JP6691437B2 - Modified cellulose fiber and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物で修飾され、樹脂の複合材料として有用な修飾セルロース繊維及びその製造方法、並びにこの修飾セルロース繊維を含む樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a modified cellulose fiber modified with a compound having a 9,9-bisarylfluorene skeleton and useful as a resin composite material, a method for producing the modified cellulose fiber, and a resin composition containing the modified cellulose fiber.

植物由来の繊維であるセルロースは、環境負荷が小さく、かつ持続型資源であるとともに、高弾性率、高強度、低線膨張係数などの優れた特性を有する。そのため、幅広い用途、例えば、紙、フィルムやシートなどの材料、樹脂の複合材料(例えば、樹脂の補強剤)などとして利用されている。特に、微細化したセルロース繊維(ナノファイバーなど)は、樹脂の補強剤として有用であり、セルロース原料(例えば、木材、パルプなど)からセルロースナノ繊維を製造する試みがなされている。   Cellulose, which is a fiber of plant origin, has a small environmental load, is a sustainable resource, and has excellent properties such as high elastic modulus, high strength, and low linear expansion coefficient. Therefore, they are used in a wide range of applications, for example, as materials for paper, films and sheets, and resin composite materials (for example, resin reinforcing agents). In particular, micronized cellulose fibers (such as nanofibers) are useful as a reinforcing agent for resins, and attempts have been made to produce cellulose nanofibers from cellulose raw materials (such as wood and pulp).

セルロースナノ繊維(例えば、ナノファイバー)を製造する方法には、一般的に、セルロース(例えば、パルプなど)を叩解処理する方法、ホモジナイズ処理する方法などの機械的解繊方法が利用されている。しかし、これらの解繊方法はセルロースナノ繊維にダメージを与え、弾性率や低線膨張特性の低下を招くおそれがある。   As a method for producing cellulose nanofibers (for example, nanofibers), mechanical defibration methods such as a method for beating cellulose (for example, pulp) and a method for homogenizing are generally used. However, these defibration methods may damage the cellulose nanofibers, leading to a decrease in elastic modulus and low linear expansion characteristics.

一方、機械的解繊方法を必要としないセルロース繊維の製造方法も開示されている。例えば、特開2011−225847号公報(特許文献1)には、セルロース含有成分(リグニンやヘミセルロースなどの非結晶成分を含むセルロース含有成分)と9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物(単にフルオレン化合物という場合がある)とを混合し、リグニンやヘミセルロースなどの非結晶成分を選択的に可溶化又は抽出し、損傷の少ない結晶性セルロース(又はセルロースファイバー)を製造することが記載されている。この文献の実施例では、米松と9,9−ビス[4−(2―ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(BPEF)とをオートクレーブ内で高温で加熱混合し、溶媒(ジオキサンと水との混合液)でBPEFを除去した後、濾残物を水に再分散してペイントシェーカーで分散処理し、水分散液の形態でセルロースファイバーを得ている。   On the other hand, a method for producing cellulose fibers that does not require a mechanical defibration method is also disclosed. For example, in JP 2011-225847 A (Patent Document 1), a compound containing a cellulose-containing component (a cellulose-containing component containing an amorphous component such as lignin or hemicellulose) and a 9,9-bisarylfluorene skeleton (simply fluorene) is disclosed. Compound)) and selectively solubilize or extract amorphous components such as lignin and hemicellulose to produce crystalline cellulose (or cellulose fiber) with less damage. In the examples of this document, Yonematsu and 9,9-bis [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorene (BPEF) were heated and mixed at high temperature in an autoclave to obtain a solvent (mixture of dioxane and water). After removing the BPEF in step 1, the filter residue is redispersed in water and dispersed by a paint shaker to obtain a cellulose fiber in the form of an aqueous dispersion.

しかし、非結晶成分を可溶化又は抽出して除去し、乾燥したセルロースファイバーをそのまま樹脂に添加しても、セルロースファイバーが凝集しているため、均一に分散できない。そのため、非結晶成分を可溶化又は抽出して得られたセルロースファイバーを、ペイントシェーカーなどの分散機により分散処理する必要がある。さらに、前記セルロースナノ繊維には、フルオレン化合物が結合していないため、マトリックス樹脂との複合化に利用すると、フルオレン化合物がマトリックス成分に移行し、複合体の特性を低下させるおそれがある。   However, even if the amorphous component is solubilized or extracted and removed and the dried cellulose fiber is added to the resin as it is, the cellulose fiber is agglomerated and cannot be dispersed uniformly. Therefore, it is necessary to disperse the cellulose fiber obtained by solubilizing or extracting the amorphous component with a disperser such as a paint shaker. Furthermore, since the fluorene compound is not bound to the cellulose nanofibers, if it is used for forming a composite with a matrix resin, the fluorene compound may be transferred to the matrix component and the properties of the composite may be deteriorated.

特開2016−79370号公報(特許文献2)には、セルロースナノファイバーと、カルボキシル基及び/又はエポキシ基を有するフルオレン化合物とを有機溶媒中で反応させ、フルオレン化合物が0.01〜25重量%の割合でセルロースに結合した修飾セルロース(粉体状の形態の修飾セルロース)を得ることが記載されている。この文献の実施例では、セルロースナノ繊維水分散液の水をジメチルアセトアミドで溶媒置換し、エポキシ基を有するフルオレン化合物と反応させ、修飾率が8.9重量%又は16重量%の修飾セルロースナノ繊維を調製している。   In JP-A-2016-79370 (Patent Document 2), cellulose nanofibers are reacted with a fluorene compound having a carboxyl group and / or an epoxy group in an organic solvent, and the fluorene compound is 0.01 to 25% by weight. It is described that the modified cellulose bonded to the cellulose in the ratio of (modified powder in the form of powder) is obtained. In the examples of this document, the water in the cellulose nanofiber aqueous dispersion was solvent-substituted with dimethylacetamide and reacted with a fluorene compound having an epoxy group, and the modification ratio was 8.9% by weight or 16% by weight. Is being prepared.

しかし、この文献2の方法では、セルロースのヒドロキシル基とフルオレン化合物のエポキシ基との反応を利用しているため、反応部位が特定され、セルロースナノ繊維を活性化しつつフルオレン化合物で修飾できないためか、修飾セルロースナノ繊維の分散安定性が未だ十分でない。   However, in the method of Reference 2, since the reaction between the hydroxyl group of cellulose and the epoxy group of the fluorene compound is used, the reaction site is specified, and it may be impossible to modify the cellulose nanofiber with the fluorene compound while activating it. The dispersion stability of the modified cellulose nanofiber is still insufficient.

特開2009−67817号公報(特許文献3)には、重合開始剤を用い、水系でセルロース繊維に重合性化合物をグラフト修飾することが記載され、グラフト化率が5〜1000%であることも記載されている。特開2013−234283号公報(特許文献4)には、セルロースファイバーの水分散液中で、水溶性ラジカル発生剤及び分散剤の存在下、重合性単量体を前記セルロースファイバーにグラフト重合し、精製することにより、グラフトポリマー修飾セルロースファイバーを製造することが記載されている。この文献には、重合性単量体とセルロースファイバーとの質量割合が99.9/0.1〜50/50であることも記載され、実施例では、セルロースファイバーに対する重合体のグラフト化率が54〜134質量%の修飾セルロース繊維が得られたことも記載されている。   Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-67817 (Patent Document 3) describes that a polymerization initiator is used to graft-modify a polymerizable compound onto a cellulose fiber in an aqueous system, and the grafting rate may be 5 to 1000%. Have been described. JP-A-2013-234283 (Patent Document 4) discloses that in a water dispersion of cellulose fibers, a polymerizable monomer is graft-polymerized onto the cellulose fibers in the presence of a water-soluble radical generator and a dispersant, It is described that a graft polymer-modified cellulose fiber is produced by purification. This document also describes that the mass ratio of the polymerizable monomer to the cellulose fiber is 99.9 / 0.1 to 50/50, and in the examples, the grafting ratio of the polymer to the cellulose fiber is It is also described that 54 to 134% by weight of modified cellulose fibers were obtained.

しかし、文献3の実施例では、メチルメタクリレート又はスチレンのグラフト化率が高い程、繊維強化複合材料が高い物性を発現する傾向を示していることから、10%以下の修飾率(グラフト化率)のセルロースファイバーでは、十分な効果が発現しないと考えられる。さらに、文献4の方法では、多量のグラフト重合体で修飾する必要があるだけでなく、修飾セルロースファイバー中のセルロースファイバーの含有量が低いため、樹脂との複合化において、セルロースファイバーの含有量を高めることが困難である。さらに、グラフトした重合体の含有量が多いため、相溶又は分散可能な樹脂の種類や溶媒の種類が制約される。   However, in the example of Document 3, the higher the grafting ratio of methyl methacrylate or styrene, the higher the tendency of the fiber-reinforced composite material to develop physical properties, and therefore the modification ratio (grafting ratio) of 10% or less. It is considered that the above-mentioned cellulose fiber does not exhibit a sufficient effect. Furthermore, in the method of Document 4, not only is it necessary to modify with a large amount of the graft polymer, but also the content of cellulose fiber in the modified cellulose fiber is low, so the content of cellulose fiber in the composite with the resin is It is difficult to raise. Furthermore, since the content of the grafted polymer is large, the types of compatible or dispersible resins and the types of solvents are restricted.

特開2011−225847号公報(特許請求の範囲、[0027]「0072」[0090][0098]、実施例)JP, 2011-225847, A (claim, [0027] "0072" [0090] [0098], an example). 特開2016−79370号公報(特許請求の範囲、実施例)JP-A-2016-79370 (Claims, Examples) 特開2009−67817号公報(特許請求の範囲、[0044]、実施例)JP, 2009-67817, A (claim, [0044], an example) 特開2013−234283号公報(特許請求の範囲、[0015][0016]、実施例)JP, 2013-234283, A (claim, [0015] [0016], an example)

従って、本発明の目的は、小さな修飾率であっても有機媒体(樹脂など)に対する分散性が高く、樹脂との複合化に有用な修飾セルロース繊維及びその製造方法並びにこの修飾セルロース繊維を含む樹脂組成物を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a modified cellulose fiber which has a high dispersibility in an organic medium (resin etc.) even if the modification ratio is small, and is useful for compounding with a resin, a method for producing the modified cellulose fiber, and a resin containing the modified cellulose fiber. To provide a composition.

本発明の他の目的は、活性化(又は官能基化)された修飾セルロース繊維及びその製造方法、並びにこの修飾セルロース繊維を含む樹脂組成物を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an activated (or functionalized) modified cellulose fiber, a method for producing the modified cellulose fiber, and a resin composition containing the modified cellulose fiber.

本発明のさらに他の目的は、重合性単量体の単独重合体の生成が抑制され、必要により官能基が導入された修飾セルロース繊維及びその製造方法、並びにこの修飾セルロース繊維を含む樹脂組成物を提供することにある。   Still another object of the present invention is a modified cellulose fiber in which generation of a homopolymer of a polymerizable monomer is suppressed, and a functional group is optionally introduced, a method for producing the modified cellulose fiber, and a resin composition containing the modified cellulose fiber. To provide.

本発明の別の目的は、結晶性が高く、樹脂を有効に補強可能な修飾セルロース繊維及びその製造方法並びにこの修飾セルロース繊維を含む樹脂組成物を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a modified cellulose fiber having high crystallinity and capable of effectively reinforcing a resin, a method for producing the modified cellulose fiber, and a resin composition containing the modified cellulose fiber.

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、ラジカル活性剤の存在下、セルロース繊維と、重合性基を有するとともに9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物(重合性フルオレン化合物)とを反応させると、セルロース繊維を活性化しつつセルロースナノ繊維と重合性フルオレン化合物とがグラフト結合した修飾セルロースナノ繊維が得られること、この修飾セルロースナノ繊維は、前記フルオレン化合物の結合割合(修飾量)が少量であっても、有機媒体(樹脂など)に対する親和性及び分散性が高く、樹脂と有効に複合化できることを見いだし、本発明を完成した。   MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly studying in order to achieve the said subject, the present inventors have shown that in the presence of a radical activator, a compound having a polymerizable group and a 9,9-bisarylfluorene skeleton (polymerizable fluorene compound ) Is obtained, a modified cellulose nanofiber in which the cellulose nanofiber and the polymerizable fluorene compound are graft-bonded while activating the cellulose fiber is obtained, and the modified cellulose nanofiber has a bonding ratio of the fluorene compound (modified The present invention has been completed based on the finding that even if the amount is small, it has high affinity and dispersibility for an organic medium (such as a resin) and can be effectively compounded with a resin, and completed the present invention.

すなわち、本発明の修飾セルロース繊維は、セルロース繊維に対して重合性単量体がグラフト結合(又はグラフト重合)しており、前記重合性単量体は、下記式(1)で表される9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物(以下、単に重合性フルオレン化合物という場合がある)を含んでいる。   That is, in the modified cellulose fiber of the present invention, the polymerizable monomer is graft-bonded (or graft-polymerized) to the cellulose fiber, and the polymerizable monomer is represented by the following formula (1): A compound having a 9,9-bisarylfluorene skeleton (hereinafter, may be simply referred to as a polymerizable fluorene compound) is included.

(式中、環Zはアレーン環;Rはアルキレン基;mは0又は1以上の整数;X及びXはそれぞれ独立してラジカル重合性基又は水素原子であって、X及びXのうち少なくとも一方はラジカル重合性基であり;n1及びn2は0又は1以上の整数であって、n1及びn2のうちラジカル重合性基を含む置換基の置換数に対応する少なくとも一方は1以上の整数であり;R及びRは置換基;pは0又は1以上の整数;kは0〜4の整数を示す) (In the formula, ring Z is an arene ring; R 1 is an alkylene group; m is 0 or an integer of 1 or more; X 1 and X 2 are each independently a radically polymerizable group or a hydrogen atom, and X 1 and X At least one of 2 is a radical polymerizable group; n1 and n2 are 0 or an integer of 1 or more, and at least one of n1 and n2 corresponding to the number of substituents containing the radical polymerizable group is 1 R 4 and R 5 are substituents; p is an integer of 0 or 1 or more; k is an integer of 0 to 4)

式(1)において、環Zは単環式アレーン環、多環式アレーン環又は環集合アレーン環(例えば、ベンゼン環、ナフタレン環又はビフェニル環)であり、RはC2−6アルキレン基(例えば、C2−4アルキレン基)、mは0〜5の整数(例えば、0又は1)、重合性基X及びXは、アリル基、(メタ)アクリロイル基、又は下記式(2c)で表される基であってもよく、n1及びn2はそれぞれ独立して0〜3の整数(例えば、1又は2)であってもよく、n1及びn2のうちラジカル重合性基を含む置換基の置換数に対応する少なくとも一方は1〜3であってもよい。 In the formula (1), the ring Z is a monocyclic arene ring, a polycyclic arene ring or a ring-assembled arene ring (for example, a benzene ring, a naphthalene ring or a biphenyl ring), and R 1 is a C 2-6 alkylene group ( For example, C 2-4 alkylene group), m is an integer of 0 to 5 (for example, 0 or 1), the polymerizable groups X 1 and X 2 are allyl group, (meth) acryloyl group, or the following formula (2c). And n1 and n2 may each independently be an integer of 0 to 3 (for example, 1 or 2), and a substituent containing a radically polymerizable group among n1 and n2. At least one corresponding to the number of substitutions may be 1-3.

(式中、R3a及びR3bはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を示し、Rは水素原子又はアルキル基を示す) (In the formula, R 3a and R 3b each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group)

好ましい重合性基X及びXは、前記式(2c)で表され、かつRが水素原子である基であってもよい。式(1)において、Xはラジカル重合性基、Xはラジカル重合性基又は水素原子であってもよく、n1及びn2は1であってもよい。 The preferable polymerizable groups X 1 and X 2 may be a group represented by the above formula (2c) and R 3 is a hydrogen atom. In the formula (1), X 1 may be a radical polymerizable group, X 2 may be a radical polymerizable group or a hydrogen atom, and n1 and n2 may be 1.

はアルキル基又はアルコキシ基(例えば、C1−4アルキル基)、pは0〜3の整数(例えば、0〜2の整数)、Rはシアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基(例えば、C1−4アルキル基)、kは0〜3の整数(例えば、0又は1)であってもよい。 R 4 is an alkyl group or an alkoxy group (for example, a C 1-4 alkyl group), p is an integer of 0 to 3 (for example, an integer of 0 to 2), R 5 is a cyano group, a halogen atom or an alkyl group (for example, C 1-4 alkyl group), k may be an integer of 0 to 3 (for example, 0 or 1).

セルロース繊維に対する重合性単量体のグラフト量(結合した式(1)で表される化合物の割合)は、修飾セルロース繊維の総量に対して、0.01〜20重量%程度であってもよい。また、前記修飾セルロース繊維はナノファイバーであってもよく、例えば、平均繊維径5〜500nm程度のナノファイバーであってもよい。さらに、修飾セルロース繊維の結晶化度は、60%以上(例えば、75〜90%程度)であってもよい。なお、修飾セルロース繊維は樹脂の補強材として利用することもできる。   The amount of the polymerizable monomer grafted on the cellulose fibers (the ratio of the compound represented by the formula (1) bonded) may be about 0.01 to 20% by weight based on the total amount of the modified cellulose fibers. . The modified cellulose fiber may be a nanofiber, for example, a nanofiber having an average fiber diameter of about 5 to 500 nm. Furthermore, the crystallinity of the modified cellulose fiber may be 60% or more (for example, about 75 to 90%). The modified cellulose fiber can also be used as a reinforcing material for resin.

修飾セルロース繊維は、溶媒中、ラジカル発生剤の存在下、セルロース繊維と、前記式(1)で表される化合物とを反応させて得られた生成物であってもよい。   The modified cellulose fiber may be a product obtained by reacting the cellulose fiber with a compound represented by the above formula (1) in a solvent in the presence of a radical generator.

本発明は、前記修飾セルロース繊維を含む樹脂組成物も包含する。   The present invention also includes a resin composition containing the modified cellulose fiber.

本発明は、溶媒(例えば、有機溶媒)中、ラジカル発生剤の存在下、セルロース繊維と、前記式(1)で表される化合物とを反応させ、前記修飾セルロース繊維を製造する方法も包含する。セルロース繊維(例えば、ナノセルロースファイバー)は、例えば、木材パルプ及びコットンリンターパルプから選択された少なくとも1種のパルプに由来してもよく、結晶性セルロース繊維(例えば、I型結晶構造を有するセルロース繊維)であってもよい。   The present invention also includes a method for producing the modified cellulose fiber by reacting the cellulose fiber with a compound represented by the formula (1) in a solvent (for example, an organic solvent) in the presence of a radical generator. . Cellulose fibers (eg, nanocellulose fibers) may be derived, for example, from at least one pulp selected from wood pulp and cotton linter pulp, and crystalline cellulose fibers (eg, cellulose fibers having a type I crystal structure). ) May be sufficient.

本発明の修飾セルロース繊維は、セルロース繊維に対して重合性フルオレン化合物がグラフト結合しているため、小さな修飾率であっても種々の有機媒体(樹脂など)に対して高い親和性又は混和性を有しており、樹脂に対して高い分散性を示し、高い補強性を有する。そのため、樹脂との複合化に有用である。また、重合性単量体の単独重合体の生成を抑制でき、必要により官能基を導入でき、有効に樹脂と複合化できる。さらに、セルロース繊維の分解を抑制できるとともに、結晶性も維持できるため、高分子量かつ結晶性の高い修飾セルロース繊維を得ることができる。このような修飾セルロース繊維は、高強度、高弾性率、低線膨張特性などの優れた特性を有し、かつ樹脂に簡便に分散できるため、樹脂の複合材料(例えば、補強材)として有用である。   The modified cellulose fiber of the present invention has a polymerizable fluorene compound graft-bonded to the cellulose fiber, so that it has high affinity or miscibility with various organic media (such as resins) even with a small modification rate. It has a high dispersibility with respect to the resin and a high reinforcing property. Therefore, it is useful for compounding with a resin. Further, the formation of a homopolymer of a polymerizable monomer can be suppressed, a functional group can be introduced if necessary, and the resin can be effectively combined with a resin. Furthermore, since the decomposition of the cellulose fiber can be suppressed and the crystallinity can be maintained, a modified cellulose fiber having a high molecular weight and high crystallinity can be obtained. Such a modified cellulose fiber has excellent properties such as high strength, high elastic modulus, and low linear expansion property, and can be easily dispersed in a resin, so that it is useful as a resin composite material (for example, a reinforcing material). is there.

図1は、実施例1及び比較例1で得られた修飾セルロースナノファイバーの分散性を示す写真である。FIG. 1 is a photograph showing the dispersibility of the modified cellulose nanofibers obtained in Example 1 and Comparative Example 1.

本発明の修飾セルロース繊維は、セルロース繊維と、このセルロース繊維に対してグラフト結合(又はグラフト重合)した9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物(重合性フルオレン化合物)とを含んでいる。   The modified cellulose fiber of the present invention contains a cellulose fiber and a compound having a 9,9-bisarylfluorene skeleton (polymerizable fluorene compound) graft-bonded (or graft-polymerized) to the cellulose fiber.

[セルロース繊維]
セルロースとしては、リグニン、ヘミセルロースなどの非セルロース成分の含有量が少ないパルプ、例えば、植物由来のセルロース原料{例えば、木材[例えば、針葉樹(マツ、モミ、トウヒ、ツガ、スギなど)、広葉樹(ブナ、カバ、ポプラ、カエデなど)など]、草本類[麻類(麻、亜麻、マニラ麻、ラミーなど)、ワラ、バガス、ミツマタなど]、種子毛繊維(コットンリンター、ボンバックス綿、カポックなど)、竹、サトウキビなど}、動物由来のセルロース原料(ホヤセルロースなど)、バクテリア由来のセルロース原料(ナタデココに含まれるセルロースなど)などから製造されたパルプなどが例示できる。これらのセルロースは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのセルロースのうち、木材パルプ(例えば、針葉樹パルプ、広葉樹パルプなど)、種子毛繊維由来のパルプ(例えば、コットンリンターパルプ)由来のセルロースなどが好ましい。なお、パルプは、パルプ材を機械的に処理した機械パルプであってもよいが、非セルロース成分の含有量が少ないことからパルプ材を化学的に処理した化学パルプが好ましい。また、セルロースは、前記例示のパルプ(例えば、化学パルプ)などを微細化(ミクロフィブリル化)したセルロース繊維、特に、セルロースナノファイバーであるのが好ましい。
[Cellulose fiber]
As the cellulose, lignin, pulp with a low content of non-cellulose components such as hemicellulose, for example, plant-derived cellulose raw material {for example, wood [for example, conifers (pine, fir, spruce, hemlock, cedar, etc.), hardwood (beech). , Hippo, poplar, maple, etc.), herbs [linen (hemp, flax, Manila hemp, ramie, etc.), straw, bagasse, mitsumata, etc.], seed hair fiber (cotton linter, bombax cotton, kapok, etc.), Pulp and the like produced from bamboo, sugar cane, etc., animal-derived cellulose raw materials (such as ascidian cellulose), and bacterial-derived cellulose raw materials (such as cellulose contained in nata de coco). These celluloses can be used alone or in combination of two or more kinds. Among these celluloses, wood pulp (for example, softwood pulp, hardwood pulp, etc.), seed hair fiber-derived pulp (for example, cotton linter pulp), and the like are preferable. The pulp may be mechanical pulp obtained by mechanically treating the pulp material, but chemical pulp obtained by chemically treating the pulp material is preferable because the content of the non-cellulose component is small. In addition, the cellulose is preferably a cellulose fiber obtained by refining (microfibrillating) the above-exemplified pulp (for example, chemical pulp) or the like, particularly cellulose nanofiber.

セルロース繊維と非セルロース成分との総量に対するセルロースの割合(含有量)は、例えば、70重量%以上(例えば、75〜100重量%)、好ましくは80重量%以上(例えば、85〜100重量%)、さらに好ましくは90重量%以上(例えば、95〜100重量%)程度であってもよい。   The ratio (content) of cellulose to the total amount of cellulose fibers and non-cellulose components is, for example, 70% by weight or more (for example, 75 to 100% by weight), preferably 80% by weight or more (for example, 85 to 100% by weight). More preferably, it may be about 90% by weight or more (for example, 95 to 100% by weight).

セルロース繊維の平均繊維径は、マイクロメーターサイズ(例えば、1〜20μm)であってもよいが、樹脂の補強性の観点から、ナノメーターサイズ、例えば、2〜1000nm(例えば、4〜700nm)、好ましくは5〜500nm(例えば、7〜250nm)、さらに好ましくは10〜100nm程度であってもよく、10〜80nm(例えば、20〜70nm、特に25〜50nm)程度であってもよい。   The average fiber diameter of the cellulose fibers may be a micrometer size (for example, 1 to 20 μm), but from the viewpoint of the reinforcing property of the resin, a nanometer size, for example, 2 to 1000 nm (for example, 4 to 700 nm), The thickness may be preferably 5 to 500 nm (eg, 7 to 250 nm), more preferably 10 to 100 nm, or 10 to 80 nm (eg, 20 to 70 nm, particularly 25 to 50 nm).

セルロース繊維の平均繊維長は、例えば、0.01〜500μm(例えば、0.05〜400μm)程度の範囲から選択でき、通常、0.1〜300μm(例えば、0.1〜200μm)、好ましくは0.2〜100μm(例えば、0.3〜80μm)、さらに好ましくは0.5〜30μm(例えば、0.5〜10μm)程度であってもよい。   The average fiber length of the cellulose fibers can be selected, for example, from the range of about 0.01 to 500 μm (eg, 0.05 to 400 μm), and is usually 0.1 to 300 μm (eg, 0.1 to 200 μm), preferably It may be about 0.2 to 100 μm (for example, 0.3 to 80 μm), and more preferably about 0.5 to 30 μm (for example, 0.5 to 10 μm).

さらに、セルロース繊維の平均繊維径に対する平均繊維長の割合(アスペクト比)は、例えば、5以上(例えば、5〜10000程度)、好ましくは10以上(例えば、10〜5000程度)、さらに好ましくは20以上(例えば、20〜3000程度)、特に50以上(例えば、50〜2000程度)であってもよく、100以上(例えば、100〜1000程度)、さらには200以上(例えば、200〜800程度)であってもよい。アスペクト比が小さすぎると、樹脂の補強効果が低下し、アスペクト比が大きすぎても、繊維が分解(又は損傷)しやすくなる虞がある。   Furthermore, the ratio (aspect ratio) of the average fiber length to the average fiber diameter of the cellulose fibers is, for example, 5 or more (eg, about 5 to 10000), preferably 10 or more (eg, about 10 to 5000), and more preferably 20. Above (for example, about 20 to 3000), particularly 50 or more (for example, about 50 to 2000), 100 or more (for example, 100 to 1000), and further 200 or more (for example, 200 to 800) May be If the aspect ratio is too small, the reinforcing effect of the resin is lowered, and if the aspect ratio is too large, the fibers may be easily decomposed (or damaged).

セルロース繊維は、結晶性の高いセルロース繊維であってもよく、セルロース繊維の結晶化度は、例えば、40〜100%(例えば、50〜100%)、好ましくは60〜95%、さらに好ましくは70〜90%(例えば、75〜90%)程度であってもよく、通常、結晶化度が60%以上であってもよい。本発明の製造方法では、セルロース繊維の結晶性を維持できることから、結晶化度の高いセルロースを使用すれば、高結晶性の修飾セルロース繊維を得ることができる。そのため、結晶性セルロースを好適に使用してもよい。なお、セルロース繊維の結晶構造としては、例えば、I型、II型、III型、IV型などが例示でき、低線膨張特性及び弾性率などが高いI型結晶構造が好ましい。   The cellulose fiber may be a highly crystalline cellulose fiber, and the crystallinity of the cellulose fiber is, for example, 40 to 100% (for example, 50 to 100%), preferably 60 to 95%, and more preferably 70. ˜90% (for example, 75 to 90%), and usually the crystallinity may be 60% or more. In the production method of the present invention, the crystallinity of the cellulose fiber can be maintained, so that the use of cellulose having a high crystallinity makes it possible to obtain a highly crystalline modified cellulose fiber. Therefore, crystalline cellulose may be preferably used. As the crystal structure of the cellulose fiber, for example, I-type, II-type, III-type, IV-type and the like can be exemplified, and the I-type crystal structure having low linear expansion characteristics and elastic modulus is preferable.

(重合性フルオレン化合物)
前記重合性フルオレン化合物は、9,9−ビスアリール骨格とともにラジカル重合性基を有し、下記式(1)で表される。
(Polymerizable fluorene compound)
The polymerizable fluorene compound has a radical polymerizable group together with a 9,9-bisaryl skeleton and is represented by the following formula (1).

(式中、環Zはアレーン環;Rはアルキレン基;mは0又は1以上の整数;X及びXはそれぞれ独立してラジカル重合性基又は水素原子であって、X及びXのうち少なくとも一方はラジカル重合性基であり;n1及びn2は0又は1以上の整数であって、n1及びn2のうちラジカル重合性基を含む置換基の置換数に対応する少なくとも一方は1以上の整数であり;R及びRは置換基;pは0又は1以上の整数;kは0〜4の整数を示す) (In the formula, ring Z is an arene ring; R 1 is an alkylene group; m is 0 or an integer of 1 or more; X 1 and X 2 are each independently a radically polymerizable group or a hydrogen atom, and X 1 and X At least one of 2 is a radical polymerizable group; n1 and n2 are 0 or an integer of 1 or more, and at least one of n1 and n2 corresponding to the number of substituents containing the radical polymerizable group is 1 R 4 and R 5 are substituents; p is an integer of 0 or 1 or more; k is an integer of 0 to 4)

前記式(1)において、環Zで表されるアレーン環として、ベンゼン環などの単環式アレーン環、多環式アレーン環などが挙げられ、多環式アレーン環には、縮合多環式アレーン環(縮合多環式炭化水素環)、環集合アレーン環(環集合芳香族炭化水素環)などが含まれる。   In the above formula (1), examples of the arene ring represented by ring Z include a monocyclic arene ring such as a benzene ring and a polycyclic arene ring. The polycyclic arene ring includes a condensed polycyclic arene ring. A ring (fused polycyclic hydrocarbon ring), a ring-collecting arene ring (ring-collecting aromatic hydrocarbon ring) and the like are included.

縮合多環式アレーン環としては、例えば、縮合二環式アレーン(例えば、ナフタレンなどの縮合二環式C10−16アレーン)環、縮合三環式アレーン(例えば、アントラセン、フェナントレンなど)環などの縮合二乃至四環式アレーン環などが挙げられる。好ましい縮合多環式アレーン環としては、ナフタレン環、アントラセン環などが挙げられ、特に、ナフタレン環が好ましい。なお、2つの環Zは同一の又は異なる環であってもよい。 Examples of the fused polycyclic arene ring include a fused bicyclic arene (eg, fused bicyclic C 10-16 arene such as naphthalene) ring, a fused tricyclic arene (eg, anthracene, phenanthrene, etc.) ring, and the like. Examples include fused bi- to tetra-cyclic arene rings. Examples of preferable fused polycyclic arene ring include naphthalene ring and anthracene ring, and naphthalene ring is particularly preferable. The two rings Z may be the same or different rings.

環集合アレーン環としては、ビアレーン環、例えば、ビフェニル環、ビナフチル環、フェニルナフタレン環(1−フェニルナフタレン環、2−フェニルナフタレン環など)などのビC6−12アレーン環、テルアレーン環、例えば、テルフェニレン環などのテルC6−12アレーン環などが例示できる。好ましい環集合アレーン環としては、ビC6−10アレーン環、特にビフェニル環などが挙げられる。 Examples of the ring-collecting arene ring include a bilane ring, for example, a biphenyl ring, a binaphthyl ring, a biC 6-12 arene ring such as a phenylnaphthalene ring (1-phenylnaphthalene ring, 2-phenylnaphthalene ring, etc.), a terarene ring, for example, An example is a ter C 6-12 arene ring such as a terphenylene ring. Preferred ring-assembled arene rings include biC 6-10 arene rings, especially biphenyl rings.

前記式(1)において、アルキレン基Rには、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基が含まれ、直鎖状アルキレン基としては、例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などのC2−6アルキレン基(好ましくは直鎖状C2−4アルキレン基、さらに好ましくは直鎖状C2−3アルキレン基、特にエチレン基)が例示でき、分岐鎖状アルキレン基としては、例えば、プロピレン基、1,2−ブタンジイル基、1,3−ブタンジイル基などの分岐鎖状C3−6アルキレン基(好ましくは分岐鎖状C3−4アルキレン基、特にプロピレン基)などが挙げられる。なお、mが2以上の整数である場合、アルキレン基Rの種類は、同一又は異なっていてもよい。また、アルキレン基Rの種類は、同一の又は異なる環Zにおいて、同一又は異なっていてもよい。 In the formula (1), the alkylene group R 1 includes a linear or branched alkylene group, and examples of the linear alkylene group include C 2 such as ethylene group, trimethylene group and tetramethylene group. A -6 alkylene group (preferably a linear C2-4 alkylene group, more preferably a linear C2-3 alkylene group, particularly an ethylene group) can be exemplified, and examples of the branched chain alkylene group include a propylene group. And a branched C 3-6 alkylene group such as a 1,2-butanediyl group and a 1,3-butanediyl group (preferably a branched C 3-4 alkylene group, particularly a propylene group). When m is an integer of 2 or more, the alkylene groups R 1 may be the same or different. Further, the alkylene groups R 1 may be the same or different in the same or different rings Z.

オキシアルキレン基(OR)の数mは、0〜20の整数(例えば、0〜15の整数)程度の範囲から選択でき、例えば、0〜10(例えば、1〜8)の整数、好ましくは0〜5(例えば、1〜5)の整数、さらに好ましくは0〜4(例えば、1〜4)の整数、特に0〜3(例えば、1〜3)程度の整数であってもよく、通常、0〜2の整数(例えば、0又は1)であってもよい。 The number m of the oxyalkylene group (OR 1 ) can be selected from the range of about an integer of 0 to 20 (for example, an integer of 0 to 15), for example, an integer of 0 to 10 (for example, 1 to 8), preferably It may be an integer of 0 to 5 (for example, 1 to 5), more preferably an integer of 0 to 4 (for example, 1 to 4), particularly an integer of about 0 to 3 (for example, 1 to 3), and usually , And an integer of 0 to 2 (for example, 0 or 1).

重合性基X及びXは、同一又は異なって、下記式(2a)で表されるアリル基、下記式(2b)で表される(メタ)アクリロイル基、又は下記式(2c)で表される基であってもよい。 The polymerizable groups X 1 and X 2 are the same or different and are represented by the allyl group represented by the following formula (2a), the (meth) acryloyl group represented by the following formula (2b), or the following formula (2c). It may be a group that is

(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、R3a及びR3bはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を示し、Rは水素原子又はアルキル基を示す) (In the formula, R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 3a and R 3b each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.)

3a、R3b、Rで表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1−6アルキル基(好ましくはC1−4ルキル基)などが例示できる。好ましいR3a及びR3bは、通常、同時にアルキル基であることはなく、R3a及びR3bの双方が水素原子、又はR3a及びR3bの一方が水素原子であり、他方がアルキル基(特にメチル基)である場合が多く、Rは水素原子である場合が多い。 Examples of the alkyl group represented by R 3a , R 3b , and R 3 include a linear or branched C 1-6 alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, and a t-butyl group. (Preferably a C 1-4 alkyl group) and the like can be exemplified. Preferred R 3a and R 3b are not usually alkyl groups at the same time, both R 3a and R 3b are hydrogen atoms, or one of R 3a and R 3b is a hydrogen atom and the other is an alkyl group (especially In many cases, R 3 is a hydrogen atom.

このような重合性基X及びXを有するフルオレン化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましい重合性基X及びXは、重合性不飽和二重結合を有する多価カルボン酸又はその反応性誘導体に由来する重合性基、例えば、前記式(2c)で表される重合性基が含まれる。このような重合性基X及びX(特に、マレイン酸に由来する重合性基)を有する重合性フルオレン化合物は単独重合性が低く、セルロース繊維に対して有効にグラフト結合でき、修飾率が小さくても、高い効果が発現するようである。しかも、セルロース繊維とのグラフト反応により、修飾セルロース繊維に活性なカルボキシル基又はアルコキシカルボニル基を導入できる。 These fluorene compounds having the polymerizable groups X 1 and X 2 can be used alone or in combination of two or more kinds. Preferable polymerizable groups X 1 and X 2 are a polymerizable group derived from a polyvalent carboxylic acid having a polymerizable unsaturated double bond or a reactive derivative thereof, for example, a polymerizable group represented by the above formula (2c). Is included. A polymerizable fluorene compound having such polymerizable groups X 1 and X 2 (in particular, a polymerizable group derived from maleic acid) has a low homopolymerizability and can be effectively graft-bonded to cellulose fibers, and the modification rate is high. Even if it is small, it seems to have a high effect. Moreover, an active carboxyl group or alkoxycarbonyl group can be introduced into the modified cellulose fiber by a graft reaction with the cellulose fiber.

なお、一部のカルボキシル基又はアルコキシカルボニル基は、セルロース繊維のヒドロキシル基と反応していてもよい。   It should be noted that some of the carboxyl groups or alkoxycarbonyl groups may have reacted with the hydroxyl groups of the cellulose fiber.

前記式(1)において、基[X−(OR−](XはX又はXを示す。以下、同じ)の置換数n1及びn2は、それぞれ独立して0又は1以上の整数(例えば、0〜3の整数)であって、同時に「0」であることはなく、n1及びn2のうち少なくとも一方が、環Zの種類に応じて、1以上の整数、例えば、1〜4の整数、好ましくは1〜3の整数、さらに好ましくは1又は2の整数、特に1であってもよい。なお、置換数n1及びn2は、それぞれの環Zにおいて、同一又は異なっていてもよく、n1及びn2のうちラジカル重合性基を含む置換基の置換数に対応する少なくとも一方は1以上の整数(例えば、1〜3の整数、特に1又は2)であってもよい。 In the formula (1), the number of substitutions n1 and n2 of the group [X- (OR 1 ) m- ] (X represents X 1 or X 2 , the same applies hereinafter) is 0 or 1 or more, independently. It is an integer (for example, an integer of 0 to 3) and is not “0” at the same time, and at least one of n1 and n2 is an integer of 1 or more depending on the type of the ring Z, for example, 1 to It may be an integer of 4, preferably an integer of 1 to 3, more preferably an integer of 1 or 2, especially 1. In addition, the substitution numbers n1 and n2 may be the same or different in each ring Z, and at least one corresponding to the substitution number of the substituent containing a radically polymerizable group in n1 and n2 is an integer of 1 or more ( For example, it may be an integer of 1 to 3, particularly 1 or 2).

好ましい態様では、Xがラジカル重合性基、Xがラジカル重合性基又は水素原子であり、n1及びn2が1であってもよく、重合性基X及びXは、アリル基、(メタ)アクリロイル基、特に式(2c)で表される重合性基であってもよい。 In a preferred embodiment, X 1 is a radically polymerizable group, X 2 is a radically polymerizable group or a hydrogen atom, n1 and n2 may be 1, and the polymerizable groups X 1 and X 2 are allyl groups, ( It may be a (meth) acryloyl group, particularly a polymerizable group represented by the formula (2c).

なお、基[X−(OR−]は、環Zの適当な位置に置換でき、例えば、環Zがベンゼン環である場合には、フェニル基の2−,3−,4−位(特に、3−位及び/又は4−位)に置換している場合が多く、環Zがナフタレン環である場合には、ナフチル基の5〜8−位である場合が多く、例えば、フルオレンの9−位に対してナフタレン環の1−位又は2−位が置換し(1−ナフチル又は2−ナフチルの関係で置換し)、この置換位置に対して、1,5−位、2,6−位などの関係(特にnが1である場合、2,6−位の関係)で基[X−(OR−]が置換している場合が多い。また、nが2以上である場合、置換位置は、特に限定されない。また、環集合アレーン環Zにおいて、基[X−(OR−]の置換位置は、特に限定されず、例えば、フルオレンの9−位に結合したアレーン環及び/又はこのアレーン環に隣接するアレーン環に置換していてもよい。例えば、ビフェニル環Zの3−位又は4−位がフルオレンの9−位に結合していてもよく、ビフェニル環Zの4−位がフルオレンの9−位に結合しているとき、基[X−(OR−]の置換位置は、2−,3−,2’−,3’−,4’−位のいずれであってもよく、通常、2−,3’−,4’−位、好ましくは2−,4’−位(特に、2−位)に置換していてもよい。 The group [X- (OR 1 ) m- ] can be substituted at an appropriate position on the ring Z. For example, when the ring Z is a benzene ring, the 2-, 3-, 4-position of the phenyl group can be substituted. (In particular, 3-position and / or 4-position) is often substituted, and when ring Z is a naphthalene ring, it is often 5- to 8-position of the naphthyl group, for example, fluorene. At the 1-position or 2-position of the naphthalene ring (substituting in the relationship of 1-naphthyl or 2-naphthyl) for the 9-position of 1, and the 1,5-position, 2, In many cases, the group [X— (OR 1 ) m −] is substituted by a relationship such as the 6-position (particularly the relationship at the 2,6-position when n is 1 ). Further, when n is 2 or more, the substitution position is not particularly limited. Further, in the ring-assembled arene ring Z, the substitution position of the group [X— (OR 1 ) m −] is not particularly limited, and is, for example, an arene ring bonded to the 9-position of fluorene and / or adjacent to this arene ring. May be substituted on the arene ring. For example, the 3-position or 4-position of the biphenyl ring Z may be bonded to the 9-position of fluorene, and when the 4-position of the biphenyl ring Z is bonded to the 9-position of fluorene, the group [X The substitution position of-(OR 1 ) m- ] may be any of 2-, 3-, 2'-, 3'-, 4'-position, and usually 2-, 3'-, 4 '. It may be substituted at the -position, preferably the 2-, 4'-position (particularly the 2-position).

前記式(1)において、置換基Rとしては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1−10アルキル基、好ましくは直鎖状又は分岐鎖状C1−6アルキル基、さらに好ましくは直鎖状又は分岐鎖状C1−4アルキル基など)、シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロへキシル基などのC5−10シクロアルキル基など)、アリール基[フェニル基、アルキルフェニル基(メチルフェニル(トリル)基、ジメチルフェニル(キシリル)基など)、ビフェニル基、ナフチル基などのC6−12アリール基]、アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基などの直鎖状又は分岐鎖状C1−10アルコキシ基など)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロへキシルオキシ基などのC5−10シクロアルキルオキシ基など)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基などのC6−10アリールオキシ基など)、アラルキルオキシ基(例えば、ベンジルオキシ基などのC6−10アリール−C1−4アルキルオキシ基など)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基などのC1−10アルキルチオ基など)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロへキシルチオ基などのC5−10シクロアルキルチオ基など)、アリールチオ基(例えば、チオフェノキシ基などのC6−10アリールチオ基など)、アラルキルチオ基(例えば、ベンジルチオ基などのC6−10アリール−C1−4アルキルチオ基など)、アシル基(例えば、アセチル基などのC1−6アシル基など)、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など)、ニトロ基、シアノ基、ジアルキルアミノ基(例えば、ジメチルアミノ基などのジC1−4アルキルアミノ基など)、ジアルキルカルボニルアミノ基(例えば、ジアセチルアミノ基などのジC1−4アルキル−カルボニルアミノ基など)などが例示できる。 In the formula (1), as the substituent R 4 , a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), an alkyl group (a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, Linear or branched C 1-10 alkyl group such as s-butyl group and t-butyl group, preferably linear or branched C 1-6 alkyl group, more preferably linear or branched chain etc. Jo C 1-4 alkyl group), a cycloalkyl group (cyclopentyl group and C 5-10 cycloalkyl groups such as cyclohexyl group), an aryl group [phenyl group, alkylphenyl group (methylphenyl (tolyl) group, Dimethylphenyl (xylyl) group, etc., biphenyl group, C 6-12 aryl group such as naphthyl group], aralkyl group (C such as benzyl group, phenethyl group etc.) 6-10 aryl-C 1-4 alkyl group), an alkoxy group (for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a t-butoxy group, or another linear or branched C). 1-10 alkoxy group), cycloalkoxy group (for example, C 5-10 cycloalkyloxy group such as cyclohexyloxy group), aryloxy group (for example, C 6-10 aryloxy group such as phenoxy group) , Aralkyloxy groups (eg, C 6-10 aryl-C 1-4 alkyloxy groups such as benzyloxy group), alkylthio groups (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, n-butylthio group, t-butylthio group) Groups such as C 1-10 alkylthio groups), cycloalkylthio groups (eg cyclohexyl) A C 5-10 cycloalkylthio group such as a ruthio group), an arylthio group (eg, a C 6-10 arylthio group such as a thiophenoxy group), an aralkylthio group (eg a C 6-10 aryl-C such as a benzylthio group). 1-4 alkylthio group), acyl group (for example, C 1-6 acyl group such as acetyl group), carboxy group, alkoxycarbonyl group (for example, C 1-4 alkoxy-carbonyl group such as methoxycarbonyl group) , Nitro group, cyano group, dialkylamino group (eg, diC 1-4 alkylamino group such as dimethylamino group), dialkylcarbonylamino group (eg, diC 1-4 alkyl-carbonylamino group such as diacetylamino group) Groups, etc.) and the like.

これらの置換基Rのうち、代表的には、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アシル基、カルボキシ基、ニトロ基、シアノ基、置換アミノ基などが挙げられる。好ましい置換基Rとしては、アルコキシ基、アルキル基など、特にメチル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1−4アルキル基が挙げられる。なお、置換基Rがアリール基であるとき、置換基Rは、環Zとともに、前記環集合アレーン環を形成してもよい。置換基Rの種類は、同一の又は異なる環Zにおいて、同一又は異なっていてもよい。 Of these substituents R 4 , typically, a halogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an acyl group, a carboxy group, a nitro group, a cyano group, a substituted amino group and the like. Can be mentioned. Preferred examples of the substituent R 4 include a linear or branched C 1-4 alkyl group such as an alkoxy group and an alkyl group, particularly a methyl group. When the substituent R 4 is an aryl group, the substituent R 4 together with the ring Z may form the ring-collecting arene ring. The types of the substituents R 4 may be the same or different in the same or different ring Z.

置換数pの数は、環Zの種類などに応じて適宜選択でき、例えば、0〜8程度の整数であってもよく、0〜4の整数、好ましくは0〜3(例えば、0〜2)の整数、特に0又は1であってもよい。特に、pが1である場合、環Zがベンゼン環、ナフタレン環又はビフェニル環、置換基Rがメチル基であってもよい。 The number of substitutions p can be appropriately selected depending on the type of the ring Z, and may be, for example, an integer of 0 to 8, an integer of 0 to 4, preferably 0 to 3 (for example, 0 to 2). ), Especially 0 or 1. In particular, when p is 1, the ring Z may be a benzene ring, a naphthalene ring or a biphenyl ring, and the substituent R 4 may be a methyl group.

置換基Rとして、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など)、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などのC1−6アルキル基)、アリール基(フェニル基などのC6−10アリール基)などが挙げられる。 As the substituent R 5 , a cyano group, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, etc.), a carboxy group, an alkoxycarbonyl group (for example, a C 1-4 alkoxy-carbonyl group such as a methoxycarbonyl group), an alkyl group (C 1-6 alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group) and aryl group (C 6-10 aryl group such as phenyl group).

これらの置換基Rのうち、代表的には、アルキル基、カルボキシ基又はC1−2アルコキシ−カルボニル基、シアノ基、ハロゲン原子など、特にメチル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1−4アルキル基が好ましい。置換数kは0〜4(例えば、0〜3)の整数、好ましくは0〜2の整数(例えば、0又は1)、特に0である。なお、置換数kは、互いに同一又は異なっていてもよく、kが2以上である場合、置換基Rの種類は互いに同一又は異なっていてもよく、フルオレン環の2つのベンゼン環に置換する置換基Rの種類は同一又は異なっていてもよい。また、置換基Rの置換位置は、特に限定されず、例えば、フルオレン環の2−位乃至7−位(2−位、3−位及び/又は7−位など)であってもよい。 Of these substituents R 5 , typically, a linear or branched C 1 such as an alkyl group, a carboxy group or a C 1-2 alkoxy-carbonyl group, a cyano group, a halogen atom and the like, particularly a methyl group. -4 Alkyl groups are preferred. The substitution number k is an integer of 0 to 4 (for example, 0 to 3), preferably an integer of 0 to 2 (for example, 0 or 1), and particularly 0. The substitution numbers k may be the same or different from each other, and when k is 2 or more, the types of the substituents R 5 may be the same or different from each other, and the two benzene rings of the fluorene ring are substituted. The types of the substituents R 5 may be the same or different. The substitution position of the substituent R 5 is not particularly limited and may be, for example, the 2-position to the 7-position (2-position, 3-position and / or 7-position) of the fluorene ring.

前記式(1)において、mが0であり、X及びXが式(2c)のRが水素原子である重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)であり、n1及びn2が1である化合物としては、9,9−ビス((3−カルボキシアクリロイルオキシ)アレーン)フルオレン類{例えば、9,9−ビス(4−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(6−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)−2−ナフチル)フルオレン、9,9−ビス(5−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)−1−ナフチル)フルオレンなどの9,9−ビス(3−カルボキシアクリロイルオキシC6−12アリール)フルオレン、9,9−ビス(3−フェニル−4−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−フェニル−3−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(C6−12アリール−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)C6−12アリール)フルオレン、9,9−ビス(3−メチル−4−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−メチル−3−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(C1−4アルキル−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)C6−12アリール)フルオレンなどが例示できる。 In the formula (1), m is 0, X 1 and X 2 are a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group) in which R 3 of the formula (2c) is a hydrogen atom, and n1 and n2 are 1 Some compounds include 9,9-bis ((3-carboxyacryloyloxy) arene) fluorenes (for example, 9,9-bis (4- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene, 9,9-bis ( 3- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene, 9,9-bis (6- (3-carboxyacryloyloxy) -2-naphthyl) fluorene, 9,9-bis (5- (3-carboxyacryloyloxy) 9,9-bis (3-carboxyacryloyloxy C 6-12 aryl) fluorene such as -1-naphthyl) fluorene, 9,9-bis (3 9,9-bis (C 6-12 such as -phenyl-4- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene and 9,9-bis (4-phenyl-3- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene Aryl- (3-carboxyacryloyloxy) C 6-12 aryl) fluorene, 9,9-bis (3-methyl-4- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene, 9,9-bis (4-methyl-) Examples include 9,9-bis (C 1-4 alkyl- (3-carboxyacryloyloxy) C 6-12 aryl) fluorene such as 3- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene.

前記式(1)において、mが1であり、X及びXが式(2c)のRが水素原子である重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)であり、n1及びn2が1である化合物としては、9,9−ビス((3−カルボキシアクリロイルオキシ)アルコキシアレーン)フルオレン類{例えば、9,9−ビス[4−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)プロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[6−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[6−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)プロポキシ)−2−ナフチル]フルオレンなどの9,9−ビス((3−カルボキシアクリロイルオキシ)C2−4アルコキシC6−12アリール)フルオレン、9,9−ビス[4−フェニル−3−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−フェニル−3−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)プロポキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[C6−12アリール−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)C2−4アルコキシC6−12アリール]フルオレン、9,9−ビス[3−メチル−4−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−メチル−3−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)プロポキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[C1−4アルキル−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)C2−4アルコキシC6−12アリール]フルオレンなど}などが例示できる。 In the formula (1), m is 1, X 1 and X 2 are a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group) in which R 3 of the formula (2c) is a hydrogen atom, and n1 and n2 are 1 As one compound, 9,9-bis ((3-carboxyacryloyloxy) alkoxyarene) fluorenes {for example, 9,9-bis [4- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [4- (2- (3-carboxyacryloyloxy) propoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [6- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) -2-naphthyl] fluorene , 9,9-bis [(-(2- (3-carboxyacryloyloxy) propoxy) -2-naphthyl] fluorene and other 9,9-bis (( - carboxy acryloyloxy) C 2-4 alkoxy C 6-12 aryl) fluorene, 9,9-bis [4-phenyl-3- (2- (3-carboxy-acryloyloxy) ethoxy) phenyl] fluorene, 9,9 9,9-bis [C 6-12 aryl- (3-carboxyacryloyloxy) C 2-4 alkoxy C such as bis [4-phenyl-3- (2- (3-carboxyacryloyloxy) propoxy) phenyl] fluorene 6-12 aryl] fluorene, 9,9-bis [3-methyl-4- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [4-methyl-3- (2- (3-carboxy-acryloyloxy) propoxy) phenyl] fluorene such as 9,9-bis [C 1-4 Al Le - (3-carboxy-acryloyloxy) C 2-4 alkoxy C 6-12 aryl] fluorene}, and others.

前記式(1)において、mが0であり、X及びXが式(2c)のRが水素原子である重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)であり、n1及びn2が2以上である化合物としては、9,9−ビス[(ポリ)(3−カルボキシアクリロイルオキシ)アレーン]フルオレン類{9,9−ビス(3,4−ジ(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(2,4−ジ(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(ジ又はトリ(3−カルボキシアクリロイルオキシ)C6−12アリール)フルオレンなど}などが例示できる。 In the formula (1), m is 0, X 1 and X 2 are a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group) in which R 3 of the formula (2c) is a hydrogen atom, and n1 and n2 are 2 or more. Examples of the compound are: 9,9-bis [(poly) (3-carboxyacryloyloxy) arene] fluorenes {9,9-bis (3,4-di (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene, 9 And 9,9-bis (2,4-di (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene and other 9,9-bis (di or tri (3-carboxyacryloyloxy) C 6-12 aryl) fluorene and the like} are exemplified. it can.

前記式(1)において、mが1であり、X及びXが式(2c)のRが水素原子である重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)であり、n1及びn2が2以上である化合物としては、例えば、9,9−ビス[(ポリ)(3−カルボキシアクリロイルオキシ)アルコキシアレーン]フルオレン類{9,9−ビス[3,4−ジ(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス(ジ又はトリ(3−カルボキシアクリロイルオキシ)C2−4アルコキシC6−12アリール)フルオレンなど}などが例示できる。 In the formula (1), m is 1, X 1 and X 2 are a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group) in which R 3 of the formula (2c) is a hydrogen atom, and n1 and n2 are 2 or more. Examples of the compound represented by the formula: 9,9-bis [(poly) (3-carboxyacryloyloxy) alkoxyarene] fluorenes {9,9-bis [3,4-di (2- (3-carboxyacryloyloxy) ) Ethoxy) phenyl] fluorene and the like, 9,9-bis (di or tri (3-carboxyacryloyloxy) C 2-4 alkoxy C 6-12 aryl) fluorene and the like} and the like.

前記式(1)において、mが0又は1であり、Xが重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)、Xが水素原子であり、n1及びn2が1又は2以上である化合物としては、前記mが0又は1の化合物に対応し、一方のXが重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)であり、他方のXが水素原子である化合物が例示できる。 In the above formula (1), as a compound in which m is 0 or 1, X 1 is a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group), X 2 is a hydrogen atom, and n1 and n2 are 1 or 2 or more, , M corresponds to a compound of 0 or 1, and one X 1 is a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group) and the other X 2 is a hydrogen atom.

前記式(1)において、mが2以上の化合物としては、前記mが0又は1の化合物に対応し、オキシアルキレン基(特にオキシC2−4アルキレン基)の繰り返し単位mが2〜10の化合物などが挙げられる。mが2以上の具体的な化合物を表1及び表2に示す。 In the formula (1), the compound in which m is 2 or more corresponds to the compound in which m is 0 or 1, and the repeating unit m of the oxyalkylene group (especially oxyC 2-4 alkylene group) is 2 to 10 A compound etc. are mentioned. Tables 1 and 2 show specific compounds in which m is 2 or more.

前記式(1)中、k=0、p=0、n1及びn2=1、X及びXが重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)である化合物、Xが重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)、Xが水素原子である化合物を表1に例示し、前記式(1)中、Rがメチル基、k=0、p=1、n1及びn2=1、X及びXが重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)である化合物を表2に例示する。なお、表1及び2中、Aの置換位置は、環Zに対する基A:[X−(OR−]の置換位置を示す。また、表2中、Rの置換位置は、環Zに対する置換位置を示す。 In the formula (1), k = 0, p = 0, n1 and n2 = 1, X 1 and a compound in which X 2 is a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group), and X 1 is a polymerizable group (3- Carboxyacryloyl group), and compounds in which X 2 is a hydrogen atom are exemplified in Table 1, and in the formula (1), R 4 is a methyl group, k = 0, p = 1, n1 and n2 = 1, X 1 and Table 2 illustrates compounds in which X 2 is a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group). In addition, in Tables 1 and 2, the substitution position of A indicates the substitution position of the group A: [X— (OR 1 ) m −] with respect to the ring Z. Further, in Table 2, the substitution position of R 4 indicates the substitution position with respect to the ring Z.

これらの化合物のうち、代表的にはk=0、p=0、n1及びn2=1、X及びXが重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)である化合物、例えば、9,9−ビス(4−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−メチル−4−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(3,4−ジ(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(6−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)−2−ナフチル)フルオレン、9,9−ビス(4−フェニル−3−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3−メチル−4−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[6−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[4−フェニル−3−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]フルオレンなど;k=0、p=0、n1及びn2=1、Xが重合性基(3−カルボキシアクリロイル基)、Xが水素原子である化合物、例えば、9−(4−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)−9−(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9−(3−メチル−4−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)−9−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9−(3,4−ジ(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)−9−(3,4−ジヒドロキシフェニル)フルオレン、9−(6−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)−2−ナフチル)−9−(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)フルオレン、9−(4−フェニル−3−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)フェニル)−9−(4−フェニル−3−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9−[4−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]−9−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9−[3−メチル−4−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]−9−[3−メチル−4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9−[6−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)−2−ナフチル]−9−[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9−[4−フェニル−3−(2−(3−カルボキシアクリロイルオキシ)エトキシ)フェニル]−9−[4−フェニル−3−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどが挙げられる。 Of these compounds, typically, k = 0, p = 0, n1 and n2 = 1, and compounds in which X 1 and X 2 are a polymerizable group (3-carboxyacryloyl group), for example, 9,9- Bis (4- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene, 9,9-bis (3-methyl-4- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene, 9,9-bis (3,4-di ( 3-carboxyacryloyloxy) phenyl) fluorene, 9,9-bis (6- (3-carboxyacryloyloxy) -2-naphthyl) fluorene, 9,9-bis (4-phenyl-3- (3-carboxyacryloyloxy) ) Phenyl) fluorene, 9,9-bis [4- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis 3-Methyl-4- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [6- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) -2-naphthyl] fluorene, 9 , 9-bis [4-phenyl-3- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) phenyl] fluorene and the like; k = 0, p = 0, n1 and n2 = 1, X 1 is a polymerizable group (3 -Carboxyacryloyl group), a compound in which X 2 is a hydrogen atom, for example, 9- (4- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) -9- (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9- (3-methyl-4). -(3-Carboxyacryloyloxy) phenyl) -9- (3-methyl-4-hydroxyphenyl) fluorene, 9- (3,4-di (3-ca) Boxyacryloyloxy) phenyl) -9- (3,4-dihydroxyphenyl) fluorene, 9- (6- (3-carboxyacryloyloxy) -2-naphthyl) -9- (6-hydroxy-2-naphthyl) fluorene , 9- (4-phenyl-3- (3-carboxyacryloyloxy) phenyl) -9- (4-phenyl-3-hydroxyphenyl) fluorene, 9- [4- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy. ) Phenyl] -9- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorene, 9- [3-methyl-4- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) phenyl] -9- [3-methyl- 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorene, 9- [6- (2- (3-carboxyacryloyloxy Ethoxy) -2-naphthyl] -9- [6- (2-hydroxyethoxy) -2-naphthyl] fluorene, 9- [4-phenyl-3- (2- (3-carboxyacryloyloxy) ethoxy) phenyl]- 9- [4-phenyl-3- (2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorene and the like can be mentioned.

前記式(1)で表される重合性フルオレン化合物は、X及びXが水素原子である9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物(ヒドロキシ含有フルオレン化合物)と、X及びXに対応する重合性化合物とを反応させることにより調製できる。重合性化合物としては、例えば、アリル化合物(例えば、アリルクロライドなどのアリルハライド)、(メタ)アクリル酸系化合物((メタ)アクリル酸クロライドなどの酸ハライド、(メタ)アクリル酸C1−4アルキルエステルなど)、重合性不飽和二重結合を有する多価カルボン酸又はその反応性誘導体が例示できる。多価カルボン酸又はその反応性誘導体としては、例えば、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、無水シトラコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、グルタコン酸などの重合性不飽和二重結合を有するジ又はトリカルボン酸、ムコン酸、アニコット酸などの複数の重合性不飽和二重結合を有するジ又はトリカルボン酸などが例示でき、これらの多価カルボン酸の反応性誘導体は、酸無水物、酸ハライド、低級アルキルエステル(例えば、C1−4アルキルハーフエステルなど)などであってもよい。これらの重合性化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 The polymerizable fluorene compound represented by the formula (1) includes a compound having a 9,9-bisarylfluorene skeleton (hydroxy-containing fluorene compound) in which X 1 and X 2 are hydrogen atoms, and X 1 and X 2 . It can be prepared by reacting with a corresponding polymerizable compound. Examples of the polymerizable compound include allyl compounds (for example, allyl halides such as allyl chloride), (meth) acrylic acid compounds (acid halides such as (meth) acrylic acid chloride, and C 1-4 alkyl (meth) acrylic acid). Ester, etc.), a polyvalent carboxylic acid having a polymerizable unsaturated double bond, or a reactive derivative thereof. Examples of the polycarboxylic acid or its reactive derivative include polymerizable unsaturated dicarboxylic acids such as maleic anhydride, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid anhydride, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid anhydride, itaconic acid and glutaconic acid. Examples thereof include di- or tricarboxylic acids having a heavy bond, muconic acid, di- or tricarboxylic acid having a plurality of polymerizable unsaturated double bonds such as anicotic acid, etc., and reactive derivatives of these polyvalent carboxylic acids include acid anhydrides. Compounds, acid halides, lower alkyl esters (for example, C 1-4 alkyl half esters, etc.) and the like. These polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.

好ましい重合性化合物は、単独重合性の低い化合物(アリル化合物、特に重合性不飽和二重結合を有する多価カルボン酸又はその反応性誘導体)、特に重合性不飽和二重結合を有する多価カルボン酸の酸無水物である。このような重合性酸無水物は、式(2c)に対応する酸無水物、例えば、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、特に無水マレイン酸であってもよい。   A preferred polymerizable compound is a compound having low homopolymerizability (allyl compound, particularly polyvalent carboxylic acid having a polymerizable unsaturated double bond or a reactive derivative thereof), particularly a polyvalent carboxylic acid having a polymerizable unsaturated double bond. An acid anhydride of an acid. Such a polymerizable acid anhydride may be an acid anhydride corresponding to the formula (2c), for example, maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride, especially maleic anhydride.

ヒドロキシ含有フルオレン化合物と重合性化合物との反応において、ヒドロキシ含有フルオレン化合物のヒドロキシル基1モルに対して、重合性化合物の反応性基(ハロゲン原子、カルボキシル基又は酸無水物基など)の割合は、0.5〜5モル(例えば、0.7〜3モル)、好ましくは1〜2.5モル程度であってもよい。反応は触媒の非存在下で行ってもよく、反応には、必要により触媒(エステル化触媒、例えば、塩酸、硫酸、トルエンスルホン酸、強酸性イオン交換樹脂などの酸触媒など)を使用してもよい。反応は、必要により溶媒の存在下で行うことができる。溶媒としては、反応に不活性な溶媒、例えば、炭化水素類(ヘキサン、オクタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素類、トルエンなどの芳香族炭化水素類)、ハロゲン化炭化水素類(ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエチレンなど)、エーテル類(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルなどのジアルキルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミドなど)ニトリル類(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、セロソルブアセテート類、カルビトールアセテート類、カーボネート類(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなど)などが挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせてもよい。溶媒としては、芳香族炭化水素類を用いる場合が多い。   In the reaction between the hydroxy-containing fluorene compound and the polymerizable compound, the ratio of the reactive group (halogen atom, carboxyl group or acid anhydride group, etc.) of the polymerizable compound to 1 mol of the hydroxyl group of the hydroxy-containing fluorene compound is It may be 0.5 to 5 mol (for example, 0.7 to 3 mol), preferably about 1 to 2.5 mol. The reaction may be carried out in the absence of a catalyst, and if necessary, a catalyst (an esterification catalyst, for example, an acid catalyst such as hydrochloric acid, sulfuric acid, toluenesulfonic acid, a strongly acidic ion exchange resin, etc.) is used. Good. The reaction can be carried out in the presence of a solvent, if necessary. As a solvent, a solvent inert to the reaction, for example, hydrocarbons (hexane, octane, cyclohexane and other aliphatic hydrocarbons, toluene and other aromatic hydrocarbons), halogenated hydrocarbons (dichloromethane, chloroform, Carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethylene, etc.), ethers (dialkyl ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), amides (dimethyl Formamide, diethylformamide, dimethylacetamide, diethylacetamide, etc.) Nitriles (acetonitrile, benzonitrile, etc.), sulfoxides (dimethylsulfoxide, etc.), cellosolve acetate DOO acids, carbitol acetates, carbonates (ethylene carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate) and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Aromatic hydrocarbons are often used as the solvent.

反応は、50℃〜溶媒の還流温度で行うことができる。反応終了後、反応混合物から目的化合物を分離精製することにより、前記式(1)で表される重合性フルオレン化合物を調製できる。なお、重合性フルオレン化合物は、X及びXのうち少なくとも一方が前記重合性基有していればよく、X及びXが重合性基である化合物と、Xが重合性基であり、Xが水素原子である化合物との混合物であってもよい。 The reaction can be carried out at 50 ° C to the reflux temperature of the solvent. After completion of the reaction, the target compound is separated and purified from the reaction mixture to prepare the polymerizable fluorene compound represented by the formula (1). In the polymerizable fluorene compound, at least one of X 1 and X 2 has the above-mentioned polymerizable group, and a compound in which X 1 and X 2 are polymerizable groups and X 1 is a polymerizable group. And may be a mixture with a compound in which X 2 is a hydrogen atom.

なお、X及びXが水素原子である9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物(ヒドロキシ含有フルオレン化合物)は、市販品を使用してもよく、慣用の方法(例えば、9−フルオレノン類と、環Zに基[H−(OR−]が置換したヒドロキシ基含有アレーン環化合物(例えば、2−フェノキシエタノールなどのフェノキシアルカノール類など)とを酸触媒の存在下で反応させる方法、フルオレン類の9−位にヒドロキシアリール基が置換したフルオレン化合物[例えば、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなど]と、基ORに対応するアルキレンオキシド、アルキレンカーボネート及びハロアルカノールから選択された少なくとも1種とを反応させる方法)で合成してもよい。 As the compound having a 9,9-bisarylfluorene skeleton (hydroxy-containing fluorene compound) in which X 1 and X 2 are hydrogen atoms, a commercially available product may be used, or a conventional method (for example, 9-fluorenones). And a hydroxy group-containing arene ring compound (for example, phenoxyalkanols such as 2-phenoxyethanol) in which ring Z is substituted with a group [H- (OR 1 ) m- ] in the presence of an acid catalyst, A fluorene compound in which a hydroxyaryl group is substituted at the 9-position of fluorene [eg, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene] and an alkylene oxide, alkylene carbonate or haloalkanol corresponding to the group OR 1 is selected. It may be synthesized by a method of reacting at least one of the above.

なお、フルオレン化合物は、様々な樹脂と相溶するため、セルロース繊維[例えば、セルロースナノファイバー(CNF)]の疎水化修飾剤として有用である。   Since the fluorene compound is compatible with various resins, it is useful as a hydrophobizing modifier for cellulose fibers [eg, cellulose nanofibers (CNF)].

(修飾セルロース繊維)
修飾セルロース繊維(又は変性セルロース繊維、セルロース繊維誘導体)において、前記式(1)で表される重合性フルオレン化合物がセルロース繊維に対してグラフト結合又はグラフト重合している。なお、このグラフト結合には、ラジカルによりセルロース繊維の水素原子がランダムに引き抜かれる引き抜き反応を伴うことに加え、式(1)で表される重合性フルオレン化合物もランダムに重合するため、セルロース繊維に対する式(1)で表される重合性フルオレン化合物の結合部位を特定することは現在の分析技術をもってしても困難である。そのため、修飾セルロース繊維は、後述の方法(ラジカル発生剤の存在下、セルロース繊維と式(1)で表される重合性フルオレン化合物との反応)で得られた生成物であってもよい。
(Modified cellulose fiber)
In the modified cellulose fiber (or modified cellulose fiber, cellulose fiber derivative), the polymerizable fluorene compound represented by the formula (1) is graft-bonded or graft-polymerized to the cellulose fiber. Incidentally, this graft bond involves an abstraction reaction in which hydrogen atoms of cellulose fibers are randomly abstracted by radicals, and in addition, the polymerizable fluorene compound represented by the formula (1) is also randomly polymerized. It is difficult to identify the binding site of the polymerizable fluorene compound represented by the formula (1) even with the current analytical technique. Therefore, the modified cellulose fiber may be a product obtained by the method described below (reaction of the cellulose fiber with the polymerizable fluorene compound represented by the formula (1) in the presence of a radical generator).

修飾セルロース繊維では、セルロース繊維に結合(又は修飾)した前記重合性フルオレン化合物の割合が、比較的少なくても有機媒体に対して高い親和性を示す。セルロース繊維に結合した前記重合性フルオレン化合物の割合(以下、修飾率という)は、修飾セルロース繊維の総量に対して、0.01〜20重量%程度の範囲から選択でき、例えば、0.05〜15重量%、好ましくは0.1〜10重量%(例えば、0.3〜7重量%)、さらに好ましくは0.5〜5重量%(例えば、0.7〜3重量%)程度であってもよい。修飾率が大きすぎると、低線膨張係数などの特性が低下する虞があり、逆に小さすぎると、樹脂に対する分散性(又は混和性)が低下する虞がある。   In the modified cellulose fiber, the ratio of the polymerizable fluorene compound bonded (or modified) to the cellulose fiber shows a high affinity for the organic medium even if the ratio is relatively small. The ratio of the polymerizable fluorene compound bonded to the cellulose fibers (hereinafter referred to as the modification ratio) can be selected from the range of about 0.01 to 20% by weight based on the total amount of the modified cellulose fibers, and for example, 0.05 to 15% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight (eg 0.3 to 7% by weight), and more preferably 0.5 to 5% by weight (eg 0.7 to 3% by weight). Good. If the modification rate is too large, properties such as a low linear expansion coefficient may deteriorate, and if it is too small, dispersibility (or miscibility) in the resin may decrease.

修飾セルロース繊維と非セルロース成分との総量に対する修飾セルロース繊維の割合(含有量)は前記セルロース繊維と同様の割合(例えば、90重量%以上)であってもよい。修飾セルロース繊維の含有量が小さすぎると、樹脂の補強性が低下する虞がある。   The ratio (content) of the modified cellulose fibers to the total amount of the modified cellulose fibers and the non-cellulose component may be the same as that of the cellulose fibers (for example, 90% by weight or more). If the content of the modified cellulose fiber is too small, the reinforcing property of the resin may decrease.

修飾セルロース繊維の平均粒子径(平均長径と平均短径との平均径)は、例えば、3nm〜100μm(例えば、3nm〜30μm)程度の範囲から選択でき、通常、5nm〜10μm(例えば、7nm〜7μm)、好ましくは10nm〜5μm(例えば、20nm〜3μm)、さらに好ましくは30nm〜2μm(例えば、50nm〜1μm)程度であってもよい。平均粒子径が大きすぎると、樹脂に対する分散性が低下し、逆に小さすぎると取り扱い性が低下する虞がある。なお、平均粒子径は、乾式篩法、レーザー回折法などを利用して測定できる。   The average particle diameter (average major diameter and average minor diameter) of the modified cellulose fibers can be selected from the range of, for example, 3 nm to 100 μm (for example, 3 nm to 30 μm), and is usually 5 nm to 10 μm (for example, 7 nm to 7 μm), preferably 10 nm to 5 μm (for example, 20 nm to 3 μm), and more preferably about 30 nm to 2 μm (for example, 50 nm to 1 μm). If the average particle size is too large, the dispersibility in the resin will decrease, and if it is too small, the handleability may decrease. The average particle diameter can be measured using a dry sieving method, a laser diffraction method, or the like.

修飾セルロース繊維の製造工程においてセルロース繊維の分解を抑制できるため、修飾セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長及びアスペクト比の値は、前記セルロース繊維の各特性に対応しており、前記セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長及びアスペクト比の数値をそのまま参照できる。例えば、修飾セルロース繊維の平均繊維径は、マイクロメーターサイズ(例えば、1〜10μm)であってもよいが、ナノメーターサイズの修飾セルロース繊維(セルロースナノファイバー)が好ましい。なお、修飾セルロース繊維の平均繊維径は、前記セルロース繊維と同様の範囲(例えば、5〜500nm)であってもよい。また、修飾セルロース繊維は、前記セルロース繊維と同様の範囲の平均繊維長(例えば、0.1〜200μm)及びアスペクト比(例えば、20〜3000)であってもよい。アスペクト比が所定の範囲内にあると、樹脂の補強効果を向上できる。   Since it is possible to suppress the decomposition of the cellulose fiber in the production process of the modified cellulose fiber, the average fiber diameter of the modified cellulose fiber, the value of the average fiber length and the aspect ratio correspond to each characteristic of the cellulose fiber, The numerical values of the average fiber diameter, the average fiber length and the aspect ratio can be referred to as they are. For example, the average fiber diameter of the modified cellulose fiber may be a micrometer size (for example, 1 to 10 μm), but a nanometer size modified cellulose fiber (cellulose nanofiber) is preferable. The average fiber diameter of the modified cellulose fiber may be in the same range as that of the cellulose fiber (for example, 5 to 500 nm). The modified cellulose fiber may have an average fiber length (for example, 0.1 to 200 μm) and an aspect ratio (for example, 20 to 3000) in the same range as the cellulose fiber. When the aspect ratio is within the predetermined range, the reinforcing effect of the resin can be improved.

また、前記(2c)で表される重合性基を有する化合物がグラフト結合した修飾セルロース繊維では、カルボキシル基又はその反応性誘導体基により活性化できる。そのため、樹脂に対して修飾セルロース繊維の親和性又は反応性を付与でき、有効に複合化できる。   The modified cellulose fiber graft-bonded with the compound having a polymerizable group represented by the above (2c) can be activated by a carboxyl group or its reactive derivative group. Therefore, the affinity or reactivity of the modified cellulose fiber can be imparted to the resin, and the composite can be effectively formed.

なお、修飾セルロース繊維は、前記フルオレン化合物の修飾により疎水性が向上するためか、水分含有量が少ない。すなわち、飽和吸水率は8重量%以下(例えば、5重量%以下)であってもよく、水分含有量は、温度25℃、湿度60%の条件下、1昼夜放置したとき、0〜7重量%(例えば、0〜5重量%)、好ましくは5重量%以下(例えば、0.1〜5重量%)、さらに好ましく3重量%程度以下であってもよい。なお、水分含有量は、近赤外線分析計などを用いて測定できる。   The modified cellulose fiber has a low water content, probably because the hydrophobicity is improved by the modification of the fluorene compound. That is, the saturated water absorption may be 8% by weight or less (for example, 5% by weight or less), and the water content is 0 to 7% by weight when left for one day under the conditions of temperature 25 ° C. and humidity 60%. % (For example, 0 to 5% by weight), preferably 5% by weight or less (for example, 0.1 to 5% by weight), and more preferably about 3% by weight or less. The water content can be measured using a near infrared analyzer or the like.

さらに、修飾セルロース繊維の特性(例えば、低線膨張特性、強度、耐熱性など)を樹脂に有効に発現させるためには、結晶性の高い修飾セルロース繊維が好ましい。前記のように、本発明の修飾セルロース繊維はセルロース繊維の結晶性を維持できるため、修飾セルロース繊維の結晶化度は前記セルロース繊維の数値をそのまま参照できる。例えば、修飾セルロース繊維の結晶化度は、40〜95%(例えば、50〜90%)、好ましくは60〜95%(例えば、65〜90%)、さらに好ましくは70〜90%(例えば、75〜85%)程度であってもよく、通常、結晶化度が60%以上(例えば、75〜90%程度)であってもよい。結晶化度が小さすぎると、低線膨張特性や強度などの特性を低下させる虞がある。なお、結晶化度は、実施例に記載の方法で測定できる。   Furthermore, in order to allow the resin to effectively exhibit the properties of the modified cellulose fiber (for example, low linear expansion property, strength, heat resistance, etc.), the modified cellulose fiber having high crystallinity is preferable. As described above, since the modified cellulose fiber of the present invention can maintain the crystallinity of the cellulose fiber, the crystallinity of the modified cellulose fiber can be directly referred to the numerical value of the cellulose fiber. For example, the crystallinity of the modified cellulose fiber is 40 to 95% (eg, 50 to 90%), preferably 60 to 95% (eg, 65 to 90%), more preferably 70 to 90% (eg, 75). ˜85%), and usually the crystallinity may be 60% or more (eg, about 75 to 90%). If the crystallinity is too low, properties such as low linear expansion properties and strength may be deteriorated. The crystallinity can be measured by the method described in Examples.

(製造方法)
本発明の製造方法では、溶媒(代表的には有機溶媒)中、ラジカル発生剤の存在下、セルロース繊維と、前記式(1)で表される重合性フルオレン化合物とを反応させることにより、前記修飾セルロース繊維を調製できる。
(Production method)
In the production method of the present invention, by reacting the cellulose fiber and the polymerizable fluorene compound represented by the formula (1) in a solvent (typically an organic solvent) in the presence of a radical generator, Modified cellulosic fibers can be prepared.

セルロース繊維の割合は、重合性フルオレン化合物100重量部に対して、0.1〜500重量部(例えば、1〜300重量部)程度の範囲から選択でき、例えば、5〜200重量部(例えば、10〜150重量部)、好ましくは5〜100重量部(例えば、10〜50重量部)程度であってもよい。なお、単独重合体の生成を抑制し、セルロース繊維に対して重合性フルオレン化合物を効率よくグラフト結合させるためには、重合性フルオレン化合物は、アリル基、特に重合性不飽和結合を有する多価カルボン酸又はその誘導体に由来する重合性基、例えば、式(2c)で表される重合性基を有するのが好ましい。   The ratio of the cellulose fibers can be selected from the range of about 0.1 to 500 parts by weight (for example, 1 to 300 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of the polymerizable fluorene compound, and for example, 5 to 200 parts by weight (for example, 10 to 150 parts by weight), preferably about 5 to 100 parts by weight (for example, 10 to 50 parts by weight). In order to suppress the formation of a homopolymer and efficiently graft bond the polymerizable fluorene compound to the cellulose fiber, the polymerizable fluorene compound is an allyl group, particularly a polyvalent carboxylic acid having a polymerizable unsaturated bond. It preferably has a polymerizable group derived from an acid or a derivative thereof, for example, a polymerizable group represented by the formula (2c).

ラジカル発生剤としては、慣用の重合開始剤、例えば、アゾ系ラジカル重合開始剤(例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス[N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルプロパンアミド]などのアゾニトリル化合物、アゾアミド化合物、アゾアミジン化合物など)、有機又は無機過酸化物[ジアルキルパーオキサイド類(例えば、ジ−t−ブチルパーオキサイドなど)、ジアシルパーオキサイド類(例えば、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーキサイドなど)、過酸(又は過酸エステル)類(例えば、t−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、過酢酸t−ブチルなど)ケトンパーオキサイド類、パーオキシカーボネート類、パーオキシケタール類など]などが例示できる。これらの重合開始剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。   As the radical generator, a conventional polymerization initiator, for example, an azo radical polymerization initiator (for example, 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis [N- (2-hydroxyethyl) ) -2-Methylpropanamide] and the like, azonitrile compounds, azoamide compounds, azoamidine compounds and the like), organic or inorganic peroxides [dialkyl peroxides (for example, di-t-butyl peroxide and the like), diacyl peroxides ( For example, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, etc.), peracid (or perester) (eg, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, t-butyl peracetate, etc.) ketone peroxides, peroxycarbonates , Peroxyketals, etc.] and the like. These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more kinds.

ラジカル発生剤の使用量は、例えば、重合性フルオレン化合物100重量部に対して、0.1〜50重量部(例えば、1〜35重量部)、好ましくは3〜25重量部(例えば、5〜20重量部)程度であってもよく、0.5〜10重量部(例えば、1〜5重量部)程度であってもよい。   The amount of radical generator used is, for example, 0.1 to 50 parts by weight (e.g., 1 to 35 parts by weight), preferably 3 to 25 parts by weight (e.g., 5 to 100 parts by weight of the polymerizable fluorene compound). 20 parts by weight) or about 0.5 to 10 parts by weight (for example, 1 to 5 parts by weight).

反応は有機溶媒の非存在下で行ってもよいが、通常、有機溶媒の存在下で行われる。この有機溶媒はセルロース繊維に含浸していてもよいが、セルロース繊維を有機溶媒に分散させた分散系で反応させる場合が多い。セルロース繊維を有機溶媒に分散させた分散系で、セルロース繊維(特に、ナノファイバー)と前記重合性フルオレン化合物とを反応させると、均一に反応させることができる。このような方法で得られた修飾セルロース繊維は、取り扱い性及び樹脂に対する分散性が高く、樹脂の補強効果に優れている。   The reaction may be carried out in the absence of an organic solvent, but it is usually carried out in the presence of an organic solvent. The organic solvent may be impregnated in the cellulose fiber, but the reaction is often performed in a dispersion system in which the cellulose fiber is dispersed in the organic solvent. When the cellulose fibers (particularly nanofibers) and the polymerizable fluorene compound are reacted with each other in a dispersion system in which the cellulose fibers are dispersed in an organic solvent, they can be reacted uniformly. The modified cellulose fiber obtained by such a method has high handleability and dispersibility in a resin, and is excellent in the reinforcing effect of the resin.

なお、セルロース繊維(特に、ミクロフィブリル化した繊維、平均繊維径がナノメータサイズのナノ繊維)を乾燥すると、繊維が絡み合って再分散できなくなる場合がある。そのため、通常、セルロース繊維は水含浸又は水分散液として市販されている場合が多い。このような水分散液では、水分散液の水を有機溶媒に置換する慣用の溶媒置換法、例えば、セルロース繊維の水分散液に水溶性溶媒を添加混合し、セルロース繊維を分離し(又は溶媒を除去し)た後、さらに有機溶媒を添加混合する操作を繰り返す方法などにより、セルロース繊維が有機溶媒に分散した分散液を調製できる。なお、沸点が水よりも高い水溶性有機溶剤を用いる場合、水を蒸留(共沸蒸留を含む)により除去し、溶媒置換することもできる。   When the cellulose fibers (particularly, microfibrillated fibers, nanofibers having an average fiber diameter of nanometer size) are dried, the fibers may become entangled and cannot be redispersed. Therefore, in general, cellulose fibers are often commercially available as a water-impregnated or water-dispersed liquid. In such an aqueous dispersion, a conventional solvent replacement method for substituting water in the aqueous dispersion with an organic solvent, for example, a water-soluble solvent is added to and mixed with an aqueous dispersion of cellulose fibers to separate the cellulose fibers (or the solvent. The dispersion liquid in which the cellulose fibers are dispersed in the organic solvent can be prepared by a method of repeating the operation of adding and mixing the organic solvent after removing (). When a water-soluble organic solvent having a boiling point higher than that of water is used, water may be removed by distillation (including azeotropic distillation) to replace the solvent.

水溶性有機溶媒としては、例えば、アルコール類(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのC1−4アルカノールなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジ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ジメチルエーテルなどの(ポリ)オキシエチレングリコールジC1−4アルキルエーテルなど)、ケトン類(アセトンなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミドなど)、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、アルカンジオール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのC2−4アルカンジオール)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ)、カルビトール類(エチルカルビトールなど)、カーボネート類(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなど)などが挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせてもよい。 Examples of the water-soluble organic solvent include alcohols (C 1-4 alkanols such as methanol, ethanol, propanol, and isopropanol), ethers (cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene). (Poly) oxyethylene glycol diC 1-4 alkyl ether such as glycol dimethyl ether), ketones (such as acetone), amides (such as dimethylformamide, diethylformamide, dimethylacetamide, diethylacetamide), sulfoxides (such as dimethyl sulfoxide) ), alkane diols (e.g., ethylene glycol, C 2-4 alkane diols, such as propylene glycol), Serosoru S (methyl cellosolve, ethyl cellosolve), (such as ethyl carbitol) carbitol, carbonates (ethylene carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate) and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

なお、水溶性有機溶媒を用いて溶媒置換したセルロース繊維含有分散液において、水溶性有機溶媒は、上記と同様にして、非水溶性有機溶媒に溶媒置換することもできる。非水溶性有機溶媒としては、例えば、エーテル類(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルなどのジアルキルエーテル)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、ケトン類(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、ニトリル類(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、セロソルブアセテート類、カルビトールアセテート類、炭化水素類(ヘキサン、オクタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素類、トルエンなどの芳香族炭化水素類)、ハロゲン化炭化水素類(ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエチレンなど)などが例示できる。これらの非水溶性有機溶媒も単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   In the cellulose fiber-containing dispersion liquid that has been solvent-substituted with a water-soluble organic solvent, the water-soluble organic solvent can be replaced with a non-water-soluble organic solvent in the same manner as above. Examples of the non-water-soluble organic solvent include ethers (dialkyl ether such as diethyl ether and diisopropyl ether), esters (methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, etc.), ketones (methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), nitrile (Acetonitrile, benzonitrile, etc.), cellosolve acetates, carbitol acetates, hydrocarbons (aliphatic hydrocarbons such as hexane, octane, cyclohexane, aromatic hydrocarbons such as toluene), halogenated hydrocarbons (Dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethylene, etc.) can be exemplified. These water-insoluble organic solvents can also be used alone or in combination of two or more.

分散液中のセルロース繊維の固形分濃度は、例えば、0.01〜30重量%(例えば、0.1〜20重量%)、好ましくは1〜15重量%、さらに好ましくは3〜12重量%(例えば、5〜10重量%)程度であってもよい。固形分濃度が低すぎると、反応効率が低下する虞がある。   The solid content concentration of the cellulose fiber in the dispersion liquid is, for example, 0.01 to 30% by weight (for example, 0.1 to 20% by weight), preferably 1 to 15% by weight, and more preferably 3 to 12% by weight ( For example, it may be about 5 to 10% by weight. If the solid content concentration is too low, the reaction efficiency may decrease.

反応は、減圧下で行ってもよいが、通常、加圧下又は常圧下で行う場合が多い。反応温度は、溶媒の沸点などにより適宜選択でき、例えば、50〜200℃(例えば、70〜170℃)、好ましくは80〜150℃(例えば、100〜130℃)程度であってもよい。なお、反応は溶媒の還流下で行ってもよい。また、反応時間は、特に限定されず、例えば、10分〜48時間(例えば、30分〜24時間)程度である。さらに、反応は、空気中又は不活性ガス(窒素、アルゴンなどの希ガスなど)雰囲気下、攪拌しながら行うことができる。   The reaction may be carried out under reduced pressure, but is usually carried out under pressure or normal pressure. The reaction temperature can be appropriately selected depending on the boiling point of the solvent and the like, and may be, for example, about 50 to 200 ° C (eg, 70 to 170 ° C), preferably about 80 to 150 ° C (eg, 100 to 130 ° C). The reaction may be performed under reflux of the solvent. The reaction time is not particularly limited and is, for example, about 10 minutes to 48 hours (for example, 30 minutes to 24 hours). Further, the reaction can be carried out in air or in an atmosphere of an inert gas (a rare gas such as nitrogen or argon) with stirring.

このような反応により生成した修飾セルロース繊維において、前記式(2c)で表される重合性基を有する重合性フルオレン化合物を用いる反応では、一部の遊離のカルボキシル基又はアルコキシカルボニル基がセルロース繊維の一部のヒドロキシル基と反応していてもよく、重合性フルオレン化合物の遊離のヒドロキシル基と反応していてもよい。   In the modified cellulose fiber produced by such a reaction, in the reaction using the polymerizable fluorene compound having a polymerizable group represented by the above formula (2c), some free carboxyl groups or alkoxycarbonyl groups are It may be reacted with a part of hydroxyl groups or may be reacted with a free hydroxyl group of the polymerizable fluorene compound.

なお、反応は、反応系を撹拌しながら行ってもよく、セルロース繊維に機械的剪断力を作用させ、セルロース繊維を微細化しながら行って修飾セルロース繊維を得てもよい。さらに、反応終了後に解繊して修飾セルロース繊維を微細化してもよい。なお、微細化工程では、セルロース繊維をナノファイバーに微細化しつつ反応させてもよく、反応により生成した修飾セルロース繊維をナノファイバーに微細化してもよい。   The reaction may be carried out while stirring the reaction system, or may be carried out while subjecting the cellulose fibers to mechanical shearing force to micronize the cellulose fibers to obtain modified cellulose fibers. Further, the modified cellulose fibers may be pulverized by defibrating after the reaction. In the miniaturization step, the cellulose fibers may be reacted while being miniaturized into nanofibers, or the modified cellulose fibers produced by the reaction may be miniaturized into nanofibers.

反応により生成した修飾セルロース繊維は、慣用の方法(例えば、遠心分離、濾過、濃縮、抽出など)により分離精製してもよい。例えば、少なくとも前記重合性フルオレン化合物を溶解可能な溶媒を反応混合物に添加し、上記遠心分離、濾過、抽出などの分離法(慣用の方法)で未反応重合性フルオレン化合物を除去し、分離精製してもよい。なお、上記分離操作は複数回(例えば、2〜5回程度)行うことができる。さらに、分離精製した修飾セルロース繊維を加熱下又は減圧下或いは常圧下で乾燥することにより、粉末状の形態を有する修飾セルロース繊維を得てもよい。   The modified cellulose fiber produced by the reaction may be separated and purified by a conventional method (for example, centrifugation, filtration, concentration, extraction, etc.). For example, a solvent capable of dissolving at least the polymerizable fluorene compound is added to the reaction mixture, and the unreacted polymerizable fluorene compound is removed by a separation method (conventional method) such as centrifugation, filtration, or extraction described above, and separation and purification are performed. May be. The above separating operation can be performed multiple times (for example, about 2 to 5 times). Further, the modified cellulose fiber separated and purified may be dried under heating or under reduced pressure or under normal pressure to obtain a modified cellulose fiber having a powdery form.

なお、未反応重合性フルオレン化合物を上記分離方法などにより繰り返し除去して精製した修飾セルロース繊維を、ラマン分析などの方法により分析すると、セルロース繊維に由来するピークとフルオレン化合物に由来するピークとが存在し、セルロース繊維に重合性フルオレン化合物が結合していることが確認できる。   The modified cellulose fiber obtained by repeatedly removing the unreacted polymerizable fluorene compound by the separation method or the like is analyzed by a method such as Raman analysis, and a peak derived from the cellulose fiber and a peak derived from the fluorene compound are present. However, it can be confirmed that the polymerizable fluorene compound is bonded to the cellulose fiber.

このようにして得られた修飾セルロース繊維は、未修飾のセルロース繊維に比べて、有機溶媒に対する分散安定性が高い。そのため、修飾セルロース繊維が有機溶媒に分散した分散液は、コーティング剤、塗料などへ容易に添加でき、塗膜の特性を向上できる。   The modified cellulose fiber thus obtained has higher dispersion stability in an organic solvent than the unmodified cellulose fiber. Therefore, the dispersion liquid in which the modified cellulose fiber is dispersed in the organic solvent can be easily added to the coating agent, the paint, etc., and the characteristics of the coating film can be improved.

[樹脂組成物]
本発明の修飾セルロース繊維は、樹脂との親和性又は混和性に優れているため樹脂の複合材料(例えば、補強材)として利用できる。
[Resin composition]
Since the modified cellulose fiber of the present invention has excellent affinity or miscibility with a resin, it can be used as a resin composite material (for example, a reinforcing material).

樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、オレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、非晶質ポリオレフィンなど)、ビニル系樹脂(ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル−スチレン樹脂などのスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなど)、ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールA型ポリカーボネートなど)、ポリエステル樹脂[ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリアルキレンアリレート、ポリアリレート、液晶ポリエステル、脂肪族ポリエステル(ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペートなど)など]、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン6T、ナイロンMXDなど)、ポリフェニレンエーテル樹脂(変性ポリフェニレンエーテルなど)、ポリスルホン樹脂(ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなど)、ポリフェニレンスルフィド樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂(ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミドなど)、ポリエーテルケトン樹脂(ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなど)、熱可塑性エラストマー、フッ素樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アミノ樹脂(尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂など)、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性ポリイミド系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。さらに、樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール、セルロースエーテルなどの水溶性樹脂、アクリル系樹脂エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、スチレン系樹脂エマルジョンなどの水分散性樹脂などであってもよい。   The resin may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples of the thermoplastic resin include olefin resins (polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, amorphous polyolefin, etc.), vinyl resins (acrylic resins such as polymethyl methacrylate), styrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene resin. Resin, polyvinyl chloride, etc.), polycarbonate resin (bisphenol A type polycarbonate, etc.), polyester resin [polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexane dimethylene terephthalate, polyalkylene arylate such as polyethylene naphthalate, polyarylate, liquid crystal polyester, fat Group polyesters (polylactic acid, polycaprolactone, polyethylene adipate, polybutylene adipate, etc.)], polyacetal Oil, polyamide resin (nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 6T, nylon MXD, etc.), polyphenylene ether resin (modified polyphenylene ether, etc.), polysulfone resin (polysulfone, polyether sulfone, etc.), polyphenylene sulfide resin, thermoplastic polyimide Examples thereof include resins (polyether imide, polyamide imide, polyamino bismaleimide, etc.), polyether ketone resins (polyether ketone, polyether ether ketone, etc.), thermoplastic elastomers, and fluororesins. Examples of the thermosetting resin include phenol resin, amino resin (urea resin, melamine resin, furan resin, etc.), unsaturated polyester, diallyl phthalate resin, vinyl ester resin, epoxy resin, urethane resin, silicone resin, thermosetting resin. Examples of the resin include a polyimide resin. These resins can be used alone or in combination of two or more. Further, the resin may be, for example, a water-soluble resin such as polyvinyl alcohol or cellulose ether, a water-dispersible resin such as an acrylic resin emulsion, an ethylene-vinyl acetate copolymer emulsion, or a styrene resin emulsion.

環境負荷低減などの観点からは、バイオマス由来の脂肪族ポリエステル系樹脂、例えば、ポリ乳酸などを使用してもよい。なお、ポリ乳酸は、耐熱性が低いなどの制約があるが、本発明の修飾セルロース繊維は、ポリ乳酸との混和性も良く、耐熱性などの欠点を補うことができる。   From the viewpoint of reducing the environmental load, a biomass-derived aliphatic polyester resin, such as polylactic acid, may be used. Note that polylactic acid has a limitation such as low heat resistance, but the modified cellulose fiber of the present invention has good miscibility with polylactic acid and can supplement defects such as heat resistance.

修飾セルロース繊維の割合は、樹脂100重量部に対して、例えば、0.1〜50重量部(例えば、0.5〜40重量部)、好ましくは1〜30重量部(例えば、3〜20重量部)、さらに好ましくは5〜15重量部(例えば、7〜12重量部)程度であってもよい。修飾セルロース繊維の割合が小さすぎると、樹脂に対する補強性が低下する虞があり、逆に大きすぎると、混和性や成形性が低下する虞がある。   The proportion of the modified cellulose fiber is, for example, 0.1 to 50 parts by weight (for example, 0.5 to 40 parts by weight), preferably 1 to 30 parts by weight (for example, 3 to 20 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of the resin. Parts), more preferably about 5 to 15 parts by weight (for example, 7 to 12 parts by weight). If the proportion of the modified cellulose fiber is too small, the reinforcing property with respect to the resin may decrease, and if it is too large, the miscibility and moldability may decrease.

樹脂組成物は、慣用の方法、例えば、溶融混練法などで調製できる。本発明の修飾セルロース繊維は、分散液の形態で使用しなくても(乾燥状態であっても)樹脂と混和できるため、機械的に溶融混練(又は混合)する方法を好適に使用できる。なお、溶融混練において、修飾セルロース繊維は溶融することなく繊維状の形態で溶融した樹脂と混合される。   The resin composition can be prepared by a conventional method such as a melt kneading method. Since the modified cellulose fiber of the present invention can be mixed with the resin (even in a dry state) without being used in the form of a dispersion liquid, a method of mechanically melt-kneading (or mixing) can be preferably used. In the melt-kneading, the modified cellulose fiber is mixed with the molten resin in a fibrous form without melting.

溶融混練は、慣用の方法、例えば、ミキシングローラ、ニーダ、バンバリーミキサー、押出機(一軸又は二軸押出機など)などにより行うことができる。溶融混練の温度は、樹脂の溶融特性に応じて適宜選択でき、通常、分解開始温度よりも低く、溶融開始温度よりも高い温度が選択される。例えば、100〜300℃、好ましくは130〜260℃(例えば、150〜250℃)、さらに好ましくは170〜230℃程度であってもよい。   Melt-kneading can be performed by a conventional method, for example, a mixing roller, a kneader, a Banbury mixer, an extruder (a single-screw or a twin-screw extruder, etc.). The temperature of the melt-kneading can be appropriately selected according to the melting characteristics of the resin, and is usually lower than the decomposition start temperature and higher than the melt start temperature. For example, the temperature may be 100 to 300 ° C, preferably 130 to 260 ° C (for example, 150 to 250 ° C), and more preferably 170 to 230 ° C.

なお、樹脂組成物は、樹脂と修飾セルロース繊維とを所定の割合で直接的に溶融混練してもよく、修飾セルロース繊維を含むマスターバッチと樹脂とを溶融混練して修飾セルロース繊維の含有量を調整してもよい。   The resin composition may be obtained by directly melt-kneading the resin and the modified cellulose fiber at a predetermined ratio, and the content of the modified cellulose fiber by melt-kneading the master batch containing the modified cellulose fiber and the resin. You may adjust.

マスターバッチは、樹脂と修飾セルロース繊維とを高い修飾セルロース繊維濃度で溶融混練して調製してもよく、溶媒を用いて調製してもよい。溶媒は、樹脂の種類に応じて選択でき、樹脂を可溶な溶媒であってもよい。このような溶媒は、前記例示の水溶性有機溶媒、非水溶性有機溶媒であってもよく、水溶性樹脂又は水分散性樹脂を用いる場合には、溶媒は水であってもよい。有機溶媒を用いてマスターバッチを調製する場合、樹脂と、この樹脂を可溶な溶媒と、修飾セルロース繊維とを含む混合液を調製し、必要により分散混合機(超音波分散機、ディスパーなど)により分散混合し、溶媒を除去してもよい。なお、樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液と、修飾セルロース繊維とを混合してもよい。より具体的には、溶媒中(特に有機溶媒中)に分散した修飾セルロース繊維の分散液と、樹脂と、樹脂を可溶な溶媒との均一な混合物から溶媒を除去することによりマスターバッチを調製してもよい。なお、マスターバッチは、ペレット状、粉粒状などであってもよい。   The masterbatch may be prepared by melt-kneading a resin and modified cellulose fiber at a high modified cellulose fiber concentration, or may be prepared by using a solvent. The solvent can be selected according to the type of resin, and may be a solvent in which the resin is soluble. Such a solvent may be the water-soluble organic solvent or non-water-soluble organic solvent exemplified above, and when using a water-soluble resin or a water-dispersible resin, the solvent may be water. When preparing a masterbatch using an organic solvent, a mixed solution containing a resin, a solvent in which this resin is soluble, and modified cellulose fibers is prepared, and if necessary, a dispersion mixer (ultrasonic disperser, disper, etc.) Alternatively, the solvent may be removed by dispersing and mixing. In addition, you may mix the resin solution which melt | dissolved resin in the solvent, and the modified cellulose fiber. More specifically, a masterbatch is prepared by removing the solvent from a uniform mixture of a dispersion of modified cellulose fibers dispersed in a solvent (particularly in an organic solvent), a resin, and a solvent in which the resin is soluble. You may. The masterbatch may be in the form of pellets or powder.

マスターバッチにおいて、修飾セルロース繊維の割合は、樹脂100重量部に対して、例えば、1〜70重量部(例えば、5〜65重量部)、好ましくは10〜60重量部、さらに好ましくは20〜50重量部(例えば、30〜45重量部)程度であってもよい。   In the masterbatch, the proportion of the modified cellulose fiber is, for example, 1 to 70 parts by weight (eg, 5 to 65 parts by weight), preferably 10 to 60 parts by weight, and more preferably 20 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. It may be about parts by weight (for example, 30 to 45 parts by weight).

また、前記樹脂組成物は、慣用の成形法(例えば、圧縮成形、射出成形、押出成形など)により成形できる。特に、射出成形、押出成形法を利用すると、成形品の生産性を向上できる。   Further, the resin composition can be molded by a conventional molding method (for example, compression molding, injection molding, extrusion molding, etc.). In particular, if injection molding or extrusion molding is used, the productivity of molded products can be improved.

なお、前記樹脂組成物は、種々の添加剤、例えば、安定化剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、熱安定化剤など)、帯電防止剤、難燃剤(リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、無機系難燃剤など)、難燃助剤、耐衝撃改良剤、流動性改良剤、補強材(充填剤など)、核剤、着色剤、滑剤、可塑剤、離型剤、色相改良剤、分散剤、抗菌剤、防腐剤などを含有していてもよい。また、樹脂が熱硬化性樹脂である場合、樹脂組成物は、硬化剤、硬化促進剤などを含んでいてもよい。   The resin composition includes various additives such as stabilizers (antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, heat stabilizers, etc.), antistatic agents, flame retardants (phosphorus flame retardants, Halogen-based flame retardants, inorganic flame retardants, etc.), flame retardant aids, impact modifiers, fluidity improvers, reinforcing materials (fillers, etc.), nucleating agents, colorants, lubricants, plasticizers, release agents, It may contain a hue improver, a dispersant, an antibacterial agent, a preservative and the like. When the resin is a thermosetting resin, the resin composition may contain a curing agent, a curing accelerator, and the like.

本発明の樹脂組成物(複合材料)は、修飾セルロース繊維で補強でき、高強度、高弾性率、高耐熱性、低線膨張特性などの特性を有する。さらに、ナノメーターサイズの修飾セルロース繊維(例えば、セルロースナノファイバー)を用いると、可視光の波長領域の光散乱性が低く、前記樹脂組成物は、透明性にも優れている。例えば、ナノメーターサイズの修飾セルロース繊維を10重量%の割合で含み、厚み30μmのフィルムとしたとき、全光線透過率は、例えば、30%以上(例えば、40〜99%)、好ましくは50%以上(例えば、60〜98%)、さらに好ましくは60%以上(例えば、70〜95%)程度であってもよく、60〜90%(例えば、70〜85%)程度であってもよい。   The resin composition (composite material) of the present invention can be reinforced with modified cellulose fibers, and has characteristics such as high strength, high elastic modulus, high heat resistance, and low linear expansion characteristics. Furthermore, when a modified cellulose fiber having a nanometer size (for example, cellulose nanofiber) is used, the light scattering property in the visible wavelength region is low, and the resin composition is also excellent in transparency. For example, when the modified cellulose fiber having a nanometer size is contained at a rate of 10% by weight and the film has a thickness of 30 μm, the total light transmittance is, for example, 30% or more (for example, 40 to 99%), preferably 50%. It may be about (for example, 60 to 98%), more preferably about 60% or more (for example, 70 to 95%), or about 60 to 90% (for example, 70 to 85%).

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1で調製した修飾セルロースナノファイバーの9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(以下、BPEFという)修飾率(BPEF修飾率)、形状、及び結晶化度は、以下のようにして測定又は評価した。   The modified cellulose nanofibers prepared in Example 1 had 9,9-bis [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorene (hereinafter referred to as BPEF) modification rate (BPEF modification rate), shape, and crystallinity. It measured or evaluated as follows.

(セルロースに結合したフルオレン化合物の割合(修飾率))
フルオレン化合物の修飾率の定量はFT−Raman分析により行った。酢酸セルロース((株)ダイセル製)と既定量の9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(以下、BPEFという)とをテトラヒドロフラン(THF)に溶解して成膜し、ラマン顕微鏡(堀場JOBIN YVON社製、「XploRA」)を使用してラマン分析を行った。芳香族環(1604cm−1)とセルロースの環内CH(1375cm−1)との吸収バンドの強度比(I1604/I1375)と、BPEFの濃度に基づき、検量線を作成した。すべてのサンプルは3回測定し、その結果を平均した。
(Ratio of fluorene compound bonded to cellulose (modification rate))
The modification rate of the fluorene compound was quantified by FT-Raman analysis. Cellulose acetate (manufactured by Daicel Corp.) and a predetermined amount of 9,9-bis [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorene (hereinafter referred to as BPEF) are dissolved in tetrahydrofuran (THF) to form a film, Raman analysis was performed using a Raman microscope ("XploRA" manufactured by Horiba Jobin Yvon). Aromatic ring (1604cm -1) and the intensity ratio of the absorption band of cellulose endocyclic CH (1375 cm -1) and (I 1604 / I 1375), based on the concentration of BPEF, a calibration curve was prepared. All samples were measured in triplicate and the results were averaged.

(溶媒分散性)
既定量のセルロース繊維をテトラヒドロフランに分散して0.2重量%のセルロース繊維分散液を調製した後、室温で放置し、沈降時間に基づいて分散性を評価した。
(Solvent dispersibility)
A predetermined amount of cellulose fiber was dispersed in tetrahydrofuran to prepare a 0.2 wt% cellulose fiber dispersion, which was left at room temperature and the dispersibility was evaluated based on the sedimentation time.

実施例1
(1)重合性フルオレン化合物の調製
9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製、BPEFという)10.0g(22.8mmol)及び無水マレイン酸4.51g(46mmol)をトルエン60gに溶解し、還流温度で48時間反応させた後、トルエンを除去し、液状の混合組成物を得た。この混合物を水洗し、未反応の無水マレイン酸を除去した。この水洗過程で生成した固体を濾別して回収し、重合性組成物12.36gを得た。この重合性組成物をFT-IR(Thermo Scientific社製、Nicolet is50)で分析したところ、酸無水物基に特徴的な1800〜1850cm−1の吸収ピークが認められず、エステル結合及びカルボキシル基に特有のカルボニル基に由来する吸収ピークが1700〜1750cm−1に認められた。また、薄層クロマトグラフィーにより、BPEFとは異なる部位に2つのスポットが見られた。前記赤外線吸収スペクトル、薄層クロマトグラム並びに反応機構から、下記式(1a)および(1b)で表される化合物を含む混合組成物が生成したと推測される。
Example 1
(1) Preparation of polymerizable fluorene compound 9,9-bis [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorene (manufactured by Osaka Gas Chemicals Co., Ltd., referred to as BPEF) 10.0 g (22.8 mmol) and maleic anhydride 4.51 g (46 mmol) was dissolved in 60 g of toluene, reacted at reflux temperature for 48 hours, and then toluene was removed to obtain a liquid mixed composition. This mixture was washed with water to remove unreacted maleic anhydride. The solid produced in this washing process was collected by filtration to obtain 12.36 g of a polymerizable composition. When the polymerizable composition was analyzed by FT-IR (Thermo Scientific, Nicolet is50), the absorption peak at 1800 to 1850 cm −1 characteristic of the acid anhydride group was not observed, and the ester bond and the carboxyl group were not detected. An absorption peak derived from a unique carbonyl group was observed at 1700 to 1750 cm -1 . Further, by thin layer chromatography, two spots were found at a site different from BPEF. From the infrared absorption spectrum, thin layer chromatogram and reaction mechanism, it is assumed that a mixed composition containing the compounds represented by the following formulas (1a) and (1b) was produced.

(2)セルロース含有溶媒分散系の調製と重合性フルオレン化合物との反応
セルロース繊維の水分散液「セリッシュ」(ダイセルファインケム(株)製、「KY110N」、セルロース:水(重量比)=15/85)100g(固形分15g)をトリエチレングリコールジメチルエーテル(以下、TEGDME)500gに分散して遠心分離した後、沈降した固形分をさらにTEGDME 500gに分散してする操作を3回繰り返し、溶媒としての水をTEGDMEに置換した分散液(セルロース繊維の濃度20重量%)を得た。
(2) Preparation of Cellulose-Containing Solvent Dispersion System and Reaction with Polymerizable Fluorene Compound Aqueous dispersion of cellulose fiber “Cerish” (manufactured by Daicel Finechem Ltd., “KY110N”, cellulose: water (weight ratio) = 15/85) ) 100 g (solid content: 15 g) was dispersed in 500 g of triethylene glycol dimethyl ether (hereinafter, TEGDME) and centrifuged, and then the precipitated solid content was further dispersed in 500 g of TEGDME. This operation was repeated 3 times to prepare water as a solvent. To obtain TEGDME-obtained dispersion (concentration of cellulose fiber: 20% by weight).

得られた分散液10gに、TEGDME、前記重合性組成物、アゾ系重合開始剤である2,2’−アゾビス[N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルプロパンアミド](和光純薬(株)製「VA−086」)を添加し、セルロース繊維1gに対して、TEGDME 20重量部、前記重合性組成物4.44g、アゾ系重合開始剤(「VA−086」)1.01重量部の割合で含む混合液を110℃で24時間反応させた。反応終了後、濾過し、濾残をテトラヒドロフランで3回洗浄し、未反応の重合性組成物を除去し、修飾セルロース繊維(ナノファイバー)を収率82%で得た。   To 10 g of the obtained dispersion liquid, TEGDME, the polymerizable composition, and 2,2′-azobis [N- (2-hydroxyethyl) -2-methylpropanamide] which is an azo polymerization initiator (Wako Pure Chemical ( Co., Ltd. "VA-086") was added, and 20 parts by weight of TEGDME, 4.44 g of the polymerizable composition, 1.01 parts by weight of an azo polymerization initiator ("VA-086") per 1 g of cellulose fiber. The mixed liquid containing the parts was reacted at 110 ° C. for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was filtered, and the residue was washed with tetrahydrofuran three times to remove the unreacted polymerizable composition, and a modified cellulose fiber (nanofiber) was obtained with a yield of 82%.

BPEF修飾率を求めたところ、修飾率は10.3mmol/100g(6.6重量%)であった。なお、修飾セルロース繊維の形状をFE−SEM(日本電子(株)製、「JSM−6700F」、測定条件:20mA、60秒)を用いて観察したところ、修飾セルロースナノファイバー(CNF)の繊維径(又は直径)は、10〜550nm程度であり、SEM写真の画像からランダムに50個の繊維を選択し、加算平均して平均繊維径を算出したところ、平均繊維径は32nmであった。   When the BPEF modification rate was determined, the modification rate was 10.3 mmol / 100 g (6.6% by weight). In addition, when the shape of the modified cellulose fiber was observed using FE-SEM (“JSM-6700F” manufactured by JEOL Ltd., measurement condition: 20 mA, 60 seconds), the fiber diameter of the modified cellulose nanofiber (CNF) was observed. (Or diameter) is about 10 to 550 nm, and when 50 fibers are randomly selected from the image of the SEM photograph and the average fiber diameter is calculated by averaging, the average fiber diameter was 32 nm.

さらに、テトラヒドロフランへの分散性(沈降時間)を評価した結果、図1に示すように、24時間以上経過しても修飾セルロース繊維(ナノファイバー)は殆ど沈降せず、上澄みは僅かであった。   Furthermore, as a result of evaluating the dispersibility in tetrahydrofuran (settling time), as shown in FIG. 1, the modified cellulose fibers (nanofibers) hardly sedimented even after 24 hours or more, and the supernatant was slight.

比較例1
アゾ系重合開始剤(和光純薬(株)製「VA−086」)を用いることなく、実施例1の反応条件と同様に混合し、セルロース繊維を分離したところ、セルロース繊維は重合性フルオレン化合物で全く修飾されていなかった。さらに、テトラヒドロフランへの分散性(沈降時間)を評価した結果、図1に示すように、24時間以上経過すると、セルロース繊維の大部分が沈降し、上澄みが生成した。
Comparative Example 1
Without using an azo-based polymerization initiator (“VA-086” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), the mixture was carried out under the same reaction conditions as in Example 1 to separate the cellulose fibers. The cellulose fibers were a polymerizable fluorene compound. Was not modified at all. Further, as a result of evaluating dispersibility in tetrahydrofuran (sedimentation time), as shown in FIG. 1, after 24 hours or more, most of the cellulose fibers were sedimented and a supernatant was formed.

本発明の修飾セルロース繊維は、樹脂に対する分散性に優れるため、幅広い用途、樹脂の補強材、添加剤、フィルムやシートの材料などに利用できる。また、樹脂組成物(複合材料)は、低線膨張特性、高強度、高弾性率などの優れた特性に加え、高い耐熱変形性を備えるため、例えば、種々の樹脂成形品、液晶ディスプレイ基板や太陽電池基板、自動車用パネルなどの種々の材料として有用である。   Since the modified cellulose fiber of the present invention has excellent dispersibility in a resin, it can be used for a wide range of applications, resin reinforcing materials, additives, materials for films and sheets, and the like. In addition, since the resin composition (composite material) has excellent characteristics such as low linear expansion characteristics, high strength, and high elastic modulus, and high thermal deformation resistance, for example, various resin molded products, liquid crystal display substrates, It is useful as various materials such as solar cell substrates and automobile panels.

さらに、修飾セルロース繊維は、光学用樹脂(又はアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、環状オレフィン系樹脂、セルロースジアセテート、セルローストリアセテートなどのセルロースアシレート系樹脂などの透明性樹脂)に添加して配向させても透明性が高く、光学フィルム又は光学シート、例えば、偏光フィルム(及び偏光板保護フィルム)、位相差フィルム(例えば、逆波長分散特性を有する位相差フィルム)、配向膜(配向フィルム)、視野角拡大(補償)フィルム、拡散板(フィルム)などとして利用することもできる。   Furthermore, the modified cellulose fiber is added to an optical resin (or a transparent resin such as an acrylic resin, a polycarbonate resin, a cyclic olefin resin, a cellulose acylate resin such as cellulose diacetate, or cellulose triacetate) and oriented. Even if it is highly transparent, an optical film or an optical sheet, for example, a polarizing film (and a polarizing plate protective film), a retardation film (for example, a retardation film having a reverse wavelength dispersion property), an alignment film (alignment film), a visual field. It can also be used as an angle expansion (compensation) film, a diffusion plate (film), and the like.

Claims (12)

セルロース繊維に対して重合性単量体がグラフト結合した修飾セルロース繊維であって、前記重合性単量体が、下記式(1)で表される9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物を含む、修飾セルロース繊維。
(式中、環Zはアレーン環;Rはアルキレン基;mは0又は1以上の整数;X及びXはそれぞれ独立してラジカル重合性基又は水素原子であって、X及びXのうち少なくとも一方はラジカル重合性基であり;n1及びn2は0又は1以上の整数であって、n1及びn2のうちラジカル重合性基を含む置換基の置換数に対応する少なくとも一方は1以上の整数であり;R及びRは置換基;pは0又は1以上の整数;kは0〜4の整数を示し、前記ラジカル重合性基がアリル基、(メタ)アクリロイル基、又は下記式(2c)
(式中、R 3a 及びR 3b はそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を示し、R は水素原子又はアルキル基を示す)で表される基である
A modified cellulose fiber obtained by graft-bonding a polymerizable monomer to a cellulose fiber, wherein the polymerizable monomer is a compound having a 9,9-bisarylfluorene skeleton represented by the following formula (1). Including modified cellulosic fibers.
(In the formula, ring Z is an arene ring; R 1 is an alkylene group; m is 0 or an integer of 1 or more; X 1 and X 2 are each independently a radically polymerizable group or a hydrogen atom, and X 1 and X At least one of 2 is a radical polymerizable group; n1 and n2 are 0 or an integer of 1 or more, and at least one of n1 and n2 corresponding to the number of substituents containing the radical polymerizable group is 1 more is an integer; R 4 and R 5 substituents; p is 0 or an integer of 1 or more; k is indicates an integer of 0 to 4, wherein the radical polymerizable group is an allyl group, (meth) acryloyl group, Or the following formula (2c)
(In the formula, R 3a and R 3b each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group ).
式(1)において、環Zが単環式アレーン環、多環式アレーン環又は環集合アレーン環であり、RがC2−6アルキレン基、mが0〜5の整数であり、n1及びn2はそれぞれ独立して0〜3の整数、Rがアルキル基又はアルコキシ基、pが0〜3の整数、Rがシアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基、kが0〜3の整数である請求項1記載の修飾セルロース繊維。 In the formula (1), the ring Z is a monocyclic arene ring, a polycyclic arene ring or ring assembly arene ring, R 1 is C 2-6 alkylene group, m is integer of 0 to 5, n1 And n2 are each independently an integer of 0 to 3, R 4 is an alkyl group or an alkoxy group, p is an integer of 0 to 3, R 5 is a cyano group, a halogen atom or an alkyl group, and k is an integer of 0 to 3. The modified cellulose fiber according to claim 1. 式(1)において、環Zがベンゼン環、ナフタレン環又はビフェニル環であり、RがC2−4アルキレン基、mが0又は1、かつRが水素原子である基であり、n1及びn2が1又は2、RがC1−4アルキル基、pが0〜2の整数、RがC1−4アルキル基、kが0又は1である請求項1又は2記載の修飾セルロース繊維。 In the formula (1), the ring Z is a benzene ring, a naphthalene ring or a biphenyl ring, a group R 1 is C 2-4 alkylene group, m is 0 or 1, or One R 3 is a hydrogen atom, n1 and n2 is 1 or 2, R 4 is C 1-4 alkyl group, p is an integer of 0 to 2, R 5 is C 1-4 alkyl group, modifications of k according to claim 1 or 2, wherein 0 or 1 Cellulose fiber. 式(1)において、Xがラジカル重合性基、Xがラジカル重合性基又は水素原子であり、n1及びn2が1である請求項1〜3のいずれかに記載の修飾セルロース繊維。 The modified cellulose fiber according to claim 1, wherein in the formula (1), X 1 is a radically polymerizable group, X 2 is a radically polymerizable group or a hydrogen atom, and n1 and n2 are 1. セルロース繊維に対する重合性単量体のグラフト量が、修飾セルロース繊維の総量に対して、0.01〜20重量%である請求項1〜4のいずれかに記載の修飾セルロース繊維。   The modified cellulose fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount of the polymerizable monomer grafted on the cellulose fiber is 0.01 to 20% by weight based on the total amount of the modified cellulose fiber. ナノファイバーである請求項1〜5のいずれかに記載の修飾セルロース繊維。   The modified cellulose fiber according to claim 1, which is a nanofiber. 平均繊維径が5〜500nmである請求項1〜6のいずれかに記載の修飾セルロース繊維。   The modified cellulose fiber according to any one of claims 1 to 6, which has an average fiber diameter of 5 to 500 nm. 樹脂の補強材である請求項1〜7のいずれかに記載の修飾セルロース繊維。   The modified cellulose fiber according to any one of claims 1 to 7, which is a resin reinforcing material. 溶媒中、ラジカル発生剤の存在下、セルロース繊維と、請求項1に記載の式(1)で表される化合物とを反応させ、請求項1〜7のいずれかに記載の修飾セルロース繊維を製造する方法。   A modified cellulose fiber according to any one of claims 1 to 7 is produced by reacting a cellulose fiber with a compound represented by the formula (1) according to claim 1 in a solvent in the presence of a radical generator. how to. 請求項1〜8のいずれかに記載の修飾セルロース繊維を含む樹脂組成物。   A resin composition comprising the modified cellulose fiber according to claim 1. 溶媒中、ラジカル発生剤の存在下、セルロース繊維と、請求項1に記載の式(1)で表される化合物とを反応させて得られた修飾セルロース繊維。   A modified cellulose fiber obtained by reacting a cellulose fiber with a compound represented by the formula (1) according to claim 1 in a solvent in the presence of a radical generator. セルロース繊維が、木材パルプ及びコットンリンターパルプから選択された少なくとも1種のパルプに由来するナノセルロースファイバーを含む請求項11記載の修飾セルロース繊維。   The modified cellulosic fiber of claim 11, wherein the cellulosic fiber comprises nanocellulosic fiber derived from at least one pulp selected from wood pulp and cotton linter pulp.
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