JP2022072702A - Method for Producing Cellulose Fiber Composite and Cellulose Fiber Composite Composition - Google Patents

Method for Producing Cellulose Fiber Composite and Cellulose Fiber Composite Composition Download PDF

Info

Publication number
JP2022072702A
JP2022072702A JP2020182297A JP2020182297A JP2022072702A JP 2022072702 A JP2022072702 A JP 2022072702A JP 2020182297 A JP2020182297 A JP 2020182297A JP 2020182297 A JP2020182297 A JP 2020182297A JP 2022072702 A JP2022072702 A JP 2022072702A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
cellulose fiber
dispersant
fiber composite
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020182297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
量磁郎 明石
Ryojiro Akashi
聡一 佐伯
Soichi Saeki
章人 谷奥
Akito Tanioku
琢朗 西本
Takuro NISHIMOTO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Nakamura Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Nakamura Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Nakamura Chemical Co Ltd filed Critical Shin Nakamura Chemical Co Ltd
Priority to JP2020182297A priority Critical patent/JP2022072702A/en
Publication of JP2022072702A publication Critical patent/JP2022072702A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

To provide a method for producing a cellulose fiber composite that enables production of a cellulose fiber composite from which water, an excessive dispersant and a vinyl-based homopolymer are simply removed with low energy, without hindering dispersibility to a dispersed material of a resin such as a cellulose fiber, and a method for producing a cellulose fiber composite composition using the cellulose fiber composite.SOLUTION: A method for producing a cellulose fiber composite includes: a step of preparing a copolymer obtained by grafting a vinyl-based polymer with a cellulose derivative as a dispersant, and preparing a dispersion liquid obtained by dispersing a cellulose fiber in an organic solvent or a mixed solvent of an organic solvent and water, by the dispersant; and a step of separating a liquid containing a vinyl-based homopolymer not grafted with an excessive dispersant and/or cellulose derivative not absorbed to the cellulose fiber, from the dispersion liquid, and thereby collecting the cellulose fiber adsorbed with the dispersant as a target cellulose fiber composite.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セルロース繊維複合物及びセルロース繊維複合組成物の各製造方法に関し、特に、分散剤をセルロース繊維に吸着させてセルロース繊維複合物として回収するセルロース繊維複合物の製造方法と、これを用いてセルロース繊維を樹脂等に分散させたセルロース繊維複合組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to each method for producing a cellulose fiber composite and a cellulose fiber composite composition, and in particular, a method for producing a cellulose fiber composite in which a dispersant is adsorbed on the cellulose fiber and recovered as the cellulose fiber composite, and the method thereof is used. The present invention relates to a method for producing a cellulose fiber composite composition in which cellulose fibers are dispersed in a resin or the like.

セルロースは再生可能資源として紙や機能性材料として様々な用途に利用されている。また、セルロースをナノレベルに解繊したいわゆるナノセルロースが新しい機能をもった材料として注目されている。
ナノセルロースには化学処理による10nm以下の繊維径をもったセルロースナノファイバー(CNF)(TEMPO酸化CNFやリン酸エステル化CNFと呼ばれ、シングルナノファイバーとも呼ばれる)、機械的・物理的な解繊による化学処理に比べて繊維径が大きなCNFや、ミクロフィブリル、パルプを強酸等で処理して結晶性の高い部分を取り出したセルロースナノクリスタル(CNC)、さらには微生物によって産生されたバクテリアセルロースなどが知られている。
これらの材料はフィルム材料、ガスバリア材料、粘度調整剤、潤滑剤、熱伝導材料、植物育成剤、熱硬化樹脂、UVや電子線などの放射線硬化樹脂、汎用樹脂との複合材料やゴムとの複合材料などとして広くその応用が期待されている。
Cellulose is used as a renewable resource for various purposes such as paper and functional materials. In addition, so-called nanocellulose, which is obtained by defibrating cellulose at the nano level, is attracting attention as a material with new functions.
Nanocellulose is a cellulose nanofiber (CNF) with a fiber diameter of 10 nm or less (called TEMPO oxide CNF or phosphate esterified CNF, also called a single nanofiber) by chemical treatment, mechanical and physical defibration. CNF, which has a larger fiber diameter than the chemical treatment by, microcellulose, cellulose nanocrystal (CNC), which is obtained by treating pulp with strong acid, etc. Are known.
These materials are film materials, gas barrier materials, viscosity modifiers, lubricants, heat conductive materials, plant growth agents, thermosetting resins, radiation curable resins such as UV and electron beams, composite materials with general-purpose resins, and composites with rubber. Its application is widely expected as a material.

ナノセルロースの有望な用途として樹脂との複合化がある。ナノセルロースはカーボンファイバーやアラミド繊維に近い強度を持ち、鋼鉄の1/5の重量で、かつ5倍以上の強度である。そのために、ナノセルロースを樹脂に分散させた複合材料は高強度かつ軽量となり、外装材、内装材やゴムベルトなど自動車部材等への応用が期待されている。 A promising use of nanocellulose is compounding with resin. Nanocellulose has strength close to that of carbon fiber and aramid fiber, is one-fifth the weight of steel, and is more than five times stronger. Therefore, the composite material in which nanocellulose is dispersed in a resin has high strength and light weight, and is expected to be applied to automobile members such as exterior materials, interior materials and rubber belts.

樹脂へのナノセルロースの分散、複合化には様々なアプローチがなされている。例えば、パルプと樹脂、さらには必要に応じて膨潤剤とを混合し、混練機を使って解繊する方法や、直径が10nm未満のシングルナノサイズのCNF分散溶液を樹脂に混合して同様に混練機を使って解繊する方法などである。 Various approaches have been taken to disperse and complex nanocellulose in resins. For example, a method of mixing pulp with a resin and, if necessary, a swelling agent and defibrating using a kneader, or a single nano-sized CNF dispersion solution having a diameter of less than 10 nm is mixed with the resin in the same manner. It is a method of defibrating using a kneader.

ただし、これらの方法では、シングルナノレベルでの分散が困難で、狙った物性を得ることが難しいことが現状である。
その理由の一つは、ナノセルロースの多くはその表面に親水性官能基を持っているために水への親和性や分散性には優れるが、一般的に疎水性の高い樹脂への分散性は著しく悪いためである。特に、TEMPO酸化法やリン酸エステル化処理法で作製されたCNFはシングルナノレベルの繊維径であって有用であるが、表面にはカルボン酸塩基やリン酸塩基を持っているために疎水性樹脂への馴染みが極めて悪い。
However, with these methods, it is difficult to disperse at the single nano level, and it is difficult to obtain the desired physical properties.
One of the reasons is that many nanocelluloses have hydrophilic functional groups on their surface, so that they have excellent affinity and dispersibility in water, but generally dispersibility in highly hydrophobic resins. Is extremely bad. In particular, CNF produced by the TEMPO oxidation method or the phosphoric acid esterification method is useful because it has a fiber diameter of a single nano level, but it is hydrophobic because it has a carboxylic acid base or a phosphoric acid base on the surface. Very poor compatibility with resin.

そこで、樹脂へ分散させるために様々な技術検討がなされている。
その一つは、ナノセルロースの表面に存在する水酸基等を利用して化学反応によって疎水性官能基を導入する方法である。
例えば、カプロラクトンのグラフト化(特許文献1参照)、無水酢酸の付加反応によるアセチル化(特許文献2参照)、アルケニル無水コハク酸の付加反応などが知られている(特許文献3参照)。
さらには、ナノセルロースとそれを分散させたい樹脂の両成分に親和性をもったアクリル系ブロックポリマーを分散剤として利用する方法も知られている(特許文献4,5参照)。
また、本願出願人は、セルロース繊維、特にナノセルロースを有機溶剤や樹脂等に安価かつ十分なレベルで分散することが可能なセルロース繊維分散用複合体とそれを含むセルロース繊維組成物として、セルロース誘導体にビニル系ポリマーがグラフトされた構造を備える複合体(本複合体のことを本発明では「分散剤」と呼ぶ)と、この複合体とセルロース繊維とを含むセルロース繊維組成物を提案している(特許文献6参照。)。セルロース繊維組成物の具体的な構成としては、さらに、有機溶剤、樹脂前駆体、樹脂などを含んで用いたものが例示されている。
Therefore, various technical studies have been made to disperse it in the resin.
One of them is a method of introducing a hydrophobic functional group by a chemical reaction using a hydroxyl group or the like existing on the surface of nanocellulose.
For example, grafting of caprolactone (see Patent Document 1), acetylation by addition reaction of acetic anhydride (see Patent Document 2), addition reaction of alkenyl succinic anhydride and the like are known (see Patent Document 3).
Further, there is also known a method of using an acrylic block polymer having an affinity for both components of nanocellulose and a resin in which the resin is desired to be dispersed as a dispersant (see Patent Documents 4 and 5).
In addition, the applicant of the present application has prepared a cellulose fiber dispersion composite capable of dispersing cellulose fibers, particularly nanocellulose in an organic solvent, a resin, or the like at an inexpensive and sufficient level, and a cellulose fiber composition containing the cellulose derivative. We have proposed a complex having a structure in which a vinyl-based polymer is grafted onto a cellulosic polymer (this complex is referred to as a "dispersant" in the present invention), and a cellulosic fiber composition containing the complex and a cellulosic fiber. (See Patent Document 6). Specific examples of the cellulose fiber composition include those containing an organic solvent, a resin precursor, a resin, and the like.

特開2011-68707号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-68707 特開2017-165946号公報JP-A-2017-165946 特許第5757779号公報Japanese Patent No. 5757779 特開2016-104865号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-104865 国際公開第2015/152188号International Publication No. 2015/152188 特開2020-7525号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-7525

特許文献6に記載の技術では、セルロース繊維、特にナノセルロースを樹脂に安価かつ十分なレベルで分散することができる。ただ、セルロース誘導体にビニル系ポリマーがグラフトされた構造を備える分散剤を作製する際には、セルロース誘導体にグラフトされなかったビニル系ホモポリマーも副生し、このようなビニル系ホモポリマーが、得られるセルロース繊維組成物の物性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、セルロース繊維の分散に寄与しない過剰な分散剤が含まれることは効率的ではない。特許文献6には、このビニル系ホモポリマーや過剰な分散剤を除去するための方法については開示されていない。また、水の除去方法として、減圧下での脱水が行われているが、より低エネルギーで水を除去することができれば、当該技術の価値はさらに高まる。 In the technique described in Patent Document 6, cellulose fibers, particularly nanocellulose, can be dispersed in a resin at an inexpensive and sufficient level. However, when producing a dispersant having a structure in which a vinyl-based polymer is grafted on a cellulose derivative, a vinyl-based homopolymer that has not been grafted on the cellulose derivative is also produced as a by-product, and such a vinyl-based homopolymer can be obtained. It may adversely affect the physical properties of the cellulose fiber composition. Also, it is not efficient to include an excess dispersant that does not contribute to the dispersion of the cellulose fibers. Patent Document 6 does not disclose a method for removing this vinyl-based homopolymer or an excess dispersant. Further, as a method for removing water, dehydration is performed under reduced pressure, but if water can be removed with lower energy, the value of the technique will be further enhanced.

そこで、本発明は、特許文献6に記載の発明の改良技術に係り、セルロース繊維の樹脂等の被分散材料への分散性を阻害することなく、水、過剰な分散剤、ビニル系ホモポリマーなどが簡便かつ低エネルギーで除去されたセルロース繊維複合物を製造することができるセルロース繊維複合物の製造方法と、セルロース繊維複合物を用いたセルロース繊維複合組成物の製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention relates to the improved technique of the invention described in Patent Document 6, and does not impair the dispersibility of cellulose fibers in a material to be dispersed such as a resin, and water, an excess dispersant, a vinyl-based homopolymer, etc. It is an object of the present invention to provide a method for producing a cellulose fiber composite capable of easily producing a cellulose fiber composite removed with low energy, and a method for producing a cellulose fiber composite composition using the cellulose fiber composite. There is.

本発明者は、鋭意検討を行った結果、以下の構成を採用することにより、上記課題を解決することができることを見出した。 As a result of diligent studies, the present inventor has found that the above problems can be solved by adopting the following configuration.

すなわち、本発明のセルロース繊維複合物の製造方法は、セルロース誘導体にビニル系ポリマーがグラフトされた共重合体を分散剤とし、当該分散剤により、有機溶剤又は有機溶剤と水との混合溶剤中にセルロース繊維を分散させた分散液を調製する工程と、前記分散液から、セルロース繊維に吸着されない過剰な分散剤及び/又はセルロース誘導体にグラフトされなかったビニル系ホモポリマーを含む液体を分離することにより、分散剤が吸着したセルロース繊維を目的のセルロース繊維複合物として回収する工程とを含む。 That is, in the method for producing a cellulose fiber composite of the present invention, a copolymer obtained by grafting a vinyl polymer on a cellulose derivative is used as a dispersant, and the dispersant is used in an organic solvent or a mixed solvent of an organic solvent and water. By the step of preparing a dispersion liquid in which cellulose fibers are dispersed and by separating the liquid containing an excess dispersant that is not adsorbed by the cellulose fibers and / or a vinyl-based homopolymer that is not grafted on the cellulosic derivative from the dispersion liquid. , Includes a step of recovering the cellulose fibers adsorbed by the dispersant as a target cellulose fiber composite.

また、本発明のセルロース繊維複合組成物の製造方法は、上記方法によりセルロース繊維複合物を製造したのち、当該セルロース繊維複合物を、被分散材料である有機溶剤、樹脂及び/又は樹脂前駆体と混合することにより、セルロース繊維を被分散材料に再分散させる工程を含む。 Further, in the method for producing a cellulose fiber composite composition of the present invention, after the cellulose fiber composite is produced by the above method, the cellulose fiber composite is combined with an organic solvent, a resin and / or a resin precursor as a material to be dispersed. It comprises the step of redispersing the cellulose fibers in the material to be dispersed by mixing.

なお、本発明における用語について、念のために整理しておくと、分散液から回収した、分散剤が吸着したセルロース繊維を「セルロース繊維複合物」と称しているのに対し、この「セルロース繊維複合物」を用いて、セルロース繊維を被分散材料(有機溶剤、樹脂、樹脂前駆体など)に(再)分散したものを、「セルロース繊維複合組成物」と称している。 In addition, regarding the terms in the present invention, if the terms are arranged just in case, the cellulose fibers recovered from the dispersion liquid to which the dispersant is adsorbed are referred to as "cellulose fiber composite", whereas this "cellulose fiber" is used. A product in which cellulose fibers are (re) dispersed in a material to be dispersed (organic solvent, resin, resin precursor, etc.) using a "composite" is referred to as a "cellulose fiber composite composition".

本発明によれば、特許文献6に記載の技術における利点、すなわち、セルロース繊維を樹脂等に十分に分散させることができるので、セルロース繊維と樹脂との複合材料(複合組成物)の作製に有効であり、また、セルロース誘導体へのビニル系ポリマーのグラフトは、比較的に安価に実施できるという利点を有する。その上で、簡便かつ低エネルギーで、水、さらには、分散性に寄与しないビニル系ホモポリマーや過剰な分散剤が除去され、必要かつ十分な量の分散剤がセルロース繊維に吸着された状態で残ることとなるため、樹脂等との複合化において、セルロース繊維の樹脂への分散がより効率的となり、樹脂等の物性改善効果の更なる向上が期待できる。 According to the present invention, an advantage in the technique described in Patent Document 6, that is, since the cellulose fibers can be sufficiently dispersed in a resin or the like, it is effective for producing a composite material (composite composition) of the cellulose fibers and the resin. Further, grafting a vinyl polymer to a cellulosic derivative has an advantage that it can be carried out at a relatively low cost. In addition, water, vinyl homopolymers that do not contribute to dispersibility, and excess dispersant are removed easily and with low energy, and a necessary and sufficient amount of dispersant is adsorbed on the cellulosic fibers. Since it remains, it is expected that the dispersion of the cellulose fibers in the resin will be more efficient in the compounding with the resin and the like, and the effect of improving the physical properties of the resin and the like will be further improved.

以下、本発明に係るセルロース繊維複合物及びセルロース繊維複合組成物の製造方法の好ましい実施形態について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。 Hereinafter, preferred embodiments of the method for producing a cellulose fiber composite and a cellulose fiber composite composition according to the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited to these explanations, and other than the following examples. However, changes may be made as appropriate without impairing the gist of the present invention.

〔分散剤〕
本発明で使用する分散剤は、セルロース誘導体にビニル系ポリマーがグラフトされた構造を備える。このような分散剤としては、例えば、特開2020-7525号公報に「セルロース繊維分散用複合体」として開示されたものを用いることができる。
[Dispersant]
The dispersant used in the present invention has a structure in which a vinyl-based polymer is grafted on a cellulose derivative. As such a dispersant, for example, those disclosed as "complex for dispersing cellulose fibers" in JP-A-2020-7525 can be used.

セルロース誘導体は、セルロースの水酸基の一部が置換されたものである。
セルロース誘導体としては、従来公知のセルロース誘導体を用いることができ、具体的には、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ブチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、トリアセチルセルロース、ニトロセルロース、カチオン化セルロースなどが挙げられる。
なかでも有機溶剤への溶解度の高さやビニル系ポリマーのグラフトし易さ、入手性の観点からエチルセルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、トリアセチルセルロース、カチオン化セルロースが好ましい。
The cellulose derivative is one in which a part of the hydroxyl group of cellulose is substituted.
As the cellulose derivative, a conventionally known cellulose derivative can be used, and specifically, for example, methyl cellulose, ethyl cellulose, butyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxybutyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate. Butyrate, cellulose acetate propionate, triacetyl cellulose, nitro cellulose, cationized cellulose and the like can be mentioned.
Of these, ethyl cellulose, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, triacetyl cellulose, and cationized cellulose are preferable from the viewpoints of high solubility in organic solvents, ease of grafting vinyl polymers, and availability.

これらの従来公知のセルロース誘導体には、通常、未修飾の水酸基が存在する。この水酸基を利用して、重合性不飽和基やチオール(メルカプト)基を導入することができる。このようにして重合性不飽和基やチオール基を導入することで、これらの官能基を基点として、後述するビニル系ポリマーのグラフトを容易に行うことができる。
上記重合性不飽和基やチオール基の導入は、例えば、上述した従来公知のセルロース誘導体に対して、昭和電工製カレンズMOIやAOIなどのイソシアネート系(メタ)アクリレート化合物を付加反応させる、無水(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸などの無水物を付加反応させる、カルボジイミドなどの縮合剤を利用して(メタ)アクリル酸等を付加反応させる、(メタ)アクリル酸クロライド、チオール基をもった有機酸を反応させる等により、実施可能である。重合性不飽和二重結合又はチオール基をもった有機酸を例示すれば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、ブテントリカルボン酸、4-エテニル安息香酸、3-メルカプトプロピオン酸等が挙げられる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」の表記は、メタアクリル酸とアクリル酸の双方を含む表記である。「(メタ)アクリレート」などの表記も同様である。
These conventionally known cellulose derivatives usually have unmodified hydroxyl groups. This hydroxyl group can be used to introduce a polymerizable unsaturated group or a thiol (mercapto) group. By introducing a polymerizable unsaturated group or a thiol group in this way, it is possible to easily graft a vinyl-based polymer, which will be described later, using these functional groups as a starting point.
The introduction of the polymerizable unsaturated group or thiol group is carried out, for example, by addition-reacting an isocyanate-based (meth) acrylate compound such as Karenz MOI or AOI manufactured by Showa Denko with the above-mentioned conventionally known cellulose derivative. ) Addition reaction of anhydrides such as acrylic acid and maleic anhydride, addition reaction of (meth) acrylic acid using a condensing agent such as carbodiimide, (meth) acrylic acid chloride, organic acid having a thiol group It can be carried out by reacting with or the like. Examples of organic acids having a polymerizable unsaturated double bond or a thiol group include (meth) acrylic acid, maleic acid, crotonic acid, butentricarboxylic acid, 4-ethenylbenzoic acid, 3-mercaptopropionic acid and the like. Be done.
In addition, in this specification, the notation of "(meth) acrylic acid" is a notation including both methacrylic acid and acrylic acid. The same applies to notations such as "(meth) acrylate".

重合性不飽和基やチオール基の導入においては、公知技術同様に、各種の溶媒や触媒(縮合剤、有機金属材料、アミン等)を利用することができる。
また、導入される重合性不飽和基やチオール基の数は、セルロース誘導体1分子当たり平均で20以下であることが望ましい。20を超える数の導入ではグラフト重合時にゲル化する恐れがある。
上記の反応溶媒としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ピリジンなどの非プロトン性溶媒を、単独あるいは混合して使用することができる。
In the introduction of the polymerizable unsaturated group and the thiol group, various solvents and catalysts (condensing agents, organic metal materials, amines, etc.) can be used as in the known technique.
Further, it is desirable that the number of polymerizable unsaturated groups and thiol groups introduced is 20 or less on average per molecule of the cellulose derivative. Introducing more than 20 may result in gelation during graft polymerization.
Examples of the above reaction solvent include aprotic solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and pyridine. Can be used alone or in combination.

本発明において、セルロース誘導体は、カチオン基を有していてもよい。
セルロース誘導体がカチオン基を有することで、特に、TEMPO酸化法やリン酸処理法で作製されたCNFの分散性に優れた分散剤となる。これらのCNFは、その表面にカルボン酸塩基やリン酸塩基を持っているが、これらCNF表面の官能基と、セルロース誘導体のカチオン基との親和性により、CNFの分散が促進されるためである。
In the present invention, the cellulose derivative may have a cationic group.
Since the cellulose derivative has a cationic group, it becomes a dispersant having excellent dispersibility of CNF produced by the TEMPO oxidation method or the phosphoric acid treatment method. These CNFs have carboxylic acid bases and phosphate bases on their surfaces, because the affinity between the functional groups on the surface of these CNFs and the cationic groups of the cellulose derivatives promotes the dispersion of CNFs. ..

カチオン基を有するセルロース誘導体としては、従来公知のカチオン化セルロースを用いても良いが、以下のようにして、カチオン基を有しないセルロース誘導体にカチオン基を導入することもできる。
すなわち、例えば、アミノ基を導入する方法として、塩化チオニル/アンモニアを反応させる方法、エポキシ基を導入した後にアンモニアや多価アミノ化合物を反応させる方法が知られている。さらには、アミノ基とカルボキシル基の双方を分子内にもった化合物を上記した縮合剤等を用いて反応させて導入する方法が実施できる。
上記の反応溶媒としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ピリジンなどの非プロトン性溶媒を、単独あるいは混合して使用することができる。
カチオン基は、セルロース誘導体1分子あたりに平均で1~30個の範囲が望ましい。
As the cellulose derivative having a cation group, conventionally known cationized cellulose may be used, but the cation group can also be introduced into the cellulose derivative having no cation group as follows.
That is, for example, as a method for introducing an amino group, a method of reacting with thionyl chloride / ammonia and a method of reacting with ammonia or a polyvalent amino compound after introducing an epoxy group are known. Further, a method of introducing a compound having both an amino group and a carboxyl group in the molecule by reacting them with the above-mentioned condensing agent or the like can be carried out.
Examples of the above reaction solvent include aprotic solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and pyridine. Can be used alone or in combination.
The average number of cationic groups per molecule of the cellulose derivative is preferably in the range of 1 to 30.

セルロース誘導体へのビニル系ポリマーのグラフトは、例えば、上述のようにして重合性不飽和基やチオール基が導入されたセルロース誘導体の存在下で、ビニル系モノマーをラジカル重合することにより行うことができる。重合性不飽和基やチオール基を基点としてビニル系ポリマーであるグラフト鎖が形成される。 The graft of the vinyl-based polymer to the cellulose derivative can be carried out, for example, by radically polymerizing the vinyl-based monomer in the presence of the cellulose derivative into which the polymerizable unsaturated group or the thiol group has been introduced as described above. .. A graft chain, which is a vinyl-based polymer, is formed with a polymerizable unsaturated group or a thiol group as a base point.

上記において、ビニル系モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルへキシル(メタ)アクリレートなどのアルキル基炭素数1~20の(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレートアダマンチル系(メタ)アクリレート(大阪有機化学工業社製:MADA、MADMA、EtADA、EAMA(P)など)、繰り返しユニット数が1~30のメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、繰り返しユニット数が1~30のメトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート、2-(メタ)アクロイロキシエチルアシッドホスフェート、スチレン、スチレン誘導体、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、無水マレイン酸、(メタ)アクリロニトリル、N-ビニルピロリドン、シリコーン系(メタ)アクリレート(JNC製、商品名サイラプレーン「FM-0711」、「FM-0721」、「FM-0725」等、信越化学社製:「X-22-174DX」、「X-22-2426」、「X-22-2475」等))、フッ素置換基含有(メタ)アクリレート(ダイキン社製の種々のフッ素置換アルキル(メタ)アクリレートなど)などが挙げられる。 In the above, examples of the vinyl-based monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, and tert-butyl (meth) acrylate, 2 -Alkyl group such as ethylhexyl (meth) acrylate (meth) acrylate with 1 to 20 carbon atoms, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, glyceryl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (Meta) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl ( Meta) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate adamantyl-based (meth) acrylate (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd .: MADA, MDMA, EtADA, EAMA (P), etc.), methoxypolyethylene with 1 to 30 repeating units Glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate with 1 to 30 repeating units, butoxydiethylene glycol (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2- (meth) acryloy Loxyethyl succinic acid, glycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethylmethacrylate, 2- (meth) acryloxyethyl acid phosphate, styrene, styrene derivative, (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, N -Phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, maleic anhydride, (meth) acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone, silicone-based (meth) acrylate (manufactured by JNC, trade names Silaplane "FM-0711", "FM-0721", " FM-0725 ", etc., manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .:" X-22-174DX "," X-22-2426 "," X-22-2475 ", etc.)), fluorine substituent-containing (meth) acrylate (manufactured by Daikin Co., Ltd.) (Various fluorine-substituted alkyl (meth) acrylates, etc.) and the like.

また、ゲル化によって溶剤へ不溶化しない程度の量で、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートなどの多官能性(メタ)アクリレートやジビニルベンゼン等を利用することも可能である。また、これらの各モノマーは単独もしくは複数種を組み合わせて使用することができる。 It is also possible to use polyfunctional (meth) acrylates such as ethylene glycol di (meth) acrylate and hexanediol di (meth) acrylate, divinylbenzene and the like in an amount that does not insolubilize in the solvent by gelation. .. In addition, each of these monomers can be used alone or in combination of two or more.

上記したビニル系モノマーの組み合わせによって生成するビニル系ポリマーの性質が変化し、特に有機溶剤や樹脂へのセルロース繊維の分散性能が変わる。一般論として分散させる対象となる有機溶剤や樹脂との親和性の指標としてSolubility Parameter(SP)値が挙げられる。グラフトされたビニル系ポリマーと前記分散対象とのSP値を近い値とするような設計が望ましいものとなる。特に実験値や計算値上のSP値の差が1.0((cal/cm31/2)以内であることが望ましい。
また、ビニル系モノマーとして、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有モノマーやポリアルキレンオキサイド系のモノマー成分、特に、繰り返しユニット数が1~30のメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、繰り返しユニット数が1~30のメトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートを使用すると、セルロース繊維中に酸塩基等が存在した場合にも有効な相互作用の効果が期待できるため、共重合する一成分として使用することが望ましい。
The combination of the vinyl-based monomers described above changes the properties of the vinyl-based polymer produced, and in particular, the dispersion performance of the cellulose fibers in the organic solvent or resin. As a general theory, the Solubility Parameter (SP) value can be mentioned as an index of affinity with the organic solvent or resin to be dispersed. It is desirable to design the grafted vinyl polymer so that the SP value of the dispersion target is close to the SP value. In particular, it is desirable that the difference between the experimental value and the SP value on the calculated value is within 1.0 ((cal / cm 3 ) 1/2 ).
Further, as the vinyl-based monomer, a hydroxyl group-containing monomer such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and a polyalkylene oxide-based monomer component, particularly, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate having 1 to 30 repeating units, and the number of repeating units. When methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate having a value of 1 to 30 is used, an effective interaction effect can be expected even when an acid base or the like is present in the cellulose fiber, so that it can be used as one component to be copolymerized. desirable.

さらには分散対象の材料(特に樹脂)との相互作用を持ったビニル系モノマーを選択することも望ましい。相互作用とはアルキル基等の疎水性相互作用、水酸基、アミン、カルボキシル基、アミド基等の水素結合、芳香族環によるπ-πなどの共役系スタックなどが挙げられ、このような官能基をもったものを使用することで実現できる。
さらにはまた、生成したビニル系ポリマー中に反応性基を導入し、分散対象の樹脂等との結合を形成させることも可能である。その一つの方法は、前記したグリシジル(メタ)アクリレートや3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基をもったビニル系モノマーを共重合することである。他の方法としては、生成したビニル系ポリマー中の官能基、例えば水酸基やカルボキシル基等を利用して重合可能な(メタ)アクリレート基、ビニル基、アリル基等を化学反応で導入することである。このような反応性基の導入にはイソシアネート基含有(メタ)アクリレートであるカレンズMO-IやAO-I等(昭和電工製)、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどを使用した付加反応で実現できる。
Furthermore, it is also desirable to select a vinyl-based monomer that has an interaction with the material to be dispersed (particularly resin). Examples of the interaction include a hydrophobic interaction such as an alkyl group, a hydrogen bond such as a hydroxyl group, an amine, a carboxyl group and an amide group, and a conjugated system stack such as π-π due to an aromatic ring. It can be realized by using what you have.
Furthermore, it is also possible to introduce a reactive group into the produced vinyl-based polymer to form a bond with the resin or the like to be dispersed. One method is to copolymerize a vinyl-based monomer having an epoxy group such as the above-mentioned glycidyl (meth) acrylate or 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate. Another method is to introduce a (meth) acrylate group, a vinyl group, an allyl group or the like which can be polymerized using a functional group, for example, a hydroxyl group or a carboxyl group in the generated vinyl polymer by a chemical reaction. .. For the introduction of such reactive groups, isocyanate group-containing (meth) acrylates such as Karenz MO-I and AO-I (manufactured by Showa Denko), glycidyl (meth) acrylate, and 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth). This can be achieved by an addition reaction using acrylate or the like.

前記した重合性不飽和基またはチオール基を導入したセルロース誘導体とビニル系モノマーの重合にあたって、各々は重量比で5:95~99:1の範囲内で配合されることが好ましい。この範囲外であるとセルロース繊維の分散剤としての効果が低くなる恐れがある。
なお、上記した重合において、ビニル系モノマーから形成されるビニル系ポリマーがすべてセルロース誘導体にグラフト(化学結合)される必要はない。ビニル系モノマーの単独重合によって生成するポリマーが含まれていてもよい。
In the polymerization of the cellulose derivative introduced with the polymerizable unsaturated group or the thiol group and the vinyl-based monomer, it is preferable that each of them is blended in the range of 5:95 to 99: 1 by weight. If it is out of this range, the effect of the cellulose fiber as a dispersant may be lowered.
In the above-mentioned polymerization, it is not necessary that all the vinyl-based polymers formed from the vinyl-based monomers are grafted (chemically bonded) to the cellulose derivative. A polymer produced by homopolymerization of a vinyl-based monomer may be contained.

セルロース誘導体にグラフトして形成するビニル系ポリマーの分子量は、重量平均分子量で1000~50万の範囲から選択されることが好ましい。前記重量平均分子量が1000未満であると分散剤としての効果が低下する恐れがあり、また、前記重量平均分子量が50万を超えると粘度が高くなりすぎる傾向がある。
なお、セルロース誘導体、このセルロース誘導体にグラフトされるビニル系ポリマー、及び分散剤(セルロース誘導体にビニル系ポリマーがグラフトされた共重合体)の各重量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値である。
The molecular weight of the vinyl polymer formed by grafting on the cellulose derivative is preferably selected from the range of 1000 to 500,000 in terms of weight average molecular weight. If the weight average molecular weight is less than 1000, the effect as a dispersant may be lowered, and if the weight average molecular weight exceeds 500,000, the viscosity tends to be too high.
The weight average molecular weights of the cellulose derivative, the vinyl-based polymer grafted on the cellulose derivative, and the dispersant (copolymer in which the vinyl-based polymer is grafted on the cellulose derivative) are determined by gel permeation chromatography (GPC). It is a standard polystyrene conversion value according to.

分散剤の分子量としては、重量平均分子量で5000~80万の範囲が好ましい。この重量平均分子量は、セルロース誘導体へ結合されたビニル系ポリマーと、結合体や結合されていないビニル系ホモポリマー(単独重合体)を含むものとする。
なお、GPC法によって測定される上記分散剤の分子量は、セルロース誘導体固有の溶液特性が原因と思われるが、単純にセルロース誘導体とビニル系ポリマーとの総和とはならない場合がある。詳細は不明であるがセルロース誘導体にビニル系ポリマーが結合することによって、高分子鎖の広がり等やセルロース誘導体間の相互作用が変化する可能性がある。したがって、あくまでもGPC法での測定分子量となる。
The molecular weight of the dispersant is preferably in the range of 5,000 to 800,000 in terms of weight average molecular weight. This weight average molecular weight is assumed to include a vinyl-based polymer bonded to a cellulose derivative and a bonded or non-bonded vinyl-based homopolymer (homopolymer).
The molecular weight of the dispersant measured by the GPC method may be due to the solution characteristics peculiar to the cellulose derivative, but may not be simply the sum of the cellulose derivative and the vinyl polymer. Although the details are unknown, the binding of the vinyl polymer to the cellulose derivative may change the spread of the polymer chain and the interaction between the cellulose derivatives. Therefore, it is only the measured molecular weight by the GPC method.

重合に使用可能な有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、エチルラクテート、ジメチルスルホキシド、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(ブチルカルビトールアセテート)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジヒドロターピネオールアセテート、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテートなどの1種か混合物が好適である。 Examples of the organic solvent that can be used for polymerization include ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, benzyl alcohol, and dimethyl. Formamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethyllactate, dimethylsulfoxide, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate (butyl carbitol acetate) ), Diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol ethylmethyl ether, diethylene glycol isopropylmethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol butylmethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, Triethylene glycol butylmethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diacetate, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, One or a mixture of dipropylene glycol dibutyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, dihydroterpineol acetate, tarpineol, dihydroterpineol, dihydroterpineol acetate and the like is preferred.

重合開始剤としては、例えば、過酸化物系やアゾ系の各種タイプのラジカル重合開始剤を使用することができる。また、重合時の濃度、開始剤濃度等は公知の技術の範囲内で実施可能である。 As the polymerization initiator, for example, various types of peroxide-based and azo-based radical polymerization initiators can be used. Further, the concentration at the time of polymerization, the concentration of the initiator and the like can be carried out within the range of known techniques.

セルロース誘導体にビニル系モノマーを重合した後、必要に応じて貧溶媒による沈殿精製を実施することも従前のポリマー精製と同様に可能である。未反応モノマー、副生成物を除くことが可能である。
一方で、上記のような方法で作製した分散剤には、セルロース誘導体とビニル系ポリマーが結合した理想的な分散剤の構造の他にも結合されていないビニル系ホモポリマーが生成し、それが混合している。これはラジカル重合というラジカルの連鎖移動が起こるというメカニズムから不可避なことである。また、生成した重合物からビニル系ホモポリマーを再沈殿精製等で完全に除くことは困難であることも判明した。このようなビニル系ホモポリマーが多く含まれている場合は、その後の複合材料を作製した時に物性低下の要因となることも判明した。したがって、本製造方法ではこのようなビニル系ホモポリマーを効果的に除去することも狙いとしている。
After polymerizing the vinyl-based monomer on the cellulose derivative, it is also possible to carry out precipitation purification with a poor solvent if necessary, as in the case of conventional polymer purification. It is possible to remove unreacted monomers and by-products.
On the other hand, in the dispersant prepared by the above method, in addition to the ideal dispersant structure in which the cellulose derivative and the vinyl-based polymer are bonded, a non-bonded vinyl-based homopolymer is produced, which is produced. It is mixed. This is unavoidable due to the mechanism of radical chain transfer called radical polymerization. It was also found that it is difficult to completely remove the vinyl homopolymer from the produced polymer by reprecipitation purification or the like. It was also found that when such a vinyl-based homopolymer is contained in a large amount, it becomes a factor of deterioration of physical properties when the subsequent composite material is produced. Therefore, this production method also aims to effectively remove such vinyl-based homopolymers.

〔セルロース繊維〕
本発明に使用されるセルロース繊維は、例えば、前記したような、化学処理による10nm以下の繊維径をもったセルロースナノファイバー(CNF)(TEMPO酸化CNFやリン酸エステル化CNFと呼ばれ、シングルナノファイバーとも呼ばれる)、機械的・物理的な解繊による化学処理に比べて繊維径が大きなCNF、リグニンが結合したリグノセルロースやそのナノセルロース、ミクロフィブリル、パルプを強酸等で処理して結晶性の高い部分を取り出したセルロースナノクリスタル(CNC)、さらには微生物によって産生されたバクテリアセルロースなどである。
市販品として入手可能なものとしては、王子ホールディングス製のスラリー状CNF(リン酸化処理品、名称:アウロ・ヴィスコ)、パウダー状CNF、日本製紙製のTEMPO酸化法CNF、中越パルプ製のNanoforest-S、大王製紙製の水分散CNF(名称:ELLEX-S)、第一工業製薬製のTEMPO酸化法による水分散型CNF(名称:レオクリスタ)などの繊維径が4nmから500nmのものが挙げられる。
本発明の製造方法では、これらの繊維径がマイクロメートルからナノメートルレベルの水分散されたナノセルロースを使用しても良く、また、原料パルプに上記した分散剤を添加したうえで機械的、物理的な手法で解繊しても良い。
[Cellulose fiber]
The cellulose fiber used in the present invention is, for example, a cellulose nanofiber (CNF) (TEMPO oxide CNF or phosphoric acid esterified CNF) having a fiber diameter of 10 nm or less by chemical treatment as described above, and is a single nano. CNF, which has a larger fiber diameter than chemical treatment by mechanical and physical defibration), lignocellulose bound with lignin, its nanocellulose, microfibrils, and pulp are treated with strong acid to make it crystalline. Cellulose nanocrystals (CNC) from which the high part has been taken out, as well as bacterial cellulose produced by microorganisms.
Commercially available products include slurry CNF (phosphorylated product, name: Auro Visco) manufactured by Oji Holdings, powder CNF, TEMPO oxidation method CNF manufactured by Nippon Paper Industries, and Nanoforest-S manufactured by Chuetsu Pulp. , Water-dispersed CNF (name: ELLEX-S) manufactured by Daio Paper Corporation, water-dispersed CNF (name: Leocrysta) manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. by the TEMPO oxidation method, and the like have a fiber diameter of 4 nm to 500 nm.
In the production method of the present invention, nanocellulose in which these fiber diameters are dispersed in water at the micrometer to nanometer level may be used, and mechanical and physical after adding the above-mentioned dispersant to the raw material pulp. It may be defibrated by a conventional method.

〔分散液の調製〕
本発明のセルロース繊維複合物の製造方法は、有機溶剤又は有機溶剤と水との混合溶剤中で、上記分散剤により上記セルロース繊維を分散させた分散液を調製する工程を含む。
セルロース繊維としては、上記のように、化学処理されたセルロース繊維が水分散体の形態で市販されており、また、原料パルプから製造することもできる。これらを原料とする場合を例とすると、分散液の調製は、例えば、以下のようにして行うことができる。
[Preparation of dispersion]
The method for producing a cellulose fiber composite of the present invention includes a step of preparing a dispersion liquid in which the cellulose fibers are dispersed by the dispersant in an organic solvent or a mixed solvent of the organic solvent and water.
As the cellulose fiber, as described above, the chemically treated cellulose fiber is commercially available in the form of an aqueous dispersion, and can also be produced from raw material pulp. Taking these as raw materials as an example, the dispersion can be prepared, for example, as follows.

まず、化学処理されたセルロース繊維の水分散物を出発原料とする場合は、水分散体である化学処理セルロースに、水に溶解する有機溶媒を混合し、また、前述の分散剤を添加して攪拌、混合処理を行うことで分散液を調製することができる。
水に分散されたセルロース繊維水分散液に対して、混合する有機溶剤の量比は、水分散液1重量部に対して1~50重量部が好ましい。また、分散剤を添加する量は、セルロース繊維水分散液中のセルロース繊維1重量部に対して、分散剤(ポリマー固形分相当)の重量で0.1~10重量部の範囲で添加することが望ましい。一般的に化学処理セルロース繊維(水分散状態)の固形分濃度は0.5重量%から5重量%の範囲であり、この固形分重量に対して分散剤の量を上記の範囲で調整することができる。
分散操作は、混合物をホモジナイザー、ジェットミル、ボールミルやビーズミルなどの機械的な攪拌装置を用いてセルロース繊維を分散させることができる。
First, when an aqueous dispersion of chemically treated cellulose fibers is used as a starting material, an organic solvent that dissolves in water is mixed with the chemically treated cellulose, which is an aqueous dispersion, and the above-mentioned dispersant is added. A dispersion can be prepared by stirring and mixing.
The amount ratio of the organic solvent to be mixed with respect to the water dispersion of cellulose fibers dispersed in water is preferably 1 to 50 parts by weight with respect to 1 part by weight of the water dispersion. The amount of the dispersant to be added should be in the range of 0.1 to 10 parts by weight of the dispersant (corresponding to the polymer solid content) with respect to 1 part by weight of the cellulose fiber in the aqueous dispersion of cellulose fibers. Is desirable. Generally, the solid content concentration of the chemically treated cellulose fiber (water-dispersed state) is in the range of 0.5% by weight to 5% by weight, and the amount of the dispersant is adjusted in the above range with respect to the solid content weight. Can be done.
In the dispersion operation, the mixture can be dispersed with cellulose fibers using a mechanical stirrer such as a homogenizer, a jet mill, a ball mill or a bead mill.

セルロース繊維の水分散物を出発原料とする上記プロセスにおいては、セルロース繊維の水分散物にあらかじめ特定の有機溶剤を混合して水と有機溶剤との混合物を除去することで、含有される大多数の水を除去することも望ましく実施可能である(予備脱水)。
予備脱水に使用する有機溶剤は、水を除去するため、水との親和性の高い両親媒性有機溶剤が好適であり、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチルラクテート、ジメチルスルホオキシド、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが好ましく挙げられ、一種又は複数種組み合わせて使用することができる。
このプロセスを実施することで、水の影響によって分散剤が不溶化することを抑制できる場合がある。つまり、有機溶剤として複数のものを使用し、多段階のプロセスで脱水と余剰な分散剤を除去することも実施可能である。
In the above process using an aqueous dispersion of cellulose fibers as a starting material, a specific organic solvent is mixed with the aqueous dispersion of cellulose fibers in advance to remove the mixture of water and the organic solvent, so that the majority of the components are contained. It is also desirable and feasible to remove the water from the solvent (preliminary dehydration).
As the organic solvent used for pre-dehydration, an amphoteric organic solvent having a high affinity with water is suitable for removing water, and methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, Dioxane, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, ethyllactate, dimethylsulfooxide, ethyleneglycol monoacetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like are preferably mentioned, and one or more thereof. Can be used in combination with seeds.
By carrying out this process, it may be possible to prevent the dispersant from insolubilizing due to the influence of water. That is, it is also possible to use a plurality of organic solvents and perform dehydration and removal of excess dispersant in a multi-step process.

また、パルプ繊維を出発原料とする場合には、パルプに分散剤と有機溶剤単独あるいは水と有機溶剤の混合溶剤を混合し、それを機械的、物理的な手法で解繊することで、ナノレベルへの分散を行うことができる。この製法ではパルプ繊維の解繊(繊維径が小さくなる)にともなって表面積が増えるために、解繊工程に分散剤を添加すると、生成したセルロース繊維の表面に分散剤が吸着することで安定な分散状態を形成することができる。一方で、分散剤を加えずに解繊工程を行って、最終工程で分散剤を添加して解繊を進めることも実施可能である。
パルプとしては針葉樹系、広葉樹系、ケナフ、竹などの原料別の他にも、処理法の違いによる化学的パルプ、機械的パルプ、化学的機械パルプ、半化学的パルプなどの様々なタイプを使用することができる。
解繊前のセルロース繊維1重量部に対して、前記した有機溶剤や水と有機溶剤との混合溶剤を、例えば、0.5~100重量部の範囲で混合し、機械的あるいは物理的な手段で解繊を実施することができる。添加する分散剤の量は、化学処理されたセルロース繊維の水分散物を出発原料とする場合と同様である。
解繊にあたっては、前記の機械的分散装置に加えてニーダー、連続式二軸混練機、ジェットミルなどのジェット粉砕機を用いることができる。
When pulp fiber is used as a starting material, the pulp is mixed with a dispersant and an organic solvent alone or a mixed solvent of water and an organic solvent, and the pulp is defibrated by a mechanical or physical method to obtain nano. Can be distributed to levels. In this manufacturing method, the surface area increases as the pulp fiber is defibrated (the fiber diameter becomes smaller). Therefore, when a dispersant is added to the defibration step, the dispersant is adsorbed on the surface of the produced cellulose fiber, which is stable. A dispersed state can be formed. On the other hand, it is also possible to carry out the defibration step without adding the dispersant, and to proceed with the defibration by adding the dispersant in the final step.
Various types of pulp such as chemical pulp, mechanical pulp, chemical mechanical pulp, and semi-chemical pulp are used depending on the raw materials such as softwood, broadleaf, kenaf, and bamboo, depending on the treatment method. can do.
The above-mentioned organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent is mixed with 1 part by weight of the cellulose fiber before defibration, for example, in the range of 0.5 to 100 parts by weight, and mechanical or physical means. The fiber can be defibrated at. The amount of the dispersant to be added is the same as when the aqueous dispersion of chemically treated cellulose fibers is used as a starting material.
For defibration, a jet crusher such as a kneader, a continuous twin-screw kneader, or a jet mill can be used in addition to the above-mentioned mechanical disperser.

パルプ繊維を出発原料とする上記プロセスにおいては、有機溶剤と水との混合物、さらには必要に応じて分散剤を添加してパルプなどのセルロース繊維を解繊した後に、段階的に有機溶剤へと置換、洗浄し、水や過剰な分散剤の除去を行うことも可能である。 In the above process using pulp fiber as a starting material, a mixture of an organic solvent and water, and if necessary, a dispersant are added to defibrate the cellulose fiber such as pulp, and then gradually to the organic solvent. It is also possible to replace, wash and remove water and excess dispersant.

本工程で用いる有機溶剤としては、分散剤作製の際、官能基の導入やグラフト重合時に使用した有機溶剤を使用しても良いが、特に、予備脱水に関して例示したような両親媒性有機溶媒が好ましく使用できる。 As the organic solvent used in this step, the organic solvent used for the introduction of the functional group or the graft polymerization may be used at the time of producing the dispersant, but in particular, the amphipathic organic solvent as exemplified for the pre-dehydration is used. It can be preferably used.

以上のようにして、有機溶剤又は有機溶剤と水との混合溶剤中で、上記分散剤により上記セルロース繊維を分散させることで、セルロース繊維表面に分散剤が吸着される。 As described above, by dispersing the cellulose fibers with the dispersant in the organic solvent or the mixed solvent of the organic solvent and water, the dispersant is adsorbed on the surface of the cellulose fibers.

〔セルロース繊維複合物の回収〕
本発明のセルロース繊維複合物の製造方法は、次に、上記工程で調製した分散液から、セルロース繊維に吸着されない過剰な分散剤及び/又はセルロース誘導体にグラフトされなかったビニル系ホモポリマーを含む液体を分離することにより、分散剤が吸着したセルロース繊維を目的のセルロース繊維複合物として回収する。
[Recovery of cellulose fiber composite]
The method for producing a cellulosic fiber composite of the present invention is a liquid containing, from the dispersion prepared in the above step, an excess dispersant not adsorbed on the cellulosic fibers and / or a vinyl homopolymer not grafted on the cellulosic derivative. By separating the above, the cellulose fibers on which the dispersant is adsorbed are recovered as the target cellulose fiber composite.

前述の分散液の調製工程後の分散液では、有機溶剤又は有機溶剤と水との混合溶剤中にセルロース繊維が分散している。この分散液について、本工程により液体の分離を行うことで、セルロース繊維に必要十分な量の分散剤が吸着した理想的な構造のセルロース繊維複合物を回収することができる。言い換えれば、セルロース繊維に吸着しない分散剤やビニル系ホモポリマー等、物性低下の影響を与え得る成分は、分離除去される。水も液体成分として除去できるので、水の除去と物性低下の影響を与え得るビニル系ホモポリマー等の不要成分の除去を同時に行うことが可能となる。
この液体の分離方法としては、各種フィルターを用いたろ過法、セルロース繊維と液体を分離させた状態から液体を流し出して除去する方法、遠心分離装置等によってセルロース繊維を沈降させて分離する方法などが実施可能である。特に、簡便で低コストであることからろ過法を実施することが望ましい。
この操作で使用されるフィルターとしては、各種ペーパーフィルター、その加工処理フィルターやフッ素樹脂、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエーテルスルフォン、セルロース混合エステルなどに代表される繊維体や多孔質体からなる樹脂フィルター、MERK社製のミリポアなどのメンブレンフィルター、樹脂メッシュフィルター、金属メッシュフィルター、ガラス繊維フィルター、チューブ状の限外ろ過フィルターなどが使用され。その目開きの孔径としては10nm~50μmの範囲を使用することができる。あるいは、フィルターの性能の指標として保持粒子径があり、この値が50nm~20μmの範囲のものが好適である。またフィルターは性能差の違うものを複数種併用しても良い。
ろ過時や液体との分離時の溶液温度は、通常、-10℃~100℃の範囲で実施される。また、ろ過法を実施する場合には減圧(吸引)ろ過や加圧ろ過を行なうことが可能である。
In the dispersion liquid after the above-mentioned dispersion liquid preparation step, the cellulose fibers are dispersed in the organic solvent or the mixed solvent of the organic solvent and water. By separating the liquid from this dispersion by this step, it is possible to recover the cellulose fiber composite having an ideal structure in which a necessary and sufficient amount of the dispersant is adsorbed on the cellulose fibers. In other words, components that may affect the deterioration of physical properties, such as dispersants that do not adsorb to cellulosic fibers and vinyl-based homopolymers, are separated and removed. Since water can also be removed as a liquid component, it is possible to simultaneously remove unnecessary components such as vinyl-based homopolymers that may affect the removal of water and the deterioration of physical properties.
As a method for separating the liquid, a filtration method using various filters, a method of pouring out and removing the liquid from the state where the cellulose fiber and the liquid are separated, a method of precipitating and separating the cellulose fiber by a centrifuge or the like, etc. Is feasible. In particular, it is desirable to carry out a filtration method because it is simple and low cost.
The filters used in this operation include various paper filters, their processed filters, resin filters made of fibrous or porous bodies such as fluororesins, nylon, polypropylene, polyether sulfone, and cellulose mixed esters, and MERK. Membrane filters such as Millipore manufactured by the company, resin mesh filters, metal mesh filters, glass fiber filters, tubular extraneous filtration filters, etc. are used. The pore diameter of the opening can be in the range of 10 nm to 50 μm. Alternatively, there is a retained particle size as an index of filter performance, and it is preferable that this value is in the range of 50 nm to 20 μm. Further, a plurality of types of filters having different performance differences may be used in combination.
The solution temperature at the time of filtration or separation from the liquid is usually carried out in the range of −10 ° C. to 100 ° C. Further, when the filtration method is carried out, it is possible to perform depressurization (suction) filtration or pressurization filtration.

液体分離の工程では、有機溶剤を使用してセルロース繊維複合物を洗浄することも望ましい。この洗浄工程によって、水分の除去や分散剤中のビニル系ホモポリマーを効果的に除去することが可能となる。特に、繰り返し洗浄することで、含有される水分等を1.0重量%以下まで減少させることが可能である。含有される水分量を1.0重量%以下にすることで、後述のセルロース繊維複合組成物等への応用に際して物性などの特性上、優れた効果が期待できる。
一方で、セルロース繊維に吸着された分散剤の望ましい量は、セルロース繊維の重量100重量部に対して1~200重量部の範囲が望ましい。セルロース繊維の径によって、それが小さいほど表面積が増加し、吸着量も増加するが、種々の繊維径で検討した結果、望ましい範囲は上記のものとなることがわかった。分散剤がこの範囲で吸着されていれば、セルロース繊維が様々な被分散材料に均一に分散できることが判明した。1重量部よりも少ないと、セルロース繊維の分散性が低下し、また、200重量部よりも多い場合にはセルロース繊維を樹脂等と複合化させた場合の複合物の物性が低下するなどの恐れがある。
この洗浄工程で使用する有機溶剤としては、特に限定するわけではないが、予備脱水に関して例示したような両親媒性有機溶媒が好ましく使用できる。
In the liquid separation step, it is also desirable to wash the cellulose fiber composite with an organic solvent. This cleaning step makes it possible to effectively remove water and vinyl-based homopolymers in the dispersant. In particular, repeated washing can reduce the amount of water contained and the like to 1.0% by weight or less. By reducing the amount of water contained to 1.0% by weight or less, excellent effects can be expected in terms of characteristics such as physical properties when applied to a cellulose fiber composite composition or the like described later.
On the other hand, the desirable amount of the dispersant adsorbed on the cellulose fiber is preferably in the range of 1 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cellulose fiber. Depending on the diameter of the cellulose fiber, the smaller it is, the larger the surface area and the more adsorbed amount, but as a result of examining various fiber diameters, it was found that the desired range is as described above. It was found that if the dispersant is adsorbed in this range, the cellulose fibers can be uniformly dispersed in various materials to be dispersed. If it is less than 1 part by weight, the dispersibility of the cellulose fiber is lowered, and if it is more than 200 parts by weight, the physical properties of the composite when the cellulose fiber is composited with a resin or the like may be lowered. There is.
The organic solvent used in this washing step is not particularly limited, but an amphipathic organic solvent as exemplified for pre-dehydration can be preferably used.

液体分離の工程は、固体成分から液体成分を完全に分離することまでも意味するものではなく、回収するセルロース繊維複合物は、有機溶剤が一部セルロース繊維内に取り込まれて残存した湿潤状態であっても良い。逆に、有機溶剤がほぼ完全に除去された状態であっても良いが、有機溶剤を完全に除去するとセルロース繊維間の凝集が起こる可能性がある。そこで、残存する有機溶剤の好ましい範囲は、分散剤が吸着したセルロース繊維1重量部に対して1~200重量部である。
さらに上記の脱水処理、分散剤の吸着と過剰な分散剤の除去という製造プロセスで使用された有機溶剤は、回収して精製することで繰り返し使用することがコスト面から望ましい。
The liquid separation step does not mean that the liquid component is completely separated from the solid component, and the cellulose fiber composite to be recovered is in a wet state in which a part of the organic solvent is taken into the cellulose fiber and remains. May be there. On the contrary, the organic solvent may be almost completely removed, but if the organic solvent is completely removed, aggregation between the cellulose fibers may occur. Therefore, the preferable range of the remaining organic solvent is 1 to 200 parts by weight with respect to 1 part by weight of the cellulose fiber adsorbed by the dispersant.
Further, it is desirable from the viewpoint of cost that the organic solvent used in the above-mentioned dehydration treatment, adsorption of the dispersant and removal of the excess dispersant is repeatedly used by recovering and purifying the organic solvent.

〔セルロース繊維複合組成物〕
上記のようにして得られるセルロース繊維複合物(分散剤が吸着したセルロース繊維)を、被分散材料(有機溶剤、樹脂、樹脂前駆体など)と混合することにより、被分散材料にセルロース繊維が均一に分散したセルロース繊維複合組成物を作製することができる。
以下に、セルロース繊維複合組成物について説明をする。
具体的な構成としては、その用途等に応じて、種々の構成をとりうる。以下、好ましい構成として、第1~第3の構成を例示する。
[Cellulose fiber composite composition]
By mixing the cellulose fiber composite (cellulose fiber on which the dispersant is adsorbed) obtained as described above with the material to be dispersed (organic solvent, resin, resin precursor, etc.), the cellulose fiber becomes uniform in the material to be dispersed. It is possible to prepare a cellulose fiber composite composition dispersed in.
The cellulose fiber composite composition will be described below.
As a specific configuration, various configurations may be adopted depending on the intended use and the like. Hereinafter, the first to third configurations will be exemplified as preferable configurations.

<第1の構成:有機溶剤分散組成物>
組成物の第1の構成は、前記セルロース繊維複合物と有機溶剤とを含む有機溶剤分散組成物である。
有機溶剤としては、前記した反応や重合や分散プロセスにて使用したものが使用可能であり、以下のものが挙げられる。
酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、ブチルアルコール、ベンジルアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、エチルラクテート、ジメチルスルホキシド、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(ブチルカルビトールアセテート)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジヒドロターピネオールアセテート、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテートなどの1種か混合物である。
<First composition: Organic solvent dispersion composition>
The first composition of the composition is an organic solvent dispersion composition containing the cellulose fiber composite and an organic solvent.
As the organic solvent, those used in the above-mentioned reaction, polymerization or dispersion process can be used, and examples thereof include the following.
Ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, butyl alcohol, benzyl alcohol, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethyllactate, dimethylsulfoxide, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene Glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate (butyl carbitol acetate), diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol Ethyl Methyl Ether, Diethylene Glycol Isopropyl Methyl Ether, Diethylene Glycol Diethyl Ether, Diethylene Glycol Butyl Methyl Ether, Diethylene Glycol Dibutyl Ether, Triethylene Glycol Dimethyl Ether, Triethylene Glycol Butyl Methyl Ether, Propylene Glycol Monomethyl Ether, Propylene Glycol Monoethyl Ether, Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate , Propylene Glycol Diethyl Ether, Propylene Glycol Diacetate, Dipropylene Glycol Monomethyl Ether, Dipropylene Glycol Dimethyl Ether, Dipropylene Glycol Monobutyl Ether, Dipropylene Glycol Dibutyl Ether, Tripropylene Glycol Diethyl Ether, Dihydro Tarpineol Acetate, Tarpineol, Dihydro Tarpineol, Dihydro Tarpineol Acetate Is one or a mixture such as.

有機溶剤はセルロース繊維複合物の1重量部に対して、5~500重量部の範囲となることが好ましい。
上記のセルロース繊維複合物と用途に応じた上記の有機溶剤とを混合し、前記した分散装置等を使用してセルロース繊維を再分散させることで有機溶剤分散組成物が得られる。
なお、原料となるセルロース繊維複合物には前記の製造工程で使用した有機溶剤が含まれている場合がある。これらのセルロース繊維複合物に含まれる有機溶剤は減圧脱溶剤方法等によって除くことも好ましく実施される。
上記した第1の構成の組成物は、インキ、接着剤、配合材や各種部品の原料等として広く応用することができる。
The organic solvent is preferably in the range of 5 to 500 parts by weight with respect to 1 part by weight of the cellulose fiber composite.
An organic solvent dispersion composition can be obtained by mixing the above-mentioned cellulose fiber composite with the above-mentioned organic solvent according to the intended use and redispersing the cellulose fibers using the above-mentioned dispersion device or the like.
The cellulose fiber composite as a raw material may contain the organic solvent used in the above-mentioned manufacturing process. It is also preferable to remove the organic solvent contained in these cellulose fiber composites by a vacuum desolving method or the like.
The composition having the first configuration described above can be widely applied as an ink, an adhesive, a compounding material, a raw material for various parts, and the like.

<第2の構成:樹脂前駆体分散組成物>
組成物の第2の構成は、前記セルロース繊維複合物と樹脂前駆体を含む組成物である。
この第2の構成に係る組成物も、前記第1の構成に係る組成物と同様な方法で調製することができる。つまり、セルロース繊維複合物と樹脂前駆体を混合し、前述のような分散処理を実施し、必要に応じてセルロース繊維複合物に存在する有機溶剤を除去する方法である。
<Second composition: resin precursor dispersion composition>
The second composition of the composition is a composition containing the cellulose fiber composite and a resin precursor.
The composition according to the second composition can also be prepared by the same method as the composition according to the first composition. That is, it is a method in which the cellulose fiber composite and the resin precursor are mixed, the dispersion treatment as described above is carried out, and the organic solvent present in the cellulose fiber composite is removed as needed.

ここで、樹脂前駆体とは、重合反応等によって高分子材料を形成するものであり、(メタ)アクリレート系化合物、ビニル系化合物、アリル系化合物、酸無水物、アミン系化合物、イソシアネート系化合物、エポキシ化合物や反応性シリコーン化合物等が使用可能である。 Here, the resin precursor forms a polymer material by a polymerization reaction or the like, and is a (meth) acrylate compound, a vinyl compound, an allyl compound, an acid anhydride, an amine compound, an isocyanate compound, or the like. Epoxy compounds, reactive silicone compounds and the like can be used.

これらの中でも、特に、反応性と汎用性の高さから、(メタ)アクリレート系化合物、ビニル化合物、イソシアネート系化合物やエポキシ化合物が好ましく使用される。
(メタ)アクリレート系化合物としては、単官能(メタ)アクリレート化合物として炭素数1~30のアルキル系、メトキシエチレンオキサイド系、ビスフェノールA骨格系、芳香族系の(メタ)アクリレート化合物などが、二官能(メタ)アクリレート化合物としてエチレングリコール系、プロピレングリコール系、ビスフェノールA骨格系、フルオレン骨格系、トリシクロデカン骨格系等のジ(メタ)アクリレート化合物などが、それ以上の多官能(メタ)アクリレート化合物としてグリセリン骨格系(メタ)アクリレート化合物、(モノ-、ジ-、トリ-)トリメチロールプロパン骨格系、イソシアヌレート骨格系多官能(メタ)アクリレート化合物、(モノ-、ジ-、トリ-)ペンタエリスリトール骨格系多官能(メタ)アクリレート化合物などの多官能(メタ)アクリレート化合物などが挙げられる。
Among these, (meth) acrylate compounds, vinyl compounds, isocyanate compounds and epoxy compounds are particularly preferably used because of their high reactivity and versatility.
Examples of the (meth) acrylate compound include bifunctional (meth) acrylate compounds such as alkyl compounds having 1 to 30 carbon atoms, methoxyethylene oxide compounds, bisphenol A skeleton compounds, and aromatic (meth) acrylate compounds. Di (meth) acrylate compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, bisphenol A skeleton, fluorene skeleton, and tricyclodecane skeleton as (meth) acrylate compounds can be used as more polyfunctional (meth) acrylate compounds. Glycerin skeletal (meth) acrylate compound, (mono-, di-, tri-) trimethylolpropane skeletal system, isocyanurate skeletal polyfunctional (meth) acrylate compound, (mono-, di-, tri-) pentaerythritol skeletal Examples thereof include polyfunctional (meth) acrylate compounds such as system polyfunctional (meth) acrylate compounds.

ビニル化合物としては、ジビニルベンゼン、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン、アクリロニトリルなどが挙げられる。 Examples of the vinyl compound include divinylbenzene, styrene, styrene derivatives, vinylnaphthalene, acrylonitrile and the like.

イソシアネート系化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)に代表されるイソシアネートや、それらとアルコールとの付加物等のポリイソシアネート類などが挙げられる。 Examples of the isocyanate-based compound include isocyanates typified by hexamethylene diisocyanate (HDI), tolylene diisocyanate (TDI), and diphenylmethane diisocyanate (MDI), and polyisocyanates such as additives between them and alcohols.

エポキシ化合物としては、ビスフェノールA系、ビスフェノールF系、ビスフェノールS、ノボラックフェノール系、レゾールフェノール系、ナフタレン系、ビフェニル系、およびこれらの水添化合物、イソシアヌレート系、ポリブタジエン系などの骨格をもったグリシジルエーテル系、グリシジルアミド系、グリシジルエステル系、脂環式エポキシ系などの多官能エポキシ化合物や反応性希釈剤である単官能等のエポキシ化合物が挙げられる。 Examples of the epoxy compound include bisphenol A-based, bisphenol F-based, bisphenol S, novolak phenol-based, resolphenol-based, naphthalene-based, biphenyl-based, and hydrogenated compounds thereof, isocyanurate-based, polybutadiene-based glycidyl having a skeleton. Examples thereof include polyfunctional epoxy compounds such as ether type, glycidylamide type, glycidyl ester type and alicyclic epoxy type, and monofunctional epoxy compounds which are reactive diluents.

反応性シリコーン化合物としては、例えば、信越化学工業製の種々のRTVシリコーンゴムやLIM(Liquid Injection Molding)用シリコーンが使用可能である。これに限定されず2液系等の縮合系、付加系、UV硬化系の種々のRTVシリコーンゴムやLIM用シリコーン材料を使用することができる。 As the reactive silicone compound, for example, various RTV silicone rubbers manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. and silicones for LIM (Liquid Injection Molding) can be used. Not limited to this, various RTV silicone rubbers such as two-component condensation type, addition type, and UV curable type, and silicone materials for LIM can be used.

セルロース繊維複合物と樹脂前駆体の配合比は、セルロース繊維複合物の重量に対して、5倍重量~100倍重量の範囲となることが好ましい。また、(メタ)アクリレート系化合物を用いる場合は、保存安定性を向上させる目的でハイドロキノン類などの重合禁止剤を添加することも従来技術同様に実施可能である。
また、セルロース繊維複合物に有機溶剤が含まれる場合は、必要に応じて公知の装置を用いての加熱や減圧脱溶剤プロセスを行うことで除去することができる。
The blending ratio of the cellulose fiber composite and the resin precursor is preferably in the range of 5 times to 100 times the weight of the cellulose fiber composite. When a (meth) acrylate compound is used, it is also possible to add a polymerization inhibitor such as hydroquinone for the purpose of improving storage stability, as in the prior art.
Further, when the cellulose fiber composite contains an organic solvent, it can be removed by heating or performing a vacuum desolvation process using a known device, if necessary.

第2の構成の組成物は、UV硬化材料、3D造形用材料、熱硬化材料、接着剤、配合材、各種部品の原料等として広く応用することができる。 The composition having the second constitution can be widely applied as a UV curing material, a 3D modeling material, a thermosetting material, an adhesive, a compounding material, a raw material for various parts, and the like.

<第3の構成:樹脂分散組成物>
組成物の第3の構成は、前記セルロース繊維複合物と樹脂とを含む組成物である。
樹脂としては、各種アクリル系樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂、各種ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、ポリ(スチレン-ブタジエン)、ポリイソプレン、エチレン-プロピレン-ジエンゴム、各種ポリエステル、各種ポリウレタン、各種ナイロン樹脂(ポリアミド)、ポリアセタール、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール、エチルセルロースやセルロースアセテートブチレートや酢酸セルロースなどのセルロース系樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフィド、フェノール樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。
<Third composition: resin dispersion composition>
The third composition of the composition is a composition containing the cellulose fiber composite and a resin.
As the resin, various acrylic resins, polystyrene, acrylonitrile-styrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, various polycarbonates, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, nitrile rubber, butadiene rubber, poly (styrene-butadiene) , Polyisoprene, ethylene-propylene-diene rubber, various polyesters, various polyurethanes, various nylon resins (polyamides), polyvinyl acetals such as polyacetal and polyvinyl butyral, cellulose resins such as ethyl cellulose, cellulose acetate butyrate and cellulose acetate, polyphenylene oxide, Examples thereof include polyphenylene sulfide, phenol resin, silicone resin, and fluororesin.

第3の構成に係る組成物を製造する方法としては、例えば、前記したセルロース繊維複合物と前記した樹脂とを混合し、必要に応じて加熱しながらニーダーや連続式二軸混練機等を用いて機械的に混練、分散する方法である。また、前記した樹脂のなかで有機溶剤への溶解性のあるものを選択の上、それを溶解させて、そこに前記したセルロース繊維複合物を混合、攪拌し、均一に分散した後に有機溶剤を除去する方法も好ましく適用できる。
これらの方法は使用する樹脂の種類によって使い分けることが好ましい。
As a method for producing the composition according to the third configuration, for example, the cellulose fiber composite described above and the resin described above are mixed and heated as necessary using a kneader, a continuous twin-screw kneader, or the like. It is a method of mechanically kneading and dispersing. Further, from the above-mentioned resins, those having solubility in an organic solvent are selected, dissolved, and the above-mentioned cellulose fiber composite is mixed and stirred therein, and then the organic solvent is uniformly dispersed. The method of removing is also preferably applicable.
It is preferable to use these methods properly depending on the type of resin used.

セルロース繊維複合物と樹脂との配合比は、セルロース繊維複合物が1重量部に対して、樹脂が5倍重量~100倍重量の範囲となることが好ましい。 The blending ratio of the cellulose fiber composite and the resin is preferably in the range of 5 times to 100 times the weight of the resin with respect to 1 part by weight of the cellulose fiber composite.

第3の組成物は、無定形物や種々有機溶剤を含んだ無定形物として、様々な用途の原料として使用することもできる。また、加熱成型や機械加工等によってそれ自身から形成されたバルク状、フィルム状、球状や繊維状等の構造体として各種の部品等に応用することができる。さらに、塗布や溶融成型によって形成されたフィルム形状や他のフィルム基板上に積層された形態として応用することもできる。 The third composition can also be used as a raw material for various purposes as an amorphous substance or an amorphous substance containing various organic solvents. Further, it can be applied to various parts and the like as a bulk-like, film-like, spherical or fibrous structure formed from itself by heat molding, machining or the like. Further, it can be applied as a film shape formed by coating or melt molding or as a form laminated on another film substrate.

<本発明の組成物における任意成分>
上記した本発明の組成物には、前記した分散剤、セルロース繊維、有機溶剤、樹脂前駆体や樹脂の他にも様々な材料を複数種類配合しても構わない。
これらを例示すれば、界面活性剤、可塑剤、粘度調整剤、消泡剤、レベリング剤、UV吸収剤や酸化防止剤などの安定剤、色素、ポリマー粒子、金属粒子やセラミック粒子などの無機粒子、エポキシ硬化剤、硬化促進触媒、重合開始剤、エポキシ化合物やイソシアネート化合物類と反応可能な酸無水物類、多官能アルコール類や多官能アミン類などである。これらの材料は、組成物の全体重量に対して、例えば、0.001~90重量%の範囲内で配合することができる。
<Arbitrary component in the composition of the present invention>
In addition to the above-mentioned dispersant, cellulose fiber, organic solvent, resin precursor and resin, various kinds of various materials may be blended in the above-mentioned composition of the present invention.
Examples include surfactants, plasticizers, viscosity modifiers, defoaming agents, leveling agents, stabilizers such as UV absorbers and antioxidants, dyes, polymer particles, inorganic particles such as metal particles and ceramic particles. , Epoxy curing agents, curing acceleration catalysts, polymerization initiators, acid anhydrides that can react with epoxy compounds and isocyanate compounds, polyfunctional alcohols, polyfunctional amines, and the like. These materials can be blended in the range of, for example, 0.001 to 90% by weight based on the total weight of the composition.

以下、本発明に係るセルロース繊維複合物及びセルロース繊維複合組成物の製造方法について、実施例及び比較例を示す。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples and comparative examples of the method for producing the cellulose fiber composite and the cellulose fiber composite composition according to the present invention are shown. However, the present invention is not limited to these examples.

〔分散剤の合成〕
<合成例1:分散剤A>
エチルセルロース(ダウケミカル社製の「エトセルSTD-10」、数平均分子量:2.27万)100重量部、酢酸エチル300重量部を反応容器に加えて混合し、エチルセルロースを酢酸エチルに均一溶解させた溶液を調製した。
上記溶液に、メタクリル酸(富士フイルム和光純薬社製):1.14重量部、縮合剤としてジイソプロピルカルボジイミド(富士フイルム和光純薬社製):1.66重量部、及び反応促進剤としてジメチルアミノピリジン(富士フイルム和光純薬社製):0.08重量部を添加、混合した。引き続き、40℃で12時間、撹拌して反応を実施し、エチルセルロースの水酸基の一部にエステル結合によってメタクリレート基を導入した(導入したメタクリレート基は、エチルセルロース鎖1本あたり平均で3個)。官能基の導入はFT-IRスペクトル測定で、エステル結合が生成していることで確認できた。
上記の反応溶液を50℃に昇温し、さらに溶液中にガラス管によって窒素をバブル状に吹き込み、攪拌をしながら窒素置換を行った。さらに、ビニル系モノマーとしてベンジルメタクリレート:20重量部を混合し、さらに重合開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)(富士フイルム和光純薬社製):0.4重量部を加え、80℃で8時間重合反応を実施した。反応後の溶液中のポリマー成分の濃度は29重量%であった。
生成したポリマーの一部を精製し、GPC分子量分析や1H-NMRによる組成分析を行ったところ、エチルセルロースとベンジルメタクリレートとの上記仕込み組成とほぼ同一のポリマーが生成しており、これを分散剤として使用した。
[Synthesis of dispersant]
<Synthesis Example 1: Dispersant A>
100 parts by weight of ethyl cellulose (“Etocell STD-10” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., number average molecular weight: 227,000) and 300 parts by weight of ethyl acetate were added to the reaction vessel and mixed, and ethyl cellulose was uniformly dissolved in ethyl acetate. A solution was prepared.
In the above solution, methacrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 1.14 parts by weight, diisopropylcarbodiimide as a condensing agent (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 1.66 parts by weight, and dimethylamino as a reaction accelerator. Pyridine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 0.08 parts by weight was added and mixed. Subsequently, the reaction was carried out with stirring at 40 ° C. for 12 hours, and a methacrylate group was introduced into a part of the hydroxyl group of ethyl cellulose by an ester bond (the number of introduced methacrylate groups is 3 on average per ethyl cellulose chain). The introduction of the functional group was confirmed by FT-IR spectroscopy, and it was confirmed that an ester bond was formed.
The temperature of the above reaction solution was raised to 50 ° C., nitrogen was blown into the solution in a bubble shape by a glass tube, and nitrogen substitution was performed while stirring. Further, benzyl methacrylate: 20 parts by weight was mixed as a vinyl-based monomer, and azoisobutyronitrile (AIBN) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.): 0.4 parts by weight was further added as a polymerization initiator, and the temperature was 80 ° C. The polymerization reaction was carried out for 8 hours. The concentration of the polymer component in the solution after the reaction was 29% by weight.
When a part of the produced polymer was purified and subjected to GPC molecular weight analysis and composition analysis by 1 H-NMR, a polymer having almost the same composition as the above-mentioned charged composition of ethyl cellulose and benzyl methacrylate was produced, and this was used as a dispersant. Used as.

<合成例2:分散剤B>
エチルセルロース(ダウケミカル社製の「エトセルSTD-20」、数平均分子量:3.9万)100重量部、酢酸エチル300重量部を反応容器に加えて混合し、エチルセルロースを酢酸エチルに均一溶解させた溶液を調製した。
上記溶液に、メタクリル酸:1.1重量部、縮合剤としてジイソプロピルカルボジイミド:1.62重量部、及び反応促進剤としてジメチルアミノピリジン:0.08重量部を添加、混合した。引き続き、40℃で12時間、撹拌して反応を実施し、エチルセルロースの水酸基の一部にエステル結合によってメタクリレート基を導入した(導入したメタクリレート基は、エチルセルロース鎖1本あたり平均で5個)。官能基の導入はFT-IRスペクトル測定で、エステル結合が生成していることで確認できた。
上記の反応溶液を50℃に昇温し、さらに溶液中にガラス管によって窒素をバブル状に吹き込み、攪拌をしながら窒素置換を行った。さらに、ビニル系モノマーとしてブチルメタクリレート:50重量部を混合し、さらに重合開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)0.5重量部を加え、80℃で8時間重合反応を実施した。反応後の溶液中のポリマー成分の濃度は33重量%であった。
生成したポリマーの一部を精製し、GPC分子量分析や1H-NMRによる組成分析を行ったところ、エチルセルロースとブチルメタクリレートとの上記仕込み組成とほぼ同一のポリマーが生成しており、これを分散剤として使用した。
<Synthesis Example 2: Dispersant B>
100 parts by weight of ethyl cellulose (“Etocell STD-20” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., number average molecular weight: 39,000) and 300 parts by weight of ethyl acetate were added to the reaction vessel and mixed, and ethyl cellulose was uniformly dissolved in ethyl acetate. A solution was prepared.
To the above solution, 1.1 parts by weight of methacrylic acid, 1.62 parts by weight of diisopropylcarbodiimide as a condensing agent, and 0.08 parts by weight of dimethylaminopyridine as a reaction accelerator were added and mixed. Subsequently, the reaction was carried out with stirring at 40 ° C. for 12 hours, and a methacrylate group was introduced into a part of the hydroxyl group of ethyl cellulose by an ester bond (the number of introduced methacrylate groups is 5 on average per ethyl cellulose chain). The introduction of the functional group was confirmed by FT-IR spectroscopy, and it was confirmed that an ester bond was formed.
The temperature of the above reaction solution was raised to 50 ° C., nitrogen was blown into the solution in a bubble shape by a glass tube, and nitrogen substitution was performed while stirring. Further, butyl methacrylate: 50 parts by weight was mixed as a vinyl-based monomer, 0.5 part by weight of azoisobutyronitrile (AIBN) was further added as a polymerization initiator, and a polymerization reaction was carried out at 80 ° C. for 8 hours. The concentration of the polymer component in the solution after the reaction was 33% by weight.
When a part of the produced polymer was purified and subjected to GPC molecular weight analysis and composition analysis by 1 H-NMR, a polymer having almost the same composition as the above-mentioned charged composition of ethyl cellulose and butyl methacrylate was produced, and this was used as a dispersant. Used as.

<合成例3:分散剤C>
エチルセルロース(ダウケミカル社製の「エトセルSTD-10」、数平均分子量:2.27万)100重量部、酢酸エチル300重量部を反応容器に加えて混合し、エチルセルロースを酢酸エチルに均一溶解させた溶液を調製した。
上記溶液に、メタクリル酸:1.14重量部、縮合剤としてジイソプロピルカルボジイミド:1.66重量部、及び反応促進剤としてジメチルアミノピリジン(富士フイルム和光純薬社製):0.08重量部を添加、混合した。引き続き、40℃で12時間、撹拌して反応を実施し、エチルセルロースの水酸基の一部にエステル結合によってメタクリレート基を導入した(導入したメタクリレート基は、エチルセルロース鎖1本あたり平均で3個)。官能基の導入はFT-IRスペクトル測定で、エステル結合が生成していることで確認できた。
上記の反応溶液を50℃に昇温し、さらに溶液中にガラス管によって窒素をバブル状に吹き込み、攪拌をしながら窒素置換を行った。さらに、ビニル系モノマーとしてジシクロペンタニルメタクリレート(日立化成社製):50重量部を混合し、さらに重合開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN):0.4重量部を加え、80℃で8時間重合反応を実施した。反応後の溶液中のポリマー成分の濃度は約27重量%であった。
生成したポリマーの一部を精製し、GPC分子量分析や1H-NMRによる組成分析を行ったところ、エチルセルロースとジシクロペンタニルメタクリレートとの上記仕込み組成とほぼ同一のポリマーが生成しており、これを分散剤として使用した。
<Synthesis Example 3: Dispersant C>
100 parts by weight of ethyl cellulose (“Etocell STD-10” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., number average molecular weight: 227,000) and 300 parts by weight of ethyl acetate were added to the reaction vessel and mixed, and ethyl cellulose was uniformly dissolved in ethyl acetate. A solution was prepared.
To the above solution, 1.14 parts by weight of methacrylic acid, 1.66 parts by weight of diisopropylcarbodiimide as a condensing agent, and 0.08 parts by weight of dimethylaminopyridine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a reaction accelerator were added. , Mixed. Subsequently, the reaction was carried out with stirring at 40 ° C. for 12 hours, and a methacrylate group was introduced into a part of the hydroxyl group of ethyl cellulose by an ester bond (the number of introduced methacrylate groups is 3 on average per ethyl cellulose chain). The introduction of the functional group was confirmed by FT-IR spectroscopy, and it was confirmed that an ester bond was formed.
The temperature of the above reaction solution was raised to 50 ° C., nitrogen was blown into the solution in a bubble shape by a glass tube, and nitrogen substitution was performed while stirring. Further, dicyclopentanyl methacrylate (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.): 50 parts by weight was mixed as a vinyl-based monomer, and azoisobutyronitrile (AIBN): 0.4 parts by weight was further added as a polymerization initiator, and the temperature was 80 ° C. The polymerization reaction was carried out for 8 hours. The concentration of the polymer component in the solution after the reaction was about 27% by weight.
When a part of the produced polymer was purified and subjected to GPC molecular weight analysis and composition analysis by 1 H-NMR, a polymer having almost the same composition as the above-mentioned charged composition of ethyl cellulose and dicyclopentanyl methacrylate was produced. Was used as a dispersant.

<合成例4:分散剤D>
エチルセルロース(ダウケミカル社製の「エトセルSTD-4」、数平均分子量:1.37万)100重量部、酢酸エチル300重量部を反応容器に加えて混合し、エチルセルロースを酢酸エチルに均一溶解させた溶液を調製した。
上記溶液に、3-メルカプトプロピオン酸(東京化成工業社製):2.32重量部、縮合剤としてジイソプロピルカルボジイミド:2.76重量部、及び反応促進剤としてジメチルアミノピリジン0.13重量部を添加、混合した。引き続き、40℃で12時間、撹拌して反応を実施し、エチルセルロースの水酸基の一部にエステル結合によってチオール基を導入した(導入したチオール基は、エチルセルロース鎖1本あたり平均で3個)。官能基の導入はFT-IRスペクトル測定で、エステル結合が生成していることで確認できた。
上記の反応溶液を50℃に昇温し、さらに溶液中にガラス管によって窒素をバブル状に吹き込み、攪拌をしながら窒素置換を行った。さらに、ビニル系モノマーとしてイソボルニルメタクリレート(東京化成工業社製):10重量部を混合し、さらに重合開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)0.4重量部を加え、80℃で8時間重合反応を実施した。反応後の溶液中のポリマー成分の濃度は27重量%であった。
生成したポリマーの一部を精製し、GPC分子量分析や1H-NMRによる組成分析を行ったところ、エチルセルロースとイソボルニルメタクリレートとの上記仕込み組成とほぼ同一のポリマーが生成しており、これを分散剤として使用した。
<Synthesis Example 4: Dispersant D>
100 parts by weight of ethyl cellulose (“Etocell STD-4” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., number average molecular weight: 137,000) and 300 parts by weight of ethyl acetate were added to the reaction vessel and mixed to uniformly dissolve ethyl cellulose in ethyl acetate. A solution was prepared.
To the above solution, add 3-mercaptopropionic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): 2.32 parts by weight, diisopropylcarbodiimide as a condensing agent: 2.76 parts by weight, and dimethylaminopyridine 0.13 parts by weight as a reaction accelerator. , Mixed. Subsequently, the reaction was carried out with stirring at 40 ° C. for 12 hours, and thiol groups were introduced into some of the hydroxyl groups of ethyl cellulose by an ester bond (the number of introduced thiol groups was 3 on average per ethyl cellulose chain). The introduction of the functional group was confirmed by FT-IR spectroscopy, and it was confirmed that an ester bond was formed.
The temperature of the above reaction solution was raised to 50 ° C., nitrogen was blown into the solution in a bubble shape by a glass tube, and nitrogen substitution was performed while stirring. Further, 10 parts by weight of isobornyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a vinyl-based monomer was mixed, and 0.4 part by weight of azoisobutyronitrile (AIBN) was further added as a polymerization initiator, and 8 at 80 ° C. A time polymerization reaction was carried out. The concentration of the polymer component in the solution after the reaction was 27% by weight.
When a part of the produced polymer was purified and subjected to GPC molecular weight analysis and composition analysis by 1 H-NMR, a polymer having almost the same composition as the above-mentioned charged composition of ethyl cellulose and isobornyl methacrylate was produced. Used as a dispersant.

<合成例5:分散剤E>
エチルセルロース(ダウケミカル社製の「エトセルSTD-20」、数平均分子量:3.9万)100重量部、酢酸エチル300重量部を反応容器に加えて混合し、エチルセルロースを酢酸エチルに均一溶解させた溶液を調製した。
上記溶液に、3-メルカプトプロピオン酸:1.36重量部、縮合剤としてジイソプロピルカルボジイミド:1.62重量部、及び反応促進剤としてジメチルアミノピリジン0.08重量部を添加、混合した。引き続き、40℃で12時間、撹拌して反応を実施し、エチルセルロースの水酸基の一部にエステル結合によってチオール基を導入した(導入したチオール基は、エチルセルロース鎖1本あたり平均で5個)。官能基の導入はFT-IRスペクトル測定で、エステル結合が生成していることで確認できた。
上記の反応溶液を50℃に昇温し、さらに溶液中にガラス管によって窒素をバブル状に吹き込み、攪拌をしながら窒素置換を行った。さらに、ビニル系モノマーとしてジシクロペンタニルメタクリレート:20重量部を混合し、さらに重合開始剤としてアゾイソブチロニトリル(AIBN)0.4重量部を加え、80℃で8時間重合反応を実施した。反応後の溶液中のポリマー成分の濃度は29重量%であった。
生成したポリマーの一部を精製し、GPC分子量分析や1H-NMRによる組成分析を行ったところ、エチルセルロースとジシクロペンタニルメタクリレートとの上記仕込み組成とほぼ同一のポリマーが生成しており、これを分散剤として使用した。
<Synthesis Example 5: Dispersant E>
100 parts by weight of ethyl cellulose (“Etocell STD-20” manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., number average molecular weight: 39,000) and 300 parts by weight of ethyl acetate were added to the reaction vessel and mixed, and ethyl cellulose was uniformly dissolved in ethyl acetate. A solution was prepared.
To the above solution, 1.36 parts by weight of 3-mercaptopropionic acid, 1.62 parts by weight of diisopropylcarbodiimide as a condensing agent, and 0.08 parts by weight of dimethylaminopyridine as a reaction accelerator were added and mixed. Subsequently, the reaction was carried out with stirring at 40 ° C. for 12 hours, and thiol groups were introduced into some of the hydroxyl groups of ethyl cellulose by an ester bond (the number of introduced thiol groups was 5 on average per ethyl cellulose chain). The introduction of the functional group was confirmed by FT-IR spectroscopy, and it was confirmed that an ester bond was formed.
The temperature of the above reaction solution was raised to 50 ° C., nitrogen was blown into the solution in a bubble shape by a glass tube, and nitrogen substitution was performed while stirring. Further, 20 parts by weight of dicyclopentanyl methacrylate as a vinyl-based monomer was mixed, 0.4 part by weight of azoisobutyronitrile (AIBN) was further added as a polymerization initiator, and a polymerization reaction was carried out at 80 ° C. for 8 hours. .. The concentration of the polymer component in the solution after the reaction was 29% by weight.
When a part of the produced polymer was purified and subjected to GPC molecular weight analysis and composition analysis by 1 H-NMR, a polymer having almost the same composition as the above-mentioned charged composition of ethyl cellulose and dicyclopentanyl methacrylate was produced. Was used as a dispersant.

〔セルロース繊維水分散体の予備脱水と溶剤置換〕
<予備脱水例1>
ガラス製容器にTEMPO酸化法CNF(CNF固形分量2重量%水分散液:第一工業製薬製)を50重量部、両親媒性有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME):1000重量部投入し、高速攪拌機を用いて30分間撹拌・混合を行った。
その後、No.2のろ紙(保持粒子径>5μm)を用いて吸引ろ過し、さらにPGME:500重量部で繰り返し洗浄することでCNFとPGMEとからなる混合物を得た。混合物の重量は約73.5gであった。
なお、上記操作後のろ液中の不揮発分は無いことを確認した。堆積物の不揮発分を測定することにより、堆積物中のCNF含有量が分かる。実際に取り出した堆積物中のCNF含有量は1.36重量%であった。また含有される水分は1.0重量%以下であった。
[Preliminary dehydration and solvent replacement of cellulose fiber aqueous dispersion]
<Preliminary dehydration example 1>
50 parts by weight of TEMPO oxidation method CNF (CNF solid content 2 wt% aqueous dispersion: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and propylene glycol monomethyl ether (PGME): 1000 parts by weight as an amphoteric organic solvent were put into a glass container. Stirring and mixing were performed for 30 minutes using a high-speed stirrer.
After that, No. A mixture of CNF and PGME was obtained by suction filtration using No. 2 filter paper (holding particle diameter> 5 μm) and repeated washing with PGME: 500 parts by weight. The weight of the mixture was about 73.5 g.
It was confirmed that there was no non-volatile content in the filtrate after the above operation. By measuring the non-volatile content of the sediment, the CNF content in the sediment can be determined. The CNF content in the sediment actually taken out was 1.36% by weight. The water content contained was 1.0% by weight or less.

<予備脱水例2>
ガラス製容器にTEMPO酸化法CNF(CNF固形分量2重量%水分散液:第一工業製薬製)を50重量部、両親媒性有機溶剤としてエチレングリコールモノメチルエーテル(EGME)を1000重量部投入し、高速攪拌機を用いて30分間撹拌・混合を行った。
その後、No.2のろ紙を用いて吸引ろ過し、さらにEGMEで繰り返し洗浄することでCNFとEGMEとからなる混合物を得た。混合物の重量は約75gであった。
なお、上記操作後のろ液中の不揮発分は無いことを確認した。堆積物の不揮発分を測定することにより、堆積物中のCNF含有量が分かる。実際に取り出した堆積物中のCNF含有量は1.33重量%であった。また含有される水分は1.0重量%以下であった。
<Preliminary dehydration example 2>
50 parts by weight of TEMPO oxidation method CNF (CNF solid content 2 wt% aqueous dispersion: manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and 1000 parts by weight of ethylene glycol monomethyl ether (EGME) as an amphoteric organic solvent were put into a glass container. Stirring and mixing were performed for 30 minutes using a high-speed stirrer.
After that, No. A mixture consisting of CNF and EGME was obtained by suction filtration using the filter paper No. 2 and repeated washing with EGME. The weight of the mixture was about 75 g.
It was confirmed that there was no non-volatile content in the filtrate after the above operation. By measuring the non-volatile content of the sediment, the CNF content in the sediment can be determined. The CNF content in the sediment actually taken out was 1.33% by weight. The water content contained was 1.0% by weight or less.

<予備脱水例3>
ガラス製容器にTEMPO酸化法CNF(CNF固形分量2重量%水分散液:第一工業製薬製)を50重量部、両親媒性有機溶剤としてジメチルホルムアミド(DMF)を1000重量部投入し、高速攪拌機を用いて30分間撹拌・混合を行った。
その後、No.2のろ紙を用いて吸引ろ過し、さらにDMFで繰り返し洗浄することでCNFとDMFとからなる混合物を得た。混合物の重量は約70gであった。
なお、上記操作後のろ液中の不揮発分は無いことを確認した。堆積物の不揮発分を測定することにより、堆積物中のCNF含有量が分かる。実際に取り出した堆積物中のCNF含有量は1.43重量%であった。また含有される水分は1.0重量%以下であった。
<Preliminary dehydration example 3>
50 parts by weight of TEMPO oxidation method CNF (CNF solid content 2 wt% aqueous dispersion: manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and 1000 parts by weight of dimethylformamide (DMF) as an amphoteric organic solvent are put into a glass container, and a high-speed stirrer is used. Was stirred and mixed for 30 minutes.
After that, No. A mixture consisting of CNF and DMF was obtained by suction filtration using the filter paper No. 2 and repeated washing with DMF. The weight of the mixture was about 70 g.
It was confirmed that there was no non-volatile content in the filtrate after the above operation. By measuring the non-volatile content of the sediment, the CNF content in the sediment can be determined. The CNF content in the sediment actually taken out was 1.43% by weight. The water content contained was 1.0% by weight or less.

〔セルロース繊維複合物の作製〕
以下のプロセスによって、水分散されたTEMPO酸化CNFの表面に上記合成例で作製した分散剤を吸着させて、疎水性媒体中へCNFを均一に分散可能なCNFと分散剤との複合物を作製した。
<実施例1>
ガラス容器に上記予備脱水例1の操作で得たCNFとPGMEとの混合物を20重量部(含有されるCNF重量は約0.27重量部)となるように秤量し、さらに、合成例1で作製した分散剤Aを含む酢酸エチル溶液を0.94重量部(分散剤の固形分重量で0.27重量部)、エチレングリコールジメチルエーテル(EGDME):100重量部となるように混合し、高速攪拌機を用いて30分間撹拌・混合を行ってCNFに分散剤を吸着させた分散液を得た。
さらに上記分散液をNo.2のろ紙(保持粒子径>5μm)を用いて室温(25℃)で吸引ろ過し、さらにはEGDME:100重量部による洗浄を実施し、ろ紙上にろ過生成物として分散剤が吸着したCNF(セルロース繊維複合物)を得た。
ろ紙上のろ過生成物と吸引ろ過後のろ液の不揮発分を測定することにより、ろ過生成物中の有機溶剤量とCNFに吸着されている分散剤の量が求められる。その結果、有機溶剤(EGDME)はろ過生成物中に約95重量%含まれており、またCNF100重量部に対して約42重量部の分散剤が吸着していることがわかった。添加した分散剤量はCNF100重量部に対して100重量部の比率であることから、添加した分散剤量の約42重量%が吸着していることになる。また、CNFに吸着されなかったろ液中の分散剤を1NMRで分析したところ、アクリルポリマー成分(ベンジルメタクリレートのホモポリマー)が、初期の分散剤の組成に比べて増加していることが判明した。つまり、CNFには狙いの分散剤の構造を持ったエチルセルロースとアクリルポリマーとのグラフト体が優先的に吸着されていることがわかった。
また、生成物中の水分を測定すると、0.5重量%以下であった。以下の実施例2~17においても生成物中の水分は0.5重量%以下であった。
(なお、上記したCNFと分散剤との複合物では、作製に使用したエチレングリコールジメチルエーテルが残存した状態で使用しても良いし、除去した状態でも構わない。)
[Preparation of cellulose fiber composite]
By the following process, the dispersant prepared in the above synthesis example is adsorbed on the surface of the water-dispersed TEMPO oxide CNF to prepare a composite of CNF and the dispersant capable of uniformly dispersing CNF in the hydrophobic medium. bottom.
<Example 1>
The mixture of CNF and PGME obtained in the operation of Preliminary Dehydration Example 1 was weighed in a glass container so as to be 20 parts by weight (the weight of CNF contained was about 0.27 parts by weight), and further, in Synthesis Example 1. The prepared ethyl acetate solution containing the dispersant A was mixed so as to be 0.94 parts by weight (0.27 parts by weight of the solid content of the dispersant) and ethylene glycol dimethyl ether (EGDME): 100 parts by weight, and a high-speed stirrer was used. Was stirred and mixed for 30 minutes using the above to obtain a dispersion liquid in which the dispersant was adsorbed on CNF.
Further, the above dispersion liquid was changed to No. Suction filtration was performed at room temperature (25 ° C.) using 2 filter papers (holding particle diameter> 5 μm), and further washing was performed with 100 parts by weight of EGDME: CNF (CNF) in which the dispersant was adsorbed as a filtration product on the filter paper. Cellulose fiber composite) was obtained.
By measuring the non-volatile content of the filtration product on the filter paper and the filtrate after suction filtration, the amount of the organic solvent in the filtration product and the amount of the dispersant adsorbed on the CNF can be determined. As a result, it was found that about 95% by weight of the organic solvent (EGDME) was contained in the filtration product, and about 42 parts by weight of the dispersant was adsorbed with respect to 100 parts by weight of CNF. Since the amount of the added dispersant is 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of CNF, about 42% by weight of the added dispersant is adsorbed. In addition, when the dispersant in the filtrate that was not adsorbed by CNF was analyzed by 1 H - NMR, the acrylic polymer component (homoromer of benzyl methacrylate) was found to be increased compared to the composition of the initial dispersant. found. That is, it was found that the grafted body of ethyl cellulose having the structure of the target dispersant and the acrylic polymer was preferentially adsorbed on the CNF.
Moreover, when the water content in the product was measured, it was 0.5% by weight or less. Also in the following Examples 2 to 17, the water content in the product was 0.5% by weight or less.
(In the above-mentioned composite of CNF and the dispersant, the ethylene glycol dimethyl ether used for the preparation may be used in a residual state or may be removed.)

<実施例2~5>
分散剤として合成例2~5に示した分散剤B~Eを使用して、実施例1と同様な有機溶剤量、CNFと分散剤との重量比のもと、セルロース繊維複合物を作製した。これらの条件については表1に記載する。
<Examples 2 to 5>
Using the dispersants B to E shown in Synthesis Examples 2 to 5 as the dispersant, a cellulose fiber composite was prepared under the same amount of organic solvent as in Example 1 and the weight ratio of CNF and the dispersant. .. These conditions are shown in Table 1.

<実施例6~7>
実施例1において分散剤の添加量を増加させた。条件については表1に記載するとおりである。
<Examples 6 to 7>
In Example 1, the amount of the dispersant added was increased. The conditions are as shown in Table 1.

<実施例8>
予備脱水例2の操作で得たCNFとEGMEとの混合物を使用した。それ以外の条件は実施例1と同様である。
<Example 8>
A mixture of CNF and EGME obtained in the operation of Pre-dehydration Example 2 was used. Other conditions are the same as in Example 1.

<実施例9>
予備脱水例2の操作で得たCNFとEGMEとの混合物を使用した。それ以外の条件は実施例5と同様である。
<Example 9>
A mixture of CNF and EGME obtained in the operation of Pre-dehydration Example 2 was used. Other conditions are the same as in Example 5.

<実施例10>
予備脱水例3の操作で得たCNFとDMFとの混合物を使用した。それ以外の条件は実施例1と同様である。
<Example 10>
A mixture of CNF and DMF obtained in the operation of Pre-dehydration Example 3 was used. Other conditions are the same as in Example 1.

<実施例11>
予備脱水例3の操作で得たCNFとDMFとの混合物を使用した。それ以外の条件は実施例5と同様である。
<Example 11>
A mixture of CNF and DMF obtained in the operation of Pre-dehydration Example 3 was used. Other conditions are the same as in Example 5.

<実施例12>
実施例1において分散剤を吸着させる処理において、使用する有機溶媒としてEGDMEに代わってイソプロピルアルコール(IPA)を使用した。
<Example 12>
In the treatment of adsorbing the dispersant in Example 1, isopropyl alcohol (IPA) was used instead of EGDME as the organic solvent used.

<実施例13>
実施例5において分散剤を吸着させる処理において、使用する有機溶媒としてEGDMEに代わってイソプロピルアルコール(IPA)を使用した。
<Example 13>
In the treatment of adsorbing the dispersant in Example 5, isopropyl alcohol (IPA) was used instead of EGDME as the organic solvent used.

<実施例14>
実施例8において分散剤を吸着させる処理において、使用する有機溶媒としてEGDMEに代わってイソプロピルアルコール(IPA)を使用した。
<Example 14>
In the treatment of adsorbing the dispersant in Example 8, isopropyl alcohol (IPA) was used instead of EGDME as the organic solvent used.

<実施例15>
実施例9において分散剤を吸着させる処理において、使用する有機溶媒としてEGDMEに代わってイソプロピルアルコール(IPA)を使用した。
<Example 15>
In the treatment of adsorbing the dispersant in Example 9, isopropyl alcohol (IPA) was used instead of EGDME as the organic solvent used.

<実施例16>
実施例10において分散剤を吸着させる処理において、使用する有機溶媒としてEGDMEに代わってイソプロピルアルコール(IPA)を使用した。
<Example 16>
In the treatment of adsorbing the dispersant in Example 10, isopropyl alcohol (IPA) was used instead of EGDME as the organic solvent used.

<実施例17>
実施例11において分散剤を吸着させる処理において、使用する有機溶媒としてEGDMEに代わってイソプロピルアルコール(IPA)を使用した。
<Example 17>
In the treatment of adsorbing the dispersant in Example 11, isopropyl alcohol (IPA) was used instead of EGDME as the organic solvent used.

<実施例18>
予備脱水を行わずに脱水処理と同時に分散剤の吸着を以下のように実施した。
ガラス製容器にTEMPO酸化法CNF(CNF固形分量2重量%水分散液:第一工業製薬製)を10重量部(CNF固形分は約0.2重量部)、PGME:100重量部、EGDME:100重量部を投入し、高速攪拌機を用いて30分間撹拌・混合を行った。さらに、合成例1で作製した分散剤Aを含む酢酸エチル溶液を0.69重量部(分散剤の固形分重量はCNF量に対して等量)加えて同様に高速攪拌を行った。
その後、No.2のろ紙を用いて吸引ろ過し、さらにEGDME:200重量部で繰り返し洗浄することで、ろ紙上にろ過生成物として分散剤が吸着したCNF(セルロース繊維複合物)を得た。
ろ紙上のろ過生成物と吸引ろ過後のろ液の不揮発分を測定することにより、ろ過生成物中の有機溶剤量とCNFに吸着されている分散剤の量が求められる。その結果、有機溶剤(EGDME)はろ過生成物中に約55重量%含まれており、またCNF100重量部に対して約45重量部の分散剤が吸着していることがわかった。添加した分散剤量はCNF100重量部に対して100重量部の比率であることから、添加した分散剤量の約45重量%分が吸着していることになる。
また、生成物中の水分は0.5重量%以下であった。下記の実施例19~22においても生成物中の水分は0.5重量%以下であった。
<Example 18>
The dispersant was adsorbed at the same time as the dehydration treatment without pre-dehydration as follows.
10 parts by weight of TEMPO oxidation method CNF (CNF solid content 2% by weight aqueous dispersion: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in a glass container, PGME: 100 parts by weight, EGDME: 100 parts by weight was added, and stirring and mixing were performed for 30 minutes using a high-speed stirrer. Further, the ethyl acetate solution containing the dispersant A prepared in Synthesis Example 1 was added in an amount of 0.69 parts by weight (the solid content weight of the dispersant was equal to the amount of CNF), and the mixture was similarly stirred at high speed.
After that, No. By suction filtration using No. 2 filter paper and further washing with EGDME: 200 parts by weight, a CNF (cellulose fiber composite) in which a dispersant was adsorbed as a filtration product on the filter paper was obtained.
By measuring the non-volatile content of the filtration product on the filter paper and the filtrate after suction filtration, the amount of the organic solvent in the filtration product and the amount of the dispersant adsorbed on the CNF can be determined. As a result, it was found that about 55% by weight of the organic solvent (EGDME) was contained in the filtration product, and about 45 parts by weight of the dispersant was adsorbed with respect to 100 parts by weight of CNF. Since the amount of the added dispersant is 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of CNF, about 45% by weight of the added dispersant is adsorbed.
The water content in the product was 0.5% by weight or less. Also in Examples 19 to 22 below, the water content in the product was 0.5% by weight or less.

<実施例19~22>
分散剤として合成例2~5に示した分散剤B~Eを使用して、実施例18と同様な有機溶剤量、CNFと分散剤との重量比のもと、セルロース繊維複合物を作製した。これらの条件については表1に記載する。
<Examples 19 to 22>
Using the dispersants B to E shown in Synthesis Examples 2 to 5 as the dispersant, a cellulose fiber composite was prepared under the same amount of organic solvent as in Example 18 and the weight ratio of CNF and the dispersant. .. These conditions are shown in Table 1.

〔セルロース繊維複合組成物の作製〕
実施例1~22で作製したセルロース繊維複合物(有機溶剤を含む)を用いて、そのCNF含有分を2重量部として秤量し、そこにA-TMPT:98重量部を混合し、高速撹拌機を用いてCNFを分散させた。その後、減圧脱溶剤装置を用いて含有される有機溶剤を除去した。さらに光開始剤としてイルガキュアTPO:9重量部を混合した。
以上の操作により、樹脂前駆体である多官能性アクリルモノマー中(A-TMPT:トリメチロールプロパントリアクリレート:新中村化学社製)にセルロース繊維を再分散したセルロース繊維複合組成物(樹脂前駆体分散組成物)を得た。
[Preparation of Cellulose Fiber Composite Composition]
Using the cellulose fiber composite (including an organic solvent) prepared in Examples 1 to 22, the CNF content thereof is weighed as 2 parts by weight, A-TMPT: 98 parts by weight is mixed therein, and a high-speed stirrer is used. CNF was dispersed using. Then, the organic solvent contained was removed using the vacuum solvent removal apparatus. Further, 9 parts by weight of Irgacure TPO: 9 parts by weight was mixed as a photoinitiator.
By the above operation, a cellulose fiber composite composition (resin precursor dispersion) in which cellulose fibers are redispersed in a polyfunctional acrylic monomer (A-TMPT: trimethylolpropane triacrylate: manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) which is a resin precursor. Composition) was obtained.

〔セルロース繊維複合組成物の評価〕
上記にて得たセルロース繊維複合組成物を、ブレードコーターを用いて、離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルムにコート後、高圧水銀光源のUV照射装置によって1000mJの積算エネルギー光量で硬化し、離型フィルムから剥離することで厚み約100μmの透明なフィルムを得た。得られたセルロース繊維分散樹脂フィルムについて、各種特性を評価した。
[Evaluation of Cellulose Fiber Composite Composition]
The cellulose fiber composite composition obtained above is coated on a release-treated polyethylene terephthalate film using a blade coater, cured by a UV irradiation device of a high-pressure mercury light source with an integrated energy light amount of 1000 mJ, and peeled from the release film. A transparent film having a thickness of about 100 μm was obtained. Various properties of the obtained cellulose fiber-dispersed resin film were evaluated.

<分散性>
フィルム中のセルロース繊維(CNF)の分散状態を顕微鏡や偏光顕微鏡で観察して評価した。
分散性の評価基準としては、光学500倍にて偏光下でのCNFの分散状態を評価した。全く凝集体が確認されないレベルを○、ごく一部の凝集体が確認されたものを△、多数の凝集体が観測されたものは×とした。これらの結果を、原料としたセルロース繊維複合物の各実施例番号に対応させて、表1に併記する。
<Dispersity>
The dispersed state of the cellulose fibers (CNF) in the film was evaluated by observing with a microscope or a polarizing microscope.
As an evaluation criterion of dispersibility, the dispersion state of CNF under polarization was evaluated at 500 times optical. The level at which no aggregates were confirmed was marked with ◯, the level with a small number of agglomerates was marked with Δ, and the level with a large number of agglomerates was marked with ×. These results are also shown in Table 1 in correspondence with each Example number of the cellulose fiber composite as a raw material.

<フィルム透明性>
フィルムの透明性を目視評価した。
評価基準は透過状態で全く濁りを感じないものを○、濁りのあるものを×とした。これらの評価結果も、原料としたセルロース繊維複合物の各実施例番号に対応させて、表1に併記する。
<Film transparency>
The transparency of the film was visually evaluated.
The evaluation criteria were ○ for those that did not feel turbidity at all in the permeation state, and × for those with turbidity. These evaluation results are also shown in Table 1 in correspondence with each Example number of the cellulose fiber composite used as a raw material.

<力学特性>
(株)島津製作所製の引張試験機(AG-10N)によって、フィルムの引張強度を測定(S-S曲線)して引っ張り弾性率を測定した。CNFを分散していないA-TMPT単独フィルムの引っ張り弾性率は1.6GPaであり、これを基準にして20%以上向上したものは:○、20%未満~同等を:△、低下したものを:×とした。これらの評価結果も、原料としたセルロース繊維複合物の各実施例番号に対応させて、表1に併記する。
<Mechanical characteristics>
The tensile elastic modulus was measured by measuring the tensile strength of the film (SS curve) with a tensile tester (AG-10N) manufactured by Shimadzu Corporation. The tensile elastic modulus of the A-TMPT single film in which CNF is not dispersed is 1.6 GPa. Based on this, those with an improvement of 20% or more are: ○, those with less than 20% to equivalent: △, those with a decrease. : ×. These evaluation results are also shown in Table 1 in correspondence with each Example number of the cellulose fiber composite used as a raw material.

Figure 2022072702000001
Figure 2022072702000001

〔比較実験〕
以下、本発明の優位性を確認するために比較実験を実施した。
<比較例1>
実施例18においてCNFに対して等量の分散剤を混合、分散後にろ過を実施せずに、樹脂前駆体を混合し、さらに減圧脱溶剤装置にて水と有機溶剤を除去した。水と有機溶剤の除去にはろ過法に比べて長時間を要した。さらに上記と同様に評価用のフィルムサンプルを作製して評価した。その結果、CNFの分散性とフィルムの透明性は良好であったが、力学特性は実施例に比べてやや劣るものとなった。力学特性が劣る原因として、分散剤に含有されているビニル系ホモポリマーの影響と推定した。結果を表1に記す。
[Comparative experiment]
Hereinafter, comparative experiments were carried out to confirm the superiority of the present invention.
<Comparative Example 1>
In Example 18, an equal amount of dispersant was mixed with CNF, a resin precursor was mixed without filtering after dispersion, and water and an organic solvent were removed by a vacuum desolving device. It took a longer time to remove water and organic solvent than the filtration method. Further, a film sample for evaluation was prepared and evaluated in the same manner as described above. As a result, the dispersibility of CNF and the transparency of the film were good, but the mechanical properties were slightly inferior to those of the examples. It was presumed that the cause of the inferior mechanical properties was the influence of the vinyl homopolymer contained in the dispersant. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
比較例1においてCNFに対しての分散剤量を1/2量とした以外は同様に処理を行った。さらに上記と同様に評価用のフィルムサンプルを作製して評価した。その結果、CNFの分散性が実施例に比較してやや劣ることがわかった。また、力学特性も実施例に比べてやや劣るものとなった。力学特性が劣る原因として、分散剤に含有されているビニル系ホモポリマーやCNFの分散性低下の影響と推定した。結果を表1に記す。
<Comparative Example 2>
In Comparative Example 1, the same treatment was carried out except that the amount of the dispersant with respect to CNF was halved. Further, a film sample for evaluation was prepared and evaluated in the same manner as described above. As a result, it was found that the dispersibility of CNF was slightly inferior to that of the examples. In addition, the mechanical properties were slightly inferior to those of the examples. It was presumed that the cause of the inferior mechanical properties was the effect of the reduced dispersibility of the vinyl homopolymer and CNF contained in the dispersant. The results are shown in Table 1.

<比較例3>
比較例1において分散剤を添加せずに処理を行った。さらに上記と同様に評価用のフィルムサンプルを作製して評価した。その結果、CNFの分散性、透明性や力学特性のいずれも実施例に比べて大きく劣るものとなった。この結果は、本発明の分散剤の効果を示すものである。結果を表1に記す。
<Comparative Example 3>
In Comparative Example 1, the treatment was carried out without adding a dispersant. Further, a film sample for evaluation was prepared and evaluated in the same manner as described above. As a result, the dispersibility, transparency, and mechanical properties of CNF were all significantly inferior to those of the examples. This result shows the effect of the dispersant of the present invention. The results are shown in Table 1.

以上の実施例と比較例から、本発明はCNFの樹脂等への分散性を向上させ、また、分散剤に含まれるビニル系ホモポリマー等を除去することで、得られたCNF分散樹脂などの組成物の物性を向上できることがわかった。さらにはCNF水分散液に含まれる水の除去を効率的に実施可能で、プロセスの低コスト化に寄与することも明らかとなった。 From the above Examples and Comparative Examples, the present invention improves the dispersibility of CNF in a resin or the like, and removes the vinyl homopolymer or the like contained in the dispersant to obtain a CNF-dispersed resin or the like. It was found that the physical properties of the composition could be improved. Furthermore, it has been clarified that the water contained in the CNF aqueous dispersion can be efficiently removed, which contributes to the cost reduction of the process.

Claims (3)

セルロース誘導体にビニル系ポリマーがグラフトされた共重合体を分散剤とし、当該分散剤により、有機溶剤又は有機溶剤と水との混合溶剤中にセルロース繊維を分散させた分散液を調製する工程と、
前記分散液から、セルロース繊維に吸着されない過剰な分散剤及び/又はセルロース誘導体にグラフトされなかったビニル系ホモポリマーを含む液体を分離することにより、分散剤が吸着したセルロース繊維を目的のセルロース繊維複合物として回収する工程と
を含む、セルロース繊維複合物の製造方法。
A step of preparing a dispersion liquid in which cellulose fibers are dispersed in an organic solvent or a mixed solvent of an organic solvent and water by using a copolymer obtained by grafting a vinyl polymer on a cellulose derivative as a dispersant.
By separating a liquid containing an excess dispersant that is not adsorbed on the cellulose fibers and / or a vinyl homopolymer that is not grafted on the cellulosic derivative from the dispersion liquid, the cellulosic fiber on which the dispersant is adsorbed is the target cellulosic fiber composite. A method for producing a cellulose fiber composite, which comprises a step of collecting the cellulose fiber composite.
前記分散剤を両親媒性有機溶剤で洗浄する工程を含む、請求項1に記載のセルロース繊維複合物の製造方法。 The method for producing a cellulose fiber composite according to claim 1, which comprises a step of washing the dispersant with an amphipathic organic solvent. 請求項1又は2に記載の方法によりセルロース繊維複合物を製造したのち、当該セルロース繊維複合物を、被分散材料である有機溶剤、樹脂及び/又は樹脂前駆体と混合することにより、セルロース繊維を被分散材料に再分散させる工程を含む、セルロース繊維複合組成物の製造方法。 After producing the cellulose fiber composite by the method according to claim 1 or 2, the cellulose fiber composite is mixed with an organic solvent, a resin and / or a resin precursor as a material to be dispersed to obtain a cellulose fiber. A method for producing a cellulose fiber composite composition, which comprises a step of redispersing the material to be dispersed.
JP2020182297A 2020-10-30 2020-10-30 Method for Producing Cellulose Fiber Composite and Cellulose Fiber Composite Composition Pending JP2022072702A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020182297A JP2022072702A (en) 2020-10-30 2020-10-30 Method for Producing Cellulose Fiber Composite and Cellulose Fiber Composite Composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020182297A JP2022072702A (en) 2020-10-30 2020-10-30 Method for Producing Cellulose Fiber Composite and Cellulose Fiber Composite Composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022072702A true JP2022072702A (en) 2022-05-17

Family

ID=81604618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020182297A Pending JP2022072702A (en) 2020-10-30 2020-10-30 Method for Producing Cellulose Fiber Composite and Cellulose Fiber Composite Composition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022072702A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6392914B2 (en) Hard coating film
JP5904520B2 (en) Production method of polymer dispersant for cellulose, polymer dispersant for cellulose, aqueous dispersion treatment agent containing polymer dispersant, easily dispersible cellulose composition, cellulose dispersion resin composition, resin composition containing dispersant for cellulose dispersion And a resin composition containing an aqueous dispersion treatment agent
JP5825653B1 (en) Method for producing easily dispersible cellulose composition, and method for producing aqueous dispersion treatment agent for cellulose
JP5614402B2 (en) Modified cellulose fiber and its cellulose composite
EP2536787B1 (en) Thermoplastic nanocomposite material based on nanocrystalline cellulose (ncc)
KR101784038B1 (en) Resin composite material and process for producing same
CN112313256B (en) Composite for dispersing cellulose fibers and cellulose fiber composition
JP5510092B2 (en) Method for producing modified cellulose fiber dispersion and method for producing cellulose composite material
JP2009299043A (en) Minute cellulose fiber dispersion liquid, polymer cellulose composite and opening method of cellulose fiber
WO2012067113A1 (en) Cellulose fiber assembly and production method for same, fibrillated cellulose fiber and production method for same, and cellulose fiber complex
EP3048118B1 (en) Method for producing modified cellulose nanofibers
JP6107297B2 (en) Fiber resin composite material
CN105601878B (en) Nano-cellulose whisker is grafted water dilution type photocuring PUA resins and preparation and application
JP2013018851A (en) Cellulose fiber, cellulose fiber-containing polymer, resin composition, and molding
JP2009155772A (en) Method for manufacturing finely divided cellulose fiber
JP2009203401A (en) Biomass nanofiber-reinforced ultraviolet curable aqueous paint and manufacturing method thereof
JP5329241B2 (en) Crosslinked polymer and method for producing crosslinked polymer
JP2022072702A (en) Method for Producing Cellulose Fiber Composite and Cellulose Fiber Composite Composition
JP2019119880A (en) Dispersion
JP6939386B2 (en) Manufacturing method of nanofiber complex
US11667769B2 (en) Composite for cellulose fiber dispersion and cellulose fiber composition
JP5141516B2 (en) Cellulose nonwoven fabric, production method thereof and composite material
JP7055756B2 (en) Method for Producing Cellulose Dispersion Liquid Composition
WO2021153699A1 (en) Cellulose fiber composite
JP7024310B2 (en) Manufacturing method of nanofiber complex

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230427

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240229

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240501