型結晶構造を有するアニオン変性セルロース繊維とアミン化合物とを反応させて改質セルロース繊維を得る工程Aを含む、改質セルロース繊維の製造方法であって、
工程Aにおいて、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基の0.3モル当量未満の量のアミン化合物を存在させて反応を行う、改質セルロース繊維の製造方法。
〔2〕 前記〔1〕に記載の製造方法によって得られた改質セルロース繊維を溶媒中で微細化処理する工程Bを含む、微細化改質セルロース繊維の製造方法。
〔3〕 セルロースI型結晶構造を有する、平均繊維長が1μm以下であり、平均繊維径が0.5nm以上50nm以下である微細化アニオン変性セルロース繊維と、アミン化合物とを反応させて改質セルロース繊維を得る工程Cを含む、微細化改質セルロース繊維の製造方法であって、
工程Cにおいて、微細化アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基の0.3モル当量未満の量のアミン化合物を存在させて反応を行う、微細化改質セルロース繊維の製造方法。
The present invention relates to the following [1] to [3].
[1] A method for producing a modified cellulose fiber, which comprises a step A of reacting an anion-modified cellulose fiber having a cellulose I-type crystal structure with an amine compound to obtain a modified cellulose fiber.
A method for producing a modified cellulose fiber, wherein in step A, the reaction is carried out in the presence of an amine compound in an amount less than 0.3 molar equivalent of the anionic group of the anionic modified cellulose fiber.
[2] A method for producing a miniaturized modified cellulose fiber, which comprises a step B of micronizing the modified cellulose fiber obtained by the production method according to the above [1] in a solvent.
[3] Modified cellulose by reacting a finely divided anion-modified cellulose fiber having a cellulose I-type crystal structure, an average fiber length of 1 μm or less, and an average fiber diameter of 0.5 nm or more and 50 nm or less with an amine compound. A method for producing a miniaturized modified cellulose fiber, which comprises step C for obtaining the fiber.
A method for producing a micronized modified cellulose fiber, wherein in step C, an amine compound in an amount less than 0.3 molar equivalent of the anionic group of the micronized anion-modified cellulose fiber is present and the reaction is carried out.

本発明によれば、樹脂に配合した際にも着色が抑制できる改質セルロース繊維や微細化改質セルロース繊維を収率よく製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce a modified cellulose fiber or a finely divided modified cellulose fiber that can suppress coloring even when blended in a resin in high yield.

本発明の製造方法によって得られた改質セルロース繊維や微細化改質セルロース繊維が前記効果を発揮できる理由は定かではないが、アミン化合物量を低減することで、着色を抑制するだけでなく、アニオン変性セルロース繊維の微細化を阻害することも抑制していることが理由であると推定される。 The reason why the modified cellulose fiber and the finely divided modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention can exert the above-mentioned effect is not clear, but by reducing the amount of the amine compound, not only the coloring is suppressed but also the coloring is suppressed. It is presumed that the reason is that it also suppresses the miniaturization of the anion-modified cellulose fiber.

1.改質セルロース繊維の製造方法
本発明の改質セルロース繊維の製造方法は、後述の工程A含む製造方法であって、工程Aにおいて、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基の0.3モル当量未満の量のアミン化合物を存在させて反応を行うことが一つの特徴である。
工程A:セルロースI型結晶構造を有するアニオン変性セルロース繊維とアミン化合物とを反応させて改質セルロース繊維を得る工程。
1. 1. Method for Producing Modified Cellulose Fiber The method for producing the modified cellulose fiber of the present invention is a production method including step A described later, and in step A, the amount of anionic groups of the anionic modified cellulose fiber is less than 0.3 mol equivalent. One of the characteristics is that the reaction is carried out in the presence of an amount of the amine compound.
Step A: A step of reacting an anion-modified cellulose fiber having a cellulose I-type crystal structure with an amine compound to obtain a modified cellulose fiber.

1-1.アニオン変性セルロース繊維
本発明で用いられるアニオン変性セルロース繊維は、セルロース繊維中にアニオン性基を含むようにアニオン変性されたセルロース繊維である。
1-1. Anion-modified Cellulose Fiber The anion-modified cellulose fiber used in the present invention is a cellulose fiber that has been anion-modified so as to contain an anionic group in the cellulose fiber.

アニオン変性セルロース繊維はセルロースI型結晶構造を有するものである。アニオン変性セルロース繊維の結晶化度は、樹脂成形体の機械的強度の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、更に好ましくは20%以上である。また、原料入手性の観点から、好ましくは90%以下、より好ましくは85%以下、更に好ましくは80%以下、更に好ましくは75%以下である。なお、本明細書において、各種セルロース繊維の結晶化度は、X線回折法による回折強度値から算出したセルロースI型結晶化度であり、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。なお、セルロースI型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースI型結晶化度とは、セルロース繊維全体のうち結晶領域量の占める割合のことを意味する。セルロースI型結晶構造の有無は、X線回折測定において、2θ=22.6°にピークがあることで判定することができる。 The anion-modified cellulose fiber has a cellulose type I crystal structure. The crystallinity of the anion-modified cellulose fiber is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, still more preferably 20% or more, from the viewpoint of the mechanical strength of the resin molded product. Further, from the viewpoint of raw material availability, it is preferably 90% or less, more preferably 85% or less, still more preferably 80% or less, still more preferably 75% or less. In the present specification, the crystallinity of various cellulose fibers is the cellulose I-type crystallinity calculated from the diffraction intensity value by the X-ray diffraction method, and can be measured according to the method described in Examples described later. .. The cellulose type I is the crystal form of natural cellulose, and the cellulose type I crystallization degree means the ratio of the amount of the crystal region to the whole cellulose fiber. The presence or absence of the cellulose I-type crystal structure can be determined by the peak at 2θ = 22.6 ° in the X-ray diffraction measurement.

アニオン変性セルロース繊維の平均繊維長は、微細化改質セルロース繊維に高い透明性を発揮させる観点から、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは10μm以上、更に好ましくは25μm以上であり、一方、同様の観点から、好ましくは1000μm以下、より好ましくは800μm以下、更に好ましくは500μm以下、更に好ましくは400μm以下である。 The average fiber length of the anion-modified cellulose fiber is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more, still more preferably 25 μm or more, from the viewpoint of exhibiting high transparency in the finely divided modified cellulose fiber. On the other hand, from the same viewpoint, it is preferably 1000 μm or less, more preferably 800 μm or less, still more preferably 500 μm or less, still more preferably 400 μm or less.

本発明においては、原料のセルロース繊維やアニオン変性セルロース繊維に、例えば、生化学的処理及び/又は化学処理等を行って、前記の平均繊維長を有するように長さを調整することができる。生化学的処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えばエンドグルカナーゼやエキソグルカナーゼ、ベータグルコシダーゼといった酵素を使用する処理が挙げられる。化学処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えば塩酸や硫酸などによる酸加水分解処理、過酸化水素やオゾンなどによる酸化処理、水酸化ナトリウム等のアルカリによるアルカリ加水分解処理が挙げられる。アルカリ加水分解処理の条件や酸加水分解処理の条件は、例えば、特開2019-119983号公報の段落0034~0035を参考にすることができる。 In the present invention, the raw material cellulose fiber or anion-modified cellulose fiber may be subjected to, for example, biochemical treatment and / or chemical treatment to adjust the length so as to have the above-mentioned average fiber length. The biochemical treatment is not particularly limited in the drug to be used, and examples thereof include treatment using an enzyme such as endoglucanase, exoglucanase, and beta-glucosidase. The chemical treatment is not particularly limited in the chemicals used, and examples thereof include acid hydrolysis treatment with hydrochloric acid and sulfuric acid, oxidation treatment with hydrogen peroxide and ozone, and alkali hydrolysis treatment with alkali such as sodium hydroxide. .. For the conditions of the alkaline hydrolysis treatment and the acid hydrolysis treatment, for example, paragraphs 0034 to 0035 of JP-A-2019-119983 can be referred to.

アニオン変性セルロース繊維の平均繊維径は、生産効率の観点から、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは15μm以上であり、微細化改質セルロース繊維に高い透明性を発揮させる観点から、好ましくは300μm以下、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは60μm以下である。 The average fiber diameter of the anion-modified cellulose fiber is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 15 μm or more from the viewpoint of production efficiency, and from the viewpoint of exhibiting high transparency in the finely divided modified cellulose fiber. It is preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less, still more preferably 60 μm or less.

アニオン変性セルロース繊維の平均アスペクト比は、微細化改質セルロース繊維を配合した部材の強度を向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、更に好ましくは3以上であり、微細化改質セルロース繊維に高い透明性を発揮させる観点から、好ましくは100以下、より好ましくは50以下、更に好ましくは20以下である。
アニオン変性セルロース繊維の平均繊維長、平均繊維径及び平均アスペクト比は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
The average aspect ratio of the anion-modified cellulose fiber is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, still more preferably 3 or more, from the viewpoint of improving the strength of the member containing the miniaturized modified cellulose fiber. From the viewpoint of exhibiting high transparency in the quality cellulose fiber, it is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, still more preferably 20 or less.
The average fiber length, average fiber diameter and average aspect ratio of the anion-modified cellulose fiber are measured by the methods described in Examples described later.

アニオン変性セルロース繊維におけるアニオン性基の含有量としては、安定的な微細化及び修飾基導入の観点から、好ましくは0.1mmol/g以上、より好ましくは0.4mmol/g以上、更に好ましくは0.6mmol/g以上である。同様の観点から、その上限は、好ましくは3.0mmol/g以下、より好ましくは2.5mmol/g以下、更に好ましくは2.0mmol/g以下である。アニオン性基の含有量は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The content of anionic groups in the anion-modified cellulose fiber is preferably 0.1 mmol / g or more, more preferably 0.4 mmol / g or more, still more preferably 0, from the viewpoint of stable miniaturization and introduction of modifying groups. It is 6.6 mmol / g or more. From the same viewpoint, the upper limit is preferably 3.0 mmol / g or less, more preferably 2.5 mmol / g or less, still more preferably 2.0 mmol / g or less. The content of anionic groups can be measured by the method described in Examples below.

アニオン変性セルロース繊維中に含まれるアニオン性基は、例えばカルボキシ基、スルホン酸基及び(亜)リン酸基等が挙げられ、セルロース繊維への導入効率の観点から、カルボキシ基であることが好ましい。
アニオン変性セルロース繊維におけるアニオン性基の対となるイオン(カウンターイオン)としては、例えば、製造時のアルカリ存在下で生じるナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン及びアルミニウムイオン等の金属イオンや、これらの金属イオンを酸で置換して生じるプロトン等が挙げられる。
Examples of the anionic group contained in the anion-modified cellulose fiber include a carboxy group, a sulfonic acid group and a (phosphorous acid) group, and the carboxy group is preferable from the viewpoint of introduction efficiency into the cellulose fiber.
Examples of the ion (counter ion) paired with the anionic group in the anion-modified cellulose fiber include metal ions such as sodium ion, potassium ion, calcium ion and aluminum ion generated in the presence of an alkali during production, and these metals. Examples thereof include protons generated by substituting an ion with an acid.

1-2.アニオン変性セルロース繊維の調製方法
本発明で用いられるアニオン変性セルロース繊維は、原料のセルロース繊維に酸化処理又はアニオン性基の付加処理を施して、少なくとも1つ以上のアニオン性基を導入してアニオン変性させることによって得ることができる。
1-2. Method for Preparing Anion-Modified Cellulose Fiber The anion-modified cellulose fiber used in the present invention is subjected to an oxidation treatment or an anionic group addition treatment to the raw material cellulose fiber, and at least one or more anionic groups are introduced to introduce the anion-modified cellulose fiber. It can be obtained by letting it.

〔原料のセルロース繊維〕
アニオン変性セルロース繊維の原料であるセルロース繊維としては、セルロースI型結晶構造を有する観点及び環境負荷の観点から、天然セルロース繊維を用いることが好ましい。天然セルロース繊維としては、例えば、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ等の木材パルプ;コットンリンター、コットンリントのような綿系パルプ;麦わらパルプ、バガスパルプ等の非木材系パルプ;バクテリアセルロース等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Raw material cellulose fiber]
As the cellulose fiber which is a raw material of the anion-modified cellulose fiber, it is preferable to use a natural cellulose fiber from the viewpoint of having a cellulose type I crystal structure and the environmental load. Examples of the natural cellulose fiber include wood pulp such as coniferous tree pulp and broadleaf tree pulp; cotton pulp such as cotton linter and cotton lint; non-wood pulp such as straw pulp and bagas pulp; and bacterial cellulose and the like. One of these can be used alone or in combination of two or more.

原料のセルロース繊維の平均繊維径や平均繊維長は特に限定されない。平均繊維径としては、例えば、入手容易性の観点から、好ましくは1μm以上であり、同様の観点から、好ましくは100μm以下である。平均繊維長としては、例えば、入手容易性の観点から、好ましくは1000μm以上であり、同様の観点から、好ましくは10000μm以下である。原料のセルロース繊維の平均繊維径や平均繊維長は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The average fiber diameter and the average fiber length of the raw material cellulose fiber are not particularly limited. The average fiber diameter is, for example, preferably 1 μm or more from the viewpoint of availability, and preferably 100 μm or less from the same viewpoint. The average fiber length is, for example, preferably 1000 μm or more from the viewpoint of availability, and preferably 10,000 μm or less from the same viewpoint. The average fiber diameter and the average fiber length of the raw material cellulose fiber can be measured by the method described in Examples described later.

〔アニオン性基を導入する方法〕
(1)セルロース繊維にアニオン性基としてカルボキシ基を導入する場合
セルロース繊維にカルボキシ基を導入する方法としては、例えばセルロース繊維のヒドロキシ基を酸化してカルボキシ基に変換する方法や、セルロース繊維のヒドロキシ基に、カルボキシ基を有する化合物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種を反応させる方法が挙げられる。
[Method of introducing anionic groups]
(1) When introducing a carboxy group as an anionic group into a cellulose fiber As a method of introducing a carboxy group into a cellulose fiber, for example, a method of oxidizing a hydroxy group of a cellulose fiber to convert it into a carboxy group, or a method of converting a hydroxy group of a cellulose fiber into a carboxy group, or a method of introducing a hydroxy group of a cellulose fiber. Examples of the group include a method of reacting at least one selected from the group consisting of a compound having a carboxy group, an acid anhydride of the compound having a carboxy group and a derivative thereof.

セルロース繊維のヒドロキシ基を酸化処理する方法としては、例えば、特開2015-143336号公報又は特開2015-143337号公報に記載の、2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジン-N-オキシル(TEMPO)を触媒として、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤及び臭化ナトリウム等の臭化物を原料のセルロース繊維と反応させる方法が挙げられる。TEMPOを触媒としてセルロース繊維の酸化処理を行うことによって、セルロース構成単位のC6位のヒドロキシメチル基(-CHOH)が選択的にカルボキシ基に変換される。特にこの方法は、原料のセルロース繊維表面の酸化対象となるC6位の水酸基の選択性に優れており、且つ反応条件も穏やかである点で有利である。従って、本発明におけるアニオン変性セルロース繊維の好ましい態様として、セルロース構成単位のC6位がカルボキシ基であるセルロース繊維が挙げられる。本明細書において、かかるセルロース繊維を「酸化セルロース繊維」という場合がある。 As a method for oxidizing the hydroxy group of the cellulose fiber, for example, 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidin-N described in JP-A-2015-143336 or JP-A-2015-143337. -Examples include a method in which an oxidizing agent such as sodium hypochlorite and a bromide such as sodium bromide are reacted with the raw material cellulose fiber using oxyl (TEMPO) as a catalyst. By performing the oxidation treatment of the cellulose fiber using TEMPO as a catalyst, the hydroxymethyl group (-CH 2 OH) at the C6 position of the cellulose constituent unit is selectively converted into a carboxy group. In particular, this method is advantageous in that the selectivity of the hydroxyl group at the C6 position to be oxidized on the surface of the raw material cellulose fiber is excellent, and the reaction conditions are mild. Therefore, a preferred embodiment of the anion-modified cellulose fiber in the present invention is a cellulose fiber in which the C6 position of the cellulose constituent unit is a carboxy group. In the present specification, such cellulose fibers may be referred to as "oxidized cellulose fibers".

セルロース繊維へのカルボキシ基の導入に使用するための、カルボキシ基を有する化合物は特に限定されないが、具体的にはハロゲン化酢酸が挙げられる。ハロゲン化酢酸としては、クロロ酢酸等が挙げられる。
セルロース繊維へのカルボキシ基の導入に使用するための、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物及びそれらの誘導体は特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸及び無水アジピン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物やカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。これらの化合物は疎水基で置換されていてもよい。
The compound having a carboxy group for use in introducing the carboxy group into the cellulose fiber is not particularly limited, and specific examples thereof include acetic acid halide. Examples of the halogenated acetic acid include chloroacetic acid and the like.
The acid anhydride of the compound having a carboxy group and its derivatives for use in introducing the carboxy group into the cellulose fiber are not particularly limited, but are not particularly limited, such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride and adipic acid anhydride. Examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds, acid anhydrides of compounds having a carboxy group, and derivatives of acid anhydrides of compounds having a carboxyl group. These compounds may be substituted with hydrophobic groups.

(2)セルロース繊維にアニオン性基としてスルホン酸基又は(亜)リン酸基を導入する場合
セルロース繊維へスルホン酸基を導入する方法としては、セルロース繊維に硫酸を添加し加熱する方法等が挙げられる。
セルロース繊維へ(亜)リン酸基を導入する方法としては、乾燥状態又は湿潤状態のセルロース繊維に、(亜)リン酸又は(亜)リン酸誘導体の粉末や水溶液を混合する方法や、セルロース繊維の分散液に(亜)リン酸又は(亜)リン酸誘導体の水溶液を添加する方法等が挙げられる。これらの方法を採用した場合、一般的に、(亜)リン酸又は(亜)リン酸誘導体の粉末や水溶液を混合または添加した後に、脱水処理及び加熱処理等を行う。
(2) When introducing a sulfonic acid group or a (phosphorous acid group) as an anionic group into a cellulose fiber As a method for introducing a sulfonic acid group into a cellulose fiber, a method of adding sulfuric acid to the cellulose fiber and heating it can be mentioned. Be done.
As a method for introducing a (sub) phosphoric acid group into a cellulose fiber, a method of mixing a powder or an aqueous solution of (sub) phosphoric acid or a (sub) phosphoric acid derivative with a dry or wet state cellulose fiber, or a method of mixing a cellulose fiber. Examples thereof include a method of adding an aqueous solution of (sub) phosphoric acid or a (sub) phosphoric acid derivative to the dispersion liquid of. When these methods are adopted, in general, dehydration treatment, heat treatment and the like are performed after mixing or adding powder or aqueous solution of (sub) phosphorous acid or (sub) phosphorous acid derivative.

1-3.アミン化合物
本明細書におけるアミン化合物とは、分子内に、修飾基と少なくとも一つのアミノ基とを有する化合物である。
1-3. Amine Compounds As used herein, an amine compound is a compound having a modifying group and at least one amino group in the molecule.

〔修飾基〕
アミン化合物が有する修飾基としては、(a)炭化水素基及び(b)ポリマー基が挙げられる。これらの修飾基は1種類が単独で又は2種以上が組み合わさって、アニオン変性セルロース繊維に結合してもよい。
[Modifying group]
Examples of the modifying group contained in the amine compound include (a) a hydrocarbon group and (b) a polymer group. These modifying groups may be attached to the anion-modified cellulose fiber by one type alone or in combination of two or more types.

(a)炭化水素基
炭化水素基としては、一価の炭化水素基、例えば、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基、及び(複素環式)芳香族炭化水素基が挙げられる。
炭化水素基の炭素数は、1以上であり、好ましくは3以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは10以上であり、一方、好ましくは30以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは18以下である。炭化水素基は、後述する置換基を有していてもよく、炭化水素基の一部が窒化水素基に置換されていてもよい。
(a) Hydrocarbon groups Examples of the hydrocarbon groups include monovalent hydrocarbon groups, for example, chain-type saturated hydrocarbon groups, chain-type unsaturated hydrocarbon groups, cyclic-type saturated hydrocarbon groups, and (heterocyclic) fragrances. Group hydrocarbon groups can be mentioned.
The hydrocarbon group has 1 or more carbon atoms, preferably 3 or more, more preferably 8 or more, still more preferably 10 or more, while preferably 30 or less, more preferably 22 or less, still more preferably 18 or less. Is. The hydrocarbon group may have a substituent described later, and a part of the hydrocarbon group may be substituted with a hydrogen nitride group.

鎖式飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、tert-ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、ドコシル基、オクタコサニル基等が挙げられる。 Specific examples of the chain saturated hydrocarbon group include, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an isobutyl group, a pentyl group, and a tert-pentyl group. Examples thereof include an isopentyl group, a hexyl group, an isohexyl group, a heptyl group, an octyl group, a 2-ethylhexyl group, a nonyl group, a decyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, an octadecyl group, a docosyl group and an octacosanyl group.

鎖式不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブテン基、イソブテン基、イソプレン基、ペンテン基、ヘキセン基、ヘプテン基、オクテン基、ノネン基、デセン基、ドデセン基、トリデセン基、テトラデセン基、オクタデセン基が挙げられる。 Specific examples of the chain unsaturated hydrocarbon group include an ethylene group, a propylene group, a butene group, an isobutene group, an isoprene group, a pentene group, a hexene group, a heptene group, an octene group, a nonene group, a decene group, and a dodecene group. , Tridecene group, tetradecene group, octadecene group.

環式飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、シクロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロオクタデシル基等が挙げられる。 Specific examples of the cyclic saturated hydrocarbon group include, for example, a cyclopropane group, a cyclobutyl group, a cyclopentane group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, a cyclododecyl group, and a cyclotridecyl group. , Cyclotetradecyl group, cyclooctadecyl group and the like.

芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基及びアラルキル基からなる群より選ばれる。 As the aromatic hydrocarbon group, for example, it is selected from the group consisting of an aryl group and an aralkyl group.

アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ターフェニル基、及びこれらの基が後述する置換基で置換された基が挙げられる。 Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a biphenyl group, a triphenyl group, a terphenyl group, and a group in which these groups are substituted with a substituent described later.

アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ジベンジル基、トリチル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル基、フェニルオクチル基、及びこれらの基の芳香族基が置換基でさらに置換された基などが挙げられる。 Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a dibenzyl group, a trityl group, a phenethyl group, a phenylpropyl group, a phenylpentyl group, a phenylhexyl group, a phenylheptyl group, a phenyloctyl group, and an aromatic group of these groups as a substituent. Examples include groups further substituted with.

(b)ポリマー基
ポリマー基とはポリマー構造を含有する官能基である。ポリマー基の分子量は、改質セルロース繊維を配合した樹脂の透明性向上の観点から、好ましくは100以上、より好ましくは200以上、更に好ましくは300以上、更に好ましくは400以上、更に好ましくは600以上、更に好ましくは1,000以上、更に好ましくは1,500以上である。同様の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,500以下、更に好ましくは2,500以下である。
(B) Polymer group A polymer group is a functional group containing a polymer structure. The molecular weight of the polymer group is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, still more preferably 300 or more, still more preferably 400 or more, still more preferably 600 or more, from the viewpoint of improving the transparency of the resin containing the modified cellulose fiber. , More preferably 1,000 or more, still more preferably 1,500 or more. From the same viewpoint, it is preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, still more preferably 5,000 or less, still more preferably 4,000 or less, still more preferably 3,500 or less, still more preferably 2,500. It is as follows.

ポリマー基は、改質セルロース繊維を配合した樹脂の透明性向上の観点から、好ましくは、酸素原子を有する構造によって連結される繰り返し構造を有する官能基、より好ましくは、ポリシロキサン構造(シリコーン鎖)及びポリオキシアルキレン構造(アルキレンオキサイド鎖)等の酸素原子によって連結される繰り返し構造を有する官能基、更に好ましくは、ポリオキシアルキレン構造を有する官能基、更に好ましくはアルコキシポリオキシアルキレン基である。 The polymer group is preferably a functional group having a repeating structure linked by a structure having an oxygen atom, and more preferably a polysiloxane structure (silicone chain), from the viewpoint of improving the transparency of the resin containing the modified cellulose fiber. And a functional group having a repeating structure linked by oxygen atoms such as a polyoxyalkylene structure (alkylene oxide chain), more preferably a functional group having a polyoxyalkylene structure, and still more preferably an alkoxypolyoxyalkylene group.

(b-1)ポリシロキサン構造(シリコーン鎖)
ポリシロキサン構造(シリコーン鎖)とはシロキサン結合を主鎖とする構造であり、更にアルキレン基が伴っていてもよい。ポリシロキサン構造は後述する置換基を有していてもよい。
(b-1) Polysiloxane structure (silicone chain)
The polysiloxane structure (silicone chain) is a structure having a siloxane bond as a main chain, and may be further accompanied by an alkylene group. The polysiloxane structure may have a substituent described later.

(b-2)ポリオキシアルキレン構造(アルキレンオキサイド鎖)
ポリオキシアルキレン構造(アルキレンオキサイド鎖)は、改質セルロース繊維を配合した樹脂の透明性向上の観点から、好ましくは炭素数が2以上8以下のオキシアルキレンから選ばれる1種又は2種以上のオキシアルキレンの(共)重合体構造、より好ましくは炭素数が2以上4以下のオキシアルキレンから選ばれる1種又は2種以上のオキシアルキレンの(共)重合体構造、更に好ましくはエチレンオキサイド(EO)及びプロピレンオキサイド(PO)から選ばれる1種又は2種のオキシアルキレンの(共)重合体構造、更に好ましくはエチレンオキサイド(EO)及びプロピレンオキサイド(PO)がランダム又はブロック状に重合した共重合体構造((EO/PO)構造ともいう)である。
(b-2) Polyoxyalkylene structure (alkylene oxide chain)
The polyoxyalkylene structure (alkylene oxide chain) is preferably one kind or two or more kinds of oxy selected from oxyalkylenes having 2 or more and 8 or less carbon atoms from the viewpoint of improving the transparency of the resin containing the modified cellulose fiber. An alkylene (co) polymer structure, more preferably one or more oxyalkylene (co) polymer structures selected from oxyalkylenes having 2 or more and 4 or less carbon atoms, still more preferably ethylene oxide (EO). And a (co) polymer structure of one or two oxyalkylenes selected from propylene oxide (PO), more preferably a copolymer in which ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) are polymerized at random or in a block shape. It is a structure (also referred to as a (EO / PO) structure).

ポリオキシアルキレン構造としては、例えば、次式: As the polyoxyalkylene structure, for example, the following equation:

Figure 2022059589000001
Figure 2022059589000001

(式中、Rは水素原子、炭素数1以上6以下の炭化水素基、-CHCHNH基、又は-CHCH(CH)NH基を示す。EO及びPOはランダム又はブロック状に存在し、aはEOの平均付加モル数を示す0又は正の数、bはPOの平均付加モル数を示す0又は正の数である。ただし、aとbは同時に0とはならない。)で示される構造が挙げられる。 (In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, -CH 2 CH 2 NH 2 groups, or -CH 2 CH (CH 3 ) NH 2 groups. EO and PO are random. Or it exists in a block shape, where a is 0 or a positive number indicating the average number of added moles of EO, b is 0 or a positive number indicating the average number of added moles of PO, where a and b are 0 at the same time. The structure shown by) is mentioned.

が炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である場合、該アルキル基は好ましくはメチル基、エチル基、n-プロピル基及びsec-プロピル基である。Rは水素原子であってもよい。 When R 1 is a linear or branched alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, the alkyl group is preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and a sec-propyl group. R 1 may be a hydrogen atom.

aは、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは0以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは3以上、更に好ましくは6以上、更に好ましくは11以上、更に好ましくは15以上、更に好ましくは20以上、更に好ましくは25以上、更に好ましくは30以上である。同様の観点から、好ましくは100以下、より好ましくは70以下、更に好ましくは60以下、更に好ましくは50以下、更に好ましくは40以下である。 From the viewpoint of improving dispersion stability, a is preferably 0 or more, more preferably 1 or more, still more preferably 3 or more, still more preferably 6 or more, still more preferably 11 or more, still more preferably 15 or more, still more preferably. It is 20 or more, more preferably 25 or more, still more preferably 30 or more. From the same viewpoint, it is preferably 100 or less, more preferably 70 or less, still more preferably 60 or less, still more preferably 50 or less, still more preferably 40 or less.

bは、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは0以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは3以上、更に好ましくは5以上である。同様の観点から、好ましくは50以下、より好ましくは40以下、更に好ましくは30以下、更に好ましくは25以下、更に好ましくは20以下、更に好ましくは15以下、更に好ましくは10以下である。 From the viewpoint of improving the dispersion stability, b is preferably 0 or more, more preferably 1 or more, still more preferably 3 or more, still more preferably 5 or more. From the same viewpoint, it is preferably 50 or less, more preferably 40 or less, still more preferably 30 or less, still more preferably 25 or less, still more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less, still more preferably 10 or less.

前記式におけるa+bはEOとPOの合計の平均付加モル数を示し、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは4以上、より好ましくは6以上、より好ましくは8以上であり、同様の観点から、好ましくは100以下、より好ましくは70以下である。 In the above formula, a + b indicates the total number of added moles of EO and PO, and is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, and more preferably 8 or more from the viewpoint of improving dispersion stability, and from the same viewpoint. It is preferably 100 or less, more preferably 70 or less.

(EO/PO)構造におけるPOの含有率(モル%)は、前記aとbに基づいて計算することが可能であり、具体的にはb×100/(a+b)より求めることができる。POの含有率は、分散性を一層向上させる観点から、好ましくは1モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは7モル%以上、更に好ましくは10モル%以上である。同様の観点から、好ましくは100モル%以下、より好ましくは90モル%以下、更に好ましくは85モル%以下、更に好ましくは75モル%以下、更に好ましくは60モル%以下、更に好ましくは50モル%以下、更に好ましくは40モル%以下、更に好ましくは30モル%以下である。 The PO content (mol%) in the (EO / PO) structure can be calculated based on a and b, and can be specifically obtained from b × 100 / (a + b). From the viewpoint of further improving the dispersibility, the PO content is preferably 1 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, still more preferably 7 mol% or more, still more preferably 10 mol% or more. From the same viewpoint, it is preferably 100 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, still more preferably 85 mol% or less, still more preferably 75 mol% or less, still more preferably 60 mol% or less, still more preferably 50 mol%. Below, it is more preferably 40 mol% or less, still more preferably 30 mol% or less.

ポリオキシアルキレン構造の式量(分子量)は、分散安定性を向上させる観点から好ましくは100以上、より好ましくは200以上、更に好ましくは300以上、更に好ましくは500以上、更に好ましくは1,000以上、更に好ましくは1,500以上である。同様の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,500以下、更に好ましくは2,500以下である。 The formula weight (molecular weight) of the polyoxyalkylene structure is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, still more preferably 300 or more, still more preferably 500 or more, still more preferably 1,000 or more, from the viewpoint of improving dispersion stability. , More preferably 1,500 or more. From the same viewpoint, it is preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, still more preferably 5,000 or less, still more preferably 4,000 or less, still more preferably 3,500 or less, still more preferably 2,500. It is as follows.

(c)更なる置換基
なお、修飾基はさらに置換基を有するものであってもよい。置換基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等の炭素数1~6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、イソペンチルオキシカルボニル基等のアルコキシ基の炭素数が1~6のアルコキシ-カルボニル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;アセチル基、プロピオニル基等の炭素数1~6のアシル基;アラルキル基;アラルキルオキシ基;炭素数1~6のアルキルアミノ基;アルキル基の炭素数が1~6のジアルキルアミノ基;ヒドロキシ基が挙げられる。
(c) Further Substituents The modifying group may further have a substituent. Examples of the substituent include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, an isopentyloxy group, a hexyloxy group and the like. An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms; a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a propoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, a butoxycarbonyl group, an isobutoxycarbonyl group, a sec-butoxycarbonyl group, a tert-butoxycarbonyl group, a pentyloxycarbonyl group. An alkoxy-carbonyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a group and an alkoxy group such as an isopentyloxycarbonyl group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom; and 1 carbon number such as an acetyl group and a propionyl group. Examples thereof include an acyl group of up to 6; an aralkyl group; an aralkyloxy group; an alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms; a dialkylamino group having 1 to 6 carbon atoms of the alkyl group; a hydroxy group.

〔アミン化合物の具体例〕
アミン化合物としては、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン及び第4級アンモニウム化合物のいずれでもよい。第4級アンモニウム化合物の陰イオン成分としては、反応性の観点から、好ましくは、塩素イオンや臭素イオンなどのハロゲンイオン、硫酸水素イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、ヘキサフルオロフォスフェイトイオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ヒドロキシイオンが挙げられる。
[Specific examples of amine compounds]
The amine compound may be any of a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine and a quaternary ammonium compound. As the anion component of the quaternary ammonium compound, from the viewpoint of reactivity, halogen ions such as chlorine ion and bromine ion, hydrogen sulfate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion and hexafluorophosphate ion are preferable. , Trifluoromethanesulfonate ion, hydroxy ion and the like.

(a)炭化水素基を有するアミン化合物
炭化水素基を有するアミン化合物の具体例としては、第1~3級アミンとしては、例えば、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、2-エチルヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、オクチルアミン、ジオクチルアミン、トリオクチルアミン、ドデシルアミン、ジドデシルアミン、ステアリルアミン、ジステアリルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、オレイルアミン、アニリン、オクタデシルアミン、ジメチルベヘニルアミン、ベンジルアミン、ジベンジルアミン、トリチルアミン、ナフチルアミン、イミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-(3-アミノプロピル)イミダゾール等が挙げられる。
(a) Amine compound having a hydrocarbon group As a specific example of an amine compound having a hydrocarbon group, examples of the primary to tertiary amines include ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, butylamine and di. Butylamine, hexylamine, 2-ethylhexylamine, dihexylamine, trihexylamine, octylamine, dioctylamine, trioctylamine, dodecylamine, diddecylamine, stearylamine, distearylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine , Oleylamine, aniline, octadecylamine, dimethylbehenylamine, benzylamine, dibenzylamine, tritylamine, naphthylamine, imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, Examples thereof include 2-phenyl-4-methylimidazole and 1- (3-aminopropyl) imidazole.

第4級アンモニウム化合物としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAH)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(TBAH)、テトラブチルアンモニウムクロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライドが挙げられる。 Examples of the quaternary ammonium compound include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetraethylammonium chloride, tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutylammonium hydroxide (TBAH), and tetra. Examples thereof include butylammonium chloride, lauryltrimethylammonium chloride, dilauryldimethylchloride, stearyltrimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride, and alkylbenzyldimethylammonium chloride.

炭化水素基を有するアミン化合物は、市販品を用いるか、公知の方法に従って調製することができる。 The amine compound having a hydrocarbon group can be prepared by using a commercially available product or by a known method.

(b-1)ポリシロキサン構造を有するアミン化合物
かかるアミン化合物は、例えば、ポリシロキサン構造の骨格に、アミノ基がアルキレン基等を介して結合した構造を有するものが挙げられる。本明細書において、かかるアミン化合物を「アミノ変性シリコーン」と称する場合がある。アミノ変性シリコーンは、市販品を用いるか、公知の方法に従って調製することができる。アミノ変性シリコーンは1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
(b-1) Amine Compounds Having a Polysiloxane Structure Examples of the amine compounds include those having a structure in which an amino group is bonded to a skeleton of a polysiloxane structure via an alkylene group or the like. As used herein, such amine compounds may be referred to as "amino-modified silicones". The amino-modified silicone can be prepared by using a commercially available product or by a known method. Only one kind of amino-modified silicone may be used, or two or more kinds may be used.

アミノ変性シリコーンとしては、性能の点から、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のTSF4703(動粘度:1000、アミノ当量:1600)、TSF4708(動粘度:1000、アミノ当量:2800)、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製のSS-3551(動粘度:1000、アミノ当量:1600)、SF8457C(動粘度:1200、アミノ当量:1800)、SF8417(動粘度:1200、アミノ当量:1700)、BY16-209(動粘度:500、アミノ当量:1800)、BY16-892(動粘度:1500、アミノ当量:2000)、BY16-898(動粘度:2000、アミノ当量:2900)、FZ-3760(動粘度:220、アミノ当量:1600)、信越化学工業(株)製のKF8002(動粘度:1100、アミノ当量:1700)、KF867(動粘度:1300、アミノ当量:1700)、KF-864(動粘度:1700、アミノ当量:3800)、BY16-213(動粘度:55、アミノ当量:2700)、BY16-853U(動粘度:14、アミノ当量:450)が好ましい。( )内において、動粘度は25℃での測定値(単位:mm/s)を示し、アミノ当量の単位はg/molである。 As amino-modified silicones, from the viewpoint of performance, TSF4703 (kinematic viscosity: 1000, amino equivalent: 1600), TSF4708 (kinematic viscosity: 1000, amino equivalent: 2800), Toray Dow Corning manufactured by Momentive Performance Materials Co., Ltd. SS-3551 (Dynamic Viscosity: 1000, Amino Equivalent: 1600), SF8457C (Dynamic Viscosity: 1200, Amino Equivalent: 1800), SF8417 (Dynamic Viscosity: 1200, Amino Equivalent: 1700), BY16- 209 (Dynamic Viscosity: 500, Amino Equivalent: 1800), BY16-892 (Dynamic Viscosity: 1500, Amino Equivalent: 2000), BY16-898 (Dynamic Viscosity: 2000, Amino Equivalent: 2900), FZ-3760 (Dynamic Viscosity: 220, Amino Equivalent: 1600), KF8002 (Dynamic Viscosity: 1100, Amino Equivalent: 1700), KF867 (Dynamic Viscosity: 1300, Amino Equivalent: 1700), KF-864 (Dynamic Viscosity: 1700) manufactured by Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd. , Amino equivalent: 3800), BY16-213 (kinematic viscosity: 55, amino equivalent: 2700), BY16-853U (kinematic viscosity: 14, amino equivalent: 450) are preferable. In (), the kinematic viscosity shows a measured value (unit: mm 2 / s) at 25 ° C., and the unit of amino equivalent is g / mol.

(b-2)ポリオキシアルキレン構造を有するアミン化合物
アミン化合物における、ポリオキシアルキレン構造と該アミン化合物の窒素原子とは、直接に又は連結基を介して結合していることが好ましい。連結基としては炭化水素基が好ましく、炭素数が好ましくは1以上6以下、より好ましくは1以上3以下のアルキレン基が挙げられる。かかるアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基が好ましい。
(b-2) Amine Compound Having a Polyoxyalkylene Structure In an amine compound, the polyoxyalkylene structure and the nitrogen atom of the amine compound are preferably bonded directly or via a linking group. As the linking group, a hydrocarbon group is preferable, and an alkylene group having a carbon number of preferably 1 or more and 6 or less, more preferably 1 or more and 3 or less can be mentioned. As such an alkylene group, for example, an ethylene group and a propylene group are preferable.

ポリオキシアルキレン構造を有するアミン化合物としては、例えば、次式(i): Examples of the amine compound having a polyoxyalkylene structure include the following formula (i):

Figure 2022059589000002
Figure 2022059589000002

で示される化合物が挙げられる。式(i)中のR、a及びbは、前述のポリオキシアルキレン構造の一例を示す式中のR、a及びbと同じである。 Examples thereof include the compounds indicated by. R1 , a and b in the formula (i) are the same as R1 , a and b in the formula showing an example of the above-mentioned polyoxyalkylene structure.

ポリオキシアルキレン構造を有するアミン化合物は、前記ポリオキシアルキレン構造で示される修飾基を導入するための化合物であり、公知の方法に従って調製することができる。例えば、プロピレングリコールアルキルエーテルにエチレンオキシド、プロピレンオキシドを所望量付加させた後、ヒドロキシ基末端をアミノ化すればよい。必要により、アルキルエーテルを酸で開裂することで末端を水素原子とすることができる。これらの製造方法は、特開平3-181448号を参照することができ、かかるアミン化合物の詳細は、例えば特許第6105139号に記載されている。 The amine compound having a polyoxyalkylene structure is a compound for introducing a modifying group represented by the polyoxyalkylene structure, and can be prepared according to a known method. For example, after adding ethylene oxide or propylene oxide in a desired amount to propylene glycol alkyl ether, the hydroxy group terminal may be aminated. If necessary, the alkyl ether can be cleaved with an acid to form a hydrogen atom at the end. For these production methods, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-181448 can be referred to, and details of such amine compounds are described in, for example, Japanese Patent No. 6105139.

ポリオキシアルキレン構造を有するアミン化合物は、例えば、市販品を好適に用いることができる。
前記EOの重合体構造又はPOの重合体構造を伴う、炭化水素基を有していてもよいアミン化合物の具体例としては、日油株式会社製のSUNBRIGHT MEPA-10H、SUNBRIGHT MEPA-20H、SUNBRIGHT MEPA-50H、SUNBRIGHT MEPA-10T、SUNBRIGHT MEPA-12T、SUNBRIGHT MEPA-20T、SUNBRIGHT MEPA-30T、SUNBRIGHT MEPA-40T等が挙げられる。
前記EO/POの共重合体構造を伴う、炭化水素基を有していてもよいアミン化合物の具体例としては、HUNTSMAN社製のJeffamine M-2070、Jeffamine M-2005、Jeffamine M-2095、Jeffamine M-1000、Jeffamine M-600、Surfoamine B200、Surfoamine L100、Surfoamine L200、Surfoamine L207、Surfoamine L300、Surfoamine B-100、XTJ-501、XTJ-506、XTJ-507、XTJ-508、M3000、Jeffamine ED-600、Jeffamine ED-900、Jeffamine ED-2003、Jeffamine D-230、Jeffamine D-400、Jeffamine D-2000、Jeffamine D-4000、XTJ-510、Jeffamine T-3000、Jeffamine T-5000、XTJ-502、XTJ-509、XTJ-510等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を組み合わせてもよい。
As the amine compound having a polyoxyalkylene structure, for example, a commercially available product can be preferably used.
Specific examples of the amine compound having a hydrocarbon group and having the polymer structure of EO or the polymer structure of PO include SUNBRIGHT MEPA-10H, SUNBRIGHT MEPA-20H, and SUNBRIGHT manufactured by NOF CORPORATION. Examples thereof include MEPA-50H, SUNBRIGHT MEPA-10T, SUNBRIGHT MEPA-12T, SUNBRIGHT MEPA-20T, SUNBRIGHT MEPA-30T, and SUNBRIGHT MEPA-40T.
Specific examples of the amine compound having an EO / PO copolymer structure and which may have a hydrocarbon group include Jeffamine M-2070, Jeffamine M-2005, Jeffamine M-2095 and Jeffamine manufactured by HUNTSMAN. M-1000, Jeffamine M-600, Surfoamine B200, Surfoamine L100, Surfoamine L200, Surfoamine L207, Surfoamine L300, Surfoamine B-100, XTJ-501, XTJ-506, XTJ-507, XTJ-508, M3000, Jeffamine ED- 600, Jeffamine ED-900, Jeffamine ED-2003, Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine D-2000, Jeffamine D-4000, XTJ-510, Jeffamine T-3000, Jeffamine T-5000, XTJ-502, Examples include XTJ-509 and XTJ-510. These may be used alone or in combination of two or more.

1-4.工程A
工程Aで使用されるアニオン変性セルロース繊維は、セルロースI型結晶構造を有するアニオン変性セルロース繊維である。工程Aでは、かかるアニオン変性セルロース繊維と前記アミン化合物とを反応させて、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基とアミン化合物とを結合させて、アミン化合物が有する修飾基をアニオン性基に導入することによって、改質セルロース繊維を得る。
1-4. Process A
The anion-modified cellulose fiber used in step A is an anion-modified cellulose fiber having a cellulose I-type crystal structure. In step A, the anionic-modified cellulose fiber is reacted with the amine compound to bond the anionic group of the anionic-modified cellulose fiber with the amine compound, and the modifying group of the amine compound is introduced into the anionic group. To obtain modified cellulose fibers.

アミン化合物とアニオン性基との具体的な結合様式としては、微細化改質セルロース繊維の分散性の観点から、好ましくは、アミン塩等とのイオン結合及び/又はアミド結合が挙げられる。例えば、(1)イオン結合を介して導入する場合は特開2015-143336号公報を参考にすることができ、(2)アミド結合を介して導入する場合は特開2015-143337号公報を参考にすることができる。
結合工程の終了後、未反応の化合物等を除去するために、後処理を適宜行ってもよい。後処理の方法としては、例えば、ろ過、遠心分離、透析等を用いることができる。
Specific examples of the bonding mode between the amine compound and the anionic group include an ionic bond and / or an amide bond with an amine salt or the like from the viewpoint of dispersibility of the finely divided modified cellulose fiber. For example, (1) JP-A-2015-143336 can be referred to when introducing via an ionic bond, and JP-A-2015-143337 can be referred to when introducing via an amide bond. Can be.
After the completion of the binding step, post-treatment may be appropriately performed in order to remove unreacted compounds and the like. As the post-treatment method, for example, filtration, centrifugation, dialysis and the like can be used.

(1)イオン結合を介して導入する態様
イオン結合を介して修飾基を導入する場合は、アニオン変性セルロース繊維とアミン化合物を混合すればよく、これにより、アニオン変性セルロース繊維に含有されるアニオン性基と、アミン化合物のアミノ基との間でイオン結合が形成される。
例えば、アニオン変性セルロース繊維として酸化セルロース繊維を使用し、アミン化合物として前述の修飾基を有する第1級アミンを使用する場合、下式に示されるように、セルロース繊維を構成するグルコースのC6位のカルボキシ基に、イオン結合を介して、前述の修飾基を導入することができる(式中、Cはセルロース繊維を構成するグルコースの6位の炭素原子であり、Rは修飾基である。)。
(1) Mode of introduction via ionic bond When introducing a modifying group via an ionic bond, the anionic-modified cellulose fiber and the amine compound may be mixed, whereby the anionic property contained in the anionic-modified cellulose fiber is contained. An ionic bond is formed between the group and the amino group of the amine compound.
For example, when an oxidized cellulose fiber is used as the anion-modified cellulose fiber and a primary amine having the above-mentioned modifying group is used as the amine compound, as shown in the following formula, the C6 position of glucose constituting the cellulose fiber is used. The above-mentioned modifying group can be introduced into the carboxy group via an ionic bond (in the formula, C 6 is the carbon atom at the 6-position of glucose constituting the cellulose fiber, and R is the modifying group). ..

Figure 2022059589000003
Figure 2022059589000003

本態様におけるアミン化合物の存在量としては、微細化改質セルロース繊維に高い透明性を発揮させる観点から、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基の0.3モル当量未満の量である。本明細書において、「アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基の0.3モル当量のアミノ化合物」とは、「アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基1モルに対して、アミノ化合物のアミノ基が0.3モルに相当する量のアミノ化合物」を意味する。アミノ化合物の存在量は、改質セルロース繊維や微細化改質セルロース繊維を部材に配合した際の分散性を向上させる観点から、好ましくは0.01モル当量以上、より好ましくは0.02モル当量以上、更に好ましくは0.03モル当量以上である。一方、得られる分散体の着色を抑制すると共に収率向上の観点から、アミノ化合物の存在量は、0.3モル当量未満であり、好ましくは0.2モル当量以下、より好ましくは0.15モル当量以下である。アミン化合物がアミノ基を複数個有する場合、アミノ基のモル数の合計が、前記モル数となるように存在させる。 The abundance of the amine compound in this embodiment is less than 0.3 molar equivalent of the anionic group of the anionic modified cellulose fiber from the viewpoint of exhibiting high transparency in the finely divided modified cellulose fiber. In the present specification, the "amino compound having an equivalent of 0.3 mol of the anionic group of the anion-modified cellulose fiber" means that "the amino group of the amino compound is 0. It means "an amount of amino compound corresponding to 3 mol". The abundance of the amino compound is preferably 0.01 molar equivalent or more, more preferably 0.02 molar equivalent, from the viewpoint of improving the dispersibility when the modified cellulose fiber or the finely divided modified cellulose fiber is blended into the member. The above is more preferably 0.03 molar equivalent or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the coloring of the obtained dispersion and improving the yield, the abundance of the amino compound is less than 0.3 molar equivalent, preferably 0.2 molar equivalent or less, more preferably 0.15. It is less than or equal to the molar equivalent. When the amine compound has a plurality of amino groups, the total number of moles of the amino groups is made to be the said number of moles.

混合に際しては溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、用いる化合物が溶解する溶媒を選択することが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール(IPA)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、酢酸エチル、アセトニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、酢酸、1-メトキシ-2-プロパノール(PGME)、水等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 It is preferable to use a solvent for mixing. As the solvent, it is preferable to select a solvent in which the compound to be used is dissolved, and for example, methanol, ethanol, isopropanol (IPA), N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylacetamide. , Tetrahydrofuran (THF), acetone, methyl ethyl ketone (MEK), cyclohexanone, ethyl acetate, acetonitrile, dichloromethane, chloroform, toluene, acetic acid, 1-methoxy-2-propanol (PGME), water and the like. It can be used alone or in combination of two or more.

混合時の温度は、化合物の反応性の観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは10℃以上である。また、改質セルロース繊維の着色抑制の観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、更に好ましくは150℃以下である。混合時間は、用いる化合物及び溶媒の種類に応じて適宜設定することができるが、化合物の反応性の観点から、好ましくは0.01時間以上、より好ましくは0.1時間以上であり、生産性の観点から、好ましくは48時間以下、より好ましくは24時間以下である。 The temperature at the time of mixing is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher, still more preferably 10 ° C. or higher, from the viewpoint of the reactivity of the compound. Further, from the viewpoint of suppressing the coloring of the modified cellulose fiber, the temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower, and further preferably 150 ° C. or lower. The mixing time can be appropriately set depending on the type of the compound and the solvent used, but from the viewpoint of the reactivity of the compound, it is preferably 0.01 hours or more, more preferably 0.1 hours or more, and the productivity. From the viewpoint of the above, it is preferably 48 hours or less, more preferably 24 hours or less.

(2)アミド結合を介して導入する態様
アミド結合を介して修飾基を導入する場合は、公知の縮合剤の存在下で、アニオン変性セルロース繊維とアミン化合物との混合を行えばよく、これにより、アニオン性基とアミン化合物のアミノ基との間でアミド結合が形成される。
例えば、アニオン変性セルロース繊維として酸化セルロース繊維を使用し、アミン化合物として、前述の修飾基を有する第1級アミンを使用する場合、下式に示されるように、セルロース繊維を構成するグルコースのC6位のカルボキシ基に、アミド結合を介して、前述の修飾基を導入することができる(式中、Cはセルロース繊維を構成するグルコースの6位の炭素原子であり、Rは修飾基である。)。
(2) Mode of introduction via amide bond When introducing a modifying group via an amide bond, the anion-modified cellulose fiber and the amine compound may be mixed in the presence of a known condensing agent. , An amide bond is formed between the anionic group and the amino group of the amine compound.
For example, when an oxidized cellulose fiber is used as the anion-modified cellulose fiber and a primary amine having the above-mentioned modifying group is used as the amine compound, the C6 position of glucose constituting the cellulose fiber is as shown in the following formula. The above-mentioned modifying group can be introduced into the carboxy group of the above via an amide bond (in the formula, C 6 is a carbon atom at the 6-position of glucose constituting the cellulose fiber, and R is a modifying group. ).

Figure 2022059589000004
Figure 2022059589000004

本態様におけるアミン化合物の存在量としては、改質セルロース繊維や微細化改質セルロース繊維を部材に配合した際の分散性を向上させる観点から、好ましくは0.01モル当量以上、より好ましくは0.02モル当量以上、更に好ましくは0.03モル当量以上である。一方、得られる分散体の着色を抑制すると共に収率向上の観点から、アミノ化合物の存在量は、0.3モル当量未満であり、好ましくは0.2モル当量以下、より好ましくは0.15モル当量以下である。アミン化合物がアミノ基を複数個有する場合、アミノ基のモル数の合計が、前記モル数となるように存在させる。 The abundance of the amine compound in this embodiment is preferably 0.01 molar equivalent or more, more preferably 0, from the viewpoint of improving the dispersibility when the modified cellulose fiber or the finely divided modified cellulose fiber is blended into the member. It is 0.02 molar equivalent or more, more preferably 0.03 molar equivalent or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the coloring of the obtained dispersion and improving the yield, the abundance of the amino compound is less than 0.3 molar equivalent, preferably 0.2 molar equivalent or less, more preferably 0.15. It is less than or equal to the molar equivalent. When the amine compound has a plurality of amino groups, the total number of moles of the amino groups is made to be the said number of moles.

縮合剤としては、特には限定されないが、合成化学シリーズ ペプチド合成(丸善社)P116記載、又はTetrahedron, 57, 1551 (2001)記載の縮合剤などが挙げられ、例えば、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロライド(以下、「DMT-MM」と称する場合がある。)等が挙げられる。また、縮合剤を使用せずに加熱処理だけで反応を行うことも可能である。 The condensing agent is not particularly limited, and examples thereof include the condensing agent described in Synthetic Chemistry Series Peptide Synthesis (Maruzen Co., Ltd.) P116 or Tetrahedron, 57, 1551 (2001). Dimethoxy-1,3,5-triazine-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride (hereinafter, may be referred to as "DMT-MM") and the like can be mentioned. It is also possible to carry out the reaction only by heat treatment without using a condensing agent.

アミド化反応においては溶媒は使用してもしなくても良い。溶媒を使用する場合は、用いる化合物が溶解する溶媒を選択することが好ましく、溶媒の具体例としては、前述の「(1)イオン結合を介して導入する態様」で例示した溶媒が挙げられる。 A solvent may or may not be used in the amidation reaction. When a solvent is used, it is preferable to select a solvent in which the compound to be used dissolves, and specific examples of the solvent include the solvent exemplified in the above-mentioned "(1) Aspects of introduction via an ionic bond".

アミド化反応における反応時間及び反応温度は、用いる化合物及び溶媒の種類等に応じて適宜選択することができるが、反応率の観点から、好ましくは1~24時間、より好ましくは10~20時間である。また、反応温度は、反応性の観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは10℃以上である。また、着色等の製品品質の観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、更に好ましくは150℃以下である。 The reaction time and reaction temperature in the amidation reaction can be appropriately selected depending on the type of compound and solvent used, but are preferably 1 to 24 hours, more preferably 10 to 20 hours from the viewpoint of the reaction rate. be. The reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher, still more preferably 10 ° C. or higher, from the viewpoint of reactivity. Further, from the viewpoint of product quality such as coloring, it is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower, and further preferably 150 ° C. or lower.

1-5.改質セルロース繊維
前述の「(1)イオン結合を介して導入する態様」又は「(2)アミド結合を介して導入する態様」によって得られる改質セルロース繊維の平均繊維長は、分散性の観点から、1μm以上であり、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは10μm以上であり、更に好ましくは25μm以上であり、一方、同様の観点から1,000μm以下であり、好ましくは800μm以下であり、より好ましくは500μm以下であり、更に好ましくは400μm以下である。
1-5. Modified Cellulose Fiber The average fiber length of the modified cellulose fiber obtained by the above-mentioned "(1) mode of introduction via ionic bond" or "(2) mode of introduction via amide bond" is from the viewpoint of dispersibility. Therefore, it is 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, still more preferably 25 μm or more, and from the same viewpoint, 1,000 μm or less, preferably 800 μm or less. It is more preferably 500 μm or less, still more preferably 400 μm or less.

改質セルロース繊維の平均繊維径は特に限定されず、例えば、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは15μm以上であり、一方、好ましくは300μm以下、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは60μm以下である。改質セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。
改質セルロース繊維の平均繊維長、平均繊維径及び平均アスペクト比の好ましい範囲は、前述のアニオン変性セルロース繊維の平均繊維長、平均繊維径及び平均アスペクト比の好ましい範囲と同じである。
The average fiber diameter of the modified cellulose fiber is not particularly limited, and is, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 15 μm or more, while preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less, still more preferable. Is 60 μm or less. The average fiber diameter and the average fiber length of the modified cellulose fiber can be measured according to the method described in Examples described later.
The preferable ranges of the average fiber length, the average fiber diameter and the average aspect ratio of the modified cellulose fiber are the same as the preferable ranges of the average fiber length, the average fiber diameter and the average aspect ratio of the above-mentioned anion-modified cellulose fiber.

改質セルロース繊維は、その原料として天然セルロース繊維を使用していることに起因して、セルロースI型結晶構造を有している。セルロースI型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースI型結晶化度とは、セルロース全体のうちのセルロースI型結晶領域量の占める割合のことを意味する。セルロースI型結晶構造の有無は、X線回折測定において、2θ=22.6°にピークがあることで判定することができる。 The modified cellulose fiber has a cellulose I-type crystal structure due to the fact that natural cellulose fiber is used as a raw material thereof. The cellulose type I is the crystal form of natural cellulose, and the cellulose type I crystallization degree means the ratio of the amount of the cellulose type I crystal region to the whole cellulose. The presence or absence of the cellulose I-type crystal structure can be determined by the peak at 2θ = 22.6 ° in the X-ray diffraction measurement.

改質セルロース繊維のセルロースI型結晶化度は、分散性の観点から、好ましくは30%以上、より好ましくは35%以上、更に好ましくは40%以上、更に好ましくは45%以上である。また、使用するセルロース原料のコストの観点から、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、更に好ましくは85%以下、更に好ましくは80%以下である。なお、本明細書において、セルロース繊維や改質セルロース繊維等におけるセルロースI型結晶化度は、具体的には後述の実施例に記載の方法により測定される。 From the viewpoint of dispersibility, the degree of cellulose I-type crystallinity of the modified cellulose fiber is preferably 30% or more, more preferably 35% or more, still more preferably 40% or more, still more preferably 45% or more. Further, from the viewpoint of the cost of the cellulose raw material used, it is preferably 95% or less, more preferably 90% or less, still more preferably 85% or less, still more preferably 80% or less. In this specification, the degree of cellulose I-type crystallinity in cellulose fibers, modified cellulose fibers, etc. is specifically measured by the method described in Examples described later.

改質セルロース繊維の平均アスペクト比は、生産効率の観点から、好ましくは1以上、より好ましくは5以上、更に好ましくは8以上であり、分散性の観点から、好ましくは100以下、より好ましくは80以下、更に好ましくは50以下である。改質セルロース繊維の平均アスペクト比は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The average aspect ratio of the modified cellulose fiber is preferably 1 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 8 or more from the viewpoint of production efficiency, and preferably 100 or less, more preferably 80 or more from the viewpoint of dispersibility. Below, it is more preferably 50 or less. The average aspect ratio of the modified cellulose fiber can be measured by the method described in Examples described later.

改質セルロース繊維における修飾基の平均結合量は、分散性の観点から、好ましくは0.01mmol/g以上であり、同様の観点から、好ましくは3.0mmol/g以下である。修飾基として任意の2種以上の修飾基が同時に改質セルロースに導入されている場合、修飾基の結合量は、前記範囲内であることが好ましい。 The average bond amount of the modifying group in the modified cellulose fiber is preferably 0.01 mmol / g or more from the viewpoint of dispersibility, and preferably 3.0 mmol / g or less from the same viewpoint. When any two or more kinds of modifying groups are simultaneously introduced into the modified cellulose as modifying groups, the amount of the modifying group bonded is preferably within the above range.

改質セルロース繊維における修飾基の導入率は、分散性の観点から、好ましくは10mol%以上であり、高ければ高いほど好ましく、好ましくは100mol%である。修飾基として任意の2種以上の修飾基が同時に導入されている場合には、導入率の合計が上限の100mol%を超えない範囲において、前記範囲内となることが好ましい。 From the viewpoint of dispersibility, the introduction rate of the modifying group in the modified cellulose fiber is preferably 10 mol% or more, and the higher the value, the more preferably 100 mol%. When any two or more kinds of modifying groups are introduced at the same time as the modifying group, it is preferable that the total introduction rate is within the above range within the range not exceeding the upper limit of 100 mol%.

修飾基の平均結合量及び導入率は、修飾用化合物の種類や添加量、反応温度、反応時間、溶媒の種類等によって調整することができる。修飾基の平均結合量(mmol/g)及び導入率(mol%)とは、改質セルロース繊維において、アニオン性基に修飾基が導入された(結合した)量及び割合のことである The average bond amount and introduction rate of the modifying group can be adjusted depending on the type and addition amount of the modifying compound, reaction temperature, reaction time, type of solvent and the like. The average bond amount (mmol / g) and introduction rate (mol%) of the modifying group are the amount and ratio of the modifying group introduced (bonded) to the anionic group in the modified cellulose fiber.

2.微細化改質セルロース繊維の製造方法
本発明の微細化改質セルロース繊維の製造方法としては、製造工程の違いによって、例えば次の二つの態様が例示できる。即ち、前記「1.改質セルロース繊維の製造方法」によって製造された改質セルロース繊維を溶媒中で微細化処理する工程Bを含む方法、及び、セルロースI型結晶構造を有する、平均繊維長が1μm以下であり、平均繊維径が0.5nm以上50nm以下である微細化アニオン変性セルロース繊維と、アミン化合物とを反応させて改質セルロース繊維を得る工程Cを含む方法である。
以下、それぞれの方法に分けて説明する。
2. 2. Method for Producing Miniaturized Modified Cellulose Fiber As the method for producing the miniaturized modified cellulose fiber of the present invention, for example, the following two embodiments can be exemplified depending on the difference in the manufacturing process. That is, the method including step B in which the modified cellulose fiber produced by the above-mentioned "1. Method for producing modified cellulose fiber" is micronized in a solvent, and the average fiber length having a cellulose I type crystal structure This method comprises a step C of reacting a finely divided anion-modified cellulose fiber having an average fiber diameter of 0.5 nm or more and 50 nm or less with an amine compound to obtain a modified cellulose fiber of 1 μm or less.
Hereinafter, each method will be described separately.

2-1.工程Bを含む方法
工程Bでは、前述のようにして得られた改質セルロース繊維が溶媒に分散した状態のものや、溶媒を除去したものについては新たに溶媒に分散させたものに対して微細化処理を行うことができる。例えば、特開2013-151661号の微細化工程の説明を参照して実施することができる。
2-1. Method including step B In step B, the modified cellulose fibers obtained as described above are finely dispersed in a solvent, and those in which the solvent is removed are finer than those newly dispersed in a solvent. It is possible to carry out the conversion process. For example, it can be carried out with reference to the description of the miniaturization step of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-151661.

〔分散機〕
工程Bでは、例えば分散機を用いて微細化処理を実施することができる。微細化処理で使用できる装置としては公知の分散機が好適なものとして挙げられる。例えば、撹拌翼を備えた撹拌機、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、ロールミル、短軸混練機、2軸機混練機、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等を用いることができる。装置の運転条件は、添付の取扱い説明書を参照しつつ適宜設定すればよい。
[Distributor]
In step B, for example, a miniaturization process can be carried out using a disperser. As a device that can be used in the miniaturization process, a known disperser can be mentioned as a suitable device. For example, a stirrer equipped with a stirrer, a breaker, a beater, a low pressure homogenizer, a high pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a roll mill, a short shaft kneader, a twin shaft kneader, a short shaft extruder, etc. A twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, a household juicer mixer, or the like can be used. The operating conditions of the device may be appropriately set with reference to the attached instruction manual.

〔溶媒〕
微細化処理の際に使用できる溶媒としては、水等の水系溶媒や有機溶媒が挙げられる。分散性の観点から有機溶媒が好ましい。水への溶解性を有する有機溶媒を溶媒として使用する場合、水と有機溶媒との混合物を溶媒として使用してもよい。
有機溶媒としては、分散性の観点から、好ましくはN,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、テトラヒドロフラン(THF)、コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、酢酸、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール、n-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、t-ブチルアルコール、シクロヘキサノン、アセトニトリル、シリコーンオイル、1,3-ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン及びメチルエチルケトンからなる群より選択される1種以上の有機溶媒を含むものであり、より好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール、n-プロパノール、酢酸エチル及びエチレングリコールからなる群より選択される1種以上の有機溶媒を含むものであり、更に好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、及びN-メチルピロリドンからなる群より選択される1種以上の有機溶媒を含むものである。
〔solvent〕
Examples of the solvent that can be used in the miniaturization treatment include an aqueous solvent such as water and an organic solvent. An organic solvent is preferable from the viewpoint of dispersibility. When an organic solvent having solubility in water is used as a solvent, a mixture of water and the organic solvent may be used as the solvent.
The organic solvent is preferably N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran (THF), succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether from the viewpoint of dispersibility. Diester, dichloromethane, chloroform, toluene, acetic acid, methanol, ethanol, benzyl alcohol, n-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, propylene glycol, t-butyl alcohol, cyclohexanone, acetonitrile, silicone oil, 1,3-dioxolane, acetic acid. It contains one or more organic solvents selected from the group consisting of methyl, ethyl acetate, butyl acetate, acetone and methyl ethyl ketone, more preferably N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide. , N-Methylpyrrolidone, methanol, ethanol, benzyl alcohol, n-propanol, ethyl acetate and ethylene glycol, and more preferably N, N-dimethyl. It contains one or more organic solvents selected from the group consisting of formamide, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone.

また、前記以外の有機溶媒として、反応性の官能基を有する有機溶媒も使用することができる。反応性の官能基を有する有機溶媒としては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸n-へキシル、メタクリル酸n-へキシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタアクリル酸2-エチルヘキシル、フェニルグリシジルエーテルアクリレート等のアクリレート類;ヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、フェニルグリシジルエーテルアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー等のウレタンプレポリマー類;n-ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、ステアリン酸グリシジルエーテル、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類;クロロスチレン、メトキシスチレン、ブトキシスチレン、ビニル安息香酸等が挙げられる。 Further, as the organic solvent other than the above, an organic solvent having a reactive functional group can also be used. Examples of the organic solvent having a reactive functional group include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, n-hexyl acrylate, and n-methacrylate. Acrylates such as xyl, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, phenylglycidyl ether acrylate; urethane prepolymers such as hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer, phenylglycidyl ether acrylate toluene diisocyanate urethane prepolymer; n-butyl Glycyzyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, glycidyl stearate ether, styrene oxide, phenyl glycidyl ether, nonylphenyl glycidyl ether, butylphenyl glycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl Glycidyl ethers such as ether; chlorostyrene, methoxystyrene, butoxystyrene, vinyl benzoic acid and the like can be mentioned.

このような有機溶媒は改質セルロース繊維との親和性が高いと推定されるため、改質セルロース繊維の調製や微細化処理の際にかかる有機溶媒を使用することによって、セルロース繊維の分散性がより高くなり、その結果、微細化改質セルロース繊維も高い分散性を発揮するものと推定される。 Since such an organic solvent is presumed to have a high affinity with the modified cellulose fiber, the dispersibility of the cellulose fiber can be improved by using the organic solvent used in the preparation and the micronization treatment of the modified cellulose fiber. As a result, it is presumed that the finely divided modified cellulose fibers also exhibit high dispersibility.

微細化処理に用いられる有機溶媒は、本発明の効果をより良く発揮させる観点から、25℃における誘電率が好ましくは75以下であり、より好ましくは55以下であり、更に好ましくは45以下であり、一方、好ましくは1以上であり、より好ましくは2以上であり、更に好ましくは3以上である。なお、有機溶媒の誘電率は、液体用誘電率計Model871(日本ルフト社製)を用い25℃にて測定することができる。 The organic solvent used for the miniaturization treatment has a dielectric constant at 25 ° C. of preferably 75 or less, more preferably 55 or less, still more preferably 45 or less, from the viewpoint of better exerting the effect of the present invention. On the other hand, it is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and further preferably 3 or more. The dielectric constant of the organic solvent can be measured at 25 ° C. using a liquid dielectric constant meter Model871 (manufactured by Nihon Rufuto Co., Ltd.).

微細化処理における溶媒の使用量としては、改質セルロース繊維の分散状態を維持できる程度であればよく、特に制限はないが、例えば、懸濁液等の処理対象における固形分含有量として、好ましくは0.01質量%以上となる量であり、好ましくは50質量%以下となる量である。 The amount of the solvent used in the micronization treatment may be such that the dispersed state of the modified cellulose fibers can be maintained, and is not particularly limited, but is preferable as the solid content content in the treatment target such as a suspension. Is an amount of 0.01% by mass or more, preferably 50% by mass or less.

2-2.工程Cを含む方法
本方法では、アミン化合物と反応させるアニオン変性セルロース繊維として、「セルロースI型結晶構造を有する、平均繊維長が1μm以下であり、平均繊維径が0.5nm以上50nm以下である微細化アニオン変性セルロース繊維」を使用する。
2-2. Method including Step C In this method, as the anion-modified cellulose fiber to be reacted with the amine compound, "having a cellulose I-type crystal structure, an average fiber length of 1 μm or less, and an average fiber diameter of 0.5 nm or more and 50 nm or less. "Miniaturized anion-modified cellulose fiber" is used.

微細化アニオン変性セルロース繊維はセルロースI型結晶構造を有するものである。アニオン変性セルロース繊維の結晶化度は、樹脂成形体の機械的強度の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、更に好ましくは20%以上である。また、原料入手性の観点から、好ましくは90%以下、より好ましくは85%以下、更に好ましくは80%以下、更に好ましくは75%以下である。 The refined anion-modified cellulose fiber has a cellulose type I crystal structure. The crystallinity of the anion-modified cellulose fiber is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, still more preferably 20% or more, from the viewpoint of the mechanical strength of the resin molded product. Further, from the viewpoint of raw material availability, it is preferably 90% or less, more preferably 85% or less, still more preferably 80% or less, still more preferably 75% or less.

微細化アニオン変性セルロース繊維の平均繊維長は、微細化改質セルロース繊維に高い透明性を発揮させる観点から、1μm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下であり、一方、取り扱い性及び機械的強度の観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは80nm以上、更に好ましくは100nm以上である。 The average fiber length of the refined anion-modified cellulose fiber is 1 μm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, from the viewpoint of exhibiting high transparency in the refined modified cellulose fiber, while the handleability and the machine. From the viewpoint of the target strength, it is preferably 50 nm or more, more preferably 80 nm or more, and further preferably 100 nm or more.

微細化アニオン変性セルロース繊維の平均繊維径は、機械的強度の観点から、0.5nm以上、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上であり、一方、微細化改質セルロース繊維に高い透明性を発揮させる観点から、50nm以下、好ましくは10nm以下、より好ましくは6nm以下である。 The average fiber diameter of the micronized anion-modified cellulose fiber is 0.5 nm or more, preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more from the viewpoint of mechanical strength, while the finely modified cellulose fiber has high transparency. From the viewpoint of exerting it, it is 50 nm or less, preferably 10 nm or less, and more preferably 6 nm or less.

微細化アニオン変性セルロース繊維に関するセルロースI型結晶構造、平均繊維長及び平均繊維径以外の好ましい性質は、前述のアニオン変性セルロース繊維に関する好ましい性質と同じである。 Preferred properties other than the cellulose type I crystal structure, average fiber length and average fiber diameter of the finely divided anion-modified cellulose fiber are the same as those of the above-mentioned preferred properties of the anion-modified cellulose fiber.

微細化アニオン変性セルロース繊維は、例えば、前記の原料セルロース繊維に対して前記工程Bと同様の微細化処理を行って、所定のサイズの微細化セルロース繊維を調製し、得られた微細化セルロース繊維に対して、前述のアニオン性基を導入する方法を実施することによって調製することができる。 The micronized anion-modified cellulose fiber is obtained by, for example, subjecting the raw material cellulose fiber to the same miniaturization treatment as in the step B to prepare a micronized cellulose fiber having a predetermined size. However, it can be prepared by carrying out the above-mentioned method for introducing an anionic group.

〔工程C〕
工程Cは、アニオン変性セルロース繊維の代わりに微細化アニオン変性セルロース繊維を用いること以外は、前述の工程Aと同じである。
従って、工程Cを含む方法における好ましい微細化改質セルロース繊維の一態様としては、微細化アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基にアミン化合物がイオン結合及び/又はアミド結合を介して結合してなるものである。ここで、アミン化合物としては、前述の(a)炭化水素基、及び(b)ポリマー基からなる群より選択される1種以上の修飾基を有するものが好ましい。
[Step C]
Step C is the same as the above-mentioned step A except that the micronized anion-modified cellulose fiber is used instead of the anion-modified cellulose fiber.
Therefore, as one embodiment of the preferred miniaturized modified cellulose fiber in the method including step C, the amine compound is bonded to the anionic group of the micronized anion-modified cellulose fiber via an ionic bond and / or an amide bond. Is. Here, the amine compound preferably has one or more modifying groups selected from the group consisting of the above-mentioned (a) hydrocarbon group and (b) polymer group.

工程Cにおけるアミン化合物の存在量としては、改質セルロース繊維や微細化改質セルロース繊維を部材に配合した際の分散性を向上させる観点から、好ましくは0.01モル当量以上、より好ましくは0.02モル当量以上、更に好ましくは0.03モル当量以上である。一方、得られる分散体の着色を抑制すると共に収率向上の観点から、アミノ化合物の存在量は、0.3モル当量未満であり、好ましくは0.2モル当量以下、より好ましくは0.15モル当量以下である。アミン化合物がアミノ基を複数個有する場合、アミノ基のモル数の合計が前記モル数となるように存在させる。 The abundance of the amine compound in the step C is preferably 0.01 molar equivalent or more, more preferably 0, from the viewpoint of improving the dispersibility when the modified cellulose fiber or the finely divided modified cellulose fiber is blended into the member. It is 0.02 molar equivalent or more, more preferably 0.03 molar equivalent or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the coloring of the obtained dispersion and improving the yield, the abundance of the amino compound is less than 0.3 molar equivalent, preferably 0.2 molar equivalent or less, more preferably 0.15. It is less than or equal to the molar equivalent. When the amine compound has a plurality of amino groups, it is present so that the total number of moles of the amino groups is the said number of moles.

2-3.微細化改質セルロース繊維
本発明の製造方法によって得られる微細化改質セルロース繊維の平均繊維径は、修飾基の種類に関係なくナノオーダーである。微細化改質セルロース繊維の平均繊維径は、取扱い性、入手性、及びコストの観点から、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上、更に好ましくは2nm以上であり、取扱い性及び機械的強度の観点から、好ましくは50nm以下、より好ましくは10nm以下、更に好ましくは6nm以下である。
2-3. Miniaturized Modified Cellulose Fiber The average fiber diameter of the miniaturized modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention is nano-order regardless of the type of modifying group. The average fiber diameter of the finely divided modified cellulose fiber is preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more, still more preferably 2 nm or more from the viewpoint of handleability, availability, and cost, and is easy to handle and mechanical. From the viewpoint of strength, it is preferably 50 nm or less, more preferably 10 nm or less, still more preferably 6 nm or less.

微細化改質セルロース繊維の平均繊維長としては、分散性の観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは80nm以上、さらに好ましくは100nm以上である。また、同様の観点から、好ましくは1μm以下、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは300nm以下である。微細化改質セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長は後述の実施例に記載の方法により測定される。 The average fiber length of the finely divided modified cellulose fiber is preferably 50 nm or more, more preferably 80 nm or more, and further preferably 100 nm or more from the viewpoint of dispersibility. From the same viewpoint, it is preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 300 nm or less. The average fiber diameter and the average fiber length of the refined modified cellulose fiber are measured by the methods described in Examples described later.

3.樹脂成形体
本発明の製造方法によって得られた改質セルロース繊維や微細化改質セルロース繊維と、有機溶媒及び/又は各種の樹脂若しくは樹脂前駆体とを混合、改質セルロース繊維若しくは微細化改質セルロース繊維の製造工程において各種の樹脂若しくは樹脂前駆体を混合、又はアニオン変性セルロース若しくは改質セルロース繊維の微細化工程において各種の樹脂若しくは樹脂前駆体を混合して、改質セルロース繊維又は微細化改質セルロース繊維及び各種の樹脂又は樹脂前駆体を含有する分散体を調製することができる。本発明で用いられる樹脂成型体に含有される樹脂には、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂等が挙げられる。かかる分散体が樹脂前駆体を含有する場合は、樹脂前駆体等を反応させ、目的とする樹脂を含有する分散体とする。例えば、樹脂分散体中の溶媒の除去後に、押出成形、射出成形、プレス成形、注型成形等、溶媒の除去又は適当な他の溶媒に置換後に、溶媒キャスト法等の公知の成形方法を適宜適用することによって、樹脂成形体を製造することができる。かかる樹脂成形体は、セルロース繊維の分散性に優れているだけではなく、透明性にも優れているので、各種用途に好適に用いることができる。
3. 3. Resin molded body The modified cellulose fiber or micronized modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention is mixed with an organic solvent and / or various resins or resin precursors, and the modified cellulose fiber or micronized modified cellulose fiber is used. Various resins or resin precursors are mixed in the process of manufacturing cellulose fibers, or various resins or resin precursors are mixed in the process of refining anion-modified cellulose or modified cellulose fibers to modify the modified cellulose fibers or refined cellulose fibers. Dispersions containing quality cellulose fibers and various resins or resin precursors can be prepared. Examples of the resin contained in the resin molded body used in the present invention include thermoplastic resins, curable resins, cellulosic resins, rubber resins and the like. When such a dispersion contains a resin precursor, the resin precursor or the like is reacted to obtain a dispersion containing the target resin. For example, after removing the solvent in the resin dispersion, extrusion molding, injection molding, press molding, casting molding, etc., after removing the solvent or substituting with another suitable solvent, a known molding method such as a solvent casting method is appropriately used. By applying, a resin molded product can be manufactured. Such a resin molded product is not only excellent in dispersibility of cellulose fibers but also excellent in transparency, so that it can be suitably used for various purposes.

具体的には、例えば透明樹脂材料、3次元造形材料、クッション材、補修材、接着剤、粘着剤、シーリング材、断熱材、吸音材、人工皮革材料、塗料、電子材、包装材料、自動車部品、繊維複合材料に用いることができる。樹脂成形体の形状は、シート状や塗膜のようなフィルム状であってもよい。 Specifically, for example, transparent resin materials, three-dimensional modeling materials, cushioning materials, repair materials, adhesives, adhesives, sealing materials, heat insulating materials, sound absorbing materials, artificial leather materials, paints, electronic materials, packaging materials, automobile parts. , Can be used for fiber composite materials. The shape of the resin molded body may be a sheet shape or a film shape such as a coating film.

かかる樹脂成形体は、公知の方法、例えば、特開2019-119983号公報の段落0092~0114に記載された方法によって製造することができる。 Such a resin molded product can be produced by a known method, for example, the method described in paragraphs 0092 to 0114 of JP-A-2019-119983.

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。なお、この実施例は、単なる本発明の例示であり、何ら限定を意味するものではない。例中の部は、特記しない限り質量部である。なお、「常圧」とは101.3kPaを、「常温」とは25℃を示す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. It should be noted that this embodiment is merely an example of the present invention and does not mean any limitation. The part in the example is a mass part unless otherwise specified. The "normal pressure" indicates 101.3 kPa, and the "normal temperature" indicates 25 ° C.

〔セルロース繊維、アニオン変性セルロース繊維及び改質セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長〕
測定対象のセルロース繊維に脱イオン水を加えて、その含有量が0.01質量%の分散液を調製する。該分散液を湿式分散タイプ画像解析粒度分布計(ジャスコインターナショナル社製、商品名:IF-3200)を用いて、フロントレンズ:2倍、テレセントリックズームレンズ:1倍、画像分解能:0.835μm/ピクセル、シリンジ内径:6515μm、スペーサー厚み:500μm、画像認識モード:ゴースト、閾値:8、分析サンプル量:1mL、サンプリング:15%の条件で測定する。セルロース繊維を100本測定し、それらの平均ISO繊維径を平均繊維径をとして、平均ISO繊維長を平均繊維長として算出する。
[Average fiber diameter and average fiber length of cellulose fiber, anion-modified cellulose fiber and modified cellulose fiber]
Deionized water is added to the cellulose fibers to be measured to prepare a dispersion having a content of 0.01% by mass. Using a wet dispersion type image analysis particle size distribution meter (manufactured by Jasco International, trade name: IF-3200), the dispersion is used for front lens: 2x, telecentric zoom lens: 1x, image resolution: 0.835 μm / pixel. , Syringe inner diameter: 6515 μm, spacer thickness: 500 μm, image recognition mode: ghost, threshold value: 8, analytical sample volume: 1 mL, sampling: 15%. 100 cellulose fibers are measured, and the average ISO fiber diameter thereof is used as the average fiber diameter, and the average ISO fiber length is calculated as the average fiber length.

〔微細化アニオン変性セルロース繊維及び微細化改質セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長〕
対象となるセルロース繊維に脱イオン水を加えて、その濃度が0.0001質量%の分散液を調製し、該分散液をマイカ(雲母)上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(AFM、Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製、プローブはナノセンサーズ社製Point Probe (NCH)を使用)を用いて、該観察試料中のセルロース繊維の繊維高さ(繊維のあるところとないところの高さの差)を測定する。その際、該セルロース繊維が確認できる顕微鏡画像において、該セルロース繊維を無作為に100本抽出し、それらの繊維高さから数平均繊維径を算出する。繊維方向の距離から平均繊維長を算出する。平均アスペクト比は平均繊維長/平均繊維径より算出する。
[Average fiber diameter and average fiber length of miniaturized anion-modified cellulose fiber and miniaturized modified cellulose fiber]
Deionized water is added to the target cellulose fiber to prepare a dispersion having a concentration of 0.0001% by mass, and the dispersion is dropped onto a mica (mica) and dried, and the atom is used as an observation sample. Using an atomic force microscope (AFM, Nanoscopy III Tapping mode AFM, Digital instrument, probe used Point Probe (NCH) manufactured by Nanosensors), the fiber height of the cellulose fibers in the observation sample (fibers). Measure the difference in height between the presence and absence). At that time, in a microscope image in which the cellulose fibers can be confirmed, 100 of the cellulose fibers are randomly extracted, and the number average fiber diameter is calculated from the fiber heights thereof. The average fiber length is calculated from the distance in the fiber direction. The average aspect ratio is calculated from the average fiber length / average fiber diameter.

〔アニオン変性セルロース繊維及び改質セルロース繊維のアニオン性基含有量〕
乾燥質量0.5gの測定対象のセルロース繊維をビーカーにとり、脱イオン水又はメタノール/脱イオン水=2/1(体積比)の混合溶媒を加えて全体で55mLとし、ここに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mLを加えて分散液を調製する。測定対象のセルロース繊維が十分に分散するまで該分散液を攪拌する。この分散液に0.1M塩酸を加えてpHを2.5~3に調整し、自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、商品名「AUT-701」)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を、待ち時間60秒の条件で該分散液に滴下し、1分ごとの電導度及びpHの値を測定する。pH11程度になるまで測定を続け、電導度曲線を得る。この電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、次式により、測定対象のセルロース繊維のアニオン性基含有量を算出する。
アニオン性基含有量(mmol/g)=[水酸化ナトリウム水溶液滴定量(mL)×水酸化ナトリウム水溶液濃度(0.05M)]/[測定対象のセルロース繊維の質量(0.5g)]
[Anionic group content of anionic-modified cellulose fibers and modified cellulose fibers]
Take the cellulose fiber to be measured with a dry mass of 0.5 g in a beaker, add deionized water or a mixed solvent of methanol / deionized water = 2/1 (volume ratio) to make a total of 55 mL, and 0.01 M sodium chloride. Add 5 mL of aqueous solution to prepare a dispersion. The dispersion is stirred until the cellulose fibers to be measured are sufficiently dispersed. Add 0.1 M hydrochloric acid to this dispersion to adjust the pH to 2.5 to 3, and use an automatic titrator (manufactured by Toa DKK, trade name "AUT-701") to add a 0.05 M aqueous sodium hydroxide solution. Then, the solution is added dropwise to the dispersion under the condition of a waiting time of 60 seconds, and the electric conductivity and pH values are measured every minute. Continue the measurement until the pH reaches about 11, and obtain an electric conductivity curve. From this conductivity curve, the quantification of sodium hydroxide titration is obtained, and the anionic group content of the cellulose fiber to be measured is calculated by the following formula.
Anionic group content (mmol / g) = [Titration of aqueous sodium hydroxide solution (mL) x concentration of aqueous sodium hydroxide solution (0.05M)] / [Mass of cellulose fiber to be measured (0.5g)]

〔各種セルロース繊維における結晶構造の確認〕
セルロース原料、アニオン変性セルロース繊維や改質セルロース繊維等の各種セルロースの結晶構造は、回折計(リガク社製、商品名:MiniFlexII)を用いて以下の条件で測定することにより確認する。
測定ペレット調製条件:錠剤成形機で10~20MPaの範囲で、対象のセルロースに圧力を印加することで、面積320mm×厚さ1mmの平滑なペレットを調製する。
X線回折分析条件:ステップ角0.01°、スキャンスピード10°/min、測定範囲:回折角2θ=5~40°
X線源:Cu/Kα-radiation、管電圧:15kv、管電流:30mA
ピーク分割条件:バックグラウンドノイズを除去した後、2θ=13-23°の間の誤差が5%以内に収まるようにガウス関数でフィッティングする。
[Confirmation of crystal structure in various cellulose fibers]
The crystal structure of various celluloses such as cellulose raw materials, anion-modified cellulose fibers and modified cellulose fibers is confirmed by measuring under the following conditions using a diffractometer (manufactured by Rigaku Co., Ltd., trade name: MiniFlexII).
Measurement pellet preparation conditions: Smooth pellets with an area of 320 mm 2 x thickness of 1 mm are prepared by applying pressure to the target cellulose in the range of 10 to 20 MPa with a tablet molding machine.
X-ray diffraction analysis conditions: Step angle 0.01 °, scan speed 10 ° / min, measurement range: diffraction angle 2θ = 5-40 °
X-ray source: Cu / Kα-radiation, tube voltage: 15 kv, tube current: 30 mA
Peak division condition: After removing the background noise, fitting is performed by a Gaussian function so that the error between 2θ = 13-23 ° is within 5%.

各種セルロースの結晶構造は、前述の回折計を用いて、前述の条件で測定することにより確認する。
セルロースI型結晶構造の結晶化度は前述のピーク分割により得られたX線回折ピークの面積を用いて以下の式(A)に基づいて算出する。
セルロースI型結晶化度(%)=[Icr/(Icr+Iam)]×100 (A)
〔式中、Icrは、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22-23°)の回折ピークの面積、Iamはアモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折ピークの面積を示す。〕
The crystal structure of various celluloses is confirmed by measuring under the above-mentioned conditions using the above-mentioned diffractometer.
The crystallinity of the cellulose I-type crystal structure is calculated based on the following formula (A) using the area of the X-ray diffraction peak obtained by the above-mentioned peak division.
Cellulose type I crystallinity (%) = [I cr / (I cr + I am )] × 100 (A)
[In the formula, I cr is the area of the diffraction peak of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22-23 °) in X-ray diffraction, and I am is the area of the amorphous part (diffraction angle 2θ = 18.5 °). The area of the diffraction peak is shown. ]

〔分散体又は分散液中の固形分含有量〕
ハロゲン水分計(島津製作所社製、商品名:MOC-120H)を用いて行う。サンプル1gに対して150℃恒温で30秒ごとの測定を行い、質量減少が0.1%以下となった値を固形分含有量とする。
[Solid content in dispersion or dispersion]
This is performed using a halogen moisture meter (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: MOC-120H). Measurement is performed every 30 seconds at a constant temperature of 150 ° C. for 1 g of a sample, and the value at which the mass loss is 0.1% or less is defined as the solid content.

調製例1
針葉樹の漂白クラフトパルプ(フレッチャー チャレンジ カナダ社製、商品名「Machenzie」、CSF650ml)を天然セルロース繊維として用いた。TEMPOとしては、市販品(ALDRICH社製、Free radical、98質量%)を用いた。次亜塩素酸ナトリウムとしては、市販品(和光純薬工業社製)を用いた。臭化ナトリウムとしては、市販品(和光純薬工業社製)を用いた。
Preparation Example 1
Bleached kraft pulp of coniferous tree (Fletcher Challenge Canada, trade name "Mackenzie", CSF 650 ml) was used as a natural cellulose fiber. As the TEMPO, a commercially available product (manufactured by ALDRICH, Free radical, 98% by mass) was used. As the sodium hypochlorite, a commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. As sodium bromide, a commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.

まず、針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gの脱イオン水で十分に攪拌した後、該パルプ質量100gに対し、TEMPO 1.6g、臭化ナトリウム10g、次亜塩素酸ナトリウム28.4gをこの順で添加した。自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、商品名:AUT-701)でpHスタット滴定を用い、十分な撹拌下、0.5M水酸化ナトリウムを滴下してpHを10.5に保持した。反応を120分(20℃)行った後、水酸化ナトリウムの滴下を停止し、酸化セルロース繊維を得た。得られた酸化セルロース繊維を、コンパクト電気伝導率計(堀場製作所製、LAQUAtwin EC-33B)によるろ液の電導度測定において200μs/cm以下になるまで脱イオン水で十分に洗浄し、次いで脱水処理を行い、固形分34.6%の酸化セルロース繊維を得た。この酸化セルロース繊維の平均繊維径は40μm、平均繊維長は2022μm、平均アスペクト比は51、カルボキシ基含有量は1.56mmol/gであり、セルロースI型結晶構造を有していた。 First, 100 g of coniferous bleached kraft pulp fiber is sufficiently stirred with 9900 g of deionized water, and then 1.6 g of TEMPO, 10 g of sodium bromide, and 28.4 g of sodium hypochlorite are added in this order to 100 g of the pulp mass. Was added in. Using pH stat titration with an automatic titrator (manufactured by DKK-TOA CORPORATION, trade name: AUT-701), 0.5 M sodium hydroxide was added dropwise to maintain the pH at 10.5 under sufficient stirring. After the reaction was carried out for 120 minutes (20 ° C.), the dropping of sodium hydroxide was stopped to obtain an oxidized cellulose fiber. The obtained cellulose oxide fiber was thoroughly washed with deionized water until it became 200 μs / cm or less in the conductivity measurement of the filtrate by a compact electric conductivity meter (LAQUAtwin EC-33B, manufactured by HORIBA, Ltd.), and then dehydrated. Was carried out to obtain an oxidized cellulose fiber having a solid content of 34.6%. The average fiber diameter of the oxidized cellulose fiber was 40 μm, the average fiber length was 2022 μm, the average aspect ratio was 51, the carboxy group content was 1.56 mmol / g, and the cellulose had a cellulose I-type crystal structure.

前記で得られた脱水処理後の酸化セルロース繊維144.5gを1000gの脱イオン水で希釈し、これに35%過酸化水素水を1.4g(原料セルロース繊維の絶乾質量100質量部に対して過酸化水素1質量部)加え、1M水酸化ナトリウムでpH12に調整した。次いで、2時間、80℃でアルカリ加水分解処理を行った(酸化セルロース繊維の固形分含有量4.3質量%)。得られた酸化セルロース繊維を十分に洗浄し、固形分28.6%の短繊維化された酸化セルロース繊維を得た。この短繊維化された酸化セルロース繊維の平均繊維径は39μm、平均繊維長は387μm、平均アスペクト比は10、カルボキシ基含有量は1.29mmol/gであった。 144.5 g of the dehydrated cellulose oxide obtained above is diluted with 1000 g of deionized water, and 1.4 g of 35% hydrogen peroxide solution is added thereto (relative to 100 parts by mass of the absolute dry mass of the raw material cellulose fiber). 1 part by mass of hydrogen peroxide) was added, and the pH was adjusted to 12 with 1 M sodium hydroxide. Then, it was subjected to alkaline hydrolysis treatment at 80 ° C. for 2 hours (solid content of cellulose oxide fiber 4.3% by mass). The obtained cellulose oxide fibers were thoroughly washed to obtain short fiberized cellulose oxide fibers having a solid content of 28.6%. The stapled oxidized cellulose fibers had an average fiber diameter of 39 μm, an average fiber length of 387 μm, an average aspect ratio of 10, and a carboxy group content of 1.29 mmol / g.

実施例1
(工程A)
マグネティックスターラー、撹拌子を備えたビーカーに、調製例1で得られた短繊維化された酸化セルロース繊維を絶乾質量で0.15g仕込んだ。続いて、酸化セルロース繊維のカルボキシ基1モルに対してアミノ基0.1モルに相当する量(即ち、0.1モル当量)のオクチルアミンを仕込み、溶媒としてのN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)30gで溶解させた。反応液を80℃で1時間反応させることで、酸化セルロース繊維のカルボキシ基に修飾基としてのオクチル基がイオン結合を介して結合した改質セルロース繊維のDMF懸濁液を得た(固形分含有量0.5質量%)。
Example 1
(Step A)
In a beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirrer, 0.15 g of the shortened cellulose oxide fibers obtained in Preparation Example 1 was charged in an absolute dry mass. Subsequently, octylamine in an amount corresponding to 0.1 mol of amino groups (that is, 0.1 mol equivalent) was charged with respect to 1 mol of the carboxy group of the oxidized cellulose fiber, and N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent was charged. ) Was dissolved in 30 g. By reacting the reaction solution at 80 ° C. for 1 hour, a DMF suspension of the modified cellulose fiber in which an octyl group as a modifying group was bonded to the carboxy group of the oxidized cellulose fiber via an ionic bond was obtained (solid content contained). Amount 0.5% by mass).

(工程B)
得られた改質セルロース繊維のDMF懸濁液を高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、商品名:ナノヴェイタL-ES)にて150MPaで5パス処理し、微細化改質セルロース繊維がDMFに分散した分散体(固形分含有量0.5質量%)を得た。
(Step B)
The DMF suspension of the obtained modified cellulose fiber was treated with a high-pressure homogenizer (manufactured by Yoshida Machinery Co., Ltd., trade name: NanoVeta L-ES) at 150 MPa for 5 passes, and the finely divided modified cellulose fiber was dispersed in DMF. A body (solid content content: 0.5% by mass) was obtained.

比較例1
実施例1において、カルボキシ基1モルに対してアミノ基0.3モルに相当する量(即ち、0.3モル当量)のオクチルアミンを仕込んだこと以外は実施例1と同様の処理を行って、微細化改質セルロース繊維がDMFに分散した分散体(固形分含有量0.5質量%)を得た。
Comparative Example 1
In Example 1, the same treatment as in Example 1 was carried out except that an amount of octylamine corresponding to 0.3 mol of amino group (that is, 0.3 mol equivalent) was charged to 1 mol of carboxy group. , A dispersion (solid content content: 0.5% by mass) in which finely divided modified cellulose fibers were dispersed in DMF was obtained.

試験例1(着色の程度)
紫外可視分光光度計(島津製作所社製、UV-VISIBLE SPECTROMETER UV-2550)を用いて、各実施例及び比較例で得られた分散体の400nmでの吸光度を測定した。比較例1における吸光度を100(%)として、実施例1における透過率を相対的に求めた。数値が低いほど、分散体において着色が抑制されていたことを示す。
Test Example 1 (degree of coloring)
Using an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-VISIBLE SPECTROMETER UV-2550, manufactured by Shimadzu Corporation), the absorbance of the dispersions obtained in each Example and Comparative Example at 400 nm was measured. The transmittance in Example 1 was relatively determined, assuming that the absorbance in Comparative Example 1 was 100 (%). The lower the value, the more the coloration was suppressed in the dispersion.

試験例2(微細化改質セルロース繊維の収率)
各実施例及び比較例で得られた分散体15g(固形分含有量:0.075g)を、高速冷却遠心機(工機ホールディングス社製、CR21G III)を用いて、25℃、10000G、1分間の条件で遠心分離した。以下の式より収率(%)を求めた。
収率=100-(沈降した固形分量(g)/0.075g)×100(%)
比較例1で得られた収率を100(%)として、実施例1における透過率を相対的に求めた。
Test Example 2 (Yield of refined modified cellulose fiber)
Using a high-speed cooling centrifuge (CR21G III, manufactured by Koki Holdings Co., Ltd.), 15 g (solid content: 0.075 g) of the dispersion obtained in each Example and Comparative Example was used at 25 ° C., 10000 G, for 1 minute. Centrifugation was performed under the conditions of. The yield (%) was calculated from the following formula.
Yield = 100- (precipitated solid content (g) /0.075 g) x 100 (%)
The transmittance in Example 1 was relatively determined, assuming that the yield obtained in Comparative Example 1 was 100 (%).

結果を表1にまとめた。 The results are summarized in Table 1.

Figure 2022059589000005
Figure 2022059589000005

本発明の製造方法で得られた微細化改質セルロース繊維を含有する分散体は、比較例1における分散体よりも、吸光度が低く、かつ収率が高いことが分かった。 It was found that the dispersion containing the micronized modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention had a lower absorbance and a higher yield than the dispersion in Comparative Example 1.

本発明の製造方法によって得られた改質セルロース繊維及び微細化改質セルロース繊維は、分散体とした時の着色が抑制されているので、様々な樹脂に配合した樹脂成形体とした場合にも着色が抑制されている。よって、日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等の様々な工業用途に好適に使用することができる。 Since the modified cellulose fiber and the finely divided modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention are suppressed from being colored when they are made into a dispersion, even when they are made into a resin molded body mixed with various resins. Coloring is suppressed. Therefore, it can be suitably used for various industrial applications such as daily miscellaneous goods, home electric appliances parts, packaging materials for home electric appliances parts, and automobile parts.

Claims (10)

セルロースI型結晶構造を有するアニオン変性セルロース繊維とアミン化合物とを反応させて改質セルロース繊維を得る工程Aを含む、改質セルロース繊維の製造方法であって、
工程Aにおいて、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基の0.3モル当量未満の量のアミン化合物を存在させて反応を行う、改質セルロース繊維の製造方法。
A method for producing a modified cellulose fiber, which comprises a step A of reacting an anion-modified cellulose fiber having a cellulose I-type crystal structure with an amine compound to obtain a modified cellulose fiber.
A method for producing a modified cellulose fiber, wherein in step A, the reaction is carried out in the presence of an amine compound in an amount less than 0.3 molar equivalent of the anionic group of the anionic modified cellulose fiber.
改質セルロース繊維の平均繊維長が1μm以上1000μm以下である、請求項1に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the average fiber length of the modified cellulose fiber is 1 μm or more and 1000 μm or less. 改質セルロース繊維が、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基にアミン化合物がイオン結合及び/又はアミド結合を介して結合してなるものである、請求項1又は2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the modified cellulose fiber is formed by binding an amine compound to the anionic group of the anion-modified cellulose fiber via an ionic bond and / or an amide bond. アニオン変性セルロース繊維の平均繊維長が1μm以上1000μm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the anion-modified cellulose fiber has an average fiber length of 1 μm or more and 1000 μm or less. アニオン変性セルロース繊維の平均アスペクト比が100以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 4, wherein the anion-modified cellulose fiber has an average aspect ratio of 100 or less. アミン化合物が、(a)炭化水素基、及び(b)ポリマー基からなる群より選択される1種以上の修飾基を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 5, wherein the amine compound has one or more modifying groups selected from the group consisting of (a) a hydrocarbon group and (b) a polymer group. 請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法によって得られた改質セルロース繊維を溶媒中で微細化処理する工程Bを含む、微細化改質セルロース繊維の製造方法。 A method for producing a refined modified cellulose fiber, which comprises a step B of subjecting the modified cellulose fiber obtained by the production method according to any one of claims 1 to 6 to a micronization treatment in a solvent. セルロースI型結晶構造を有する、平均繊維長が1μm以下であり、平均繊維径が0.5nm以上50nm以下である微細化アニオン変性セルロース繊維と、アミン化合物とを反応させて改質セルロース繊維を得る工程Cを含む、微細化改質セルロース繊維の製造方法であって、
工程Cにおいて、微細化アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基の0.3モル当量未満の量のアミン化合物を存在させて反応を行う、微細化改質セルロース繊維の製造方法。
A modified cellulose fiber is obtained by reacting a finely divided anion-modified cellulose fiber having a cellulose I-type crystal structure, an average fiber length of 1 μm or less, and an average fiber diameter of 0.5 nm or more and 50 nm or less with an amine compound. A method for producing a miniaturized modified cellulose fiber, which comprises step C.
A method for producing a micronized modified cellulose fiber, wherein in step C, an amine compound in an amount less than 0.3 molar equivalent of the anionic group of the micronized anion-modified cellulose fiber is present and the reaction is carried out.
微細化改質セルロース繊維が、微細化アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基にアミン化合物がイオン結合及び/又はアミド結合を介して結合してなるものである、請求項8に記載の製造方法。 The production method according to claim 8, wherein the refined modified cellulose fiber is formed by binding an amine compound to an anionic group of the refined anion-modified cellulose fiber via an ionic bond and / or an amide bond. アミン化合物が、(a)炭化水素基、及び(b)ポリマー基からなる群より選択される1種以上の修飾基を有する、請求項8又は9に記載の製造方法。 The production method according to claim 8 or 9, wherein the amine compound has one or more modifying groups selected from the group consisting of (a) a hydrocarbon group and (b) a polymer group.
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