JP6779158B2 - Method for manufacturing modified cellulose fiber - Google Patents

Method for manufacturing modified cellulose fiber Download PDF

Info

Publication number
JP6779158B2
JP6779158B2 JP2017043305A JP2017043305A JP6779158B2 JP 6779158 B2 JP6779158 B2 JP 6779158B2 JP 2017043305 A JP2017043305 A JP 2017043305A JP 2017043305 A JP2017043305 A JP 2017043305A JP 6779158 B2 JP6779158 B2 JP 6779158B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
general formula
less
cellulose fiber
modified cellulose
carbon atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017043305A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018145571A (en
Inventor
穣 吉田
穣 吉田
翔太郎 柴田
翔太郎 柴田
央帆 川原
央帆 川原
吉晃 熊本
吉晃 熊本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2017043305A priority Critical patent/JP6779158B2/en
Publication of JP2018145571A publication Critical patent/JP2018145571A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6779158B2 publication Critical patent/JP6779158B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

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

従来、有限な資源である石油由来のプラスチック材料が多用されていたが、近年、環境に対する負荷の少ない技術が脚光を浴びるようになり、かかる技術背景の下、天然に多量に存在するバイオマスであるセルロース繊維を用いた材料が注目されている。 Conventionally, petroleum-derived plastic materials, which are a finite resource, have been widely used, but in recent years, technologies with less impact on the environment have come into the limelight, and under such technological background, biomass is naturally present in large quantities. Materials using cellulose fibers are attracting attention.

例えば特許文献1には、有利な機械的特性を保持したまま親水性が著しく弱められたセルロースミクロフィブリルを提供することを目的として、ヒドロキシル官能基が有機化合物によりエーテル化された、特定の表面置換度を有するセルロースミクロフィブリルが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a specific surface substitution in which a hydroxyl functional group is etherified with an organic compound for the purpose of providing a cellulose microfibril with significantly reduced hydrophilicity while retaining advantageous mechanical properties. Cellulose microfibrils with a degree are disclosed.

特表2002−524618号公報Special Table 2002-524618

しかしながら、特許文献1のセルロースミクロフィブリルでは、樹脂と複合化して製造される成形体の機械強度や靱性について十分に満足できるものではなかった。 However, the cellulose microfibrils of Patent Document 1 are not sufficiently satisfactory in terms of mechanical strength and toughness of a molded product manufactured by compounding with a resin.

本発明は、樹脂との成形体における機械強度や靱性に優れる改質セルロース繊維を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a modified cellulose fiber having excellent mechanical strength and toughness in a molded product with a resin.

本発明は、下記〔1〕〜〔6〕に関する。
〔1〕 セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入後、微細化処理を行う、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔2〕 前記〔1〕に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。
〔3〕 平均繊維径が5μm以上である改質セルロース繊維であって、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔4〕 下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
〔式中、一般式(3)及び一般式(4)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔5〕 セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
The present invention relates to the following [1] to [6].
[1] In the presence of a base, one or more compounds selected from an aromatic ring-containing oxide alkylene compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound are introduced into a cellulosic raw material via an ether bond, and then micronized. Is a method for producing a modified cellulose fiber,
The modified cellulose fiber has one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2) via an ether bond. A method for producing a modified cellulose fiber, which is bonded to a cellulose fiber and has a cellulose type I crystal structure.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
[2] A resin composition containing the modified cellulose fiber obtained by the production method according to the above [1] and a resin.
[3] A modified cellulose fiber having an average fiber diameter of 5 μm or more, which is selected from a substituent represented by the following general formula (1) and a substituent represented by the following general formula (2). A modified cellulose fiber having a cellulose type I crystal structure in which two or more kinds of substituents are bonded to the cellulose fiber via an ether bond.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
[4] One or more substituents selected from the substituents represented by the following general formula (1) and the substituents represented by the following general formula (2), and the following general formula (3). One or more substituents selected from the substituents and the substituents represented by the following general formula (4) are bonded to the cellulose fibers via an ether bond and have a cellulose type I crystal structure. Quality cellulose fiber.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
-CH 2 -CH (OH) -R 2 (3)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 2 (4)
[In the formula, R 2 in the general formula (3) and the general formula (4) independently represent a hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n in the general formula (4). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
[5] One or more compounds selected from an aromatic ring-containing alkylene compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound in the presence of a base, and an alkylene oxide compound represented by the general formula (3A) with respect to a cellulosic raw material. A method for producing a modified cellulose fiber, wherein one or more compounds selected from the glycidyl ether compound represented by the general formula (4A) is introduced via an ether bond.
The modified cellulose fiber has one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2), and the following general formula ( One or more substituents selected from the substituent represented by 3) and the substituent represented by the following general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond to form a cellulose type I crystal structure. A method for producing a modified cellulose fiber.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
-CH 2 -CH (OH) -R 2 (3)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 2 (4)

Figure 0006779158
Figure 0006779158

Figure 0006779158
Figure 0006779158

〔式中、一般式(3)、(3A)、(4)及び(4A)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)及び(4A)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
〔6〕 前記〔4〕に記載の改質セルロース繊維又は前記〔5〕に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。
[In the formula, R 2 in the general formulas (3), (3A), (4) and (4A) independently represent hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and is generally used. In the formulas (4) and (4A), n is a number of 0 or more and 50 or less, and A is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
[6] A resin composition containing the modified cellulose fiber according to the above [4] or the modified cellulose fiber obtained by the production method according to the above [5] and a resin.

本発明の製造方法によれば、樹脂との成形体における機械強度や靱性に優れる改質セルロース繊維を製造する方法を提供することができる。 According to the production method of the present invention, it is possible to provide a method for producing a modified cellulose fiber having excellent mechanical strength and toughness in a molded product with a resin.

本発明の製造方法によって製造された改質セルロース繊維を使用した成形体は、驚くべきことに、優れた機械強度や靱性を発揮する。このような作用効果を示唆する従来技術は存在しないため、かかる作用効果の発現は当業者であっても予想することさえ困難である。 The molded product using the modified cellulose fiber produced by the production method of the present invention surprisingly exhibits excellent mechanical strength and toughness. Since there is no prior art that suggests such an action and effect, it is difficult for even a person skilled in the art to predict the occurrence of such an action and effect.

[改質セルロース繊維の製造方法]
本発明の製造方法としては、具体的には次の二つの態様が挙げられる。第一の態様は、セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入後、微細化処理を行う、改質セルロース繊維の製造方法である。そして第二の態様は、セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法である。なお、本明細書において、「エーテル結合を介して結合」とは、セルロース繊維表面の水酸基に修飾基が反応して、エーテル結合した状態を意味する。更に本明細書において、所定の置換基をエーテル結合を介してセルロース系原料に導入するための化合物をエーテル化剤という。
[Manufacturing method of modified cellulose fiber]
Specific examples of the production method of the present invention include the following two aspects. In the first aspect, one or more compounds selected from an aromatic ring-containing oxide alkylene compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound are introduced into a cellulosic raw material via an ether bond in the presence of a base, and then This is a method for producing a modified cellulose fiber, which is subjected to a micronization treatment. The second aspect is represented by the general formula (3A) with one or more compounds selected from the aromatic ring-containing oxide alkylene compound and the aromatic ring-containing glycidyl ether compound with respect to the cellulosic raw material in the presence of a base. This is a method for producing a modified cellulose fiber, in which one or more compounds selected from the alkylene oxide compound and the glycidyl ether compound represented by the general formula (4A) are introduced via an ether bond. In addition, in this specification, "bonding through an ether bond" means a state in which a modifying group reacts with a hydroxyl group on the surface of a cellulose fiber, and an ether bond is formed. Further, in the present specification, a compound for introducing a predetermined substituent into a cellulosic raw material via an ether bond is referred to as an etherifying agent.

[第一の態様の改質セルロース繊維の製造方法]
第一の態様の方法により製造される改質セルロース繊維は、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
[Method for producing modified cellulose fiber of the first aspect]
The modified cellulose fiber produced by the method of the first aspect is one or more selected from the substituents represented by the following general formula (1) and the substituents represented by the following general formula (2). The substituent is bonded to the cellulose fiber via an ether bond and has a cellulose type I crystal structure.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]

(セルロース系原料)
本発明で用いられるセルロース系原料は、特に制限はなく、木本系(針葉樹・広葉樹)、草本系(イネ科、アオイ科、マメ科の植物原料、ヤシ科の植物の非木質原料)、パルプ類(綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプ等)、紙類(新聞紙、段ボール、雑誌、上質紙等)等が挙げられる。なかでも、入手性及びコストの観点から、木本系、草本系が好ましい。
(Cellulose-based raw material)
The cellulosic raw material used in the present invention is not particularly limited, and is wood-based (coniferous / broad-leaved), herbaceous (plant material of rice family, blue-green family, legume family, non-wood raw material of palm family plant), pulp. Species (cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds, etc.), papers (newsprint, cardboard, magazines, woodfree paper, etc.) and the like. Of these, woody and herbaceous are preferable from the viewpoint of availability and cost.

セルロース系原料の形状は、特に制限はないが、取扱い性の観点から、繊維状、粉末状、球状、チップ状、フレーク状が好ましい。また、これらの混合物であってもよい。 The shape of the cellulosic raw material is not particularly limited, but is preferably fibrous, powdery, spherical, chip-shaped, or flake-shaped from the viewpoint of handleability. Moreover, it may be a mixture of these.

また、セルロース系原料は、取扱い性等の観点から、生化学的処理、化学処理、及び機械処理から選ばれる少なくとも1つの前処理を予め行なうことができる。生化学的処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えばエンドグルカナーゼやエキソグルカナーゼ、ベータグルコシダーゼといった酵素を使用する処理が挙げられる。化学処理としては、使用する薬剤には特に制限がなく、例えば塩酸や硫酸などによる酸処理、過酸化水素やオゾンなどによる酸化処理が挙げられる。機械処理としては、使用する機械や処理条件には特に制限がなく、例えば、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミル等のロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミル等の竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミル等の容器駆動媒体ミル、塔式粉砕機、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル又はアニュラー式ミル等の媒体攪拌式ミル、高速遠心ローラーミルやオングミル等の圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル等の磨砕機、ナイフミル、ピンミル、カッターミル等が挙げられる。 In addition, the cellulosic raw material can be pretreated with at least one pretreatment selected from biochemical treatment, chemical treatment, and mechanical treatment from the viewpoint of handleability and the like. The biochemical treatment is not particularly limited in the drug to be used, and examples thereof include treatments using enzymes such as endoglucanase, exoglucanase, and beta-glucosidase. The chemical treatment is not particularly limited in the chemicals used, and examples thereof include acid treatment with hydrochloric acid and sulfuric acid, and oxidation treatment with hydrogen peroxide and ozone. The machine processing is not particularly limited in the machine used and the processing conditions. For example, a high-pressure compression roll mill, a roll mill such as a roll rotation mill, a ring roller mill, a roller race mill, or a vertical roller mill such as a ball race mill, Container drive medium mills such as rolling ball mills, vibrating ball mills, vibrating rod mills, vibrating tube mills, planetary ball mills or centrifugal fluidization mills, tower type crushers, stirring tank type mills, distribution tank type mills or general type mills and the like. Examples thereof include compact shear mills such as type mills, high-speed centrifugal roller mills and ong mills, grinders such as mortars, stone mills, mass colloiders, fret mills and edge runner mills, knife mills, pin mills and cutter mills.

また、上記機械処理の際に水やエタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール、トルエン、キシレン等の溶媒、フタル酸系やアジピン酸系、トリメリット酸系などの可塑剤、尿素やアルカリ(土類)金属水酸化物、アミン系化合物などの水素結合阻害剤、等の助剤を添加することで機械処理による形状変化の促進を行うこともできる。このように形状変化を加えることで、セルロース系原料の取扱い性が向上し、置換基の導入が良好となって、ひいては得られる改質セルロース繊維の物性も向上させることが可能となる。添加助剤の使用量は、用いる添加助剤や使用する機械処理の手法等によって変わるが、形状変化を促進する効果を発現する観点から、原料100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは20質量部以上であり、また、形状変化を促進する効果を発現する観点及び経済性の観点から、好ましくは10000質量部以下、より好ましくは5000質量部以下、更に好ましくは3000質量部以下である。 In addition, during the above mechanical treatment, solvents such as water, ethanol, isopropyl alcohol, t-butyl alcohol, toluene and xylene, plasticizers such as phthalic acid, adipic acid and trimellitic acid, urea and alkali (earth) ) It is also possible to promote the shape change by mechanical treatment by adding an auxiliary agent such as a metal hydroxide or a hydrogen bond inhibitor such as an amine compound. By adding the shape change in this way, the handleability of the cellulosic raw material is improved, the introduction of the substituent is improved, and the physical properties of the obtained modified cellulosic fiber can be improved. The amount of the additive aid used varies depending on the additive aid used, the machine treatment method used, etc., but from the viewpoint of exhibiting the effect of promoting the shape change, it is preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the raw material. , More preferably 10 parts by mass or more, further preferably 20 parts by mass or more, and from the viewpoint of exhibiting the effect of promoting shape change and economically, preferably 10,000 parts by mass or less, more preferably 5000 parts by mass. Parts or less, more preferably 3000 parts by mass or less.

セルロース系原料の平均繊維径は、特に制限はないが、取扱い性及びコストの観点から、好ましくは5μm以上、より好ましくは7μm以上、更に好ましくは10μm以上、更に好ましくは15μm以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは10,000μm以下、より好ましくは5,000μm以下、更に好ましくは1,000μm以下、更に好ましくは500μm以下、より更に好ましくは100μm以下である。 The average fiber diameter of the cellulosic raw material is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, still more preferably 10 μm or more, still more preferably 15 μm or more, from the viewpoint of handleability and cost. Although the upper limit is not particularly set, from the viewpoint of handleability, it is preferably 10,000 μm or less, more preferably 5,000 μm or less, still more preferably 1,000 μm or less, still more preferably 500 μm or less, still more preferably 100 μm or less. Is.

セルロース系原料の平均繊維径は、例えば、絶乾したセルロース繊維をイオン交換水中で家庭用ミキサー等を用いて攪拌して繊維を解した後、更にイオン交換水を加え均一になるよう攪拌して得られた水分散液の一部を、メッツォオートメーション社製の「Kajaani Fiber Lab」にて分析する方法が挙げられる。かかる方法により、平均繊維径がマイクロオーダーの繊維径を測定することができる。なお、詳細な測定方法は実施例に記載の通りである。 For the average fiber diameter of the cellulosic raw material, for example, the absolutely dried cellulose fibers are stirred in ion-exchanged water using a household mixer or the like to dissolve the fibers, and then ion-exchanged water is further added and stirred so as to be uniform. A method of analyzing a part of the obtained aqueous dispersion with "Kajaani Fiber Lab" manufactured by Mezzo Automation Co., Ltd. can be mentioned. By such a method, the fiber diameter having an average fiber diameter of micro order can be measured. The detailed measurement method is as described in the examples.

セルロース系原料の組成は、特に限定されないが、セルロース系原料中のセルロース含有量が、セルロースファイバーを得る観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、入手性の観点から、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下、更に好ましくは95質量%以下、更に好ましくは90質量%以下であるものが好ましい。ここで、セルロース系原料中のセルロース含有量とは、セルロース系原料中の水分を除いた残余の成分中のセルロース含有量のことである。 The composition of the cellulosic raw material is not particularly limited, but the cellulose content in the cellulosic raw material is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, still more preferably 70% by mass from the viewpoint of obtaining cellulose fibers. From the viewpoint of availability, it is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, still more preferably 95% by mass or less, still more preferably 90% by mass or less. Here, the cellulosic content in the cellulosic raw material is the cellulosic content in the residual component excluding water in the cellulosic raw material.

また、セルロース系原料中の水分含有量は、取扱い性の観点から、少ないほど好ましい。例えば、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは絶乾処理したもの、即ち10質量%以下である。 Further, the water content in the cellulosic raw material is preferably as small as possible from the viewpoint of handleability. For example, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, further preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, still more preferably an absolute dry treatment, that is, 10% by mass or less.

(塩基)
前記置換基の導入は塩基の存在下で行われる。ここで用いられる塩基としては、特に制限はないが、エーテル化反応を進行させる観点から、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、1〜3級アミン、4級アンモニウム塩、イミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、並びにアルコキシドからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましい。
(base)
The introduction of the substituent is carried out in the presence of a base. The base used here is not particularly limited, but from the viewpoint of advancing the etherification reaction, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, 1-3 amine, quaternary ammonium salt, imidazole and the like. One or more selected from the group consisting of its derivatives, pyridines and derivatives thereof, and alkoxides is preferable.

アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。 Examples of the alkali metal hydroxide and alkaline earth metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide and the like.

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

4級アンモニウム塩としては、水酸化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム等が挙げられる。 Examples of the quaternary ammonium salt include tetrabutylammonium hydroxide, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium fluoride, tetrabutylammonium bromide, tetraethylammonium hydroxide, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium fluoride, tetraethylammonium bromide, and water. Examples thereof include tetramethylammonium oxide, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium fluoride, tetramethylammonium bromide and the like.

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

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

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

塩基の量は、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、エーテル化反応を進行させる観点から、好ましくは0.01等量以上、より好ましくは0.05等量以上、更に好ましくは0.1等量以上、更に好ましくは0.2等量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは10等量以下、より好ましくは8等量以下、更に好ましくは5等量以下、更に好ましくは3等量以下である。なお、無水グルコースユニットを「AGU」と略記する。AGUはセルロース系原料がすべて無水グルコースユニットで構成されていると仮定して算出される。 The amount of the base is preferably 0.01 equivalent or more, more preferably 0.05 equivalent or more, still more preferably 0.1, from the viewpoint of advancing the etherification reaction with respect to the anhydrous glucose unit of the cellulosic raw material. Equivalent or more, more preferably 0.2 equivalent or more, and from the viewpoint of manufacturing cost, preferably 10 equivalent or less, more preferably 8 equivalent or less, still more preferably 5 equivalent or less, still more preferably 3 equivalent. It is less than the amount. The anhydrous glucose unit is abbreviated as "AGU". AGU is calculated on the assumption that all cellulosic raw materials are composed of anhydrous glucose units.

セルロース系原料と塩基の混合は溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒としては、特に制限はなく、例えば、水、イソプロパノール、t−ブタノール、ジメチルホルムアミド、トルエン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ヘキサン、1,4−ジオキサン、及びこれらの混合物が挙げられる。 The cellulosic raw material and the base may be mixed in the presence of a solvent. The solvent is not particularly limited, and for example, water, isopropanol, t-butanol, dimethylformamide, toluene, methyl isobutyl ketone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, hexane, etc. Included are 1,4-dioxane, and mixtures thereof.

セルロース系原料と塩基の混合は、均一に混合できるのであれば、温度や時間は特に制限はない。 As long as the cellulosic raw material and the base can be mixed uniformly, the temperature and time are not particularly limited.

(芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物)
次に、前記で得られたセルロース系原料と塩基の混合物に、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を添加して、前記置換基をセルロース繊維に結合させる。
(Aromatic ring-containing alkylene compound and aromatic ring-containing glycidyl ether compound)
Next, one or more compounds selected from the aromatic ring-containing oxide alkylene compound and the aromatic ring-containing glycidyl ether compound are added to the mixture of the cellulosic raw material and the base obtained above to obtain the substituent. It binds to cellulose fibers.

芳香環含有酸化アルキレン化合物は、一般式(1)で表される置換基をセルロース繊維に結合させるために使用される。芳香環含有酸化アルキレン化合物としては、例えば、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又は炭素数6〜20のヘテロ芳香環を有する酸化アルキレン化合物等が挙げられる。具体的には、スチレンオキシド及びその誘導体等が挙げられる。これらの中で、入手性および反応性の観点からスチレンオキシドが好ましい。 The aromatic ring-containing alkylene oxide compound is used to bond the substituent represented by the general formula (1) to the cellulose fiber. Examples of the aromatic ring-containing alkylene oxide compound include an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and an alkylene oxide compound having a heteroaromatic ring having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples thereof include styrene oxide and its derivatives. Of these, styrene oxide is preferable from the viewpoint of availability and reactivity.

芳香環含有グリシジルエーテル化合物は、一般式(2)で表される置換基をセルロース繊維に結合させるために使用される。芳香環含有グリシジルエーテル化合物としては、例えば、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又は炭素数6〜20のヘテロ芳香環を有するグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。具体的には、フェニルグリシジルエーテル、トリチルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテルおよびこれらの誘導体等が挙げられる。これらの中で、入手性および反応性の観点からフェニルグリシジルエーテルおよびトリチルグリシジルエーテルが好ましく、フェニルグリシジルエーテルが更に好ましい。 The aromatic ring-containing glycidyl ether compound is used to bond the substituent represented by the general formula (2) to the cellulose fiber. Examples of the aromatic ring-containing glycidyl ether compound include an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and a glycidyl ether compound having a heteroaromatic ring having 6 to 20 carbon atoms. Specific examples thereof include phenylglycidyl ether, trityl glycidyl ether, benzyl glycidyl ether and derivatives thereof. Among these, phenylglycidyl ether and tritylglycidyl ether are preferable from the viewpoint of availability and reactivity, and phenylglycidyl ether is more preferable.

芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物の量は、得られる改質セルロース繊維における置換基の所望の導入率により決めることができる。例えば、得られる成形体の機械的強度の観点から、セルロース系原料の無水グルコースユニットの1ユニットに対して、かかる化合物の量は、好ましくは10.0等量以下、より好ましくは8.0等量以下、更に好ましくは7.0等量以下、更に好ましくは6.0等量以下、好ましくは0.02等量以上、より好ましくは0.05等量以上、更に好ましくは0.1等量以上、更に好ましくは0.3等量以上、更に好ましくは1.0等量以上である。ここで、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物の両者を使用する場合、化合物の量は両者の合計量である。 The amount of the aromatic ring-containing alkylene oxide compound and the aromatic ring-containing glycidyl ether compound can be determined by the desired introduction rate of the substituent in the obtained modified cellulose fiber. For example, from the viewpoint of the mechanical strength of the obtained molded product, the amount of such a compound is preferably 10.0 equal or less, more preferably 8.0 or the like, relative to one unit of the anhydrous glucose unit of the cellulose-based raw material. Amount or less, more preferably 7.0 equal or less, still more preferably 6.0 equal or less, preferably 0.02 equal or more, more preferably 0.05 equal or more, still more preferably 0.1 equal or less. The above is more preferably 0.3 equal or more, still more preferably 1.0 equal or more. Here, when both the aromatic ring-containing alkylene oxide compound and the aromatic ring-containing glycidyl ether compound are used, the amount of the compound is the total amount of both.

(エーテル反応)
前記化合物とセルロース系原料とのエーテル反応は、溶媒の存在下で、両者を混合することにより行うことができる。溶媒としては、特に制限はなく、塩基を存在させる際に使用することができると例示した前記溶媒を用いることができる。
(Ether reaction)
The ether reaction between the compound and the cellulosic raw material can be carried out by mixing both in the presence of a solvent. The solvent is not particularly limited, and the solvent exemplified as being usable when a base is present can be used.

溶媒の使用量としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物の種類によって一概には決定されないが、セルロース系原料100質量部に対して、反応性の観点から、好ましくは30質量部以上、より好ましくは50質量部以上、更に好ましくは75質量部以上、更に好ましくは100質量部以上、更に好ましくは200質量部以上であり、生産性の観点から、好ましくは10,000質量部以下、より好ましくは7,500質量部以下、更に好ましくは5,000質量部以下、更に好ましくは2,500質量部以下、更に好ましくは1,000質量部以下である。 The amount of the solvent used is not unconditionally determined depending on the type of the cellulose-based raw material or the compound for introducing the substituent, but is preferably 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose-based raw material from the viewpoint of reactivity. The above is more preferably 50 parts by mass or more, further preferably 75 parts by mass or more, further preferably 100 parts by mass or more, still more preferably 200 parts by mass or more, and preferably 10,000 parts by mass or less from the viewpoint of productivity. , More preferably 7,500 parts by mass or less, further preferably 5,000 parts by mass or less, still more preferably 2,500 parts by mass or less, still more preferably 1,000 parts by mass or less.

混合条件としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物が均一に混合され、十分に反応が進行できるのであれば特に制限はなく、連続的な混合処理は行っても行わなくてもよい。1Lを超えるような比較的大きな反応容器を用いる場合には、反応温度を制御する観点から、適宜攪拌を行ってもよい。 The mixing conditions are not particularly limited as long as the cellulosic raw material and the compound for introducing the substituent are uniformly mixed and the reaction can proceed sufficiently, and the continuous mixing treatment may or may not be performed. Good. When a relatively large reaction vessel exceeding 1 L is used, stirring may be appropriately performed from the viewpoint of controlling the reaction temperature.

反応温度としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性を向上させる観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上、更に好ましくは40℃以上であり、熱分解を抑制する観点から、好ましくは120℃以下、より好ましくは110℃以下、更に好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下、更に好ましくは70℃以下である。 The reaction temperature is not unconditionally determined by the type of the compound for introducing the cellulosic raw material or the substituent and the target introduction rate, but from the viewpoint of improving the reactivity, it is preferably 30 ° C. or higher, more preferably. It is 35 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and from the viewpoint of suppressing thermal decomposition, it is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower, still more preferably 100 ° C. or lower, still more preferably 90 ° C. or lower, still more preferable. Is 80 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or lower.

反応時間としては、セルロース系原料や置換基を導入するための化合物の種類及び目標とする導入率によって一概には決定されないが、反応性の観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.5時間以上、更に好ましくは1時間以上、更に好ましくは3時間以上、更に好ましくは6時間以上、更に好ましくは10時間以上であり、生産性の観点から、好ましくは60時間以下、より好ましくは48時間以下、更に好ましくは36時間以下である。 The reaction time is not unconditionally determined by the type of the compound for introducing the cellulosic raw material or the substituent and the target introduction rate, but from the viewpoint of reactivity, it is preferably 0.1 hour or more, more preferably 0.1 hour or more. It is 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, further preferably 3 hours or more, still more preferably 6 hours or more, still more preferably 10 hours or more, and from the viewpoint of productivity, preferably 60 hours or less, more preferably. Is 48 hours or less, more preferably 36 hours or less.

反応後は、未反応の化合物や塩基等を除去するために、適宜後処理を行うことができる。該後処理の方法としては、例えば、未反応の塩基を酸(有機酸、無機酸など)で中和し、その後、未反応の化合物や塩基が溶解する溶媒を用いて洗浄することができる。所望により、更に乾燥(真空乾燥など)を行ってもよい。 After the reaction, post-treatment can be appropriately performed in order to remove unreacted compounds, bases and the like. As a method of the post-treatment, for example, an unreacted base can be neutralized with an acid (organic acid, inorganic acid, etc.), and then washed with an unreacted compound or a solvent in which the base dissolves. If desired, further drying (vacuum drying or the like) may be performed.

かくして、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基が導入された、微細化処理前の改質セルロース繊維が得られる。 Thus, the modified cellulose before the micronization treatment into which one or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2) has been introduced. Fiber is obtained.

[微細化処理前の改質セルロース繊維]
第一の態様の方法における微細化処理前の改質セルロース繊維は、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものであり、具体的な構造は、例えば、一般式(5)で示すことができる。
[Modified cellulose fiber before miniaturization treatment]
The modified cellulose fiber before the micronization treatment in the method of the first aspect is one or more selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2). The substituent is bonded to the cellulose fiber via an ether bond and has a cellulose type I crystal structure, and the specific structure can be represented by, for example, the general formula (5).

Figure 0006779158
Figure 0006779158

〔式中、Rは同一又は異なって、水素及び一般式(1)〜(2)で表される置換基から選ばれる置換基を示し、mは好ましくは20以上3000以下の整数を示し、但し、全てのRが、同時に水素である場合を除く。〕 [In the formula, R is the same or different and represents a substituent selected from hydrogen and the substituents represented by the general formulas (1) and (2), and m preferably represents an integer of 20 or more and 3000 or less. , Except when all Rs are hydrogen at the same time. ]

一般式(5)におけるmは好ましくは20以上3000以下の整数であり、機械的強度および靱性発現の観点からより好ましくは100以上2000以下の整数である。 M in the general formula (5) is preferably an integer of 20 or more and 3000 or less, and more preferably an integer of 100 or more and 2000 or less from the viewpoint of mechanical strength and toughness expression.

一般式(5)における一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基は下記の通りである。なお、改質セルロース繊維における一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基がいずれか一方の場合であっても、各置換基においては同一の置換基であっても2種以上が組み合わさって導入されてもよい。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
The substituents represented by the general formula (1) and the substituents represented by the general formula (2) in the general formula (5) are as follows. Even if the substituent represented by the general formula (1) or the substituent represented by the general formula (2) in the modified cellulose fiber is either one, the same substituent is used in each substituent. Even if it is, two or more kinds may be introduced in combination.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]

一般式(1)及び一般式(2)におけるRは、少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基である。Rの炭素数は、機械強度や靱性発現の観点から好ましくは6以上であり、反応性および入手性の観点からの観点から好ましくは25以下、より好ましくは20以下である。Rの具体例としては、フェニル基、トリチル基、ナフチル基、トリル基やキシリル基などのアリール基、又はベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基等が挙げられる。 R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) is a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms. The carbon number of R 1 is preferably 6 or more from the viewpoint of mechanical strength and toughness development, preferably 25 or less, and more preferably 20 or less from the viewpoint of reactivity and availability. Specific examples of R 1 include aryl groups such as phenyl group, trityl group, naphthyl group, tolyl group and xsilyl group, and aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.

一般式(2)におけるnは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。nは0以上50以下の数であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは0であり、同様の観点から、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは20以下、更に好ましくは15以下である。 N in the general formula (2) indicates the number of moles of alkylene oxide added. Although n is a number of 0 or more and 50 or less, it is preferably 0 from the viewpoint of availability and cost, and from the same viewpoint, it is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, still more preferably 20 or less, still more preferably. Is 15 or less.

一般式(2)におけるAは、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基であり、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基を形成する。Aの炭素数は1以上6以下であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは2以上であり、同様の観点から、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等が例示され、なかでも、エチレン基、プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。 A in the general formula (2) is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and forms an oxyalkylene group with an adjacent oxygen atom. The carbon number of A is 1 or more and 6 or less, but is preferably 2 or more from the viewpoint of availability and cost, and preferably 4 or less, more preferably 3 or less from the same viewpoint. Specifically, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group and the like are exemplified, and among them, an ethylene group and a propylene group are preferable, and an ethylene group is more preferable.

一般式(2)におけるAとnの組み合わせとしては、入手性及びコストの観点から、好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上20以下の数の組み合わせであり、より好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上15以下の数の組み合わせである。 The combination of A and n in the general formula (2) is preferably a straight-chain or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 or more and 3 or less carbon atoms, and n is preferably from the viewpoint of availability and cost. It is a combination of numbers 0 or more and 20 or less, more preferably A is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms and 3 or less carbon atoms, and n is a combination of numbers 0 or more and 15 or less. ..

(平均繊維径)
第一の態様の方法における微細化処理前の改質セルロース繊維の平均繊維径は、置換基の種類に関係なく、好ましくは5μm以上である。取扱い性、入手性、及びコストの観点から、より好ましくは7μm以上、更に好ましくは10μm以上、更に好ましくは15μm以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは10,000μm以下、より好ましくは5,000μm以下、更に好ましくは1,000μm以下、更に好ましくは500μm以下、より更に好ましくは100μm以下である。なお、改質セルロース繊維の平均繊維径は、前記したセルロース系原料と同様にして測定することができる。詳細は、実施例に記載の通りである。
(Average fiber diameter)
The average fiber diameter of the modified cellulose fiber before the micronization treatment in the method of the first aspect is preferably 5 μm or more regardless of the type of substituent. From the viewpoint of handleability, availability, and cost, it is more preferably 7 μm or more, further preferably 10 μm or more, still more preferably 15 μm or more. Although the upper limit is not particularly set, from the viewpoint of handleability, it is preferably 10,000 μm or less, more preferably 5,000 μm or less, still more preferably 1,000 μm or less, still more preferably 500 μm or less, still more preferably 100 μm or less. Is. The average fiber diameter of the modified cellulose fiber can be measured in the same manner as the above-mentioned cellulosic raw material. Details are as described in the examples.

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

(導入率)
第一の態様の方法における微細化処理前の改質セルロース繊維において、セルロースの無水グルコースユニット1モルに対する一般式(1)で表される置換基及び/又は一般式(2)で表される置換基の導入率(MS)は、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.005モル以上、更に好ましくは0.03モル以上である。また、セルロースI型結晶構造を有し、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは1.5モル以下、より好ましくは1.3モル以下、更に好ましくは1.0モル以下、更に好ましくは0.8モル以下、更に好ましくは0.6モル以下、更に好ましくは0.5モル以下である。ここで、一般式(1)で表される置換基と一般式(2)で表される置換基のいずれもが導入されている場合は合計した導入モル率のことである。なお、本明細書において、導入率は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができ、また、導入モル比又は修飾率と記載することもある。
(Introduction rate)
In the modified cellulose fiber before the micronization treatment in the method of the first aspect, the substituent represented by the general formula (1) and / or the substitution represented by the general formula (2) with respect to 1 mol of the anhydrous glucose unit of cellulose. The introduction rate (MS) of the group is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.005 mol or more, still more preferably 0.03 mol or more, from the viewpoint of mechanical strength and toughness development. Further, it has a cellulose type I crystal structure, and from the viewpoint of mechanical strength and toughness development, it is preferably 1.5 mol or less, more preferably 1.3 mol or less, still more preferably 1.0 mol or less, still more preferably. It is 0.8 mol or less, more preferably 0.6 mol or less, still more preferably 0.5 mol or less. Here, when both the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2) are introduced, it is the total introduced molar ratio. In this specification, the introduction rate can be measured according to the method described in Examples described later, and may also be described as the introduction molar ratio or the modification rate.

(微細化処理)
第一の態様の改質セルロース繊維の製造方法では、前記微細化処理前の改質セルロース繊維を微細化処理する工程を包含する。微細化処理は公知の微細化処理方法により実施することができる。例えば、平均繊維径が1nm以上500nm以下の微細改質セルロース繊維を得る場合は、マスコロイダー等の磨砕機を用いた処理や有機溶媒中で高圧ホモジナイザー等を用いた処理を行うことで微細化することができる。あるいは、後述のように、樹脂と改質セルロース繊維を混合と同時に微細化することもできる。また、本発明における改質セルロース繊維は、前記反応後に、例えば、前述のような、セルロース系原料に対して行う前処理と同様の処理を反応物に対して行なって、チップ状やフレーク状、粉末状にしてもよい。かかる処理によって形状変化がもたらされることで、得られる本発明の改質セルロース繊維を有機溶媒や樹脂組成物中で微細化させる場合に、微細化処理の効率を向上させることができる。なお、本明細書において、微細化処理前の改質セルロース繊維と区別する観点から、微細化処理後の改質セルロース繊維を「微細改質セルロース繊維」と称する場合がある。
(Miniaturization processing)
The method for producing a modified cellulose fiber of the first aspect includes a step of refining the modified cellulose fiber before the micronization treatment. The miniaturization treatment can be carried out by a known miniaturization treatment method. For example, when a finely modified cellulose fiber having an average fiber diameter of 1 nm or more and 500 nm or less is obtained, it is refined by a treatment using a grinder such as a mass colloider or a treatment using a high-pressure homogenizer in an organic solvent. be able to. Alternatively, as described later, the resin and the modified cellulose fiber can be mixed and refined at the same time. Further, the modified cellulose fiber in the present invention is subjected to the same treatment as the pretreatment for the cellulosic raw material as described above after the reaction, for example, in the form of chips or flakes. It may be in powder form. Since the shape change is brought about by such treatment, the efficiency of the miniaturization treatment can be improved when the obtained modified cellulose fiber of the present invention is miniaturized in an organic solvent or a resin composition. In the present specification, the modified cellulose fiber after the micronization treatment may be referred to as "finely modified cellulose fiber" from the viewpoint of distinguishing it from the modified cellulose fiber before the micronization treatment.

平均繊維径が1nm以上500nm以下の微細改質セルロース繊維を得る際の微細化処理に用いられる有機溶媒としては、特に限定されないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノール等の炭素数1〜6、好ましくは炭素数1〜3のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の炭素数3〜6のケトン;直鎖又は分岐状の炭素数1〜6の飽和炭化水素又は不飽和炭化水素;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;炭素数2〜5の低級アルキルエーテル;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル等の極性溶媒等が例示される。これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができるが、微細化処理の操作性の観点から、炭素数1〜6のアルコール、炭素数3〜6のケトン、炭素数2〜5の低級アルキルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、コハク酸メチルトリグリコールジエステル、トルエン等が好ましい。溶媒の使用量は、改質セルロース繊維を分散できる有効量であればよく、特に制限はないが、改質セルロース繊維に対して、好ましくは1質量倍以上、より好ましくは2質量倍以上、好ましくは500質量倍以下、より好ましくは200質量倍以下使用することがより好ましい。 The organic solvent used for the micronization treatment for obtaining finely modified cellulose fibers having an average fiber diameter of 1 nm or more and 500 nm or less is not particularly limited, but for example, methanol, ethanol, propanol and the like have 1 to 6 carbon atoms, preferably. Alcohols with 1 to 3 carbon atoms; Ketones with 3 to 6 carbon atoms such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; Linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbons with 1 to 6 carbon atoms; Benzene, toluene, etc. Aromatic hydrocarbons; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform; lower alkyl ethers having 2 to 5 carbon atoms; N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, succinic acid and Examples thereof include polar solvents such as diesters with triethylene glycol monomethyl ether. These can be used alone or in combination of two or more, but from the viewpoint of operability of the micronization treatment, alcohol having 1 to 6 carbon atoms, ketone having 3 to 6 carbon atoms, and 2 to 5 carbon atoms can be used. Lower alkyl ethers, N, N-dimethylformamide, methyl succinate triglycol diester, toluene and the like are preferred. The amount of the solvent used may be an effective amount capable of dispersing the modified cellulose fibers and is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, preferably 2% by mass or more, based on the modified cellulose fibers. Is more preferably 500 times by mass or less, more preferably 200 times by mass or less.

また、微細化処理で使用する装置としては、高圧ホモジナイザー以外にも、公知の分散機が好適に使用される。例えば、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、グラインダー、マスコロイダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等を用いることができる。また、微細化処理における改質セルロース繊維の固形分濃度は50質量%以下が好ましい。 Further, as an apparatus used in the miniaturization process, a known disperser is preferably used in addition to the high-pressure homogenizer. For example, a breaker, a beater, a low-pressure homogenizer, a grinder, a mascoroider, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short-screw extruder, a twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, a household juicer mixer and the like can be used. Further, the solid content concentration of the modified cellulose fiber in the miniaturization treatment is preferably 50% by mass or less.

微細化した改質セルロース繊維の平均繊維径は、例えば、1〜500nm程度であればよく、取扱い性、入手性及びコストの観点から、好ましくは3nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、機械強度や靱性発現の観点から、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下である。 The average fiber diameter of the finely divided modified cellulose fibers may be, for example, about 1 to 500 nm, and is preferably 3 nm or more, more preferably 10 nm or more, still more preferably 20 nm from the viewpoint of handleability, availability, and cost. From the viewpoint of mechanical strength and toughness development, it is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less, still more preferably 120 nm or less.

かくして、第一の態様の方法により製造される微細改質セルロース繊維が得られる。 Thus, the finely modified cellulose fibers produced by the method of the first aspect are obtained.

[第一の態様における微細改質セルロース繊維]
第一の態様の方法における微細改質セルロース繊維は、前述の微細化処理前の改質セルロース繊維と同じく、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものであり、具体的な構造は、例えば、上記一般式(5)で示すことができる。
[Fine modified cellulose fiber in the first aspect]
The finely modified cellulose fiber in the method of the first aspect is the substituent represented by the general formula (1) and the substitution represented by the general formula (2), similarly to the modified cellulose fiber before the finening treatment described above. One or more substituents selected from the groups are bonded to the cellulose fiber via an ether bond and have a cellulose type I crystal structure. The specific structure is, for example, the above general formula (5). Can be indicated by.

(平均繊維径)
第一の態様における微細改質セルロース繊維の平均繊維径としては、置換基の種類に関係なく、好ましくはナノオーダーである。
(Average fiber diameter)
The average fiber diameter of the finely modified cellulose fibers in the first aspect is preferably nano-order regardless of the type of substituent.

微細改質セルロース繊維の平均繊維径は、取扱い性、入手性、及びコストの観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは3nm以上、更に好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、取扱い性、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下である。なお、本明細書において、微細改質セルロース繊維の平均繊維径は、以下の方法に従って測定することができる。 The average fiber diameter of the finely modified cellulose fiber is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, further preferably 10 nm or more, still more preferably 20 nm or more, and handleability, from the viewpoint of handleability, availability, and cost. From the viewpoint of mechanical strength and toughness development, it is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, still more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less, still more preferably 120 nm or less. In this specification, the average fiber diameter of the finely modified cellulose fiber can be measured according to the following method.

具体的には、微細化処理を行った際に得られた分散液を、マイカ(雲母)上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(AFM、Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製、プローブはナノセンサーズ社製Point Probe (NCH)を使用)を用いて測定することができる。一般に、高等植物から調製されるセルロースナノファイバーの最小単位は6×6の分子鎖がほぼ正方形の形でパッキングされていることから、AFMによる画像で分析される高さを繊維の幅と見なすことができる。なお、詳細な測定方法は実施例に記載の通りである。 Specifically, an atomic force microscope (AFM, Nanoscope III Tapping mode AFM), which is an observation sample obtained by dropping the dispersion liquid obtained by the micronization treatment on mica (mica) and drying it, is used. The probe can be measured using a Point Probe (NCH) manufactured by Nanosensors (manufactured by Digital instrument). In general, the smallest unit of cellulose nanofibers prepared from higher plants is that 6 × 6 molecular chains are packed in a nearly square shape, so the height analyzed by AFM images should be regarded as the fiber width. Can be done. The detailed measurement method is as described in the examples.

なお、微細化処理によって、改質セルロース繊維の結晶化度や置換基の導入率等はほとんど影響を受けないため、これらの性質については微細化処理前の改質セルロース繊維と同じである。 Since the crystallinity of the modified cellulose fiber and the introduction rate of substituents are hardly affected by the micronization treatment, these properties are the same as those of the modified cellulose fiber before the miniaturization treatment.

[第二の態様の改質セルロース繊維の製造方法]
本態様の方法により製造される改質セルロース繊維は、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
〔式中、一般式(3)及び一般式(4)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
[Method for producing modified cellulose fiber of the second aspect]
The modified cellulose fiber produced by the method of this embodiment has one or more substitutions selected from the substituents represented by the following general formula (1) and the substituents represented by the following general formula (2). One or more substituents selected from the group and the substituent represented by the following general formula (3) and the substituent represented by the following general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond. It has a cellulose type I crystal structure.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
-CH 2- CH (OH) -R 2 (3)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 2 (4)
[In the formula, R 2 in the general formula (3) and the general formula (4) independently represent a hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n in the general formula (4). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]

一般式(1)及び一般式(2)におけるRは、第一の態様と同じである。 R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) is the same as the first aspect.

更に、一般式(3)及び一般式(4)におけるRは、水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、機械強度や靱性発現の観点から好ましくは3以上、より好ましくは6以上、更に好ましくは10以上であり、反応性および入手性の観点から好ましくは25以下、より好ましくは20以下である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イソステアリル基、イコシル基等が例示される。 Further, R 2 in the general formula (3) and the general formula (4) is hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 3 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 10 or more from the viewpoint of mechanical strength and toughness development, and preferably 25 or less, more preferably 25 or less from the viewpoint of reactivity and availability. It is 20 or less. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, hexadecyl group. Examples thereof include a group, an octadecyl group, an isostearyl group, and an icosyl group.

一般式(4)におけるnは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。nは0以上50以下の数であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは0であり、同様の観点及び得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは20以下、更に好ましくは15以下、更に好ましくは10以下、更に好ましくは5以下である。 N in the general formula (4) indicates the number of moles of alkylene oxide added. Although n is a number of 0 or more and 50 or less, it is preferably 0 from the viewpoint of availability and cost, and preferably 40 or less from the same viewpoint and from the viewpoint of mechanical strength and toughness development of the obtained resin composition. , More preferably 30 or less, still more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less, still more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less.

一般式(4)におけるAは、炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基であり、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基を形成する。Aの炭素数は1以上6以下であるが、入手性及びコストの観点から、好ましくは2以上であり、同様の観点から、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等が例示され、なかでも、エチレン基、プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。 A in the general formula (4) is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and forms an oxyalkylene group with an adjacent oxygen atom. The carbon number of A is 1 or more and 6 or less, but is preferably 2 or more from the viewpoint of availability and cost, and preferably 4 or less, more preferably 3 or less from the same viewpoint. Specifically, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group and the like are exemplified, and among them, an ethylene group and a propylene group are preferable, and an ethylene group is more preferable.

一般式(4)におけるAとnの組み合わせとしては、入手性およびコストの観点から、好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上20以下の数の組み合わせであり、より好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上15以下の数の組み合わせである。 The combination of A and n in the general formula (4) is preferably a straight-chain or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 or more and 3 or less carbon atoms, and n is preferably from the viewpoint of availability and cost. It is a combination of numbers 0 or more and 20 or less, more preferably A is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms and 3 or less carbon atoms, and n is a combination of numbers 0 or more and 15 or less. ..

上記置換基の導入は、特に限定なく公知の方法に従って行うことができる。具体的には、セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物(「(b)化合物」とする。)と、下記一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び下記一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物(「(a)化合物」とする。)とを、同時に又は別々に、エーテル結合を介して導入する方法が挙げられる。ここで、これら化合物の導入が「同時に又は別々」であるとは、本態様においては、化合物の導入順序は特に限定されないことを意味し、例えば、(a)化合物と(b)化合物の導入を同時に行ってもよく、あるいは、(a)化合物を先に導入後、(b)化合物を導入してもよく、(b)化合物を先に導入後、(a)化合物を導入してもよいことを意味する。本態様においては、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、(b)化合物を先に導入後、(a)化合物を導入する方法が好ましい。以下、かかる方法を例に挙げて詳細を説明する。 The introduction of the above-mentioned substituent can be carried out according to a known method without particular limitation. Specifically, one or more compounds selected from an aromatic ring-containing oxide alkylene compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound in the presence of a base with respect to a cellulosic raw material (referred to as "(b) compound"). And one or more compounds selected from the alkylene oxide compound represented by the following general formula (3A) and the glycidyl ether compound represented by the following general formula (4A) (referred to as "(a) compound"). Can be introduced simultaneously or separately via an ether bond. Here, the fact that the introduction of these compounds is "simultaneously or separately" means that the order of introduction of the compounds is not particularly limited in this embodiment, and for example, the introduction of the compound (a) and the compound (b) is carried out. It may be carried out at the same time, or (a) the compound may be introduced first and then the compound (b) may be introduced, or (b) the compound may be introduced first and then the compound (a) may be introduced. Means. In this aspect, from the viewpoint of mechanical strength and toughness development of the obtained resin composition, a method of (b) introducing the compound first and then (a) introducing the compound is preferable. Hereinafter, the details will be described by taking such a method as an example.

(b)化合物が先に導入された改質セルロース繊維としては、上記の第一の態様で製造されたものを、微細化処理の有無に関わらず使用することができる。 As the modified cellulose fiber into which the compound (b) has been introduced first, the one produced in the first aspect described above can be used regardless of the presence or absence of the miniaturization treatment.

一般式(3)で表される置換基を導入するための化合物としては、例えば、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物が好ましい。かかる化合物は公知技術に従って調製したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。該化合物の総炭素数としては、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、2以上であり、好ましくは3以上、より好ましくは4以上であり、同様の観点から、22以下であり、好ましくは18以下、より好ましくは14以下、更に好ましくは12以下である。 As the compound for introducing the substituent represented by the general formula (3), for example, the alkylene oxide compound represented by the general formula (3A) is preferable. Such a compound may be prepared according to a known technique, or a commercially available product may be used. The total carbon number of the compound is 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and 22 or less from the same viewpoint, from the viewpoint of mechanical strength and toughness expression of the obtained resin composition. It is preferably 18 or less, more preferably 14 or less, and further preferably 12 or less.

Figure 0006779158
Figure 0006779158

〔式中、Rは水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。〕 [In the formula, R 2 represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. ]

一般式(3A)におけるRのアルキル基の炭素数や具体例は、一般式(3)におけるRと同じである。 The carbon number and specific examples of the alkyl group of R 2 in the general formula (3A) are the same as those in R 2 in the general formula (3).

一般式(3A)で示される化合物の具体例としては、酸化プロピレン、酸化ブチレン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシテトラデカン、1,2−エポキシオクタデカン等が挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (3A) include propylene oxide, butylene oxide, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyoctane, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxydodecane, 1. , 2-Epoxytetradecane, 1,2-epoxy octadecane and the like.

一般式(4)で表される置換基を導入するための化合物としては、例えば、一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物が好ましい。かかる化合物は公知技術に従って調製したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。該化合物の総炭素数としては、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、4以上であり、好ましくは5以上、より好ましくは6以上、更に好ましくは10以上であり、得られる樹脂組成物の機械的強度および靱性発現の観点から、100以下であり、好ましくは75以下、より好ましくは50以下、更に好ましくは25以下である。 As the compound for introducing the substituent represented by the general formula (4), for example, the glycidyl ether compound represented by the general formula (4A) is preferable. Such a compound may be prepared according to a known technique, or a commercially available product may be used. The total carbon number of the compound is 4 or more, preferably 5 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 10 or more, from the viewpoint of mechanical strength and toughness development of the obtained resin composition. From the viewpoint of mechanical strength and toughness development of the resin composition to be obtained, it is 100 or less, preferably 75 or less, more preferably 50 or less, still more preferably 25 or less.

Figure 0006779158
Figure 0006779158

〔式中、Rは水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、nは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕 [In the formula, R 2 represents hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 or more and 20 or less carbon atoms, n is a number of 0 or more and 50 or less, and A is a linear or branched chain having 1 or more and 6 or less carbon atoms. Shows the divalent saturated hydrocarbon group of. ]

一般式(4A)におけるRのアルキル基の炭素数や具体例は、一般式(4)におけるRと同じである。 The carbon number and specific examples of the alkyl group of R 2 in the general formula (4A) are the same as those in R 2 in the general formula (4).

一般式(4A)におけるnは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。nの具体的な数は、一般式(4)におけるnと同じである。 N in the general formula (4A) indicates the number of moles of alkylene oxide added. The specific number of n is the same as n in the general formula (4).

一般式(4A)におけるAの炭素数や具体例は、一般式(4)におけるAと同じである。 The carbon number and specific examples of A in the general formula (4A) are the same as those in A in the general formula (4).

一般式(4A)で示される化合物の具体例としては、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル、(イソ)ステアリルグリシジルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル付加グリシジルエーテルが挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (4A) include butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, dodecyl glycidyl ether, (iso) stearyl glycidyl ether, and glycidyl ether with polyoxyalkylene alkyl ether.

一般式(3A)で示される化合物や一般式(4A)で示される化合物の量は、得られる改質セルロース繊維における前記一般式(3)で表される置換基及び/又は一般式(4)で表される置換基の所望の導入率により決めることができるが、反応性の観点から、セルロース系原料の無水グルコースユニットに対して、好ましくは0.01等量以上、より好ましくは0.1等量以上、更に好ましくは0.3等量以上、更に好ましくは0.5等量以上、より更に好ましくは1.0等量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは10等量以下、より好ましくは8等量以下、更に好ましくは6.5等量以下、更に好ましくは5等量以下である。 The amount of the compound represented by the general formula (3A) or the compound represented by the general formula (4A) is the substituent represented by the general formula (3) and / or the general formula (4) in the obtained modified cellulose fiber. It can be determined by the desired introduction rate of the substituent represented by, but from the viewpoint of reactivity, it is preferably 0.01 equal amount or more, more preferably 0.1, or more with respect to the anhydrous glucose unit of the cellulosic raw material. Equal amount or more, more preferably 0.3 equal amount or more, further preferably 0.5 equal amount or more, still more preferably 1.0 equal amount or more, and preferably 10 equal amount or less from the viewpoint of manufacturing cost. It is more preferably 8 equal or less, still more preferably 6.5 equal or less, still more preferably 5 equal or less.

(エーテル反応)
一般式(3A)で示される化合物や一般式(4A)で示される化合物と、第一の態様で得られた改質セルロース繊維とのエーテル反応は、第一の態様と同様にして、溶媒の存在下で両者を混合することにより行うことができる。用いる溶媒の種類、使用量や混合条件、反応温度等の各種条件は、第一の態様を参照することができる。
(Ether reaction)
The ether reaction between the compound represented by the general formula (3A) or the compound represented by the general formula (4A) and the modified cellulose fiber obtained in the first aspect is carried out in the same manner as in the first aspect of the solvent. This can be done by mixing the two in the presence. The first aspect can be referred to for various conditions such as the type of solvent used, the amount used, the mixing conditions, and the reaction temperature.

反応後は、未反応の化合物や塩基等を除去するために、適宜後処理を行うことができる。該後処理の方法としては、例えば、未反応の塩基を酸(有機酸、無機酸など)で中和し、その後、未反応の化合物や塩基が溶解する溶媒を用いて洗浄することができる。所望により、更に乾燥(真空乾燥など)を行ってもよい。 After the reaction, post-treatment can be appropriately performed in order to remove unreacted compounds, bases and the like. As a method of the post-treatment, for example, an unreacted base can be neutralized with an acid (organic acid, inorganic acid, etc.), and then washed with an unreacted compound or a solvent in which the base dissolves. If desired, further drying (vacuum drying or the like) may be performed.

かくして、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基が導入された改質セルロース繊維が得られる。 Thus, one or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2), and the substituent represented by the general formula (3). A modified cellulose fiber having one or more substituents selected from the substituents represented by the general formula (4) introduced therein can be obtained.

[改質セルロース繊維]
第二の態様の方法における改質セルロース繊維は、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基が、エーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものであり、具体的な構造は、例えば、一般式(6)で示すことができる。
[Modified cellulose fiber]
The modified cellulose fiber in the method of the second aspect has one or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2), and One or more substituents selected from the substituent represented by the general formula (3) and the substituent represented by the general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond, and cellulose I It has a type crystal structure, and the specific structure can be represented by, for example, the general formula (6).

Figure 0006779158
Figure 0006779158

〔式中、Rは同一又は異なって、水素、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる置換基、又は一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる置換基を示し、mは好ましくは20以上3000以下の整数を示し、但し、全てのRが、同時に水素である場合、同時に一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる置換基である場合、並びに同時に一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる置換基である場合を除く。〕 [In the formula, R is the same or different, hydrogen, a substituent selected from a substituent represented by the general formula (1) and a substituent represented by the general formula (2), or a substituent represented by the general formula (3). Indicates a substituent selected from the substituents to be used and the substituents represented by the general formula (4), where m preferably represents an integer of 20 or more and 3000 or less, except that all Rs are hydrogen at the same time. At the same time, when the substituent is selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2), and at the same time, the substituent represented by the general formula (3) and the general formula ( Except when the substituent is selected from the substituents represented by 4). ]

一般式(6)におけるmは好ましくは20以上3000以下の整数であり、入手性およびコストの観点からより好ましくは100以上2000以下の整数である。 M in the general formula (6) is preferably an integer of 20 or more and 3000 or less, and more preferably an integer of 100 or more and 2000 or less from the viewpoint of availability and cost.

第二の態様において、セルロース繊維の平均繊維径、結晶化度、一般式(1)で表される置換基及び一般式(2)で表される置換基から選ばれる置換基の導入率の好適な範囲は、前記第一の態様と同様であり、同様の測定方法により求めることができる。 In the second aspect, the average fiber diameter of the cellulose fiber, the crystallinity, and the introduction rate of the substituent selected from the substituent represented by the general formula (1) and the substituent represented by the general formula (2) are preferable. The range is the same as in the first aspect, and can be obtained by the same measuring method.

(導入率)
また、本態様における改質セルロース繊維の無水グルコースユニット1モルに対する、一般式(3)で表される置換基及び一般式(4)で表される置換基から選ばれる置換基の導入率は、セルロースI型結晶構造を有し、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは1.5モル以下、より好ましくは1.0モル以下、更に好ましくは0.8モル以下であり、好ましくは0.01モル以上、より好ましくは0.02モル以上、更に好ましくは0.04モル以上である。ここで、一般式(3)で表される置換基と一般式(4)で表される置換基のいずれもが導入されている場合は合計した導入モル率のことである。
(Introduction rate)
Further, the introduction rate of the substituent selected from the substituent represented by the general formula (3) and the substituent represented by the general formula (4) with respect to 1 mol of the anhydrous glucose unit of the modified cellulose fiber in this embodiment is determined. It has a cellulose type I crystal structure, and from the viewpoint of mechanical strength and toughness development, it is preferably 1.5 mol or less, more preferably 1.0 mol or less, further preferably 0.8 mol or less, and preferably 0. It is 0.01 mol or more, more preferably 0.02 mol or more, still more preferably 0.04 mol or more. Here, when both the substituent represented by the general formula (3) and the substituent represented by the general formula (4) are introduced, it is the total introduced molar ratio.

(微細化処理)
第二の態様の製造方法では、前記のようにして置換基が導入された改質セルロース繊維を微細化処理する工程を包含してもよい。微細化処理は、前述の第一の態様の製造方法で説明した処理方法を採用することができる。
(Miniaturization processing)
The production method of the second aspect may include a step of refining the modified cellulose fiber into which the substituent is introduced as described above. As the miniaturization treatment, the treatment method described in the manufacturing method of the first aspect described above can be adopted.

かくして、本態様の方法により製造される微細改質セルロース繊維が得られる。 Thus, the finely modified cellulose fiber produced by the method of this embodiment is obtained.

本態様における微細改質セルロース繊維の平均繊維径としては、置換基の種類に関係なく、好ましくはナノオーダーである。 The average fiber diameter of the finely modified cellulose fibers in this embodiment is preferably nano-order regardless of the type of substituent.

微細改質セルロース繊維は、取扱い性、入手性、及びコストの観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは3nm以上、更に好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、機械的強度および靱性発現の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下、より更に好ましくは120nm以下である。 From the viewpoint of handleability, availability, and cost, the finely modified cellulose fiber is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, further preferably 10 nm or more, further preferably 20 nm or more, and exhibiting mechanical strength and toughness. From this point of view, it is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, still more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less, still more preferably 120 nm or less.

[樹脂組成物]
本発明の方法によって製造された改質セルロース繊維は、微細化処理が行われたか否かに関わらず、低極性媒体との親和性に優れることから、公知の樹脂と混合して樹脂組成物とすることができる。従って、本発明はまた、熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂とかかる改質セルロース繊維とを含有してなる、樹脂組成物を提供する。得られる樹脂組成物は、混合する樹脂の特性に応じて加工することができる。
[Resin composition]
The modified cellulose fiber produced by the method of the present invention has an excellent affinity with a low-polarity medium regardless of whether or not it has been subjected to a micronization treatment, and therefore is mixed with a known resin to form a resin composition. can do. Therefore, the present invention also provides a resin composition comprising a thermoplastic resin or a curable resin and such modified cellulose fibers. The obtained resin composition can be processed according to the characteristics of the resin to be mixed.

以下、樹脂組成物における樹脂の種類を大きく二つに分けて、それぞれ態様A及び態様Bとして説明する。 Hereinafter, the types of resins in the resin composition are roughly divided into two, and will be described as Aspect A and Aspect B, respectively.

(態様A)
態様Aの樹脂組成物における樹脂としては、熱可塑性樹脂又は硬化性樹脂を用いることができる。
(Aspect A)
As the resin in the resin composition of Aspect A, a thermoplastic resin or a curable resin can be used.

熱可塑性樹脂としては、ポリ乳酸樹脂等の飽和ポリエステル系樹脂;ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ABS樹脂等のオレフィン系樹脂;トリアセチル化セルロース、ジアセチル化セルロース等のセルロース系樹脂;ナイロン樹脂;塩化ビニル樹脂;スチレン樹脂;ビニルエーテル樹脂;ポリビニルアルコール樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリスルホン系樹脂等が挙げられる。硬化性樹脂としては、光硬化性樹脂及び/又は熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂;(メタ)アクリル樹脂;フェノール樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ポリウレタン樹脂;若しくはポリイミド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独で使用してもよく、2種以上の混合樹脂として用いても良い。なお、本明細書において、(メタ)アクリル系樹脂とは、メタクリル系樹脂及びアクリル系樹脂を含むものを意味する。 Examples of the thermoplastic resin include saturated polyester resins such as polylactic acid resins; olefin resins such as polyethylene resins, polypropylene resins and ABS resins; cellulose resins such as triacetylated cellulose and diacetylated cellulose; nylon resins; chloride. Examples thereof include vinyl resin; styrene resin; vinyl ether resin; polyvinyl alcohol resin; polyamide resin; polycarbonate resin; polysulfone resin and the like. As the curable resin, a photocurable resin and / or a thermosetting resin is preferable. Specific examples thereof include epoxy resin; (meth) acrylic resin; phenol resin; unsaturated polyester resin; polyurethane resin; or polyimide resin. These resins may be used alone or as a mixed resin of two or more kinds. In the present specification, the (meth) acrylic resin means a resin containing a methacrylic resin and an acrylic resin.

樹脂の種類によっては、光硬化及び/又は熱硬化処理を行なうことができる。 Depending on the type of resin, photocuring and / or thermosetting can be performed.

光硬化処理は、紫外線や電子線等の活性エネルギー線照射により、ラジカルやカチオンを発生する光重合開始剤を用いることで重合反応が進行する。 In the photocuring treatment, the polymerization reaction proceeds by using a photopolymerization initiator that generates radicals and cations by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams.

前記光重合開始剤としては、例えばアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物、2,3−ジアルキルシオン類化合物類、ジスルフィド化合物、チウラム化合物類、フルオロアミン化合物等が挙げられる。より具体的には、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、ベンジルメチルケトン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンゾフェノン等が挙げられる。 Examples of the photopolymerization initiator include acetophenones, benzophenones, ketals, anthraquinones, thioxanthones, azo compounds, peroxides, 2,3-dialkylsion compounds, disulfide compounds, thiuram compounds, and fluoroamines. Examples include compounds. More specifically, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one, benzylmethyl ketone, 1- (4-dodecyl). Examples thereof include phenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, and benzophenone.

光重合開始剤で、例えば、単量体(単官能単量体、多官能単量体)、反応性不飽和基を有するオリゴマー又は樹脂等を重合することができる。 With the photopolymerization initiator, for example, a monomer (monofunctional monomer, polyfunctional monomer), an oligomer having a reactive unsaturated group, a resin, or the like can be polymerized.

前記樹脂成分にエポキシ樹脂を用いる場合は、硬化剤を使用することが好ましい。硬化剤を配合することによって、樹脂組成物から得られる成形材料を強固に成形することができ、機械的強度を向上させることができる。尚、硬化剤の含有量は、使用する硬化剤の種類により適宜設定すればよい。 When an epoxy resin is used as the resin component, it is preferable to use a curing agent. By blending the curing agent, the molding material obtained from the resin composition can be firmly molded, and the mechanical strength can be improved. The content of the curing agent may be appropriately set depending on the type of the curing agent used.

態様Aにおける樹脂としては、熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはポリイミド樹脂から選ばれる硬化性樹脂、からなる群より選ばれる1種又は2種以上の樹脂を用いることが好ましい。 The resin in Aspect A is one selected from the group consisting of a thermoplastic resin, an epoxy resin, a (meth) acrylic resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, or a curable resin selected from a polyimide resin. Alternatively, it is preferable to use two or more kinds of resins.

態様Aの樹脂組成物における各成分の含有量は、樹脂の種類にもよるが、下記のとおりである。 The content of each component in the resin composition of Aspect A is as follows, although it depends on the type of resin.

態様Aの樹脂組成物中の樹脂の含有量は、成形体を製造する観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、更に好ましくは85質量%以上であり、改質セルロース繊維を含有させる観点から、好ましくは99.5質量%以下、より好ましくは99質量%以下、更に好ましくは98質量%以下、更に好ましくは95質量%以下である。 The content of the resin in the resin composition of Aspect A is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass, from the viewpoint of producing a molded product. % Or more, more preferably 85% by mass or more, and from the viewpoint of containing the modified cellulose fiber, preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, still more preferably 98% by mass or less, still more preferable. Is 95% by mass or less.

態様Aの樹脂組成物中の改質セルロース繊維の含有量は、得られる樹脂組成物の機械的強度や靱性発現の観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、得られる樹脂組成物の成形性及びコストの観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。 The content of the modified cellulose fiber in the resin composition of Aspect A is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, from the viewpoint of mechanical strength and toughness development of the obtained resin composition. It is more preferably 2% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more, and from the viewpoint of moldability and cost of the obtained resin composition, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably. It is 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less.

態様Aの樹脂組成物中の改質セルロース繊維量は、樹脂100質量部に対して、得られる樹脂組成物の機械的強度や靱性発現の観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上、より更に好ましくは5質量部以上であり、また、得られる樹脂組成物の成形性及びコストの観点から、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは45質量部以下、更に好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。 The amount of the modified cellulose fiber in the resin composition of Aspect A is preferably 0.5 part by mass or more, more preferably 0.5 part by mass or more, from the viewpoint of mechanical strength and toughness development of the obtained resin composition with respect to 100 parts by mass of the resin. Is 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, and preferably 100 parts by mass or less from the viewpoint of moldability and cost of the obtained resin composition. Is 70 parts by mass or less, more preferably 45 parts by mass or less, still more preferably 25 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less.

態様Aの樹脂組成物は、前記以外の他の成分として、相溶化剤;可塑剤;結晶核剤;充填剤(無機充填剤、有機充填剤);加水分解抑制剤;難燃剤;酸化防止剤;炭化水素系ワックス類やアニオン型界面活性剤である滑剤;紫外線吸収剤;帯電防止剤;防曇剤;光安定剤;顔料;防カビ剤;抗菌剤;発泡剤;界面活性剤;でんぷん類、アルギン酸等の多糖類;ゼラチン、ニカワ、カゼイン等の天然たんぱく質;タンニン、ゼオライト、セラミックス、金属粉末等の無機化合物;香料;流動調整剤;レべリング剤;導電剤;紫外線分散剤;消臭剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。相溶化剤としては、セルロースと親和性の高い極性基と樹脂と親和性の高い疎水性基からなる化合物が挙げられる。より具体的には極性基としては、例えば無水マレイン酸、マレイン酸、グリシジルメタクリレートが例示され、疎水性基としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等が例示される。また同様に、本発明の効果を阻害しない範囲内で他の高分子材料や他の樹脂組成物を添加することも可能である。任意の添加剤の含有割合としては、本発明の効果が損なわれない範囲で適宜含有されても良いが、例えば、樹脂組成物中、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%程度以下、更に好ましくは5質量%程度以下である。 The resin composition of Aspect A has, as other components other than the above, a compatibilizer; a plasticizer; a crystal nucleating agent; a filler (inorganic filler, an organic filler); a hydrolysis inhibitor; a flame retardant; an antioxidant. Lubricants that are hydrocarbon waxes and anionic surfactants; UV absorbers; Antistatic agents; Antifogging agents; Light stabilizers; Pigments; Antifungal agents; Antibacterial agents; Foaming agents; Surfactants; Starches , Polysaccharides such as alginic acid; Natural proteins such as gelatin, nikawa, casein; Inorganic compounds such as tannin, zeolite, ceramics, metal powder; Fragrance; Flow conditioner; Leveling agent; Conductive agent; Ultraviolet dispersant; Deodorant Agents and the like can be contained within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of the compatibilizer include compounds composed of a polar group having a high affinity for cellulose and a hydrophobic group having a high affinity for a resin. More specifically, examples of the polar group include maleic anhydride, maleic acid, and glycidyl methacrylate, and examples of the hydrophobic group include polypropylene, polyethylene, and the like. Similarly, it is also possible to add other polymer materials or other resin compositions within a range that does not impair the effects of the present invention. The content ratio of the arbitrary additive may be appropriately contained as long as the effect of the present invention is not impaired, but for example, it is preferably 20% by mass or less, more preferably about 10% by mass or less in the resin composition. More preferably, it is about 5% by mass or less.

態様Aの樹脂組成物は、前記樹脂と改質セルロース繊維を含有するものであれば特に限定なく調製することができ、例えば、前記した樹脂と改質セルロース繊維、更に必要により各種添加剤を含有する原料を、ヘンシェルミキサー等で攪拌、あるいは密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて溶融混練又は溶媒キャスト法により調製することができる。 The resin composition of Aspect A can be prepared without particular limitation as long as it contains the resin and the modified cellulose fiber, and contains, for example, the resin and the modified cellulose fiber, and if necessary, various additives. The raw material to be prepared can be agitated with a Henschel mixer or the like, or prepared by melt kneading or solvent casting using a known kneader such as a closed kneader, a single-screw or twin-screw extruder, or an open roll type kneader. ..

態様Aの樹脂組成物の製造方法としては、前記樹脂と微細改質セルロース繊維を混合する工程、もしくは前記樹脂と改質セルロース繊維を混合と同時に微細化する工程を含むものであれば特に限定はない。
例えば、前述の製造方法によって得られた改質セルロース繊維と、熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、若しくはポリイミド樹脂から選ばれる硬化性樹脂、からなる群より選ばれる1種又は2種以上の樹脂とを混合する工程が挙げられる。
本工程では、改質セルロース繊維と前記樹脂とを混合する。例えば、前記樹脂と改質セルロース繊維、更に必要により各種添加剤を含有する原料を公知の混練機を用いて溶融混練又は溶媒キャスト法により調製することができる。溶融混練及び溶液混合の条件(温度、時間)は、用いる樹脂の種類に応じて、公知技術に従って適宜設定することができる。
The method for producing the resin composition of Aspect A is particularly limited as long as it includes a step of mixing the resin and the finely modified cellulose fiber or a step of mixing the resin and the modified cellulose fiber and simultaneously making the fineness. Absent.
For example, the modified cellulose fiber obtained by the above-mentioned production method, a thermoplastic resin, and a curable resin selected from an epoxy resin, a (meth) acrylic resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, a polyurethane resin, or a polyimide resin. Examples thereof include a step of mixing one or more kinds of resins selected from the group consisting of.
In this step, the modified cellulose fiber and the resin are mixed. For example, a raw material containing the resin, the modified cellulose fiber, and if necessary, various additives can be prepared by melt kneading or a solvent casting method using a known kneader. The conditions (temperature, time) for melt-kneading and solution mixing can be appropriately set according to a known technique according to the type of resin used.

かくして得られた態様Aの樹脂組成物は、機械強度及び靱性に優れるため、日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等各種用途に好適に用いることができる。 Since the resin composition of the aspect A thus obtained is excellent in mechanical strength and toughness, it can be suitably used for various uses such as daily miscellaneous goods, home electric appliances, packing materials for home appliances, and automobile parts.

(態様B)
また、本発明では、態様Bの樹脂組成物として、ゴム系樹脂を用いることができる。ゴム系樹脂は、強度を高めるために、補強材としてカーボンブラック配合品が汎用されているが、その補強効果にも限界があると考えられる。しかしながら、本発明では、ゴム系樹脂に本発明の微細改質セルロース繊維を配合することで、機械強度及び靱性に優れる樹脂組成物として提供することが可能になると考えられる。
(Aspect B)
Further, in the present invention, a rubber-based resin can be used as the resin composition of the aspect B. As for rubber-based resins, carbon black compounded products are widely used as reinforcing materials in order to increase the strength, but it is considered that the reinforcing effect is also limited. However, in the present invention, it is considered that by blending the finely modified cellulose fiber of the present invention with the rubber-based resin, it becomes possible to provide a resin composition having excellent mechanical strength and toughness.

本発明において使用するゴムは特に限定されないが、補強性の観点からジエン系ゴムが好ましい。ジエン系ゴム以外にも、ウレタンゴムやシリコーンゴム、多硫化ゴムといった非ジエン系ゴムにも用いることができる。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)及び変性ゴム等が挙げられる。変性ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム、水素化天然ゴム、水素化ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム(HNBR)等が挙げられる。これらの中では、ゴム組成物の良好な加工性と高反発弾性を両立させる観点から、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)及び変性ゴムから選ばれる1種又は2種以上が好ましく、天然ゴム(NR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)及び変性ゴムから選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。ジエン系ゴムは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The rubber used in the present invention is not particularly limited, but a diene rubber is preferable from the viewpoint of reinforcing property. In addition to diene rubber, it can also be used for non-diene rubber such as urethane rubber, silicone rubber, and polysulfide rubber. As the diene rubber, natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), butyl rubber (IIR), butadiene-acrylonitrile copolymer rubber (NBR) ), Chloroprene rubber (CR), modified rubber and the like. Examples of the modified rubber include epoxidized natural rubber, hydrogenated natural rubber, hydrogenated butadiene-acrylonitrile copolymer rubber (HNBR) and the like. Among these, natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), and styrene-butadiene copolymer rubber (from the viewpoint of achieving both good workability and high resilience of the rubber composition. One or more selected from SBR), chloroprene rubber (CR) and modified rubber is preferable, and selected from natural rubber (NR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), chloroprene rubber (CR) and modified rubber. One kind or two or more kinds are more preferable. The diene rubber can be used alone or in combination of two or more.

態様Bの樹脂組成物がゴム組成物である場合、各成分の含有量は下記のとおりである。 When the resin composition of Aspect B is a rubber composition, the content of each component is as follows.

態様Bのゴム組成物中のゴムの含有量は、組成物の成形加工性の観点から、好ましくは30質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは55質量%以上であり、改質セルロース繊維等を含有させる観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは80質量%以下、より更に好ましくは70質量%以下である。 The content of rubber in the rubber composition of Aspect B is preferably 30% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, still more preferably 55% by mass or more, from the viewpoint of molding processability of the composition. From the viewpoint of containing quality cellulose fibers and the like, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less, still more preferably 70% by mass or less.

態様Bのゴム組成物中の改質セルロース繊維の含有量は、得られる組成物の機械強度及び靱性の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、より更に好ましくは10質量%以上であり、製造時の操作性の観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に15質量%以下である。 The content of the modified cellulose fiber in the rubber composition of Aspect B is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, still more preferably 5% by mass from the viewpoint of mechanical strength and toughness of the obtained composition. % Or more, more preferably 10% by mass or more, and from the viewpoint of operability during production, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further 15% by mass or less.

態様Bのゴム組成物中の改質セルロース繊維量は、ゴム100質量部に対して、得られる機械強度及び靱性の観点から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上、より更に好ましくは15質量部以上であり、また、製造時の操作性の観点から、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。 The amount of the modified cellulose fiber in the rubber composition of the aspect B is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass or more, from the viewpoint of the obtained mechanical strength and toughness with respect to 100 parts by mass of the rubber. Is 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, and from the viewpoint of operability during manufacturing, preferably 30 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less. Is.

態様Bのゴム組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、ゴム工業界で通常用いられる補強用充填材、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、老化防止剤、プロセスオイル、植物油脂、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、酸化マグネシウム、ワックス、フェノール樹脂等のタイヤ用、その他一般ゴム用に配合されている各種添加剤を従来の一般的な量で配合させることができる。 The rubber composition of embodiment B contains, if desired, a reinforcing filler, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization retarder, and aging, as long as the object of the present invention is not impaired. Conventional general amounts of various additives such as inhibitors, process oils, vegetable fats and oils, scorch inhibitors, zinc oxide, stearic acid, magnesium oxide, wax, phenolic resin, etc. for tires and other general rubbers. Can be blended with.

補強用充填材としてはカーボンブラックやシリカ等が好適に用いられ、カーボンブラックとしては、例えば、チャネルブラック;SAF、ISAF、N−339、HAF、N−351、MAF、FEF、SRF、GPF、ECF、N−234などのファーネスブラック;FT、MTなどのサーマルブラック;アセチレンブラック等が挙げられる。カーボンブラックは、単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。 Carbon black, silica and the like are preferably used as the reinforcing filler, and as the carbon black, for example, channel black; SAF, ISAF, N-339, HAF, N-351, MAF, FEF, SRF, GPF, ECF. , N-234 and the like; thermal black such as FT and MT; acetylene black and the like. The carbon black may be composed of a single species or may be composed of a plurality of species.

加硫剤としては、例えば、硫黄、硫黄化合物、オキシム類、ニトロソ化合物、ポリアミン、有機過酸化物等が挙げられる。加硫剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the vulcanizing agent include sulfur, sulfur compounds, oximes, nitroso compounds, polyamines, organic peroxides and the like. As the vulcanizing agent, only a single type may be used, or a plurality of types may be used in combination.

加硫促進剤としては、例えば、グァニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系のもの等が挙げられる。加硫促進剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the vulcanization accelerator include guanidine-based, aldehyde-amine-based, aldehyde-ammonia-based, thiazole-based, sulfenamide-based, thiourea-based, thiuram-based, dithiocarbamate-based, and xanthate-based ones. As the vulcanization accelerator, only a single type may be used, or a plurality of types may be used in combination.

加硫遅延剤としては、例えば、サリチル酸、無水フタル酸、安息香酸等の芳香族有機酸、N−ニトロソジフェニルアミン、N−ニトロソ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジハイドロキノン、N−ニトロソフェニル−β−ナフチルアミン等のニトロソ化合物等が挙げられる。加硫遅延剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the sulfide retardant include aromatic organic acids such as salicylic acid, phthalic anhydride and benzoic acid, N-nitrosodiphenylamine, N-nitroso-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinone and N-. Examples thereof include nitroso compounds such as nitrosophenyl-β-naphthylamine. As the vulcanization retarder, only a single type may be used, or a plurality of types may be used in combination.

老化防止剤としては、例えば、アミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、ポリフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダート・フェノール系、亜リン酸エステル系のもの等が挙げられる。老化防止剤は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the anti-aging agent include amine-based, quinoline-based, hydroquinone derivatives, monophenol-based, polyphenol-based, thiobisphenol-based, hindered-phenol-based, and phosphite ester-based agents. As the anti-aging agent, only a single type may be used, or a plurality of types may be used in combination.

プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどが挙げられる。プロセスオイルは、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the process oil include paraffin-based process oil, naphthenic-based process oil, and aromatic-based process oil. As the process oil, only one kind may be used, or a plurality of kinds may be used in combination.

植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落下生油、木ろう、ロジン、パインオイルなどが挙げられる。植物油脂は、単一種だけを用いてもよく、また、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Examples of vegetable oils and fats include castor oil, cottonseed oil, linseed oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, palm oil, fallen raw oil, wood wax, rosin, and pine oil. As the vegetable oil or fat, only a single species may be used, or a plurality of species may be used in combination.

態様Bのゴム組成物は、ゴム及び前記改質セルロース繊維を含有するものであれば特に限定なく調製することができる。例えば、ゴムと改質セルロース繊維、更に必要により各種添加剤を含有する原料を、例えばロール等の開放式混練機、バンバリーミキサー等の密閉式混練機等を用いて混合することにより調製することができる。溶融混合時の温度は通常10〜200℃であり、好ましくは20〜180℃である。また、有機溶媒を用いてゴムと改質セルロース繊維が溶解した溶液を調製後、有機溶媒成分を除去することで調製してもよい。 The rubber composition of Aspect B can be prepared without particular limitation as long as it contains rubber and the modified cellulose fiber. For example, it can be prepared by mixing raw materials containing rubber, modified cellulose fibers, and various additives if necessary, using, for example, an open kneader such as a roll, a closed kneader such as a Banbury mixer, or the like. it can. The temperature at the time of melting and mixing is usually 10 to 200 ° C, preferably 20 to 180 ° C. Alternatively, it may be prepared by preparing a solution in which rubber and modified cellulose fibers are dissolved using an organic solvent, and then removing the organic solvent component.

態様Bのゴム組成物の製造方法としては、ゴムと本発明の微細改質セルロース繊維を混合する工程、もしくは前記樹脂と改質セルロース繊維を混合と同時に微細化する工程を含むものであれば特に限定はない。
混合する対象は、ゴムと改質セルロース繊維のみでもよいが、更に必要により各種添加剤を用いることが出来る。混合回数は一括でもよいが、数回に分けて混合することもでき、混合ステップごとに原料を追加していくこともできる。例えば、加硫剤以外の原料を混合する工程(練り工程A)と得られた混合物に加硫剤を混合する工程(練り工程B)を行なってもよい。また、練り工程Aと練り工程Bの間に、練り工程Aで得られた混合物の粘度を下げる目的や、各種添加剤の分散性を向上する目的で、加硫剤を混合しない状態で、練り工程Aの条件と同様にして練り工程Cを行なってもよい。混合は、例えばロール等の開放式混練機、バンバリーミキサー等の密閉式混練機等を用いた、公知の方法で行うことが出来る。また、トルエン等の有機溶媒を用いてゴムを溶解し、得られたゴム溶液と改質セルロース繊維を混ぜた後、乾燥工程により有機溶媒成分を除去することで、ゴム組成物を得ることもできる。
The method for producing the rubber composition of the aspect B is particularly limited as long as it includes a step of mixing the rubber and the finely modified cellulose fiber of the present invention, or a step of mixing the resin and the modified cellulose fiber and simultaneously making the fineness. There is no limit.
The target to be mixed may be only rubber and modified cellulose fiber, but various additives can be used if necessary. The number of times of mixing may be batch, but it may be mixed in several times, and the raw materials may be added for each mixing step. For example, a step of mixing raw materials other than the vulcanizing agent (kneading step A) and a step of mixing the vulcanizing agent with the obtained mixture (kneading step B) may be performed. Further, between the kneading step A and the kneading step B, for the purpose of lowering the viscosity of the mixture obtained in the kneading step A and improving the dispersibility of various additives, the kneading is performed without mixing the vulcanizing agent. The kneading step C may be performed in the same manner as the conditions of the step A. The mixing can be carried out by a known method using, for example, an open kneader such as a roll, a closed kneader such as a Banbury mixer, or the like. Further, a rubber composition can also be obtained by dissolving the rubber with an organic solvent such as toluene, mixing the obtained rubber solution with the modified cellulose fiber, and then removing the organic solvent component by a drying step. ..

態様Bのゴム組成物は、上記の方法で調製したゴム組成物を用い、必要に応じて適切な成形加工を行った後、加硫又は架橋して、各種ゴム製品用途に適用することができる。 The rubber composition of Aspect B can be applied to various rubber product applications by using the rubber composition prepared by the above method, performing appropriate molding processing as necessary, and then vulcanizing or cross-linking. ..

態様Bのゴム組成物は良好な機械強度及び靱性に優れるため、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等各種用途、なかでも、自動車用途に好適に用いることができる。 Since the rubber composition of the aspect B is excellent in good mechanical strength and toughness, it can be suitably used for various uses such as daily miscellaneous goods, home electric appliances, automobile parts, and particularly for automobile applications.

また、態様Bのゴム組成物を用いたゴム製品として、例えば、工業用ゴム部品について説明する。工業用ゴム部品としてはベルトやホース等が挙げられ、これらは、必要に応じて各種添加剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階で各部材の形状に合わせて押し出し加工して成形することで、未加硫のゴム部品を形成した後、加硫機中で加熱加圧して各種工業用ゴム部品を製造することができる。機械的強度の向上からは基本性能向上や部品の小型化・薄肉化、靱性からは耐久性などの向上が実現できる。 Further, as a rubber product using the rubber composition of the aspect B, for example, an industrial rubber part will be described. Examples of industrial rubber parts include belts and hoses, and these include extruding the rubber composition of the present invention containing various additives as necessary according to the shape of each member at the unvulcanized stage. After forming unvulcanized rubber parts, various industrial rubber parts can be manufactured by heating and pressurizing in a vulcanizer. Improvements in basic performance, miniaturization and thinning of parts can be realized by improving mechanical strength, and durability can be improved by improving toughness.

また、態様Bのゴム組成物を用いたゴム製品として、例えば、タイヤを製造する場合、必要に応じて各種添加剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどのタイヤの各部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造することができる。機械的強度の向上からは各部材の小型化や薄肉化、靱性からは耐久性などの向上が実現できる。 Further, as a rubber product using the rubber composition of the aspect B, for example, in the case of producing a tire, the rubber composition of the present invention containing various additives as needed may be used in a tread or the like at the stage of unvulcanization. It is extruded according to the shape of each member of the tire, molded by a normal method on a tire molding machine, bonded together with other tire members to form an unvulcanized tire, and then heated in the vulcanizer. Tires can be manufactured under pressure. From the improvement of mechanical strength, it is possible to reduce the size and thickness of each member, and from the toughness, it is possible to improve the durability.

以下、製造例、調製例、実施例、比較例及び参考例を示して本発明を具体的に説明する。なお、これらの実施例等は単なる本発明の例示であり、何ら限定を意味するものではない。例中の部は、特記しない限り質量部である。なお、「常圧」とは101.3kPaを、「室温」とは25℃を示す。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Production Examples, Preparation Examples, Examples, Comparative Examples, and Reference Examples. It should be noted that these examples and the like are merely examples of the present invention and do not mean any limitation. The part in the example is a mass part unless otherwise specified. The "normal pressure" indicates 101.3 kPa, and the "room temperature" indicates 25 ° C.

置換基を導入するための化合物の製造例1<ステアリルグリシジルエーテルの製造>
100L反応槽に、ステアリルアルコール(花王社製、カルコール8098)10kg、テトラブチルアンモニウムブロマイド(広栄化学工業社製)0.36kg、エピクロルヒドリン(ダウケミカル社製)7.5kg、ヘキサン10kgを投入し、窒素雰囲気下で混合した。混合液を50℃に保持しながら48質量%水酸化ナトリウム水溶液(南海化学社製)12kgを30分かけて滴下した。滴下終了後、更に50℃で4時間熟成した後、水13kgで8回水洗を繰り返し、塩及びアルカリの除去を行った。その後、槽内温度を90℃に昇温して上層からヘキサンを留去し、減圧下(6.6kPa)、更に水蒸気を吹き込んで低沸点化合物を除去した。脱水後、槽内温度250℃、槽内圧力1.3kPaで減圧蒸留することによって、白色のステアリルグリシジルエーテル8.6kgを得た。
Production Example 1 of Compound for Introducing Substituent <Production of Stearyl Glycidyl Ether>
In a 100 L reaction vessel, 10 kg of stearyl alcohol (Kao Corporation, Calcor 8098), 0.36 kg of tetrabutylammonium bromide (manufactured by Koei Chemical Industry Co., Ltd.), 7.5 kg of epichlorohydrin (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), and 10 kg of hexane were charged, and nitrogen was added. Mixed in an atmosphere. While maintaining the mixed solution at 50 ° C., 12 kg of a 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Nankai Chemical Co., Inc.) was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropping, the mixture was further aged at 50 ° C. for 4 hours, and then washed with 13 kg of water 8 times to remove salts and alkalis. Then, the temperature in the tank was raised to 90 ° C., hexane was distilled off from the upper layer, and under reduced pressure (6.6 kPa), steam was further blown to remove the low boiling point compound. After dehydration, 8.6 kg of white stearyl glycidyl ether was obtained by distillation under reduced pressure at a tank temperature of 250 ° C. and a tank pressure of 1.3 kPa.

改質セルロース繊維の調製例1<フェニルグリシジルエーテルの付加>
針葉樹の漂白クラフトパルプ(「NBKP」と表記する;平均繊維径24μm)をセルロース系原料として用いた。
まず、絶乾したNBKP5.0gに、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン3.0g(和光純薬社製、DMAP、0.8等量/AGU)及びアセトニトリル20.0g(和光純薬社製)を添加し、均一に混合した後、フェニルグリシジルエーテル13.9g(東京化成工業社製、3.0等量/AGU)を添加し、密閉した後に70℃、24h静置反応を行った。反応後、トルエン(和光純薬社製)、アセトン(和光純薬社製)で十分に洗浄することで不純物を取り除き、更に70℃で一晩真空乾燥を行うことで、芳香族置換基を有する改質セルロース繊維(1)を得た。
Preparation Example 1 of Modified Cellulose Fiber <Addition of Phenylglycidyl Ether>
Softwood bleached kraft pulp (denoted as "NBKP"; average fiber diameter 24 μm) was used as a cellulosic raw material.
First, to 5.0 g of absolutely dried NBKP, 3.0 g of N, N-dimethyl-4-aminopyridine (manufactured by Wako Pure Chemical Industry Co., Ltd., DMAP, 0.8 equivalent / AGU) and 20.0 g of acetonitrile (Wako Pure Chemical Industry Co., Ltd.) ) Was added and mixed uniformly, then 13.9 g of phenylglycidyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 3.0 eq / AGU) was added, sealed, and then allowed to stand at 70 ° C. for 24 hours. .. After the reaction, impurities are removed by thoroughly washing with toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and further vacuum-dried at 70 ° C. overnight to have an aromatic substituent. A modified cellulose fiber (1) was obtained.

改質セルロース繊維の調製例2〜5
芳香環含有化合物又はエーテル化剤及び仕込み量を表1に示す通り変更した点以外は、調製例1と同様にして改質セルロース繊維(2)〜(5)を得た。
Preparation Examples of Modified Cellulose Fibers 2-5
Modified cellulose fibers (2) to (5) were obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that the aromatic ring-containing compound or etherifying agent and the amount charged were changed as shown in Table 1.

改質セルロース繊維の調製例6<フェニルグリシジルエーテルの付加>
セルロース系原料として、予めアセトニトリルに溶媒置換したミクロフィブリル化セルロース(「MFC」と表記する)5.0g(固形分含有量として)(ダイセルファインケム社製、「セリッシュ FD100−G」、固形分濃度10質量%、平均繊維径100nm以下、セルロース含有量90質量%、水分含有量3質量%)に変更し、追加で溶媒を添加しなかった以外は、改質セルロース繊維の調製例2と同様の手法を用いることで芳香族置換基を有する改質セルロース繊維(6)を得た。
Preparation Example 6 of Modified Cellulose Fiber <Addition of Phenylglycidyl Ether>
As a cellulosic raw material, 5.0 g (as a solid content) of microfibrillated cellulose (denoted as "MFC") previously solvent-substituted with acetonitrile (manufactured by Daicel Fine Chem Ltd., "Cerish FD100-G", solid content concentration 10) The same method as in Preparation Example 2 of the modified cellulose fiber except that the content was changed to% by mass, average fiber diameter of 100 nm or less, cellulose content of 90% by mass, and water content of 3% by mass), and no additional solvent was added. A modified cellulose fiber (6) having an aromatic substituent was obtained by using.

改質セルロース繊維の調製例7<芳香族系デュアルグラフト体>
改質セルロース繊維(1)5.0gに、DMAP4.1g(1.1等量/AGU)及びアセトニトリル50.0gを添加し、均一に混合した後、エーテル化剤として製造例1で得たステアリルグリシジルエーテル11.7g(1.2等量/AGU)を添加し、密閉した後に70℃、24h静置反応を行った。反応後、トルエン、アセトンで十分に洗浄することで不純物を取り除き、更に70℃で一晩真空乾燥を行うことで、芳香族置換基および脂肪族置換基を有する改質セルロース繊維(7)を得た。
Preparation Example 7 of Modified Cellulose Fiber <Aromatic Dual Graft>
To 5.0 g of the modified cellulose fiber (1), 4.1 g (1.1 equivalent / AGU) of DMAP and 50.0 g of acetonitrile were added and mixed uniformly, and then the stearyl obtained in Production Example 1 as an etherifying agent was obtained. 11.7 g (1.2 eq / AGU) of glycidyl ether was added, sealed, and then allowed to stand at 70 ° C. for 24 hours. After the reaction, impurities are removed by thoroughly washing with toluene and acetone, and further vacuum-dried at 70 ° C. overnight to obtain a modified cellulose fiber (7) having an aromatic substituent and an aliphatic substituent. It was.

改質セルロース繊維の調製例8<非芳香族系デュアルグラフト体>
改質セルロース繊維(1)を改質セルロース繊維(5)に変更する点以外は、調製例7と同様にして改質セルロース繊維(8)を得た。
Preparation Example 8 of Modified Cellulose Fiber <Non-aromatic Dual Graft>
A modified cellulose fiber (8) was obtained in the same manner as in Preparation Example 7 except that the modified cellulose fiber (1) was changed to the modified cellulose fiber (5).

実施例1<微細化処理及びアクリル樹脂との複合化>
改質セルロース繊維(1)0.25gをDMF(和光純薬社製)49.75g中に投入し、ホモジナイザー(プライミクス社製、T.K.ロボミックス)にて3000rpm、30分間攪拌後、高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、「ナノヴェイタL−ES」)にて100MPaで10パス処理することで、微細化された改質セルロース繊維がDMFに分散した微細改質セルロース分散体(固形分濃度0.5質量%)を調製した。微細化された改質セルロース繊維の平均繊維径は24nmであった。
Example 1 <Miniaturization treatment and compounding with acrylic resin>
0.25 g of the modified cellulose fiber (1) was put into 49.75 g of DMF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), stirred with a homogenizer (manufactured by Primix Corporation, TK Robomix) at 3000 rpm for 30 minutes, and then high pressure. A finely modified cellulose dispersion (solid content concentration 0.) in which finely divided modified cellulose fibers were dispersed in DMF by 10-pass treatment at 100 MPa with a homogenizer (“NanoVita L-ES” manufactured by Yoshida Machinery Co., Ltd.). 5% by mass) was prepared. The average fiber diameter of the refined modified cellulose fibers was 24 nm.

得られた分散体20gと、ウレタンアクリレート樹脂であるUV−3310B(日本合成化学社製)2.0gを混合し、高圧ホモジナイザーを用いて、60MPaで1パス、100MPaで1パスをすることで混合した。光重合開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(和光純薬社製)を0.08g加え、自転公転式攪拌機 あわとり練太郎(シンキー社製)を用いて7分間攪拌してワニスを得た。得られたワニスをバーコーターを用いて塗布厚2mmで塗工した。80℃で120分乾燥し、溶媒を除去した。UV照射装置(フュージョンシステムズジャパン製、Light Hammer10)を用い200mJ/cm照射して光硬化させて、改質セルロース繊維を5質量部(対アクリル樹脂100質量部)含む、厚さ約0.1mmのシート状の複合材料成形体を製造した。 20 g of the obtained dispersion and 2.0 g of UV-3310B (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), which is a urethane acrylate resin, are mixed and mixed by using a high-pressure homogenizer for 1 pass at 60 MPa and 1 pass at 100 MPa. did. As a photopolymerization initiator, 0.08 g of 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (manufactured by Wako Junyaku Co., Ltd.) is added, and the varnish is stirred for 7 minutes using a rotating and revolving stirrer Awatori Rentaro (manufactured by Shinky Co., Ltd.). Got The obtained varnish was coated with a bar coater to a coating thickness of 2 mm. The solvent was removed by drying at 80 ° C. for 120 minutes. Using a UV irradiation device (Made by Fusion Systems Japan, Light Hammer10), it is irradiated with 200 mJ / cm 2 and photocured, and contains 5 parts by mass of modified cellulose fibers (100 parts by mass of acrylic resin), and has a thickness of about 0.1 mm. A sheet-shaped composite material molded product was produced.

実施例2〜4、比較例1〜2<微細化処理及びアクリル樹脂との複合化>
使用した改質セルロース繊維を改質セルロース繊維(1)に代えて、其々、改質セルロース繊維(2)〜(6)に変更した以外は、実施例1と同等の処理を行うことで、厚さ約0.1mmのシート状の複合材料成形体を製造した。
Examples 2-4, Comparative Examples 1-2 <Miniaturization treatment and compounding with acrylic resin>
By performing the same treatment as in Example 1 except that the modified cellulose fiber used was changed to the modified cellulose fiber (2) to (6) in place of the modified cellulose fiber (1), respectively. A sheet-shaped composite material molded product having a thickness of about 0.1 mm was produced.

参考例1<アクリル樹脂ブランク>
改質セルロース繊維分散体の代わりにDMF10mLを使用し、塗布厚を0.5mmに変更した以外は、実施例1と同等の処理を行うことで厚さ約0.1mmのシート状のアクリル樹脂成形体を製造した。
Reference example 1 <Acrylic resin blank>
A sheet-like acrylic resin molding having a thickness of about 0.1 mm was performed by performing the same treatment as in Example 1 except that 10 mL of DMF was used instead of the modified cellulose fiber dispersion and the coating thickness was changed to 0.5 mm. Manufactured the body.

実施例5<ゴムとの複合化>
改質セルロース繊維(7)0.50gをトルエン49.50g中に投入し、ホモジナイザー(プライミクス社製、T.K.ロボミックス)にて3000rpm、30分間攪拌後、高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、「ナノヴェイタL−ES」)にて100MPaで10パス処理することで、微細化された改質セルロース繊維がトルエンに分散した改質セルロース分散体(固形分濃度1.0質量%)を得た。微細化された改質セルロース繊維の平均繊維径は15nmであった。該分散体10gと、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)2.0g、ステアリン酸0.04g、酸化亜鉛0.06g、硫黄0.03g、(N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミン(TBBS)0.01g、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)0.01g、1,3−ジフェニルグアニジン(DPG)0.01g、トルエン30gを入れ、室温(25℃)で2時間攪拌した。溶解したことを確認した後、得られた溶液を高圧ホモジナイザーを用いて、60MPaで1パス、100MPaで1パス微細処理させた。得られた分散液を直径9cmのガラス製シャーレに注ぎ、2日間室温・常圧でトルエンを除去した。その後、真空乾燥機(室温)で12時間乾燥させ、150℃で1時間加硫を行うことで、厚さ約0.2mmの加硫ゴムシートを調製した。
Example 5 <Composite with rubber>
0.50 g of modified cellulose fiber (7) was put into 49.50 g of toluene, stirred with a homogenizer (manufactured by Primix Corporation, TK Robomix) at 3000 rpm for 30 minutes, and then a high-pressure homogenizer (manufactured by Yoshida Kikai Co., Ltd., By performing 10-pass treatment at 100 MPa with "NanoVita L-ES"), a modified cellulose dispersion (solid content concentration 1.0% by mass) in which finely divided modified cellulose fibers were dispersed in toluene was obtained. The average fiber diameter of the refined modified cellulose fibers was 15 nm. 10 g of the dispersion, 2.0 g of styrene-butadiene copolymer (SBR), 0.04 g of stearic acid, 0.06 g of zinc oxide, 0.03 g of sulfur, (N- (tert-butyl) -2-benzothiazoli Add 0.01 g of rusulfene amine (TBBS), 0.01 g of di-2-benzothiazolyl disulfide (MBTS), 0.01 g of 1,3-diphenylguanidine (DPG) and 30 g of toluene at room temperature (25 ° C). The mixture was stirred for 2 hours. After confirming that it had dissolved, the obtained solution was finely treated with a high-pressure homogenizer for 1 pass at 60 MPa and 1 pass at 100 MPa. The obtained dispersion was finely treated with a glass chalet having a diameter of 9 cm. Toluene was removed at room temperature and normal pressure for 2 days. Then, the mixture was dried in a vacuum dryer (room temperature) for 12 hours and sulfided at 150 ° C. for 1 hour to sulfide having a thickness of about 0.2 mm. A rubber sheet was prepared.

比較例3<ゴムとの複合化>
使用した改質セルロース繊維を改質セルロース繊維(7)に代えて改質セルロース繊維(8)に変更した以外は、実施例5と同等の処理を行うことで、改質セルロース繊維を5質量部(対SBR100質量部)含む、厚さ約0.2mmの加硫ゴムシートを調製した。
Comparative Example 3 <Composite with rubber>
By performing the same treatment as in Example 5 except that the modified cellulose fiber used was changed to the modified cellulose fiber (8) instead of the modified cellulose fiber (7), 5 parts by mass of the modified cellulose fiber was obtained. A vulcanized rubber sheet having a thickness of about 0.2 mm containing (100 parts by mass of SBR) was prepared.

参考例2<SBRブランク>
改質セルロース繊維を用いなかった以外は、実施例5と同等の処理を行うことで厚さ約0.2mmの加硫ゴムシートを製造した。
Reference example 2 <SBR blank>
A vulcanized rubber sheet having a thickness of about 0.2 mm was produced by performing the same treatment as in Example 5 except that the modified cellulose fiber was not used.

得られた改質セルロース繊維について、置換基導入率、平均繊維径(セルロース系原料の平均繊維径も含む)、及び結晶構造の確認(結晶化度)を、試験例1〜3の方法に従って評価した。また、成形体の機械特性については試験例4の方法に従って、それぞれ評価した。微細化された改質セルロース繊維の平均繊維径を、試験例5の方法に従って評価した。結果を表2〜3に示す。 With respect to the obtained modified cellulose fiber, the introduction rate of substituents, the average fiber diameter (including the average fiber diameter of the cellulosic raw material), and the confirmation of the crystal structure (crystallinity) were evaluated according to the methods of Test Examples 1 to 3. did. The mechanical properties of the molded product were evaluated according to the method of Test Example 4. The average fiber diameter of the finely divided modified cellulose fibers was evaluated according to the method of Test Example 5. The results are shown in Tables 2-3.

試験例1(置換基導入率(置換度))
得られた改質セルロース繊維中に含有される、疎水エーテル基の含有量%(質量%)は、Analytical Chemistry, Vol.51, No.13, 2172(1979)、「第十五改正日本薬局方(ヒドロキシプロピルセルロースの分析方法の項)」等に記載の、セルロースエーテルのアルコキシ基の平均付加モル数を分析する手法として知られるZeisel法に準じて算出した。以下に手順を示す。
Test Example 1 (Substituent introduction rate (substitution degree))
The content% (mass%) of the hydrophobic ether group contained in the obtained modified cellulose fiber is determined by Analytical Chemistry, Vol. 51, No. The Zeisel method, which is known as a method for analyzing the average number of moles of alkoxy groups added to cellulose ether, described in 13, 2172 (1979), "15th revised Japanese Pharmacopoeia (section of analysis method for hydroxypropyl cellulose)" and the like. Calculated according to. The procedure is shown below.

(i)200mLメスフラスコにn−オクタデカン0.1gを加え、ヘキサンにて標線までメスアップを行い、内標溶液を調製した。
(ii)精製、乾燥を行った改質セルロース繊維100mg、アジピン酸100mgを10mLバイアル瓶に精秤し、ヨウ化水素酸2mLを加えて密栓した。
(iii)上記バイアル瓶中の混合物を、スターラーチップにより攪拌しながら、160℃のブロックヒーターにて1時間加熱した。
(iv)加熱後、バイアルに内標溶液3mL、ジエチルエーテル3mLを順次注入し、室温で1分間攪拌した。
(v)バイアル瓶中の2相に分離した混合物の上層(ジエチルエーテル層)をガスクロマトグラフィー(SHIMADZU社製、「GC2010Plus」)にて分析し、エーテル化剤を定量した。分析条件は以下のとおりであった。
カラム:アジレント・テクノロジー社製DB−5(12m、0.2mm×0.33μm)
カラム温度:100℃→10℃/min→280℃(10min Hold)
インジェクター温度:300℃、検出器温度:300℃、打ち込み量:1μL
使用したエーテル化剤、即ち、芳香環含有酸化アルキレン化合物等の検出量から改質セルロース繊維中のエーテル基の含有量(質量%)を算出した。
(I) 0.1 g of n-octadecane was added to a 200 mL volumetric flask, and the volumetric flask was adjusted to the marked line with hexane to prepare an internal standard solution.
(Ii) 100 mg of the purified and dried modified cellulose fiber and 100 mg of adipic acid were precisely weighed in a 10 mL vial, and 2 mL of hydrogen iodide was added and sealed.
(Iii) The mixture in the vial was heated with a block heater at 160 ° C. for 1 hour while stirring with a stirrer tip.
(Iv) After heating, 3 mL of the internal standard solution and 3 mL of diethyl ether were sequentially injected into the vial, and the mixture was stirred at room temperature for 1 minute.
(V) The upper layer (diethyl ether layer) of the mixture separated into two phases in the vial was analyzed by gas chromatography (manufactured by SHIMADZU, "GC2010Plus") to quantify the etherifying agent. The analysis conditions were as follows.
Column: Agilent Technologies DB-5 (12 m, 0.2 mm x 0.33 μm)
Column temperature: 100 ° C → 10 ° C / min → 280 ° C (10 min Hold)
Injector temperature: 300 ° C, detector temperature: 300 ° C, driving amount: 1 μL
The content (mass%) of the ether group in the modified cellulose fiber was calculated from the detected amount of the etherifying agent used, that is, the aromatic ring-containing alkylene oxide compound and the like.

得られたエーテル基含有量から、下記数式(1)を用いてモル置換度(MS)(無水グルコースユニット1モルに対する置換基モル量)を算出した。
(数式1)
MS=(W1/Mw)/((100−W1)/162.14)
W1:改質セルロース繊維中のエーテル基の含有量(質量%)
Mw:導入したエーテル化剤の分子量(g/mol)
From the obtained ether group content, the molar substitution degree (MS) (molar amount of substituents per 1 mol of anhydrous glucose unit) was calculated using the following mathematical formula (1).
(Formula 1)
MS = (W1 / Mw) / ((100-W1) /162.14)
W1: Content of ether group in modified cellulose fiber (mass%)
Mw: Molecular weight of the introduced etherifying agent (g / mol)

試験例2(改質セルロース繊維及びセルロース系原料の平均繊維径)
改質セルロース繊維及びセルロース系原料の繊維径は、以下の手法により求めた。
絶乾したサンプル約0.3gを精秤し、1.0Lのイオン交換水中で家庭用ミキサーを用いて1分間攪拌し、繊維を水中に解した。その後、更にイオン交換水4.0Lを加え、均一になるよう攪拌した。得られた水分散液から、約50gを測定液として回収し、精秤した。得られた測定液を、メッツォオートメーション社製の「Kajaani Fiber Lab」にて分析することで、平均繊維径を得た。
Test Example 2 (Average fiber diameter of modified cellulosic fiber and cellulosic raw material)
The fiber diameters of the modified cellulose fiber and the cellulosic raw material were determined by the following method.
Approximately 0.3 g of the absolutely dried sample was precisely weighed and stirred in 1.0 L of ion-exchanged water using a household mixer for 1 minute to dissolve the fibers in the water. Then, 4.0 L of ion-exchanged water was further added, and the mixture was stirred until uniform. About 50 g of the obtained aqueous dispersion was recovered as a measuring solution and weighed precisely. The obtained measurement liquid was analyzed by "Kajaani Fiber Lab" manufactured by Metso Automation Co., Ltd. to obtain an average fiber diameter.

試験例3(結晶構造の確認)
改質セルロース繊維の結晶構造は、リガク社製の「RigakuRINT 2500VC X−RAY diffractometer」を用いて以下の条件で測定することにより確認した。
測定条件は、X線源:Cu/Kα−radiation、管電圧:40kv、管電流:120mA、測定範囲:回折角2θ=5〜45°、X線のスキャンスピード:10°/minとした。測定用サンプルは面積320mm×厚さ1mmのペレットを圧縮し作製した。また、セルロースI型結晶構造の結晶化度は得られたX線回折強度を用いて以下の式(A)に基づいて算出した。
セルロースI型結晶化度(%)=[(I22.6−I18.5)/I22.6]×100 (A)
〔式中、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5はアモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す〕
Test Example 3 (Confirmation of crystal structure)
The crystal structure of the modified cellulose fiber was confirmed by measuring under the following conditions using a "Rigaku RINT 2500VC X-RAY differential tometer" manufactured by Rigaku.
The measurement conditions were X-ray source: Cu / Kα-radiation, tube voltage: 40 kv, tube current: 120 mA, measurement range: diffraction angle 2θ = 5 to 45 °, and X-ray scan speed: 10 ° / min. The measurement sample was prepared by compressing pellets having an area of 320 mm 2 × thickness of 1 mm. The crystallinity of the cellulose type I crystal structure was calculated based on the following formula (A) using the obtained X-ray diffraction intensity.
Cellulose type I crystallinity (%) = [(I22.6-I18.5) /I22.6] × 100 (A)
[In the formula, I22.6 is the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) in X-ray diffraction, and I18.5 is the amorphous portion (diffraction angle 2θ = 18.5 °). Diffraction intensity]

試験例4(引張弾性率)
25℃の恒温室において、引張圧縮試験機(SHIMADZU社製、「Autograph AGS−X」)を用いて、JIS K7113に準拠して、成形体の引張弾性率を引張試験によって測定した。成形体の任意の3箇所を2号ダンベルで打ち抜いたサンプルを3つ準備した。各サンプルを支点間距離40mmでセットし、クロスヘッド速度20mm/minで測定した。破断伸度の0.5−1.5%伸度での3つのサンプルの平均弾性率を「初期弾性率」、(破断伸度89.5−90.5%での3つのサンプルの平均弾性率)/(破断伸度の0.5−1.5%伸度での3つのサンプルの平均弾性率)を「弾性維持率」と定義した。初期弾性率がより高い方が低歪み時の機械的強度に優れていることを、弾性維持率が高い方が低歪み時の機械強度を高歪み領域までよく維持している、すなわち靱性に優れることを示す。
Test Example 4 (tensile modulus)
In a thermostatic chamber at 25 ° C., a tensile compression tester (“Autograph AGS-X” manufactured by SHIMADZU) was used to measure the tensile elastic modulus of the molded product by a tensile test in accordance with JIS K7113. Three samples were prepared by punching out any three parts of the molded product with a No. 2 dumbbell. Each sample was set at a distance between fulcrums of 40 mm and measured at a crosshead speed of 20 mm / min. The average elastic modulus of the three samples at 0.5-1.5% elongation at break is the "initial modulus", (the average elastic modulus of the three samples at 89.5-90.5% elongation at break). Ratio) / (average elastic modulus of three samples at 0.5-1.5% modulus of elongation at break) was defined as "elastic retention rate". The higher the initial elastic modulus, the better the mechanical strength at low strain, and the higher the elastic modulus, the better the mechanical strength at low strain is maintained up to the high strain region, that is, the toughness is excellent. Show that.

試験例5(微細改質セルロース繊維の平均繊維径)
各実施例及び比較例で得られた分散体に溶媒を更に加えて0.0001質量%の分散液を調製し、該分散液をマイカ(雲母)上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(AFM、Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製、プローブはナノセンサーズ社製Point Probe (NCH)を使用)を用いて、該観察試料中のセルロース繊維の繊維高さを測定した。その際、該セルロース繊維が確認できる顕微鏡画像において、セルロース繊維を5本以上抽出し、それらの繊維高さから平均繊維径(分散体中の繊維径)を算出した。
Test Example 5 (Average fiber diameter of finely modified cellulose fibers)
A solvent was further added to the dispersions obtained in each Example and Comparative Example to prepare a dispersion of 0.0001% by mass, and the dispersion was dropped onto mica (mica) and dried as an observation sample. , Atomic force microscope (AFM, Nanoscape III Tapping mode AFM, manufactured by Digital instrument, probe uses Point Probe (NCH) manufactured by Nanosensors) to determine the fiber height of cellulose fibers in the observation sample. It was measured. At that time, five or more cellulose fibers were extracted from the microscopic image in which the cellulose fibers could be confirmed, and the average fiber diameter (fiber diameter in the dispersion) was calculated from the fiber heights of the cellulose fibers.

Figure 0006779158
Figure 0006779158

Figure 0006779158
Figure 0006779158

Figure 0006779158
Figure 0006779158

表2〜3より、本発明の製造方法によって得られた改質セルロース繊維を樹脂と複合化することにより、樹脂の種類を問わず幅広い適用範囲において高い機械強度と靱性を発現可能なことがわかる。特に、比較例2は、背景技術の欄に記載の特許文献1の技術に相当し、セルロース繊維を微細化した後にエーテル化を行い、改質セルロース繊維を得たものである。比較例2と同じエーテル化剤を用いた実施例1と比較すると、実施例の方が、機械強度や靱性において顕著に優れることが分かる。 From Tables 2 and 3, it can be seen that by compounding the modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention with a resin, high mechanical strength and toughness can be exhibited in a wide range of application regardless of the type of resin. .. In particular, Comparative Example 2 corresponds to the technique of Patent Document 1 described in the column of background technology, in which the cellulose fibers are refined and then etherified to obtain modified cellulose fibers. Compared with Example 1 using the same etherifying agent as Comparative Example 2, it can be seen that Example is remarkably superior in mechanical strength and toughness.

本発明の製造方法によって得られた改質セルロース繊維を樹脂と複合化して得られた成形体は、高い機械強度と靱性を併せ持つことから、日用雑貨品、家電部品、家電部品用梱包資材、自動車部品等の様々な工業用途に好適に使用することができる。 Since the molded product obtained by combining the modified cellulose fiber obtained by the production method of the present invention with a resin has high mechanical strength and toughness, daily miscellaneous goods, home appliance parts, packing materials for home appliance parts, It can be suitably used for various industrial applications such as automobile parts.

Claims (6)

セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を、エーテル結合を介して導入後、微細化処理を行う、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
In the presence of a base, one or more compounds selected from an aromatic ring-containing oxide alkylene compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound are introduced into a cellulosic raw material via an ether bond, and then miniaturized. A method for producing modified cellulose fibers.
The modified cellulose fiber has one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2) via an ether bond. A method for producing a modified cellulose fiber, which is bonded to a cellulose fiber and has a cellulose type I crystal structure.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
請求項1に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。 A resin composition containing a modified cellulose fiber and a resin obtained by the production method according to claim 1. 平均繊維径が5μm以上である改質セルロース繊維であって、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
One or more modified cellulose fibers having an average fiber diameter of 5 μm or more and selected from the substituents represented by the following general formula (1) and the substituents represented by the following general formula (2). A modified cellulose fiber having a cellulose type I crystal structure in which the substituent of the above is bonded to the cellulose fiber via an ether bond.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有する、改質セルロース繊維。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
〔式中、一般式(3)及び一般式(4)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
One or more substituents selected from the substituents represented by the following general formula (1) and the substituents represented by the following general formula (2), and the substitutions represented by the following general formula (3). A modified cellulose fiber having a cellulose type I crystal structure in which one or more substituents selected from the group and the substituent represented by the following general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond. ..
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
-CH 2- CH (OH) -R 2 (3)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 2 (4)
[In the formula, R 2 in the general formula (3) and the general formula (4) independently represent a hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n in the general formula (4). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
セルロース系原料に対し、塩基存在下、芳香環含有酸化アルキレン化合物及び芳香環含有グリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、一般式(3A)で示される酸化アルキレン化合物及び一般式(4A)で示されるグリシジルエーテル化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを、エーテル結合を介して導入する、改質セルロース繊維の製造方法であって、
前記改質セルロース繊維が、下記一般式(1)で表される置換基及び下記一般式(2)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基、並びに下記一般式(3)で表される置換基及び下記一般式(4)で表される置換基から選ばれる1種又は2種以上の置換基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合し、セルロースI型結晶構造を有するものである、改質セルロース繊維の製造方法。
−CH−CH(OH)−R (1)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるRはそれぞれ独立して少なくとも1個の芳香環を有する炭素数6以上30以下の官能基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
−CH−CH(OH)−R (3)
−CH−CH(OH)−CH−(OA)−O−R (4)
Figure 0006779158
Figure 0006779158
〔式中、一般式(3)、(3A)、(4)及び(4A)におけるRはそれぞれ独立して水素又は炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、一般式(4)及び(4A)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
One or more compounds selected from an aromatic ring-containing oxide alkylene compound and an aromatic ring-containing glycidyl ether compound, and an oxide alkylene compound represented by the general formula (3A) and a general formula with respect to a cellulosic raw material in the presence of a base. A method for producing a modified cellulose fiber, wherein one or more compounds selected from the glycidyl ether compounds shown in (4A) are introduced via an ether bond.
The modified cellulose fiber has one or more substituents selected from the substituent represented by the following general formula (1) and the substituent represented by the following general formula (2), and the following general formula ( One or more substituents selected from the substituent represented by 3) and the substituent represented by the following general formula (4) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond to form a cellulose type I crystal structure. A method for producing a modified cellulose fiber.
-CH 2- CH (OH) -R 1 (1)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 1 (2)
[In the formula, R 1 in the general formula (1) and the general formula (2) each independently represents a functional group having at least one aromatic ring and having 6 to 30 carbon atoms, and n in the general formula (2). Indicates a number of 0 or more and 50 or less, and A indicates a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
-CH 2- CH (OH) -R 2 (3)
-CH 2- CH (OH) -CH 2- (OA) n- O-R 2 (4)
Figure 0006779158
Figure 0006779158
[In the formula, R 2 in the general formulas (3), (3A), (4) and (4A) independently represent hydrogen or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and is generally used. In the formulas (4) and (4A), n is a number of 0 or more and 50 or less, and A is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 or more and 6 or less carbon atoms. ]
請求項4に記載の改質セルロース繊維又は請求項5に記載の製造方法で得られた改質セルロース繊維と樹脂とを含有してなる樹脂組成物。 A resin composition containing the modified cellulose fiber according to claim 4 or the modified cellulose fiber obtained by the production method according to claim 5 and a resin.
JP2017043305A 2017-03-07 2017-03-07 Method for manufacturing modified cellulose fiber Active JP6779158B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017043305A JP6779158B2 (en) 2017-03-07 2017-03-07 Method for manufacturing modified cellulose fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017043305A JP6779158B2 (en) 2017-03-07 2017-03-07 Method for manufacturing modified cellulose fiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018145571A JP2018145571A (en) 2018-09-20
JP6779158B2 true JP6779158B2 (en) 2020-11-04

Family

ID=63589900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017043305A Active JP6779158B2 (en) 2017-03-07 2017-03-07 Method for manufacturing modified cellulose fiber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6779158B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7086679B2 (en) * 2018-03-30 2022-06-20 大阪瓦斯株式会社 Complex and its manufacturing method
US20220119631A1 (en) * 2019-01-11 2022-04-21 Adeka Corporation Additive composition, thermoplastic resin composition containing same, and molded article of said thermoplastic resin composition
JP2020169307A (en) * 2019-04-05 2020-10-15 テクノUmg株式会社 Thermoplastic resin composition
JP7474638B2 (en) 2019-05-29 2024-04-25 花王株式会社 Resin composition
US20220213229A1 (en) * 2019-05-29 2022-07-07 Kao Corporation Method for producing modified cellulose

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2784107B1 (en) * 1998-09-15 2005-12-09 Rhodia Chimie Sa SURFACE MODIFIED CELLULOSE MICROFIBRILLES, THEIR PREPARATION PROCESS, AND THEIR USE
EP2098539B1 (en) * 2008-03-03 2017-05-10 SE Tylose GmbH & Co.KG Homogeneous synthesis of cellulose ethers in ionic liquids
WO2011125801A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-13 三菱化学株式会社 Process for production of fine cellulose fiber dispersion
JP6146115B2 (en) * 2013-05-09 2017-06-14 株式会社ブリヂストン Cellulose fiber, rubber composition, vulcanized rubber composition and tire
JP6861539B2 (en) * 2017-03-07 2021-04-21 花王株式会社 Composition containing etherified cellulose fiber and oily component

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018145571A (en) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6894681B2 (en) Modified cellulose fiber
JP7102172B2 (en) Method for manufacturing modified cellulose fiber
JP6779158B2 (en) Method for manufacturing modified cellulose fiber
JP6845641B2 (en) Resin composition
Huang et al. Characterization of kraft lignin fractions obtained by sequential ultrafiltration and their potential application as a biobased component in blends with polyethylene
Shorey et al. Hydrophobic modification of lignin for rubber composites
JP6809849B2 (en) Rubber composition
Ye et al. Lignosulfonate as reinforcement in polyvinyl alcohol film: Mechanical properties and interaction analysis
JP6829566B2 (en) Modified cellulose fiber
Li et al. Biodegradable, colorless, and odorless PLA/PBAT bioplastics incorporated with corn stover
Tanpichai et al. Property enhancement of epoxidized natural rubber nanocomposites with water hyacinth-extracted cellulose nanofibers
JP2017053076A (en) Modified cellulose fiber
Nayak et al. Mechanical properties of eco-friendly recycled polymer composites: a comparative study of theoretical and experimental results
JP7374894B2 (en) Method for producing modified cellulose fiber and modified cellulose fiber
Lye Mechanical properties and morphology of nitrile butadiene rubber (NBR) with nano cellulose crystal/Lye Ying Jie

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201006

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201012

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201013

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6779158

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250