以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明は、パルプをイオン液体に溶解させてなるセルロース溶液、および、その製造方法の改良に係るものである。本発明のセルロース溶液においては、粘度が40〜110Pa・s、好適には40〜100Pa・s、より好適には40〜90Pa・sの範囲である点が重要である。
セルロース溶液の粘度を上記範囲に規定したことにより、いかなるパルプおよびイオン液体の組み合わせから得られるセルロース溶液であっても、良好な曳糸性を得ることができ、これにより、セルロース繊維の生産性を向上することが可能となった。セルロース溶液の粘度が40Pa・s未満であるかまたは110Pa・sを超えると、十分な曳糸性が得られず、生産性が低下する。なお、曳糸性の指標としては紡糸速度があるが、本発明においては、セルロース溶液の粘度を上記範囲とすることで、120〜130m/min程度の紡糸速度が得られるものである。また、本発明においてセルロース溶液の粘度は、120℃において測定した値である。
本発明において、上記所定の粘度範囲を満足するセルロース溶液を得るためには、溶液中のセルロース濃度や使用するイオン液体種などに加えて、セルロース溶液の製造条件も重要となる。本発明においては、上記所定の粘度範囲を満足するセルロース溶液は、パルプをイオン液体に溶解させる際に、パルプとイオン液体との混合物を、この混合物に付与される攪拌公回転数が40〜100rpm、特には50〜100rpmの範囲となるよう攪拌することにより得ることができる。具体的には例えば、プリミックスミキサー等の攪拌装置を用いて、攪拌速度や攪拌時の温度等を適宜設定することにより、上記攪拌公回転数条件を満足するようにパルプとイオン液体との混合物を攪拌し、得られるセルロース溶液の粘度を調整すればよい。なお、本発明において好適なセルロース濃度は、パルプとイオン液体との混合物中の乾燥セルロースの含有量として、9〜12質量%程度である。
本発明においては、上記粘度ないし剪断力に係る条件を満足する点のみが重要であり、これにより、本発明の所期の効果を得ることができ、それ以外の諸条件については、所望に応じ適宜設定することができ、特に制限されるものではない。例えば、本発明の製造方法においては、具体的には、まず、原料パルプを適宜乾燥させ、所望に応じ、繊維をほぐして、所定の大きさに揃えて溶解性を高めるために、ふるい分けを行う。その後、パルプにイオン液体を添加して、イオン液体にパルプを膨潤させ、攪拌して、好適には70℃以上の加温下、および、溶解時の温度における、パルプとイオン液体との混合物中の水の蒸気圧未満の圧力下で、さらに上記攪拌公回転数に係る条件を満足するよう攪拌しながら3〜4時間程度載置することで、パルプをイオン液体に溶解させることができる。
本発明において、パルプとしては、セルロースの含有率を問わず、木材を始めとして藁、草、竹等の原料から得られたいかなる種類のものも使用することができる。
また、イオン液体についても特に制限はなく、公知のもののうちから適宜選択して用いることができる。イオン液体は、具体的には、下記式(I)または(II)で表すことができる。
[A]+ n[Y]n− (I)
(式(I)中、nは1、2、3または4を表し、[A]+は、第四級アンモニウムカチオン、オキソニウムカチオン、スルホニウムカチオンまたはホスホニウムカチオンを表し、[Y]n−は1〜4価のアニオンを表す)
[A1]+[A2]+[Y]n− (II−a)、ここでn=2
[A1]+[A2]+[A3]+[Y]n− (II−b)、ここでn=3
[A1]+[A2]+[A3]+[A4]+[Y]n− (II−c)、ここでn=4
(式中、[A1]+〜[A4]+は、互いに独立して、第四級アンモニウムカチオン、オキソニウムカチオン、スルホニウムカチオンまたはホスホニウムカチオンを表し、[Y]n−は1〜4価のアニオンを表す)
イオン液体のカチオン[A]+としては、酸素、リン、硫黄、および、特に窒素原子、例えば、少なくとも1個、好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜3個、特に好ましくは1〜2個の窒素原子を含有する化合物を用いることができる。これらは、酸素、硫黄またはリン原子のようなさらなるヘテロ原子を有していてもよい。窒素原子は、イオン液体のカチオンの陽電荷の良好な担体であり、これから、電気的に中性な分子を形成するために、プロトンまたはアルキル基を平衡状態にあるアニオンへ移動することができる。
窒素原子がイオン液体のカチオンの陽電荷の担体である場合、イオン液体の合成において、まず、カチオンを、アミンまたは窒素含有複素環式化合物の窒素原子を四級化することにより合成することができる。アミンまたは窒素含有複素乾式化合物の四級化は、窒素原子のアルキル化により行うことができ、使用するアルキル化試薬に応じて、異なるアニオンとの塩を合成することができる。四級化の際に所望のアニオンが予め形成されている可能性がない場合、これは、さらなる合成工程で合成することができる。例えば、ハロゲン化アンモニウムを出発物質とし、ハロゲン化物をルイス酸と反応させることで、錯体アニオンが形成される。その他の方法としては、ハロゲン化物イオンを所望のアニオンと交換することもできる。これは、イオン交換体を介した、形成された金属ハロゲン化物の凝固を有する金属塩の添加、または強酸によるハロゲン化物イオンの置き換えによって実施することができる(ハロゲン化水素酸が遊離される)。
アミンまたは窒素含有複素環式化合物における窒素原子を四級化することができるアルキル基は、例えば、C1〜C18アルキル、好ましくはC1〜C10アルキル、特に好ましくはC1〜C6アルキル、とりわけ好ましくはメチルである。アルキル基は、非置換であってもよく、または、1つ以上の同一または異なる置換基を含有してもよい。
本発明においては、少なくとも1つの窒素原子と、場合により酸素または硫黄原子を含有する、少なくとも1つの5員〜6員複素環式基、特に、5員複素環式基を含有するものを用いることができる。その他の好適な化合物としては、1、2または3個の窒素原および硫黄または酸素原子、より好ましくは2個の窒素原子を含有する、少なくとも1つの5員〜6員複素環式基を含有するものが挙げられる。本発明においては、芳香族複素環式化合物がより好ましい。
本発明においては、上記化合物は、好ましくは1000g/mol未満、より好ましくは500g/mol未満、さらに好ましくは300g/mol未満の分子量を有するものである。
本発明におけるカチオンとしては、具体的には、下記式(III−a)〜(III−w)に示す構造を有する化合物およびこれら構造を有するオリゴマーを好適に用いることができる。
また、本発明においては、他のカチオンとして、下記の構造を有する化合物およびこれらの構造を有するオリゴマーを用いてもよい。
ここで、上記構造式中のRは、水素原子、非置換か、中断されているか、または、1〜5個のヘテロ原子もしくは官能基により置換されている炭素原子数1〜20の、有機、飽和または不飽和、非環状または環状、脂肪族、芳香族または芳香性脂肪族基を表す。
また、上記構造式中のR1〜R9は、互いに独立して、水素原子、スルホ基、非置換か、中断されているか、または、1〜5個のヘテロ原子もしくは官能基により置換されている炭素原子1〜20の、有機、飽和または不飽和、非環状または環状、脂肪族、芳香族または芳香性脂肪族基を表す。
さらに、上記構造式中の炭素原子、すなわち、ヘテロ原子以外に結合しているR1〜R9は、ハロゲン原子または官能基であってもよい。ここで、ヘテロ原子とは、−CH2−、−CH=、−C≡または=C=基を交換することができる全てのヘテロ原子を意味する。ヘテロ原子としては、酸素、窒素、硫黄、リンおよびケイ素が好ましい。特には、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−NR’−、−N=、−PR’−、−PR’2−およびSiR’2−であり、R’は炭素含有基の残りの部分である。なお、上記式(III)において炭素原子に結合している(ヘテロ原子には結合していない)場合、R1〜R9は、ヘテロ原子を介して結合してもよい。
上記官能基としては、例えば、−OH(ヒドロキシル)、=O(特にカルボニル基として)、−NH2(アミノ)、−NHR、−NR2、=NH(イミノ)、−COOH(カルボキシル)、−CONH2(カルボキサミド)、−SO3H(スルホ)およびCN(シアノ)を挙げることができ、好ましくは、−OH(ヒドロキシル)、=O(特にカルボニル基として)、−NH2(アミノ)、=NH(イミノ)、−COOH(カルボキシル)、−CONH2(カルボキサミド)、−SO3H(スルホ)およびCN(シアノ)である。また、官能基は、例えば、−O−(エーテル)、−S−(チオエーテル)のようなヘテロ原子を介して結合していてもよく、さらに、−COO−(エステル)、−CONH−(第二級アミド)またはCONR’−(第三級アミド)のような原子団を介して結合していてもよい。例えば、ジ−(C1〜C4アルキル)アミノ、C1〜C4アルコキシカルボニルまたはC1〜C4アルコキシを挙げることができる。
本発明において、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。
上記Rは、具体的には、例えば、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチル−1−プロピル、2−メチル−2−プロピル、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2−メチル−1−ブチル、3−メチル−1−ブチル、2−メチル−2−ブチル、3−メチル−2−ブチル、2,2−ジメチル−1−プロピル、1−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、2−メチル−1−ペンチル、3−メチル−1−ペンチル、4−メチル−1−ペンチル、2−メチル−2−ペンチル、3−メチル−2−ペンチル、4−メチル−2−ペンチル、2−メチル−3−ペンチル、3−メチル−3−ペンチル、2,2−ジメチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−1−ブチル、3,3−ジメチル−1−ブチル、2−エチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−2−ブチル、3,3−ジメチル−2−ブチル、1−ヘプチル、1−オクチル、1−ノニル、1−デシル、1−ウンデシル、1−ドデシル、1−テトラデシル、1−ヘキサデシル、1−オクタデシル、2−ヒドロキシエチル、ベンジル、3−フェニルプロピル、2−シアノエチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(n−ブトキシカルボニル)エチル、トリフルオロメチル、ジフルオロメチル、フルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピル、ヘプタフルオロイソプロピル、ノナフルオロブチル、ノナフルオロイソブチル、ウンデシルフルオロペンチル、ウンデシルフルオロイソペンチル、6−ヒドロキシヘキシルおよびプロピルスルホン酸や、ヒドロキシル、ハロゲン、フェニル、シアノ、C1〜C6のアルコキシカルボニルおよび/またはSO3Hで1または2以上置換されていて炭素数1〜20の非分岐鎖または分岐鎖C1〜C18のアルキルや、例えば、RAO−(CHRB−CH2−O)m−CHRB−CH2−またはRAO−(CH2CH2CH2CH2O)m−CH2CH2CH2CH2O−(ここで、RAおよびRBは、好ましくは水素、メチルまたはエチルであり、mは、好ましくは0〜3である)、特に3−オキサブチル、3−オキサペンチル、3,6−ジオキサヘプチル、3,6−ジオキサオクチル、3,6,9−トリオキサデシル、3,6,9−トリオキサウンデシル、3,6,9,12−テトラオキサトリデシルおよび3,6,9,12−テトラオキサテトラデシルのような、1〜100単位および水素または末端基としてC1〜C8アルキルを有するグリコール、ブチレングリコールおよびそのオリゴマーでもよく、また、ビニル、アリル、例えば、N,N−ジメチルアミノおよびN,N−ジエチルアミノのような、N,N−ジ−C1〜C6アルキルアミノでもよい。
本発明において、R1〜R9は、互いに独立して、水素、ハロゲン、官能基であることが好ましいが、(i)C1〜C18アルキルや、これらが官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/若しくは複素環式基で置換されている、並びに/または1以上の酸素および/若しくは硫黄原子、および/若しくは1以上の置換若しくは非置換イミノ基で中断されているものでもよい。また、(ii)C2〜C18アルケニルや、これらが官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/若しくは複素環式基で置換されている、並びに/または1以上の酸素および/若しくは硫黄原子、および/若しくは1以上の置換若しくは非置換イミノ基で中断されているものでもよく、(iii)C6〜C12アリールや、これらが官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものでもよく、(iv)C5〜C12シクロアルキルや、これらが官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものでもよく、(v)C5〜C12シクロアルケニルや、これらが官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものでもよく、(vi)酸素、窒素および/または硫黄原子を含有し、場合により、官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されている、5員〜6員複素環式基でもよい。(vii)2つの隣接する基は、共に、官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されていることが好ましく、場合により、1以上の酸素および/若しくは硫黄原子、および/または1以上の置換若しくは非置換イミノ基で中断されている、不飽和、飽和または芳香族環であってもよい。
上記(i)としては、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチル−1−プロピル(イソブチル)、2−メチル−2−プロピル(tert−ブチル)、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2−メチル−1−ブチル、3−メチル−1−ブチル、2−メチル−2−ブチル、3−メチル−2−ブチル、2,2−ジメチル−1−プロピル、1−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、2−メチル−1−ペンチル、3−メチル−1−ペンチル、4−メチル−1−ペンチル、2−メチル−2−ペンチル、3−メチル−2−ペンチル、4−メチル−2−ペンチル、2−メチル−3−ペンチル、3−メチル−3−ペンチル、2,2−ジメチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−1−ブチル、3,3−ジメチル−1−ブチル、2−エチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−2−ブチル、3,3−ジメチル−2−ブチル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、2,4,4−トリメチルペンチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、1−ノニル、1−デシル、1−ウンデシル、1−ドデシル、1−トリデシル、1−テトラデシル、1−ペンタデシル、1−ヘキサデシル、1−ヘプタデシル、1−オクタデシル、シクロペンチルメチル、2−シクロペンチルエチル、3−シクロペンチルプロピル、シクロヘキシルメチル、2−シクロヘキシルエチル、3−シクロヘキシルプロピル、ベンジル(フェニルメチル)、ジフェニルメチル(ベンズヒドリル)、トリフェニルメチル、1−フェニルエチル、2−フェニルエチル、3−フェニルプロピル、α,α−ジメチルベンジル、p−トリルメチル、1−(p−ブチルフェニル)エチル、p−クロロベンジル、2,4−ジクロロベンジル、p−メトキシベンジル、m−エトキシベンジル、2−シアノエチル、2−シアノプロピル、2−メトキシカルボニルエチル、2−エトキシカルボニルエチル、2−ブトキシカルボニルプロピル、1,2−ジ−(メトキシカルボニル)−エチル、メトキシ、エトキシ、ホルミル、1,3−ジオキソラン−2−イル、1,3−ジオキソラン−2−イル、2−メチル−1,3−ジオキソラン−2−イル、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−イル、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、4−ヒドロキシブチル、6−ヒドロキシヘキシル、2−アミノエチル、2−アミノプロピル、3−アミノプロピル、4−アミノブチル、6−アミノヘキシル、2−メチルアミノエチル、2−メチルアミノプロピル、3−メチルアミノプロピル、4−メチルアミノブチル、6−メチルアミノヘキシル、2−ジメチルアミノエチル、2−ジメチルアミノプロピル、3−ジメチルアミノプロピル、4−ジメチルアミノブチル、6−ジメチルアミノヘキシル、2−ヒドロキシ−2,2−ジメチルエチル、2−フェノキシエチル、2−フェノキシプロピル、3−フェノキシプロピル、4−フェノキシブチル、6−フェノキシヘキシル、2−メトキシエチル、2−メトキシプロピル、3−メトキシプロピル、4−メトキシブチル、6−メトキシヘキシル、2−エトキシエチル、2−エトキシプロピル、3−エトキシプロピル、4−エトキシブチル、6−エトキシヘキシル、アセチル、mが1〜30であり、0≦a≦mであり、そしてb=0または1である、CmF2(m−a)+(1−b)H2a+b(例えば、CF3、C2F5、CH2CH2−C(m−2)F2(m−2)+1、C6F13、C8F17、C10F21、C12R25)、クロロメチル、2−クロロエチル、トリクロロメチル、1,1−ジメチル−2−クロロエチル、メトキシメチル、2−ブトキシエチル、ジエトキシメチル、ジエトキシエチル、2−イソプロポキシエチル、2−ブトキシプロピル、2−オクチルオキシエチル、2−メトキシイソプロピル、2−(メトキシカルボニル)−エチル、2−(エトキシカルボニル)−エチル、2−(n−ブトキシカルボニル)−エチル、ブチルチオメチル、2−ドデシルチオエチル、2−フェニルチオエチル、5−ヒドロキシ−3−オキサ−ペンチル、8−ヒドロキシ−3,6−ジオキサ−オクチル、11−ヒドロキシ−3,6,9−トオリオキサ−ウンデシル、7−ヒドロキシ−4−オキサ−ヘプチル、11−ヒドロキシ−4,8−ジオキサ−ウンデシル、15−ヒドロキシ−4,8,12−トリオキサ−ペンタデシル、9−ヒドロキシ−5−オキサ−ノニル、14−ヒドロキシ−5,10−ジオキサ−テトラデシル、5−メトキシ−3−オキサ−ペンチル、8−メトキシ−3,6−ジオキサ−オクチル、11−メトキシ−3,6,9−トリオキサ−ウンデシル、7−メトキシ−4−オキサ−ヘプチル、11−メトキシ−4,8−ジオキサ−ウンデシル、15−メトキシ−4,8,12−トリオキサ−ペンタデシル、9−メトキシ−5−オキサ−ノニル、14−メトキシ−5,10−ジオキサ−テトラデシル、5−エトキシ−3−オキサ−ペンチル、8−エトキシ−3,6−ジオキサ−オクチル、11−エトキシ−3,6,9−トリオキサ−ウンデシル、7−エトキシ−4−オキサ−ヘプチル、11−エトキシ−4,8−ジオキサ−ウンデシル、15−エトキシ−4,8,12−トリオキサ−ペンタデシル、9−エトキシ−5−オキサ−ノニルまたは14−エトキシ−5,10−オキサ−テトラデシルを挙げることができる。
上記(ii)としては、ビニル、2−プロペニル、3−ブテニル、シス−2−ブテニル、トランス−2−ブテニルまたは、CmF2(m−a)−(1−b)H2a−bを挙げることができる。ここで、m≦30、0≦a≦mであり、b=0または1であってもよい。
上記(iii)としては、好ましくは、フェニル、トリル、キシリル、α−ナフチル、β−ナフチル、4−ジフェニリル、クロロフェニル、ジクロロフェニル、トリクロロフェニル、ジフルオロフェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、エチルフェニル、ジエチルフェニル、イソプロピルフェニル、tert−ブチルフェニル、ドデシルフェニル、メトキシフェニル、ジメトキシフェニル、エトキシフェニル、ヘキシルオキシフェニル、メチルナフチル、イソプロピルナフチル、クロロナフチル、エトキシナフチル、2,6−ジメチルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,6−ジメトキシフェニル、2,6−ジクロロフェニル、4−ブロモフェニル、2−ニトロフェニル、4−ニトロフェニル、2,4−ジニトロフェニル、2,6−ジニトロフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、4−アセチルフェニル、メトキシエチルフェニル、エトキシメチルフェニル、メチルチオフェニル、イソプロピルチオフェニル若しくはtert−ブチルチオフェニルまたはC6F(5−a)Haを挙げることができる。ここで、0≦a≦5である。
上記(iv)としては、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、メチルシクロペンチル、ジメチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル、ジメチルシクロヘキシル、ジエチルシクロヘキシル、ブチルシクロヘキシル、メトキシシクロヘキシル、ジメトキシシクロヘキシル、ジエトキシシクロヘキシル、ブチルチオシクロヘキシル、クロロシクロヘキシル、ジクロロシクロヘキシル、ジクロロシクロペンチル、m≦30であり、0≦a≦mであり、b=0または1である、CmF2(m−a)−(1−b)H2a−bおよび、例えば、ノルボニルまたはノルボルネニルのような飽和または不飽和二環式系を挙げることができる。
上記(v)としては、好ましくは、3−シクロペンテニル、2−シクロヘキセニル、3−シクロヘキセニル、2,5−シクロヘサンジエニル、または、m≦30であり、0≦a≦mであり、b=0または1である、CnF2(m−a)−3(1−b)H2a−3bを挙げることができる。
上記(vi)としては、フリル、チオフェニル、ピリル、ピリジル、インドリル、ベンズオキサゾリル、ジオキソリル、ジオキシル、ベンズイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ジメチルピリジル、メチルキノリル、ジメチルピリル、メトキシフリル、ジメトキシピリジルまたはジフルオロピリジルを挙げることができる。
上記(vii)としては、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、1,5−ペンチレン、2−オキサ−1,3−プロピレン、1−オキサ−1,3−プロピレン、2−オキサ−1,3−プロピレン、1−オキサ−1,3−プロペニレン、3−オキサ−1,5−ペンチレン、1−アザ−1,3−プロペニレン、1−C1〜C4アルキル−1−アザ−1,3−プロペニレン、1,4−ブタ−1,3−ジエニレン、1−アザ−1,4−ブタ−1,3−ジエニレンまたは2−アザ−1,4−ブタ−1,3−ジエニレンを挙げることができる。
上記(i)〜(vii)の置換基が、酸素、硫黄原子、置換若しくは非置換イミノ基を含有する場合、これらの数に制限はないが、これらは置換基において5個以下、好ましくは4個以下、より好ましくは3個以下である。上記置換基がヘテロ原子を含有する場合、少なくとも1個の炭素原子、好ましくは少なくとも2個の炭素原子が、2個のヘテロ原子の間に存在する。
本発明においては、より好ましくは、R1〜R9は、互いに独立して、水素、例えば、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチル−1−プロピル、2−メチル−2−プロピル、1−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2−メチル−1−ブチル、3−メチル−1−ブチル、2−メチル−2−ブチル、3−メチル−2−ブチル、2,2−ジメチル−1−プロピル、1−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、2−メチル−1−ペンチル、3−メチル−1−ペンチル、4−メチル−1−ペンチル、2−メチル−2−ペンチル、3−メチル−2−ペンチル、4−メチル−2−ペンチル、2−メチル−3−ペンチル、3−メチル−3−ペンチル、2,2−ジメチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−1−ブチル、3,3−ジメチル−1−ブチル、2−エチル−1−ブチル、2,3−ジメチル−2−ブチル、3,3−ジメチル−2−ブチル、1−ヘプチル、1−オクチル、1−ノニル、1−デシル、1−ウンデシル、1−ドデシル、1−テトラデシル、1−ヘキサデシル、1−オクタデシル、2−ヒドロキシエチル、ベンジル、3−フェニルプロピル、2−シアノエチル、2−(メトキシカルボニル)−エチル、2−(エトキシカルボニル)−エチル、2−(n−ブトキシカルボニル)−エチル、トリフルオロメチル、ジフルオロメチル、フルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピル、ヘプタフルオロイソプロピル、ノナフルオロブチル、ノナフルオロイソブチル、ウンデシルフルオロペンチル、ウンデシルフルオロイソペンチル、6−ヒドロキシヘキシル、および、プロピルスルホン酸のような置換基や、これらがヒドロキシル、ハロゲン、フェニル、シアノ、C1〜C6アルコキシカルボニル、SO3Hで1以上置換されている置換基や、分岐鎖C1〜C18アルキルや、例えば、RAO−(CHRB−CH2−O)m−CHRB−CH2−またはRAO−(CH2CH2CH2CH2O)m−CH2CH2CH2CH2O−(ここで、RAおよびRBは、好ましくは水素、メチルまたはエチルであり、mは、好ましくは0〜3である)、特に、3−オキサブチル、3−オキサペンチル、3,6−ジオキサヘプチル、3,6−ジオキサオクチル、3,6,9−トリオキサデシル、3,6,9−トリオキサウンデシル、3,6,9,12−テトラオキサトリデシル、および、3,6,9,12−テトラオキサテトラデシルのような、1〜100単位および水素または末端基としてC1〜C8アルキルを有するグリコール、ブチレングリコールおよびそのオリゴマーや、ビニル、アリル、例えば、N,N−ジメチルアミノおよびN,N−ジエチルアミノのような、N,N−ジ−C1〜C6アルキルアミノを挙げることができる。
より好適には、R1〜R9は、互いに独立して、水素か、または、例えば、メチル、エチル、1−ブチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、1−ヘプチル若しくは1−オクチル、フェニル、2−ヒドロキシエチル、2−シアノエチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(n−ブトキシカルボニル)エチル、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、塩素、並びにCH3O−(CH2CH2O)m−CH2CH2−およびCH3CH2O−(CH2CH2O)m−CH2CH2−(ここでmは、0〜3である)のような、C1〜C18アルキルである。
本発明において、より好適に用いられるピリジニウムイオン(III−a)としては、(1)R1〜R5のうちの1つが、メチル、エチルまたは塩素であり、残りのR1〜R5が水素であるもの、(2)R3がジメチルアミノであり、残りのR1、R2、R4およびR5が水素であるもの、(3)R1〜R5が全て水素であるもの、(4)R2が、カルボキシルまたはカルボキサミドであり、残りのR1、R2、R4およびR5が水素であるもの、(5)R1とR2、またはR2とR3が、1,4−ブタ−1,3−ジエニレンであり、残りのR1、R2、R4およびR5が水素であるものが挙げられ、特に、(3)や、R1〜R5のうちの1つがメチルまたはエチルであり、残りの基R1〜R5が水素であるものが好適である。
本発明において、より好適に用いられるピリジニウムイオン(III−b)としては、1−メチルピリジニウム、1−エチルピリジニウム、1−(1−ブチル)ピリジニウム、1−(1−ヘキシル)ピリジニウム、1−(1−オクチル)ピリジニウム、1−(1−ドデシル)−ピリジニウム、1−(1−テトラデシル)−ピリジニウム、1−(1−ヘキサデシル)ピリジニウム、1,2−ジメチルピリジニウム、1−エチル−2−メチルピリジニウム、1−(1−ブチル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−ヘキシル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−オクチル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−ドデシル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−テトラデシル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−ヘキサデシル)−2−メチルピリジニウム、1−メチル−2−エチルピリジニウム、1,2−ジエチルピリジニウム、1−(1−ブチル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−ヘキシル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−オクチル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−ドデシル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−テトラデシル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−ヘキサデシル)−2−エチルピリジニウム、1,2−ジメチル−5−エチルピリジニウム、1,5−ジエチル−2−メチルピリジニウム、1−(1−ブチル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−ヘキシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウムおよび1−(1−オクチル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−ドデシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−テトラデシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、並びに1−(1−ヘキサデシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウムを挙げることができる。
特に好適に用いられるピリダジニウムイオン(III−b)としては、R1〜R4が水素であるものや、R1〜R4のうちの1つが、メチルまたはエチルであり、残りの基R1〜R4が水素であるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いられるピリミジニウムイオン(III−c)としては、R1が、水素、メチルまたはエチルであり、R2〜R4が、互いに独立して、水素またはメチルであるものや、R1が、水素、メチルまたはエチルであり、R2およびR4がメチルであり、R3が水素であるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いられるピラジニウムイオン(III−d)としては、R1が、水素、メチルまたはエチルであり、R2〜R4が、互いに独立して、水素またはメチルであるものや、R1が、水素、メチルまたはエチルであり、R2およびR4がメチルであり、R3が水素であるものや、R1〜R4がメチルであるものや、R1〜R4がメチルまたは水素であるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いられるイミダゾリウムイオン(III−e)としては、R1が、水素、メチル、エチル、1−プロピル、1−ブチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、1−オクチル、アリル、2−ヒドロキシエチルまたは2−シアノエチルであり、R2〜R4が、互いに独立して、水素、メチルまたはエチルであるものを挙げることができる。
好適なイミダゾリウムイオン(III−e)の具体的な例としては、1−メチルイミダゾリウム、1−エチルイミダゾリウム、1−(1−ブチル)イミダゾリウム、1−(1−オクチル)イミダゾリウム、1−(1−ドデシル)イミダゾリウム、1−(1−テトラデシル)イミダゾリウム、1−(1−ヘキサデシル)イミダゾリウム、1,3−ジメチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ブチル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ブチル)−3−エチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキシル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキシル)−3−エチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキシル)−3−ブチルイミダゾリウム、1−(1−オクチル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−オクチル)−3−エチルイミダゾリウム、1−(1−オクチル)−3−ブチルイミダゾリウム、1−(1−ドデシル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ドデシル)−3−エチルイミダゾリウム、1−(1−ドデシル)−3−ブチルイミダゾリウム、1−(1−ドデシル)−3−オクチルイミダゾリウム、1−(1−テトラデシル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−テトラデシル)−3−エチルイミダゾリウム、1−(1−テトラデシル)−3−ブチルイミダゾリウム、1−(1−テトラデシル)−3−オクチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキサデシル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキサデシル)−3−エチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキサデシル)−3−ブチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキサデシル)−3−オクチルイミダゾリウム、1,2−ジメチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−(1−ブチル)−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキシル)−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−(1−オクチル)−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1,4−ジメチルイミダゾリウム、1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、1,4−ジメチル−3−エチルイミダゾリウム、3−ブチルイミダゾリウム、1,4−ジメチル−3−オクチルイミダゾリウム、1,4,5−トリメチルイミダゾリウム、1,3,4,5−テトラメチルイミダゾリウム、1,4,5−トリメチル−3−エチルイミダゾリウム、1,4,5−トリメチル−3−ブチルイミダゾリウムおよび1,4,5−トリメチル−3−オクチルイミダゾリウムを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いられるピラゾリウムイオン(III−f)、(III−g)または(III−g’)としては、R1が、水素、メチルまたはエチルであり、R2〜R4が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いられるピラゾリウムイオン(III−h)としては、R1〜R4が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いられる1−ピラゾリウムイオン(III−i)としては、R1〜R6が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いられる2−ピラゾリウムイオン(III−j)または(III−j’)としては、R1が、水素、メチルまたはフェニルであり、R2〜R6が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができる3−ピラゾリウムイオン(III−k)または(III−k’)としては、R1およびR2が、互いに独立して、水素、メチル、エチルまたはフェニルであり、R3〜R6が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができるイミダゾリニウムイオン(III−l)としては、R1およびR2が、互いに独立して、水素、メチル、エチル、1−ブチルまたはフェニルであり、R3およびR4が、互いに独立して、水素、メチルまたはエチルであり、R5およびR6が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができるイミダゾリニウムイオン(III−m)または(III−m’)としては、R1およびR2が、互いに独立して、水素、メチルまたはエチルであり、R3〜R6が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができるイミダゾリニウムイオン(III−n)または(III−n’)としては、R1〜R3が、互いに独立して、水素、メチルまたはエチルであり、R4〜R6が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができるチアゾリウムイオン(III−o)、(III−o’)およびオキサゾリウムイオン(III−p)としては、R1が、水素、メチル、エチルまたはフェニルであり、R2およびR3が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができる1,2,4−トリアゾリウムイオン(III−q)、(III−q’)または(III−q’’)としては、R1およびR2が、互いに独立して、水素、メチル、エチルまたはフェニルであり、R3が、水素、メチルまたはフェニルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができる1,2,3−トリアゾリウムイオン(III−r)、(III−r’)または(III−r’’)としては、R1が、水素、メチルまたはエチルであり、R2およびR3が、互いに独立して、水素またはメチルであるか、またはR2およびR3がともに、1,4−ブタ−1,3−ジエニレンであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができるピロリジニウムイオン(III−s)としては、R1が、水素、メチル、エチルまたはフェニルであり、R2〜R9が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができるイミダゾリジニウムイオン(III−t)としては、R1〜R4が、互いに独立して、水素、メチル、エチルまたはフェニルであり、R2およびR3並びにR5〜R8が、互いに独立して、水素またはメチルであるものを挙げることができる。
本発明において、より好適に用いることができるアンモニウムイオン(III−u)としては、R1〜R3が、互いに独立して、C1〜C18アルキルであるものや、R1およびR2が、ともに、1,5−ペンチレンまたは3−オキサ−1,5−ペンチレンであり、R3が、C1〜C18アルキル、2−ヒドロキシエチルまたは2−シアノエチルであるものを挙げることができる。特に好ましくは、メチル−トリ−(1−ブチル)アンモニウム、N,N−ジメチルピペリジニウムおよびN,N−ジメチルモルホリニウムである。
Rによる四級化によって一般式(III−u)の第四級アンモニウムイオンを誘導することができる第三級アミンとしては、ジエチル−n−ブチルアミン、ジエチル−tert−ブチルアミン、ジエチル−n−ペンチルアミン、ジエチルヘキシルアミン、ジエチルオクチルアミン、ジエチル−(2−エチルヘキシル)アミン、ジ−n−プロピルブチルアミン、ジ−n−プロピル−n−ペンチルアミン、ジ−n−プロピルヘキシルアミン、ジ−n−プロピルオクチルアミン、ジ−n−プロピル−(2−エチルヘキシル)アミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジイソプロピル−n−プロピルアミン、ジイソプロピルブチルアミン、ジイソプロピルペンチルアミン、ジイソプロピルヘキシルアミン、ジイソプロピルオクチルアミン、ジイソプロピル−(2−エチルヘキシル)−アミン、ジ−n−ブチルエチルアミン、ジ−n−ブチル−n−プロピルアミン、ジ−n−ブチル−n−ペンチルアミン、ジ−n−ブチルヘキシルアミン、ジ−n−ブチルオクチルアミン、ジ−n−ブチル−(2−エチルヘキシル)−アミン、N−n−ブチルピロリジン、N−sec−ブチルピロリジン、N−tert−ブチルピロリジン、N−n−ペンチルピロリジン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジ−n−ブチルシクロヘキシルアミン、N−n−プロピルピペリジン、N−イソプロピルピペリジン、N−n−ブチルピペリジン、N−sec−ブチルピペリジン、N−tert−ブチルピペリジン、N−n−ペンチルピペリジン、N−n−ブチルモルホリン、N−sec−ブチルモルホリン、N−tert−ブチルモルホリン、N−n−ペンチルモルホリン、N−ベンジル−N−エチルアニリン、N−ベンジル−N−n−プロピルアニリン、N−ベンジル−N−イソプロピルアニリン、N−ベンジル−N−n−ブチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、N,N−ジ−n−ブチル−p−トルイジン、ジエチルベンジルアミン、ジ−n−プロピルベンジルアミン、ジ−n−ブチルベンジルアミン、ジエチルフェニルアミン、ジ−n−プロピルフェニルアミンおよびジ−n−ブチルフェニルアミンを挙げることができる。
本発明において、好適な第三級アミンとしては、ジイソプロピルエチルアミン、ジエチル−tert−ブチルアミン、ジイソプロピルブチルアミン、ジ−n−ブチル−n−ペンチルアミン、N,N−ジ−n−ブチルシクロヘキシルアミン、およびペンチル異性体の第三級アミンを挙げることができ、より好適な第三級アミンとしては、ジ−n−ブチル−n−ペンチルアミン、およびペンチル異性体の第三級アミンを挙げることができる。3つの同一の置換基を有するさらに好ましい第三級アミンとしては、トリアリルアミンを挙げることができる。
本発明において、好適に用いることができるグアニジニウムイオン(III−v)としては、R1〜R5がメチルであるものを挙げることができ、より好適なグアニジニウムイオン(III−v)は、N,N,N’,N’,N’ ’,N’ ’−ヘキサメチルグアニジニウムである。
本発明において、好適に用いることができるコリニウムイオン(III−w)としては、R1およびR2が、互いに独立して、メチル、エチル、1−ブチルまたは1−オクチルであり、R3が、水素、メチル、エチル、アセチル、−SO2OHまたはPO(OH)2であるものや、R1が、メチル、エチル、1−ブチルまたは1−オクチルであり、R2が、−CH2−CH2−OR4基であり、R3およびR4が、互いに独立して、水素、メチル、エチル、アセチル、−SO2OHまたはPO(OH)2であるものや、R1が、−CH2−CH2OR4基であり、R2が、−CH2−CH2−OR5基であり、R3〜R5が、互いに独立して、水素、メチル、エチル、アセチル、−SO2OHまたはPO(OH)2であるものを挙げることができる。
より好ましいコリニウムイオン(III−w)としては、R3が、水素、メチル、エチル、アセチル、5−メトキシ−3−オキサ−ペンチル、8−メトキシ−3,6−ジオキサ−オクチル、11−メトキシ−3,6,9−トリオキサ−ウンデシル、7−メトキシ−4−オキサ−ヘプチル、11−メトキシ−4,8−ジオキサ−ウンデシル、15−メトキシ−4,8,12−トリオキサ−ペンタデシル、9−メトキシ−5−オキサ−ノニル、14−メトキシ−5,10−オキサ−テトラデシル、5−エトキシ−3−オキサ−ペンチル、8−エトキシ−3,6−ジオキサ−オクチル、11−エトキシ−3,6,9−トリオキサ−ウンデシル、7−エトキシ−4−オキサ−ヘプチル、11−エトキシ−4,8−ジオキサ−ウンデシル、15−エトキシ−4,8,12−トリオキサ−ペンタデシル、9−エトキシ−5−オキサ−ノニルまたは14−エトキシ−5,10−オキサ−テトラデシルを挙げることができる。
特に好ましいコリニウムイオン(III−w)としては、トリメチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウム、ジメチル−ビス−2−ヒドロキシエチルアンモニウムまたはメチル−トリス−2−ヒドロキシエチルアンモニウムを挙げることができる。
本発明において、好適に用いることができるホスホニウムイオン(III−x)としては、R1〜R3が、互いに独立して、C1〜C18アルキル、特にブチル、イソブチル、1−ヘキシルまたは1−オクチルであるものを挙げることができる。
上記の複素環式カチオンのうち、ピリジニウムイオン、ピラゾリニウム、ピラゾリウムイオン、イミダゾリニウムおよびイミダゾリウムイオンが好ましく、より好ましくはアンモニウムおよびコリニウムイオンである。
本発明において、特に好ましいイオンとしては、1−メチルピリジニウム、1−エチルピリジニウム、1−(1−ブチル)ピリジニウム、1−(1−ヘキシル)ピリジニウム、1−(1−オクチル)ピリジニウム、1−(1−ドデシル)ピリジニウム、1−(1−テトラデシル)ピリジニウム、1−(1−ヘキサデシル)ピリジニウム、1,2−ジメチルピリジニウム、1−エチル−2−メチルピリジニウム、1−(1−ブチル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−ヘキシル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−オクチル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−ドデシル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−テトラデシル)−2−メチルピリジニウム、1−(1−ヘキサデシル)−2−メチルピリジニウム、1−メチル−2−エチルピリジニウム、1,2−ジエチルピリジニウム、1−(1−ブチル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−ヘキシル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−オクチル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−ドデシル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−テトラデシル)−2−エチルピリジニウム、1−(1−ヘキサデシル)−2−エチルピリジニウム、1,2−ジメチル−5−エチルピリジニウム、1,5−ジエチル−2−メチルピリジニウム、1−(1−ブチル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−ヘキシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−オクチル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−ドデシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−テトラデシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−(1−ヘキサデシル)−2−メチル−3−エチルピリジニウム、1−メチルイミダゾリウム、1−エチルイミダゾリウム、1−(1−ブチル)イミダゾリウム、1−(1−オクチル)イミダゾリウム、1−(1−ドデシル)イミダゾリウム、1−(1−テトラデシル)イミダゾリウム、1−(1−ヘキサデシル)イミダゾリウム、1,3−ジメチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ブチル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキシル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−オクチル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ドデシル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−テトラデシル)−3−メチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキサデシル)−3−メチルイミダゾリウム、1,2−ジメチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−(1−ブチル)−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−(1−ヘキシル)−2,3−ジメチルイミダゾリウムおよび1−(1−オクチル)−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1,4−ジメチルイミダゾリウム、1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、1,4−ジメチル−3−エチルイミダゾリウム、3−ブチルイミダゾリウム、1,4−ジメチル−3−オクチルイミダゾリウム、1,4,5−トリメチルイミダゾリウム、1,3,4,5−テトラメチルイミダゾリウム、1,4,5−トリメチル−3−エチルイミダゾリウム、1,4,5−トリメチル−3−ブチルイミダゾリウム、1,4,5−トリメチル−3−オクチルイミダゾリウム、トリメチル−2−ヒドロキシエチルアンモニウム、ジメチル−ビス−2−ヒドロキシエチルアンモニウム、並びにメチル−トリス−2−ヒドロキシエチルアンモニウムを挙げることができる。
次に、イオン液体のアニオンとしては、原則として、全てのアニオンを用いることができる。イオン液体のアニオン[Y]
n−としては、例えば、F
−、Cl
−、Br
−、I
−、BF
4 −、PF
6 −、CF
3SO
3 −、(CF
3SO
3)
2N
−、CF
3CO
2、CCl
3CO
2、CN
−、SCN
−、OCN
−で示されるハロゲン化物およびハロゲン含有化合物や、一般式:SO
4 2−、HSO
4 −、SO
3 2−、HSO
3 −、R
aOSO
3 −、R
aSO
3 −で示される硫酸塩、亜硫酸塩およびスルホン酸塩や、一般式:PO
4 3−、HPO
4 2−、H
2PO
4 −、R
aPO
4 2−、HR
aPO
4 −、R
aR
bPO
4 −で示されるリン酸塩や、一般式:R
aHPO
3 −、R
aR
bPO
2、R
aR
bPO
3 −で示されるホスホン酸塩およびホスフィン酸塩や、一般式:PO
3 3−、HPO
3 2−、H
2PO
3 −、R
aPO
3 2−、R
aHPO
3 −、R
aR
bPO
3 −で示される亜リン酸塩や、一般式:R
aR
bPO
2、R
aHPO
2、R
aR
bPO
−、R
aHPO
−で示される亜ホスホン酸塩および亜ホスフィン酸塩や、一般式:R
aCOO
−で示されるカルボン酸や、一般式:BO
3 3−、HBO
3 2−、H
2BO
3 −、R
aR
bBO
3 −、R
aHBO
3 −、R
aBO
3 2−、B(OR
a)(OR
b)(OR
c)(OR
d)
−、B(HSO
4)
−、B(R
aSO
4)
−で示されるホウ酸塩や、一般式:R
aBO
2 2−、R
aR
bBO
−で示されるボロン酸塩や、一般式:SiO
4 4−、HSiO
4 3−、H
2SiO
4 2−、H
3SiO
4 −、R
aSiO
4 3−、R
aR
bSiO
4 2−、R
aR
bR
cSiO
4 −、HR
aSiO
4 2−、H
2R
aSiO
4 −、HR
aR
bSiO
4 −で示されるケイ酸塩およびケイ酸エステルや、一般式:R
aSiO
3 3−、R
aR
bSiO
2 2−、R
aR
bR
cSiO
−、R
aR
bR
cSiO
3 −、R
aR
bR
cSiO
2、R
aR
bR
cSiO
3 2−で示されるアルキル−またはアリールシラン塩や、一般式:
で示されるカルボン酸イミド、ビス(スルホニル)イミドおよびスルホニルイミドや、一般式:
で示されるメチドを挙げることができる。
上記構造式において、Ra、Rb、RcおよびRdは、互いに独立して、水素、(i)C1〜C30アルキル、(ii)1以上の非隣接酸素および/若しくは硫黄原子、および/または1以上の置換若しくは非置換イミノ基で中断されているC2〜C18アルキル、(iii)C6〜C14アリール、(iv)C5〜C12シクロアルキル、(v)または酸素、窒素および/若しくは硫黄原子を含有する5員〜6員複素環式基、を表す。ここで、これらのうちの2つはともに、場合により1以上の酸素および/若しくは硫黄原子、および/または1以上の非置換若しくは置換イミノ基で中断されている、不飽和、飽和、または芳香族環を形成することができ、(i)〜(v)は、それぞれ、官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基により置換されていてもよい。
本発明において、(i)としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、2,4,4−トリメチルペンチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、1,1−ジメチルプロピル、1,1−ジメチルブチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、ベンジル、1−フェニルエチル、α,α−ジメチルベンジル、ベンズヒドリル、p−トリルメチル、1−(p−ブチルフェニル)エチル、p−クロロベンジル、2,4−ジクロロベンジル、p−メトキシベンジル、m−エトキシベンジル、2−シアノエチル、2−シアノプロピル、2−メトキシカルボニルエチル、2−エトキシカルボニルエチル、2−ブトキシカルボニルプロピル、1,2−ジ−(メトキシカルボニル)エチル、2−メトキシエチル、2−エトキシエチル、2−ブトキシエチル、ジエトキシメチル、ジエトキシエチル、1,3−ジオキソラン−2−イル、1,3−ジオキサン−2−イル、2−メチル−1,3−ジオキソラン−2−イル、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−イル、2−イソプロポキシエチル、2−ブトキシプロピル、2−オクチルオキシエチル、クロロメチル、トリクロロメチル、トリフルオロメチル、1,1−ジメチルブチル−2−クロロエチル、2−メトキシイソプロピル、2−エトキシエチル、ブチルチオメチル、2−ドデシルチオエチル、2−フェニルチオエチル、2,2,2−トリフルオロエチル、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、4−ヒドロキシブチル、6−ヒドロキシヘキシル、2−アミノエチル、2−アミノプロピル、4−アミノブチル、6−アミノヘキシル、2−メチルアミノエチル、2−メチルアミノプロピル、3−メチルアミノプロピル、4−メチルアミノブチル、6−メチルアミノヘキシル、2−ジメチルアミノエチル、2−ジメチルアミノプロピル、3−ジメチルアミノプロピル、4−ジメチルアミノブチル、6−ジメチルアミノヘキシル、2−ヒドロキシ−2,2−ジメチルエチル、2−フェノキシエチル、2−フェノキシプロピル、3−フェノキシプロピル、4−フェノキシブチル、6−フェノキシヘキシル、2−メトキシエチル、2−メトキシプロピル、3−メトキシプロピル、4−メトキシブチル、6−メトキシヘキシル、2−エトキシエチル、2−エトキシプロピル、3−エトキシプロピル、4−エトキシブチルまたは6−エトキシヘキシル、およびこれらの官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものを挙げることができる。
本発明において、(ii)としては、例えば、5−ヒドロキシ−3−オキサペンチル、8−ヒドロキシ−3,6−ジオキサオクチル、11−ヒドロキシ−3,6,9−トリオキサウンデシル、7−ヒドロキシ−4−オキサヘプチル、11−ヒドロキシ−4,8−ジオキサウンデシル、15−ヒドロキシ−4,8,12−トリオキサペンタデシル、9−ヒドロキシ−5−オキサノニル、14−ヒドロキシ−5,10−オキサテトラデシル、5−メトキシ−3−オキサペンチル、8−メトキシ−3,6−ジオキサオクチル、11−メトキシ−3,6,9−トリオキサウンデシル、7−メトキシ−4−オキサヘプチル、11−メトキシ−4,8−ジオキサウンデシル、15−メトキシ−4,8,12−トリオキサペンタデシル、9−メトキシ−5−オキサノニル、14−メトキシ−5,10−オキサテトラデシル、5−エトキシ−3−オキサペンチル、8−エトキシ−3,6−ジオキサオクチル、11−エトキシ−3,6,9−トリオキサウンデシル、7−エトキシ−4−オキサヘプチル、11−エトキシ−4,8−ジオキサウンデシル、15−エトキシ−4,8,12−トリオキサペンタデシル、9−エトキシ−5−オキサノニルまたは14−エトキシ−5,10−オキサテトラデシル、およびこれらの官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものを挙げることができる。
これらのうち、2つの置換基が環を形成する場合、これらは、ともに、例えば、縮合単位として、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、2−オキサ−1,3−プロピレン、1−オキサ−1,3−プロピレン、2−オキサ−1,3−プロペニレン、1−アザ−1,3−プロペニレン、1−C1〜C4アルキル−1−アザ−1,3−プロペニレン、1,4−ブタ−1,3−ジエニレン、1−アザ−1,4−ブタ−1,3−ジエニレンまたは2−アザ−1,4−ブタ−1,3−ジエニレンであることが好ましい。
本発明においては、非隣接酸素および/若しくは硫黄原子、および/またはイミノ基の数は、特に制限はないが、置換基若しくは環単位の大きさにより制限される。一般に、特定の置換基において5個以下、好ましくは4個以下、またはとりわけ好ましくは3個以下である。また、一般に少なくとも1、好ましくは少なくとも2個の炭素原子が2個のヘテロ原子の間に存在することが好ましい。
置換および非置換イミノ基は、例えば、イミノ、メチルイミノ、イソプロピルイミノ、n−ブチルイミノまたはtert−ブチルイミノを挙げることができる。
ここで、「官能基」とは、例えば、以下、カルボキシル、カルボキサミド、ヒドロキシル、ジ−(C1〜C4アルキル)アミノ、C1〜C4アルコキシカルボニル、シアノまたはC1〜C4アルコキシを意味する。この場合において、C1〜C4アルキルは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチルまたはtert−ブチルである。
本発明において、(iii)としては、例えば、フェニル、トリル、キシリル、α−ナフチル、β−ナフチル、4−ジフェニリル、クロロフェニル、ジクロロフェニル、トリクロロフェニル、ジフルオロフェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、エチルフェニル、ジエチルフェニル、イソプロピルフェニル、tert−ブチルフェニル、ドデシルフェニル、メトキシフェニル、ジメトキシフェニル、エトキシフェニル、ヘキシルオキシフェニル、メチルナフチル、イソプロピルナフチル、クロロナフチル、エトキシナフチル、2,6−ジメチルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,6−ジメトキシフェニル、2,6−ジクロロフェニル、4−ブロモフェニル、2−若しくは4−ニトロフェニル、2,4−若しくは2,6−ジニトロフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、4−アセチルフェニル、メトキシエチルフェニルまたはエトキシメチルフェニル、およびこれらの官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものを挙げることができる。
本発明において、(iv)としては、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、メチルシクロペンチル、ジメチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル、ジメチルシクロヘキシル、ジエチルシクロヘキシル、ブチルシクロヘキシル、メトキシシクロヘキシル、ジメトキシシクロヘキシル、ジエトキシシクロヘキシル、ブチルチオシクロヘキシル、クロロシクロヘキシル、ジクロロシクロヘキシル、ジクロロシクロペンチル、およびノルボルニルまたはノルボルネニルのような飽和または不飽和二環式系、およびこれらの官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものを挙げることができる。
本発明において、(v)としては、例えば、フリル、チオフェニル、ピリル、ピリジル、インドリル、ベンズオキサゾリル、ジオキソリル、ジオキシル、ベンズイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ジメチルピリジル、メチルキノリル、ジメチルピリル、メトキシフリル、ジメトキシピリジル、ジフルオロピリジル、メチルチオフェニル、イソプロピルチオフェニルまたはtert−ブチルチオフェニル、およびこれらの官能基、アリール、アルキル、アリールオキシ、アルコキシ、ハロゲン、ヘテロ原子および/または複素環式基で置換されているものを挙げることができる。
上述のイオン液体は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。本発明においては、イミダゾリウムカチオンが特に好ましい。より好ましくは、イミダゾリウム環の1および3位または1−、2−および3位が、(C1〜C6)アルキル基で置換されてものである。イミダゾリウムカチオンとしては、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1,3−ジメチルイミダゾリウムまたは1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムカチオンが特に好適である。
本発明においては、イオン液体のカチオンも、対応するアニオンも特に制限されるものではない。アニオンとしては、ハロゲン化物、過塩素酸、擬ハロゲン化物、硫酸、特に硫酸水素、亜硫酸、スルホン酸、リン酸、アルキルリン酸、特にモノ−および/若しくはジアルキルリン酸アニオン(好ましいアルキル基は、メチル、エチルまたはプロピル基である)、並びに/またはカルボン酸アニオン、特にC1〜C6カルボン酸アニオン(好ましくは、酢酸またはプロピオン酸アニオン)であることが、より好ましい。ハロゲン化物イオンが、塩化物、臭化物および/またはヨウ化物イオンとして存在すること、擬ハロゲン化物イオンが、シアン化物、チオシアン酸および/またはシアン酸イオンとして存在すること、並びにC1〜C6カルボン酸イオンが、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ヘキサン酸、マレイン酸、フマル酸、シュウ酸、乳酸、ピルビン酸、メタンスルホン酸、トシラートおよび/またはアルカン硫酸イオンとして存在することが、特に好ましい。
以下の好適なアニオン:Ra−COO−、Ra−SO3 −、RaRbPO4 −(ここで、RaおよびRbは、上述の意味を有する)も挙げることができ、これには、特に、(CH3O)2PO2および(C2H5O)2PO2のアニオン、並びに安息香酸アニオン、好ましくは(C2H5O)2PO2および安息香酸のアニオンが含まれる。
本発明においては、適宜、カチオンおよびアニオンを組み合わせることができる。特に好ましいイオン液体としては、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1,3−ジメチルイミダゾリウムアセテート、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロライド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジエチル−ホスフェート、1−メチル−3−メチルイミダゾリウムジメチル−ホスフェート、1−メチル−3−メチルイミダゾリウムホルメート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムオクタノエート、1,3−ジエチルイミダゾリウムアセテートおよび1−エチル−3−メチルイミダゾリウムプロピオネートが挙げられる。これらのうち、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1,3−ジメチルイミダゾリウムアセテート、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジエチル−ホスフェート、1−メチル−3−メチルイミダゾリウムジメチル−ホスフェート、1,3−ジエチルイミダゾリウムアセテートおよび1−エチル−3−メチルイミダゾリウムプロピオネートである。
本発明においては、上記カチオンおよびアニオンを目的に応じて適宜選択することができる。特に好ましいアニオン、およびカチオンを以下に示す。
アニオンとしては、RaCOO−(ここでRaは、好ましくはアルキル、特にC1〜C8アルキル、より好ましくはC1〜C3アルキルまたはフェニルである);リン酸塩(好ましくはジアルキル−ホスフェート、特にジ−(C1〜C3アルキル)ホスフェート、ジメチル−ホスフェート、ジエチル−ホスフェートおよびジ−n−プロピルホスフェートが特に好ましい);ホスホン酸塩(特に、O−アルキルアルキル−ホスホネート、O−メチルメチル−ホスホネート、O−メチル−エチル−ホスホネート、O−エチル−メチル−ホスホネートおよびO−エチルエチル−ホスホネートが特に好ましい)を好適に用いることができる。
カチオンとしては、上記式(III−e)の化合物、特に1−エチル−3−メチルイミダゾリウム(EMIM)、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(BMIM)、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム(EMMIM)および1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム(BMMIM);上記式(III−a)の化合物、好ましくはN−アルキル−ピリジニウム、より好ましくはN−メチルピリジニウム、N−エチルピリジニウム、N−メチル−2−メチルピリジニウム、N−メチル−3−メチルピリジニウム、N−エチル−2−メチルピリジニウムおよびN−エチル−3−メチルピリジニウム;上記式(III−f)の化合物、好ましくは1,2,4−トリメチルピラゾリウムを挙げることができる。
本発明においては、アニオンとしてRaCOO−、カチオンとして上記式(III−e)の化合物の組み合わせや、アニオンとしてリン酸塩、カチオンとして上記式(III−e)の化合物の組み合わせが、特に好適である。
本発明のセルロース溶液は、セルロース繊維の紡糸に用いることができ、これを用いて得られるセルロース繊維は、例えば、タイヤ用の補強コードやベルトコンベヤなどの補強材等の用途に好適に用いることができる。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
<実施例1>
王子製紙(株)製のパルプ100gを、100Pa程度に調整したオーブン内で、10時間、110℃にて乾燥させた。乾燥したパルプを、象印(株)製のキッチンミキサーで、10分間ほぐした。ほぐしたパルプを、バイブレータータイプのふるいを用いてふるい分けた。ふるい目2mm〜1mm間に集められたパルプを、実験のために採取した。
ほぐされ乾燥された10gのパルプを、プリミックスミキサー(プリミックス(株)製,商品名T.K.ハイビスミックス(2P−03型))の、加熱型のオイルで被覆された500ccのスチール容器中に採った。
この容器の中に、イオン液体としての90gのC2mimAc(1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート,含水量1質量%未満)を加えた。この内容物を、スパチュラで5分間かき混ぜることにより、よく混合した。この容器を、プリミックスミキサーのステージに置いた。容器を載せたステージを、限界位置決めスイッチが作動するまで上げ
た。その後、この容器を、トップロータリーヘッドとともに、スクリュー式スチールバンドにより固定した。その後、ブレードプロペラを、50rpmで回転させるためにセットした。
オイルサーマルユニットの温度は、110℃にセットした。入口および出口のオイルベントに、その後、オイルで被覆された容器を取り付けた。ポンプセットを、容器の被覆物を通して加熱されたオイルを循環させるために配置した。30分以内に、容器の温度は飽和点に達した。その内容物を、飽和点から4時間経過後に、容器から取り出した。結果として、攪拌により、パルプとイオン液体との混合物に付与した攪拌公回転数は55rpmであった。
得られたセルロース溶液の粘度の状態は、アントンパール社製のPhysica MCR−301装置を用いて、120℃において評価した。その結果、セルロース溶液の粘度は83Pa・sであった。
<実施例2>
ブレードプロペラの回転数を90rpmとした以外は実施例1と同様にして、セルロース溶液を製造した。攪拌により、パルプとイオン液体との混合物に付与した攪拌公回転数は90rpmであり、結果として得られたセルロース溶液の粘度は55Pa・sであった。
<比較例>
ブレードプロペラの回転数を20rpmとした以外は、実施例1と同様にして、セルロース溶液を製造した。攪拌により、パルプとイオン液体との混合物に付与した攪拌公回転数は20rpmであり、結果として得られたセルロース溶液の粘度は250Pa・sであった。
<評価結果>
上記結果より、セルロース溶液の粘度は、製造条件としての剪断力を調整することにより、下流側のプロセスのために必要な目的の値に調整することができることが確認された。今回の試験では、攪拌装置におけるプロペラの回転数の増加に伴い、セルロース溶液の粘度は減少した。
なお、上記実施例および比較例では、撹拌に用いる撹拌翼として、ひねりブロード形状のものを用いたが、本発明において、撹拌翼はこれに限定されるものではなく、パドル翼形状やタービン翼形状、プロペラ翼形状、リボン翼形状、門形翼形状、アンカー翼形状等のいずれの形状であってもよい。また、回転方法についても、通常の1軸回転はもとより、多軸回転や遊星回転等のいずれの方法を用いてもよい。