JP6877136B2 - Manufacturing method of carboxylated cellulose nanofibers - Google Patents

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本発明は、カルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing carboxylated cellulose nanofibers.

セルロース系原料を2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下、「TEMPO」ともいう)と安価な酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムとの共存下で処理すると、セルロースのミクロフィブリルの表面にカルボキシル基を効率よく導入することができる。カルボキシル基を導入したセルロースを水中にてミキサー等で処理すると、高粘度で透明なセルロースナノファイバーの水分散液が得られる。 Cellulose-based raw materials are treated in the coexistence of 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidin-N-oxyradical (hereinafter, also referred to as "TEMPO") and sodium hypochlorite, which is an inexpensive oxidizing agent. Then, the carboxyl group can be efficiently introduced into the surface of the cellulose microfibrils. When cellulose having a carboxyl group introduced is treated in water with a mixer or the like, a highly viscous and transparent aqueous dispersion of cellulose nanofibers can be obtained.

上記の通り、セルロースナノファイバーの表面には、カルボキシル基が導入されているため、当該カルボキシル基を起点として自由に改質することができる。また、セルロースナノファイバーは分散液の形態なので、水溶性ポリマーとブレンドすることや、有機・無機系顔料と複合化して改質することもできる。さらに、セルロースナノファイバーをシート化又は繊維化することもできる。このような特性により、セルロースナノファイバーを高機能包装材料、透明有機基板部材、高機能繊維、分離膜、再生医療材料等に応用した新規高機能性商品の開発が検討されている。 As described above, since the carboxyl group is introduced on the surface of the cellulose nanofiber, it can be freely modified starting from the carboxyl group. Further, since the cellulose nanofibers are in the form of a dispersion liquid, they can be blended with a water-soluble polymer or compounded with an organic / inorganic pigment to be modified. Furthermore, cellulose nanofibers can be made into sheets or fibers. Due to these characteristics, the development of new high-performance products in which cellulose nanofibers are applied to high-performance packaging materials, transparent organic substrate members, high-performance fibers, separation membranes, regenerative medicine materials, etc. is being studied.

ところで、木材由来のセルロース系原料(広葉樹パルプ、針葉樹パルプ等)を、TEMPOを用いて酸化した後、ミキサーで解繊することにより得たセルロースナノファイバーの分散液は、0.3〜0.5%(w/v)程度の低い濃度でもB型粘度(60rpm、20℃)が800〜4000mPa・sの値を示す。そのため、カルボキシル基を導入したセルロースナノファイバーは、取扱い性に問題があり、上記の用途への応用に課題があった。 By the way, the dispersion liquid of cellulose nanofibers obtained by oxidizing a cellulosic raw material derived from wood (hardwood pulp, softwood pulp, etc.) with TEMPO and then defibrating it with a mixer is 0.3 to 0.5. The B-type viscosity (60 rpm, 20 ° C.) shows a value of 800 to 4000 mPa · s even at a concentration as low as% (w / v). Therefore, the cellulose nanofibers having a carboxyl group introduced have a problem in handleability, and there is a problem in application to the above-mentioned applications.

斯かる問題に鑑み、カルボキシル基を導入したセルロースナノファイバーの流動性の向上や低粘度化を目的とした技術が種々提案されている(例えば、特許文献1〜5参照)。
特許文献1には、セルロース系原料として、加水分解処理した後にクラフト蒸解を行うことにより得られるパルプ(DKP)を用いることにより、高濃度であっても低い粘度を有し、流動性に優れるセルロースナノファイバーの製造方法が開示されている。
特許文献2には、セルロース系原料を酸化処理した後、アルカリ加水分解することにより、流動性に優れるセルロースナノファイバーの製造方法が開示されている。
特許文献3には、セルロース系原料を酸化処理する前に、水酸化物イオン濃度が0.75〜3.75mol/Lの水中で処理することにより、低粘度であるセルロースナノファイバーの製造方法が開示されている。
特許文献4には、広葉樹由来のセルロース系原料に含まれるヘミセルロース含量を所定の量未満にすることにより、低粘度であるセルロースナノファイバーの製造方法が開示されている。
特許文献5には、セルロース系原料を酸化処理した後、ろ別・洗浄することなく、亜ハロゲン酸塩を用いて酸化することにより、流動性に優れるセルロースナノファイバーの製造方法が開示されている。
In view of such problems, various techniques for improving the fluidity and lowering the viscosity of cellulose nanofibers having a carboxyl group introduced have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 5).
In Patent Document 1, by using pulp (DKP) obtained by performing kraft cooking after hydrolysis treatment as a cellulose-based raw material, cellulose having a low viscosity even at a high concentration and excellent fluidity is used. A method for producing nanofibers is disclosed.
Patent Document 2 discloses a method for producing cellulose nanofibers having excellent fluidity by oxidizing a cellulosic raw material and then alkaline hydrolysis.
Patent Document 3 describes a method for producing cellulose nanofibers having a low viscosity by treating a cellulosic raw material in water having a hydroxide ion concentration of 0.75 to 3.75 mol / L before oxidizing the cellulosic raw material. It is disclosed.
Patent Document 4 discloses a method for producing low-viscosity cellulose nanofibers by reducing the hemicellulose content contained in a cellulosic raw material derived from broad-leaved tree to less than a predetermined amount.
Patent Document 5 discloses a method for producing cellulose nanofibers having excellent fluidity by oxidizing a cellulosic raw material with a subhalide salt without filtering or washing. ..

国際公開第2013/047218号International Publication No. 2013/047218 特開2012−214717号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-214717 特開2012−207135号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-207135 特開2012−207133号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-207133 国際公開第2011/074301号International Publication No. 2011/0743301

しかしながら、上記の方法で得られるセルロースナノファイバーにおいて、流動性に優れるか、低粘度であるという効果は、酸処理する前、即ち、導入されたカルボキシル基等がナトリウム塩等の金属塩となっている場合の効果である。塩酸等で酸処理し、金属塩をプロトンに置換したセルロースナノファイバーにすると、粘度が上昇する場合があり、特に収率が大きく低下するという問題がある。
そのため、カルボキシル基を導入した後、金属塩をプロトンに置換したセルロースナノファイバーを新規高機能性商品へ応用するには改善の余地がある。
However, in the cellulose nanofibers obtained by the above method, the effect of having excellent fluidity or low viscosity is that before the acid treatment, that is, the introduced carboxyl group or the like becomes a metal salt such as a sodium salt. This is the effect when there is. When cellulose nanofibers are acid-treated with hydrochloric acid or the like to replace metal salts with protons, the viscosity may increase, and there is a problem that the yield is particularly significantly decreased.
Therefore, there is room for improvement in applying cellulose nanofibers in which a metal salt is replaced with a proton after introducing a carboxyl group into a new high-performance product.

本発明の課題は、分散液とした際に低粘度のカルボキシル化セルロースナノファイバーを高収率で製造する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for producing low-viscosity carboxylated cellulose nanofibers in a high yield when prepared as a dispersion liquid.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、塩酸等の鉱酸で行っていた酸処理を、陽イオン交換樹脂により行うことにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明者らは、下記の〔1〕〜〔4〕を提供する。
〔1〕N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物又はこれらの混合物と、の存在下で酸化剤を用いてセルロース系原料を酸化して酸化セルロースを得る酸化工程と、前記酸化セルロースを解繊する解繊工程と、陽イオン交換反応により脱塩処理する脱塩工程と、を有し、前記脱塩工程が、陽イオン交換樹脂により脱塩処理する工程であるカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。
〔2〕アルカリ性溶液中で前記酸化セルロースを加水分解処理する低粘度化工程と、をさらに有する上記〔1〕に記載のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。
〔3〕前記低粘度化工程が、酸化剤又は還元剤を含むアルカリ性溶液中で前記酸化セルロースを加水分解処理する工程である上記〔2〕に記載のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。
〔4〕前記解繊工程が、前記酸化セルロースを解繊してカルボキシル化セルロースナノファイバー塩を得る工程であり、前記脱塩工程が、前記カルボキシル化セルロースナノファイバー塩を前記陽イオン交換樹脂により脱塩処理する工程である上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。
As a result of diligent studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by performing the acid treatment with a mineral acid such as hydrochloric acid with a cation exchange resin, and complete the present invention. It came to.
That is, the present inventors provide the following [1] to [4].
[1] An oxidation step of oxidizing a cellulosic raw material with an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a bromide, iodide or a mixture thereof to obtain oxidized cellulose, and defibrating the oxidized cellulose. A method for producing carboxylated cellulose nanofibers, which comprises a defibration step and a desalting step of desalting by a cation exchange reaction, wherein the desalting step is a step of desalting with a cation exchange resin.
[2] The method for producing carboxylated cellulose nanofibers according to the above [1], further comprising a low viscosity step of hydrolyzing the oxidized cellulose in an alkaline solution.
[3] The method for producing carboxylated cellulose nanofibers according to the above [2], wherein the low viscosity step is a step of hydrolyzing the oxidized cellulose in an alkaline solution containing an oxidizing agent or a reducing agent.
[4] The defibration step is a step of defibrating the oxidized cellulose to obtain a carboxylated cellulose nanofiber salt, and the desalting step is a step of removing the carboxylated cellulose nanofiber salt with the cation exchange resin. The method for producing carboxylated cellulose nanofibers according to any one of the above [1] to [3], which is a step of salt treatment.

本発明によれば、分散液とした際に低粘度のカルボキシル化セルロースナノファイバーを高収率で製造し得るカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing carboxylated cellulose nanofibers, which can produce carboxylated cellulose nanofibers having a low viscosity when used as a dispersion liquid in a high yield.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the preferred embodiment thereof.

本発明のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法は、N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物又はこれらの混合物と、の存在下で酸化剤を用いてセルロース系原料を酸化して酸化セルロースを得る酸化工程と、酸化セルロースを解繊する解繊工程と、陽イオン交換反応により脱塩処理する脱塩工程と、を有する。そして、脱塩工程は、陽イオン交換樹脂により脱塩処理する工程である。
以下、酸化セルロースを解繊してカルボキシル化セルロースナノファイバー塩を得る解繊工程の後、カルボキシル化セルロースナノファイバー塩と陽イオン交換樹脂を接触させて脱塩工程を行い、カルボキシル化セルロースナノファイバーを得る形態を「一実施形態」と称する。また、酸化セルロースを陽イオン交換樹脂と接触させて脱塩工程を行った後、脱塩処理した酸化セルロースを解繊して解繊工程を行い、カルボキシル化セルロースナノファイバーを得る形態を「他の実施形態」と称する。
In the method for producing carboxylated cellulose nanofibers of the present invention, oxidation of a cellulosic raw material using an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a bromide, iodide or a mixture thereof to obtain oxidized cellulose is obtained. It has a step, a defibration step of defibrating cellulose oxide, and a desalting step of desalting by a cation exchange reaction. The desalting step is a step of desalting with a cation exchange resin.
Hereinafter, after the defibration step of defibrating the oxidized cellulose to obtain the carboxylated cellulose nanofiber salt, the carboxylated cellulose nanofiber salt is brought into contact with the cation exchange resin to perform the desalting step to obtain the carboxylated cellulose nanofiber. The form obtained is referred to as "one embodiment". In addition, after the desalting step is performed by bringing the oxidized cellulose into contact with a cation exchange resin, the desalted cellulose is defibrated and the defibration step is performed to obtain carboxylated cellulose nanofibers. It is referred to as "embodiment".

従来のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法において、カルボキシル基を導入したセルロースナノファイバーの金属塩は、塩酸等の鉱酸で酸処理して金属塩をプロトンに置換していた。鉱酸を用いて酸処理を行う場合、塩化ナトリウム等の副生成物が生成するので、洗浄により副生成物を取り除く必要がある。また、洗浄に使用した水を脱水して除去する必要があり、脱水後には、濾布を通過させて残った濾物を回収し、凝集した濾物を再解繊する必要があった。極めて短い繊維長のカルボキシル化セルロースナノファイバーは濾布を通過してしまうので、収率が大きく低下する原因や、粘度が上昇する原因になると推察される。また、脱水や濾過により、カルボキシル化セルロースナノファイバーが凝集することも、粘度が上昇する原因となると推察される。 In the conventional method for producing carboxylated cellulose nanofibers, the metal salt of cellulose nanofibers into which a carboxyl group has been introduced has been acid-treated with a mineral acid such as hydrochloric acid to replace the metal salt with a proton. When acid treatment is performed using mineral acid, by-products such as sodium chloride are produced, so it is necessary to remove the by-products by washing. In addition, it was necessary to dehydrate and remove the water used for washing, and after dehydration, it was necessary to pass through a filter cloth to collect the remaining filter medium and re-defiber the aggregated filter medium. Carboxylated cellulose nanofibers with extremely short fiber lengths pass through the filter cloth, which is presumed to cause a large decrease in yield and an increase in viscosity. In addition, it is presumed that the aggregation of the carboxylated cellulose nanofibers due to dehydration or filtration also causes the viscosity to increase.

一方、本発明のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法の一実施形態において、カルボキシル基を導入したセルロースナノファイバーのカチオン塩は、陽イオン交換樹脂を用いた酸処理によりプロトンに置換される。陽イオン交換樹脂を用いて酸処理を行う場合、不要な塩化ナトリウム等の副生成物が生成しない。そのため、陽イオン交換樹脂を用いて酸処理した後は、陽イオン交換樹脂を金属メッシュ等により濾過して除去するだけで、カルボキシル化セルロースナノファイバーが得られる。
金属メッシュ等により濾物として除去する対象は陽イオン交換樹脂であり、カルボキシル化セルロースナノファイバーは金属メッシュ等の径では除去され難い。そのため、収率の低下が極めて少なくなると推察される。
また、濾液には繊維長の短いカルボキシル化セルロースナノファイバーが多く含まれており、かつ、濾液を洗浄や脱水する必要がないので、カルボキシル化セルロースナノファイバーが凝集され難く、粘度の上昇が抑制され得ると推察される。
On the other hand, in one embodiment of the method for producing carboxylated cellulose nanofibers of the present invention, the cationic salt of the cellulose nanofibers into which a carboxyl group has been introduced is replaced with protons by acid treatment using a cation exchange resin. When acid treatment is performed using a cation exchange resin, unnecessary by-products such as sodium chloride are not produced. Therefore, after acid treatment with a cation exchange resin, carboxylated cellulose nanofibers can be obtained simply by filtering and removing the cation exchange resin with a metal mesh or the like.
The target to be removed as a filter medium by a metal mesh or the like is a cation exchange resin, and carboxylated cellulose nanofibers are difficult to remove with a diameter of a metal mesh or the like. Therefore, it is presumed that the decrease in yield is extremely small.
Further, since the filtrate contains a large amount of carboxylated cellulose nanofibers having a short fiber length and the filtrate does not need to be washed or dehydrated, the carboxylated cellulose nanofibers are less likely to aggregate and the increase in viscosity is suppressed. It is presumed to get it.

(1)酸化工程:
酸化工程は、N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物又はこれらの混合物と、の存在下で酸化剤を用いてセルロース系原料を酸化して酸化セルロースを得る工程である。当該酸化工程は、セルロースの6位の1級水酸基を選択的に酸化してカルボキシル化する工程である。当該工程により得られる酸化セルロースの部分構造を下記一般式(1)に示す。

Figure 0006877136
(一般式(1)中、Mはカチオン塩を示す。) (1) Oxidation process:
The oxidation step is a step of oxidizing a cellulosic raw material with an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a bromide, an iodide or a mixture thereof to obtain oxidized cellulose. The oxidation step is a step of selectively oxidizing and carboxylating the 6-position primary hydroxyl group of cellulose. The partial structure of the oxidized cellulose obtained by this step is shown in the following general formula (1).
Figure 0006877136
(In the general formula (1), M 1 represents a cationic salt.)

一般式(1)中、Mとして表されるカチオン塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、ホスホニウム塩、イミダゾリニウム塩、アンモニウム塩、スルホニウム塩が挙げられる。 Examples of the cationic salt represented by M 1 in the general formula (1) include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, phosphonium salt, imidazolinium salt, ammonium salt and sulfonium salt.

天然のセルロースは、直鎖上のセルロース分子が水素結合により多数収束したミクロフィブリル構造を有している。N−オキシル化合物を用いてセルロースを酸化すると、上記の通り、セルロースの6位の1級水酸基が選択的にアルデヒド基を経てカルボキシル基に酸化される。そのため、ミクロフィブリル構造の表面に高密度でカルボキシル基が導入される。導入されたカルボキシル基は反発作用を有し、解繊により一本一本が分離したセルロースナノファイバーを得ることができる。 Natural cellulose has a microfibril structure in which a large number of linear cellulose molecules are converged by hydrogen bonds. When cellulose is oxidized using an N-oxyl compound, as described above, the primary hydroxyl group at the 6-position of cellulose is selectively oxidized to a carboxyl group via an aldehyde group. Therefore, a carboxyl group is introduced at a high density on the surface of the microfibril structure. The introduced carboxyl group has a repulsive action, and cellulose nanofibers separated one by one by defibration can be obtained.

(セルロース系原料)
セルロース系原料は、木材由来のクラフトパルプ又はサルファイトパルプ、それらを高圧ホモジナイザーやミル等で粉砕した粉末セルロース、或いはそれらを酸加水分解等の化学処理により精製した微結晶セルロース粉末等を含む。この他に、ケナフ、麻、イネ、バカス、竹等の植物由来のセルロース系原料も使用できる。量産化やコストの観点からは、粉末セルロース、微結晶セルロース粉末、或いはクラフトパルプ又はサルファイトパルプのような化学パルプを用いることが好ましい。粉末セルロース又は微結晶セルロース粉末は、高濃度でも低い粘度を有する分散液を与えるセルロースナノファイバーを提供し得る。化学パルプを用いる場合は、公知の漂白処理を施してリグニンを除去することが好ましい。漂白済みパルプとしては、例えば、白色度(ISO 2470)が80%以上の漂白済みクラフトパルプ又は漂白済みサルファイトパルプを用いることができる。
(Cellulose-based raw material)
Cellulose-based raw materials include wood-derived kraft pulp or sulfite pulp, powdered cellulose obtained by crushing them with a high-pressure homogenizer, a mill, or the like, or microcrystalline cellulose powder obtained by purifying them by chemical treatment such as acid hydrolysis. In addition, plant-derived cellulosic raw materials such as kenaf, hemp, rice, bagasse, and bamboo can also be used. From the viewpoint of mass production and cost, it is preferable to use powdered cellulose, microcrystalline cellulose powder, or chemical pulp such as kraft pulp or sulfite pulp. Powdered cellulose or microcrystalline cellulose powder can provide cellulose nanofibers that provide dispersions with low viscosities even at high concentrations. When chemical pulp is used, it is preferable to perform a known bleaching treatment to remove lignin. As the bleached pulp, for example, bleached kraft pulp or bleached sulfite pulp having a whiteness (ISO 2470) of 80% or more can be used.

粉末セルロースは、木材パルプの非結晶部分を酸加水分解により除去した後、粉砕及び篩い分けすることで得られる微結晶性又は結晶性セルロースからなる棒軸状粒子である。粉末セルロースにおいて、セルロースの重合度は100〜500程度であり、X線回折法による粉末セルロースの結晶化度は70〜90%であり、レーザー解説式粒度分布装置による体積平均粒子径は通常100μm以下であり、好ましくは50μm以下である。体積平均粒子径が100μm以下であると、流動性に優れる分散液を与えるセルロースナノファイバーを提供し得る。そのような粉末セルロースは、精選パルプを酸加水分解した後に得られる未分解残渣を精製及び乾燥し、粉砕及び篩い分けすることにより調製してもよいし、KCフロック(登録商標)(日本製紙社製)、セオラス(登録商標)(旭化成ケミカルズ社製)、アビセル(登録商標)(FMC社製)等の市販品を用いてもよい。 Powdered cellulose is rod-axis particles made of microcrystalline or crystalline cellulose obtained by removing the non-crystalline portion of wood pulp by acid hydrolysis, then pulverizing and sieving. In powdered cellulose, the degree of polymerization of cellulose is about 100 to 500, the degree of crystallinity of powdered cellulose by the X-ray diffraction method is 70 to 90%, and the volume average particle size by the laser explanatory particle size distribution device is usually 100 μm or less. It is preferably 50 μm or less. When the volume average particle size is 100 μm or less, cellulose nanofibers that provide a dispersion liquid having excellent fluidity can be provided. Such powdered cellulose may be prepared by purifying and drying the undecomposed residue obtained after acid hydrolysis of the selected pulp, pulverizing and sieving, or KC Flock (registered trademark) (Nippon Paper Industries, Ltd.). ], Theoras (registered trademark) (manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.), Abyssel (registered trademark) (manufactured by FMC) and the like may be used.

漂白処理方法としては、塩素処理(C)、二酸化塩素漂白(D)、アルカリ抽出(E)、次亜塩素酸塩漂白(H)、過酸化水素漂白(P)、アルカリ性過酸化水素処理段(Ep)、アルカリ性過酸化水素・酸素処理段(Eop)、オゾン処理(Z)、キレート処理(Q)等を組合せて行うことができる。例えば、C/D−E−H−D、Z−E−D−P、Z/D−Ep−D、Z/D−Ep−D−P、D−Ep−D、D−Ep−D−P、D−Ep−P−D、Z−Eop−D−D、Z/D−Eop−D、Z/D−Eop−D−E−D等のシーケンスで行なうことができる。なお、シーケンス中の「/」は、「/」の前後の処理を洗浄なしで連続して行なうことを意味する。 As the bleaching treatment method, chlorine treatment (C), chlorine dioxide bleaching (D), alkali extraction (E), hypochlorite bleaching (H), hydrogen peroxide bleaching (P), alkaline hydrogen peroxide treatment stage ( Ep), alkaline hydrogen peroxide / oxygen treatment stage (Eop), ozone treatment (Z), chelate treatment (Q) and the like can be combined. For example, C / D-E-HD, Z-E-D-P, Z / D-Ep-D, Z / D-Ep-D-P, D-Ep-D, D-Ep-D- It can be performed in a sequence such as P, D-Ep-PD, Z-Eop-DD, Z / D-Eop-D, Z / D-Eop-D-ED. In addition, "/" in the sequence means that the processing before and after "/" is continuously performed without cleaning.

また、上記したセルロース系原料を高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式等の分散装置や、湿式の高圧又は超高圧ホモジナイザー等で微細化したものをセルロース系原料として使用することもできる。 Further, the above-mentioned cellulose-based raw material is used as a cellulose-based raw material by using a dispersion device such as a high-speed rotary type, a colloid mill type, a high-pressure type, a roll mill type, an ultrasonic type, or a wet high-pressure or ultra-high pressure homogenizer. You can also do it.

(N−オキシル化合物)
N−オキシル化合物は、ニトロキシラジカルを発生し得る化合物である。本発明で用いるN−オキシル化合物としては、目的の酸化反応を行う化合物であれば、いずれの化合物も使用できる。N−オキシル化合物としては、例えば、下記一般式(2)〜(5)、(7)で表される化合物や下記式(6)で表される化合物が挙げられる。

Figure 0006877136
(一般式(2)中、R〜Rは、同一又は異なっていてもよい炭素原子数1〜4のアルキル基を示し、Rは、水素原子又はヒドロキシル基を示す。) (N-oxyl compound)
The N-oxyl compound is a compound capable of generating a nitroxy radical. As the N-oxyl compound used in the present invention, any compound can be used as long as it is a compound that carries out the desired oxidation reaction. Examples of the N-oxyl compound include compounds represented by the following general formulas (2) to (5) and (7) and compounds represented by the following formula (6).
Figure 0006877136
(In the general formula (2), R 1 to R 4 represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may be the same or different, and R 5 represents a hydrogen atom or a hydroxyl group.)

Figure 0006877136
(一般式(3)〜(5)中、Rは、炭素原子数1〜4の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を示す。)
Figure 0006877136
(In the general formulas (3) to (5), R 6 represents a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)

Figure 0006877136
(一般式(7)中、R〜Rは、同一若しくは異なっていてもよい、水素原子又は炭素原子数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。)
Figure 0006877136
(In the general formula (7), R 7 to R 8 indicate a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, which may be the same or different.)

一般式(2)中、R〜Rで表される炭素原子数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。中でも、メチル基又はエチル基が好ましい。
一般式(3)〜(5)中、Rで表される炭素原子数1〜4の直鎖状又は分岐状の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基が挙げられる。中でも、メチル基又はエチル基が好ましい。
一般式(7)中、R〜Rで表される炭素原子数1〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基が挙げられる。中でも、メチル基又はエチル基が好ましい。
In the general formula (2) , examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 1 to R 4 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group. Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable.
In the general formulas (3) to (5), examples of the linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 6 include a methyl group, an ethyl group and an n-propyl group. Examples thereof include an isopropyl group, an n-butyl group, an s-butyl group and a t-butyl group. Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable.
In the general formula (7) , examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 7 to R 8 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and an isopropyl group. , N-Butyl group, s-Butyl group, t-Butyl group, n-Pentyl group, n-Hexyl group. Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable.

一般式(2)で表される化合物としては、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下、「TEMPO」ともいう)、又は4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下、「4−ヒドロキシTEMPO」ともいう)が挙げられる。
N−オキシル化合物は、TEMPO又は4−ヒドロキシTEMPOの誘導体であってもよい。4−ヒドロキシTEMPOの誘導体としては、例えば、一般式(3)で表される化合物、即ち、4−ヒドロキシTEMPOの水酸基を、炭素原子数4以下の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を有するアルコールでエーテル化して得られる誘導体や、一般式(4)又は(5)で表される化合物、即ち、カルボン酸又はスルホン酸でエステル化して得られる誘導体が挙げられる。
4−ヒドロキシTEMPOをエーテル化する際には、炭素原子数が4以下のアルコールを用いれば、アルコール中の飽和、不飽和結合の有無に関わらず、得られる誘導体が水溶性となり、酸化触媒として良好に機能する。
Examples of the compound represented by the general formula (2) include 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical (hereinafter, also referred to as “TEMPO”) or 4-hydroxy-2. , 2, 6, 6-Tetramethyl-1-piperidin-N-oxy radical (hereinafter, also referred to as "4-hydroxy TEMPO").
The N-oxyl compound may be a derivative of TEMPO or 4-hydroxy TEMPO. As the derivative of 4-hydroxy TEMPO, for example, the compound represented by the general formula (3), that is, the hydroxyl group of 4-hydroxy TEMPO has a linear or branched hydrocarbon group having 4 or less carbon atoms. Examples thereof include derivatives obtained by etherification with alcohol and compounds represented by the general formula (4) or (5), that is, derivatives obtained by esterification with carboxylic acid or sulfonic acid.
When 4-hydroxy TEMPO is etherified, if an alcohol having 4 or less carbon atoms is used, the obtained derivative becomes water-soluble regardless of the presence or absence of saturated or unsaturated bonds in the alcohol, which is good as an oxidation catalyst. Works for.

N−オキシル化合物は、式(6)で表される化合物、即ち、4−アミノTEMPOのアミノ基がアセチル化された化合物であると、適度な疎水性が付与され、安価であり、均一な酸化セルロースを得ることができるので好ましい。また、N−オキシル化合物は、一般式(7)で表される化合物、即ち、アザアダマンタン型ニトロキシラジカルであると、短時間で、均一な酸化セルロースを得ることができるので好ましい。 When the N-oxyl compound is a compound represented by the formula (6), that is, a compound in which the amino group of 4-aminoTEMPO is acetylated, appropriate hydrophobicity is imparted, the cost is low, and uniform oxidation is performed. It is preferable because cellulose can be obtained. Further, the N-oxyl compound is preferably a compound represented by the general formula (7), that is, an azaadamantane type nitroxy radical, because a uniform cellulose oxide can be obtained in a short time.

N−オキシル化合物の使用量は、得られる酸化セルロースをナノファイバー化できる程度に十分にセルロース系原料を酸化できる触媒量であれば特に限定されない。例えば、絶乾1gのセルロース系原料に対して、好ましくは0.01〜10mmol、より好ましくは0.01〜1mmol、さらに好ましくは0.01〜0.5mmolである。 The amount of the N-oxyl compound used is not particularly limited as long as it is a catalyst amount capable of oxidizing the cellulosic raw material sufficiently enough to convert the obtained cellulose oxide into nanofibers. For example, it is preferably 0.01 to 10 mmol, more preferably 0.01 to 1 mmol, and further preferably 0.01 to 0.5 mmol with respect to 1 g of an absolute dry cellulosic raw material.

(臭化物、ヨウ化物又はこれらの混合物)
セルロース系原料の酸化の際に用いられる臭化物とは臭素を含む化合物であり、その例には、水中で解離してイオン化可能な臭化アルカリ金属が含まれる。また、ヨウ化物とはヨウ素を含む化合物であり、その例には、ヨウ化アルカリ金属が含まれる。
臭化物又はヨウ化物の使用量は、目的の酸化反応を促進できる範囲で調整し得る。臭化物及びヨウ化物の合計量は、例えば、絶乾1gのセルロース系原料に対して、好ましくは0.1〜100mmol、より好ましくは0.1〜10mmol、さらに好ましくは0.5〜5mmolである。
(Bromide, iodide or a mixture thereof)
The bromide used in the oxidation of the cellulosic raw material is a compound containing bromine, and an example thereof includes an alkali metal bromide that can be dissociated and ionized in water. Further, the iodide is a compound containing iodine, and an example thereof includes an alkali metal iodide.
The amount of bromide or iodide used can be adjusted to the extent that the desired oxidation reaction can be promoted. The total amount of bromide and iodide is, for example, preferably 0.1 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 10 mmol, and even more preferably 0.5 to 5 mmol with respect to 1 g of an absolute dry cellulosic raw material.

(酸化剤)
酸化剤としては、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸又はそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物等の公知の酸化剤を使用することができる。中でも、安価で環境負荷の少ない次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
酸化剤の使用量は、酸化反応を行う量であればよく、例えば、絶乾1gのセルロース系原料に対して、好ましくは0.5〜500mmol、より好ましくは0.5〜50mmol、さらに好ましくは2.5〜25mmolである。
(Oxidant)
As the oxidizing agent, for example, known oxidizing agents such as halogen, hypochlorous acid, hypochlorous acid, perhalogen acid or salts thereof, halogen oxides, and peroxides can be used. Of these, sodium hypochlorite, which is inexpensive and has a low environmental impact, is preferable.
The amount of the oxidizing agent to be used may be any amount as long as it undergoes an oxidation reaction. It is 2.5 to 25 mmol.

(酸化条件)
セルロース系原料の酸化反応は、比較的温和な条件であっても反応が効率よく進行するので、反応温度は、15〜30℃程度の室温であってもよい。反応の進行に伴ってセルロース中にカルボキシル基が生成するため、反応液のpH値が低下する。酸化反応を効率よく進行させるために、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性溶液を適時反応系中に添加して、反応液のpH値を9〜12に、好ましくは10〜11程度に維持することが好ましい。反応媒体は、取扱い性の容易さや、副反応が生じ難いこと等から、水が好ましい。
(Oxidation conditions)
Since the oxidation reaction of the cellulosic raw material proceeds efficiently even under relatively mild conditions, the reaction temperature may be room temperature of about 15 to 30 ° C. As the reaction progresses, carboxyl groups are generated in cellulose, so that the pH value of the reaction solution decreases. In order to allow the oxidation reaction to proceed efficiently, an alkaline solution such as an aqueous sodium hydroxide solution may be added to the reaction system in a timely manner to maintain the pH value of the reaction solution at 9 to 12, preferably about 10 to 11. preferable. Water is preferable as the reaction medium because it is easy to handle and side reactions are unlikely to occur.

酸化反応における反応時間は、酸化の進行の程度に従って適宜設定することができ、通常、0.5〜6時間程度であり、好ましくは0.5〜4時間程度である。 The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately set according to the degree of progress of oxidation, and is usually about 0.5 to 6 hours, preferably about 0.5 to 4 hours.

また、酸化反応は、2段階に分けて実施してもよい。例えば、1段目の反応終了後に濾別して得られた酸化セルロースのカチオン塩を、再度、同一又は異なる反応条件で酸化させることにより、1段目の反応で副生する塩による反応阻害を受けることなく、セルロース系原料に効率よくカルボキシル基を導入することができる。 Further, the oxidation reaction may be carried out in two steps. For example, by oxidizing the cationic salt of cellulose oxide obtained by filtration after the completion of the first-stage reaction again under the same or different reaction conditions, the reaction is inhibited by the salt produced as a by-product in the first-stage reaction. It is possible to efficiently introduce a carboxyl group into a cellulosic raw material.

上記の工程で得られる酸化セルロースにおいて、セルロース系原料に導入したカルボキシル基は、通常、ナトリウム塩等のアルキル金属塩である。解繊工程の前に、酸化セルロースのアルカリ金属塩を、ホスホニウム塩、イミダゾリニウム塩、アンモニウム塩、スルホニウム塩等の他のカチオン塩に置換してもよい。置換は、公知の方法で行うことができる。 In the oxidized cellulose obtained in the above step, the carboxyl group introduced into the cellulosic raw material is usually an alkyl metal salt such as a sodium salt. Prior to the defibration step, the alkali metal salt of cellulose oxide may be replaced with other cationic salts such as phosphonium salt, imidazolinium salt, ammonium salt and sulfonium salt. The substitution can be carried out by a known method.

(2)解繊工程:
一実施形態において、解繊工程は、酸化セルロースを解繊してカルボキシル化セルロースナノファイバー塩を得る工程である。酸化セルロースは、酸化反応が十分に進んでおり、カルボキシル基の含有量が多くなっているので、解繊処理により簡単にナノファイバー化することができる。
他の実施形態において、解繊工程は、脱塩処理した酸化セルロースを解繊してカルボキシル化セルロースナノファイバーを得る工程である。カルボキシル基を導入し、脱塩処理によりプロトン置換した酸化セルロースの表面は、カルボキシル基の含有量が多くなっているので、解繊処理により簡単にナノファイバー化することができる。
(2) Defibering process:
In one embodiment, the defibration step is a step of defibrating the oxidized cellulose to obtain a carboxylated cellulose nanofiber salt. Since the oxidation reaction of cellulose oxide is sufficiently advanced and the content of carboxyl groups is high, it can be easily converted into nanofibers by defibration treatment.
In another embodiment, the defibration step is a step of defibrating desalted cellulose oxide to obtain carboxylated cellulose nanofibers. Since the surface of the oxidized cellulose having a carboxyl group introduced and proton-substituted by desalting treatment has a high content of carboxyl groups, it can be easily converted into nanofibers by defibration treatment.

解繊処理としては、例えば、酸化セルロース又は脱塩処理した酸化セルロースを十分に水洗した後、高速せん断ミキサーや高圧ホモジナイザー等の公知の装置を用いて行うことができる。解繊装置の種類としては、例えば、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式が挙げられる。これらの装置は単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The defibration treatment can be performed, for example, by thoroughly washing the oxidized cellulose or the desalted cellulose with water, and then using a known device such as a high-speed shear mixer or a high-pressure homogenizer. Examples of the type of defibrating device include a high-speed rotary type, a colloid mill type, a high-pressure type, a roll mill type, and an ultrasonic type. These devices may be used alone or in combination of two or more.

高速せん断ミキサーを用いる場合、せん断速度は1000sec−1以上が好ましい。せん断速度が1000sec−1以上であると、凝集構造が少なく、均一にナノファイバー化することができる。
高圧ホモジナイザーを用いる場合、印加する圧力は、50MPa以上が好ましく、100MPa以上がより好ましく、140MPa以上がさらに好ましい。当該圧力の湿式の高圧又は超高圧ホモジナイザーで処理すると、ナノファイバー化が効率よく進行し、水分散液とした場合に低粘度のカルボキシル化セルロースナノファイバーを効率よく得ることができる。
When a high-speed shear mixer is used, the shear rate is preferably 1000 sec -1 or more. When the shear rate is 1000 sec -1 or more, the aggregated structure is small and the nanofibers can be uniformly formed.
When a high-pressure homogenizer is used, the applied pressure is preferably 50 MPa or more, more preferably 100 MPa or more, and even more preferably 140 MPa or more. When treated with a wet high-pressure or ultra-high-pressure homogenizer at the pressure, nanofiber formation proceeds efficiently, and low-viscosity carboxylated cellulose nanofibers can be efficiently obtained when used as an aqueous dispersion.

酸化セルロース又は脱塩処理した酸化セルロースは、水等の水分散液として解繊処理に供する。水分散液中の酸化セルロース又は脱塩処理した酸化セルロースの濃度が高いと、解繊処理の途中で粘度が過度に増大して均一に解繊できない場合や、装置が停止するという場合がある。従って、酸化セルロース又は脱塩処理した酸化セルロースの濃度は、酸化セルロース又は脱塩処理した酸化セルロースの処理条件に応じて適宣設定する必要がある。一例として、酸化セルロース又は脱塩処理した酸化セルロースの濃度は、0.3〜50%(w/v)が好ましく、0.5〜10%(w/v)がより好ましく、1.0〜5%(w/v)がさらに好ましい。 Cellulose oxide or desalted cellulose oxide is subjected to defibration treatment as an aqueous dispersion such as water. If the concentration of the oxidized cellulose or the desalted cellulose oxide in the aqueous dispersion is high, the viscosity may be excessively increased during the defibration treatment to prevent uniform defibration, or the apparatus may stop. Therefore, it is necessary to appropriately set the concentration of the oxidized cellulose or the desalted cellulose oxide according to the treatment conditions of the oxidized cellulose or the desalted cellulose oxide. As an example, the concentration of the oxidized cellulose or the desalted cellulose oxide is preferably 0.3 to 50% (w / v), more preferably 0.5 to 10% (w / v), and 1.0 to 5%. % (W / v) is more preferable.

(3)脱塩工程:
一実施形態において、脱塩工程は、カルボキシル化セルロースナノファイバー塩と陽イオン交換樹脂を接触させてカルボキシル化セルロースナノファイバーを得る工程である。カルボキシル化セルロースナノファイバー塩は、陽イオン交換樹脂と接触することによりカチオン塩がプロトンに置換される。陽イオン交換樹脂を用いるので、不要な塩化ナトリウム等の副生成物が生成せず、陽イオン交換樹脂を用いて酸処理した後は、陽イオン交換樹脂を金属メッシュ等により濾過して除去するだけで、濾液としてカルボキシル化セルロースナノファイバーの水分散液が得られる。
他の実施形態において、脱塩工程は、酸化セルロースと陽イオン交換樹脂を接触させる工程である。酸化セルロースは、陽イオン交換樹脂と接触することによりカチオン塩がプロトンに置換される。陽イオン交換樹脂を用いるので、不要な塩化ナトリウム等の副生成物が生成せず、陽イオン交換樹脂を用いて酸処理した後は、陽イオン交換樹脂を金属メッシュ等により濾過して除去するだけで、濾液としてプロトン置換された酸化セルロースの水分散液が得られる。
(3) Desalting process:
In one embodiment, the desalting step is a step of contacting the carboxylated cellulose nanofiber salt with a cation exchange resin to obtain carboxylated cellulose nanofibers. In the carboxylated cellulose nanofiber salt, the cationic salt is replaced with a proton by contacting with a cation exchange resin. Since a cation exchange resin is used, unnecessary by-products such as sodium chloride are not generated. After acid treatment with the cation exchange resin, the cation exchange resin is simply filtered through a metal mesh or the like to be removed. Then, an aqueous dispersion of carboxylated cellulose nanofibers is obtained as the filtrate.
In another embodiment, the desalting step is a step of bringing the oxidized cellulose into contact with a cation exchange resin. In the cellulose oxide, the cationic salt is replaced with a proton by contacting with the cation exchange resin. Since a cation exchange resin is used, unnecessary by-products such as sodium chloride are not generated. After acid treatment with the cation exchange resin, the cation exchange resin is simply filtered through a metal mesh or the like to be removed. Then, an aqueous dispersion of ion-substituted cellulose oxide is obtained as the filtrate.

金属メッシュ等により濾物として除去する対象は陽イオン交換樹脂であり、カルボキシル化セルロースナノファイバー又は脱塩処理した酸化セルロースは、金属メッシュ等の径では除去され難く、ほぼ全量が濾液中に含まれる。そのため、収率の低下が極めて少なくなると推察される。
濾液には繊維長の短いカルボキシル化セルロースナノファイバー又は脱塩処理した酸化セルロースが多量に含まれている。また、濾液を洗浄や脱水せずともよいので、カルボキシル化セルロースナノファイバー又は脱塩処理した酸化セルロースが凝集され難い。従って、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液は粘度の上昇が抑制され得ると推察される。
The target to be removed as a filter medium by a metal mesh or the like is a cation exchange resin, and carboxylated cellulose nanofibers or desalted cellulose oxide is difficult to remove with a diameter of a metal mesh or the like, and almost the entire amount is contained in the filtrate. .. Therefore, it is presumed that the decrease in yield is extremely small.
The filtrate contains a large amount of carboxylated cellulose nanofibers having a short fiber length or desalted cellulose oxide. Further, since the filtrate does not need to be washed or dehydrated, the carboxylated cellulose nanofibers or the desalted cellulose oxide are less likely to aggregate. Therefore, it is presumed that the dispersion liquid of the carboxylated cellulose nanofibers can suppress the increase in viscosity.

カルボキシル化セルロースナノファイバー塩は、解繊工程で得られた水分散液を脱塩工程にそのまま供することができる。また、酸化セルロースは、酸化工程で得られた水分散液を脱塩工程にそのまま供することができる。なお、必要に応じて水を添加して濃度を低くすることもできる。 As for the carboxylated cellulose nanofiber salt, the aqueous dispersion obtained in the defibration step can be used as it is in the desalting step. Further, as for the oxidized cellulose, the aqueous dispersion obtained in the oxidation step can be used as it is in the desalting step. If necessary, water can be added to reduce the concentration.

陽イオン交換樹脂としては、対イオンがHである限り、強酸性イオン交換樹脂及び弱酸性イオン交換樹脂のいずれも用いることができる。中でも、強酸性イオン交換樹脂を用いることが好ましい。強酸性イオン交換樹脂及び弱酸性イオン交換樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂或いはアクリル系樹脂にスルホン酸基或いはカルボキシ基を導入したものが挙げられる。
陽イオン交換樹脂の形状は、特に限定されず、細粒(粒状)、膜状、繊維等、種々の形状のものを用いることができる。中でも、カルボキシル化セルロースナノファイバー塩又は酸化セルロースを効率よく処理し、処理後の分離が容易であるとの観点から、粒状が好ましい。このような陽イオン交換樹脂としては市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、アンバージェット1020、同1024、同1060、同1220(以上、オルガノ社製)、アンバーライトIR−200C、同IR−120B(以上、東京有機化学社製)、レバチットSP 112、同S100(以上、バイエル社製)、GEL CK08P(三菱化学社製)、Dowex 50W−X8(ダウ・ケミカル社製)等が挙げられる。
As the cation exchange resin, either a strongly acidic ion exchange resin or a weakly acidic ion exchange resin can be used as long as the counter ion is H +. Above all, it is preferable to use a strongly acidic ion exchange resin. Examples of the strongly acidic ion exchange resin and the weakly acidic ion exchange resin include those in which a sulfonic acid group or a carboxy group is introduced into a styrene resin or an acrylic resin.
The shape of the cation exchange resin is not particularly limited, and various shapes such as fine particles (granular), film-like, and fibers can be used. Of these, granules are preferable from the viewpoint of efficiently treating the carboxylated cellulose nanofiber salt or oxidized cellulose and facilitating separation after the treatment. A commercially available product can be used as such a cation exchange resin. Commercially available products include, for example, Amber Jet 1020, 1024, 1060, 1220 (above, manufactured by Organo Corporation), Amberlite IR-200C, IR-120B (above, manufactured by Tokyo Organic Chemistry Co., Ltd.), Rebatit SP 112. , S100 (all manufactured by Bayer), GEL CK08P (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), Dowex 50W-X8 (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) and the like.

カルボキシル化セルロースナノファイバー塩又は酸化セルロースと陽イオン交換樹脂の接触は、例えば、粒状の陽イオン交換樹脂とカルボキシル化セルロースナノファイバー塩又は酸化セルロースの水分散液を混合し、必要に応じ攪拌・振とうしながら、カルボキシル化セルロースナノファイバー塩又は酸化セルロースと陽イオン交換樹脂とを一定時間接触させた後、陽イオン交換樹脂と水分散液とを分離することによって行うことができる。 For contact between the carboxylated cellulose nanofiber salt or the oxidized cellulose and the cation exchange resin, for example, a granular cation exchange resin and an aqueous dispersion of the carboxylated cellulose nanofiber salt or the oxidized cellulose are mixed, and stirred and shaken as necessary. This can be done by contacting the carboxylated cellulose nanofiber salt or the oxidized cellulose with the cation exchange resin for a certain period of time, and then separating the cation exchange resin and the aqueous dispersion.

水分散液の濃度や陽イオン交換樹脂との比率は、特に限定されず、当業者であれば、プロトン置換を効率的に行うとの観点から適宜設定し得る。一例として、水分散液の濃度は、0.05〜10質量%が好ましい。水分散液の濃度が0.05質量%未満であると、プロトン置換に要する時間がかかりすぎる場合がある。水分散液の濃度が10質量%超であると、十分なプロトン置換の効果が得られない場合がある。
接触時間も特に限定されず、当業者であれば、プロトン置換を効率的に行うとの観点から適宜設定し得る。例えば、0.2〜4時間接触させて行うことができる。
The concentration of the aqueous dispersion and the ratio with the cation exchange resin are not particularly limited, and those skilled in the art can appropriately set the concentration from the viewpoint of efficiently performing proton substitution. As an example, the concentration of the aqueous dispersion is preferably 0.05 to 10% by mass. If the concentration of the aqueous dispersion is less than 0.05% by mass, the time required for proton substitution may be too long. If the concentration of the aqueous dispersion is more than 10% by mass, the effect of sufficient proton substitution may not be obtained.
The contact time is not particularly limited, and a person skilled in the art can appropriately set it from the viewpoint of efficiently performing proton substitution. For example, it can be carried out by contact for 0.2 to 4 hours.

この際、適切な量の陽イオン交換樹脂を用いてカルボキシル化セルロースナノファイバー塩又は酸化セルロースを十分な時間接触させた後、陽イオン交換樹脂を金属メッシュ等により濾物として除去することで、脱塩処理を行うことができる。 At this time, the carboxylated cellulose nanofiber salt or the oxidized cellulose is contacted with an appropriate amount of the cation exchange resin for a sufficient time, and then the cation exchange resin is removed as a filter medium by a metal mesh or the like to remove the cation exchange resin. Salt treatment can be performed.

(4)低粘度化工程:
本発明のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法は、一実施形態及び他の実施形態ともに、低粘度化工程をさらに有することが好ましい。なお、低粘度化工程とは、酸化セルロースのセルロース鎖を適度に切断して、低粘度化する工程をいう。当該工程は、酸化セルロースの粘度が低下する工程であればよく、例えば、紫外線照射処理、酸化分解処理、加水分解処理等が挙げられる。中でも、加水分解処理が好ましい。
なお、上記の処理は、1種単独の処理でもよく、2種以上の処理を組み合わせてもよい。
(4) Low viscosity step:
It is preferable that the method for producing carboxylated cellulose nanofibers of the present invention further has a viscosity reducing step in both one embodiment and the other embodiments. The low-viscosity step is a step of appropriately cutting the cellulose chain of oxidized cellulose to reduce the viscosity. The step may be any step as long as the viscosity of the oxidized cellulose is lowered, and examples thereof include an ultraviolet irradiation treatment, an oxidative decomposition treatment, and a hydrolysis treatment. Above all, hydrolysis treatment is preferable.
In addition, the above-mentioned processing may be the processing of 1 type alone or may be the combination of 2 or more types of processing.

酸化工程で得られた酸化セルロースは、副反応を避ける観点から、低粘度化工程に供する前に、洗浄することが好ましい。洗浄方法は特に限定されず、公知の方法で行うことができる。 The cellulose oxide obtained in the oxidation step is preferably washed before being subjected to the low viscosity step from the viewpoint of avoiding side reactions. The cleaning method is not particularly limited, and a known method can be used.

(加水分解処理)
加水分解処理は、アルカリ性溶液中又は酸性溶液中で酸化セルロースを加水分解する処理である。加水分解処理の反応媒体は、副反応を抑制する観点から水が好ましい。
アルカリ性溶液中で加水分解することにより、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度を低減することができる。この理由は次のように推察される。N−オキシル化合物を用いて酸化した酸化セルロースの非晶質領域にはカルボキシル基が散在しており、当該カルボキシル基に隣接しているC5位の水素は、カルボキシル基により電子が吸引されているので電荷が欠乏している状態にある。そのため、pH8〜14のアルカリ性条件下では当該水素が水酸化物イオンで容易に引き抜かれ、β脱離反応によりグルコシド結合の開裂が生じる。その結果、酸化セルロースが短繊維化されるので、繊維長が短いカルボキシル化セルロースナノファイバーの割合も多くなり、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度を低下することができる。
(Hydrolyzed treatment)
The hydrolysis treatment is a treatment for hydrolyzing the oxidized cellulose in an alkaline solution or an acidic solution. Water is preferable as the reaction medium for the hydrolysis treatment from the viewpoint of suppressing side reactions.
By hydrolyzing in an alkaline solution, the viscosity of the dispersion of carboxylated cellulose nanofibers can be reduced. The reason for this can be inferred as follows. Carboxylic groups are scattered in the amorphous region of cellulose oxide oxidized using the N-oxyl compound, and the hydrogen at the C5 position adjacent to the carboxyl group is attracted by the carboxyl group. It is in a state of lack of charge. Therefore, under alkaline conditions of pH 8 to 14, the hydrogen is easily extracted by hydroxide ions, and the β-elimination reaction causes cleavage of the glucoside bond. As a result, since the oxidized cellulose is shortened, the proportion of the carboxylated cellulose nanofibers having a short fiber length is also increased, and the viscosity of the dispersion liquid of the carboxylated cellulose nanofibers can be lowered.

アルカリ性溶液中で加水分解する場合、反応における反応液のpH値は、8〜14が好ましく、9〜13がより好ましく、10〜12がさらに好ましい。pH値が8未満であると、十分な加水分解が起こらず、酸化セルロースの短繊維化が不十分な場合がある。一方、pH値が14超であると、加水分解は進行するが、加水分解後の酸化セルロースが着色し、得られるセルロースナノファイバーも着色するので、透明性が低下し、適用技術が制限されるという問題が生じる場合がある。pH値の調整に用いるアルカリは水溶性であればよく、製造コストの観点から、水酸化ナトリウムが好ましい。 When hydrolyzing in an alkaline solution, the pH value of the reaction solution in the reaction is preferably 8 to 14, more preferably 9 to 13, and even more preferably 10 to 12. If the pH value is less than 8, sufficient hydrolysis may not occur and the shortening of the oxidized cellulose may be insufficient. On the other hand, when the pH value is more than 14, the hydrolysis proceeds, but the oxidized cellulose after hydrolysis is colored, and the obtained cellulose nanofibers are also colored, so that the transparency is lowered and the application technique is limited. May occur. The alkali used for adjusting the pH value may be water-soluble, and sodium hydroxide is preferable from the viewpoint of production cost.

アルカリ性溶液中で酸化セルロースを加水分解すると、β脱離の際に二重結合が生成することに起因して、酸化セルロースが黄色に着色し、得られるセルロースナノファイバーも着色するので、透明性が低下し、適用技術が制限される場合がある。そのため、加水分解工程は、二重結合の生成を抑制するために、助剤として酸化剤又は還元剤を用いて行うことが好ましい。pH値が8〜14のアルカリ性溶液中で加水分解処理する際に、酸化剤や還元剤を用いると、二重結合を酸化又は還元しつつ、酸化セルロースを短繊維化することができる。酸化剤又は還元剤としては、アルカリ性領域で活性を有するものを使用できる。
助剤の添加量は、反応効率の観点から、絶乾した酸化セルロースに対して0.1〜10質量%が好ましく、0.3〜5質量%がより好ましく、0.5〜2質量%がさらに好ましい。
When cellulose oxide is hydrolyzed in an alkaline solution, the cellulose oxide is colored yellow due to the formation of double bonds during β-elimination, and the resulting cellulose nanofibers are also colored, resulting in transparency. It may be reduced and the applicable technology may be limited. Therefore, the hydrolysis step is preferably carried out using an oxidizing agent or a reducing agent as an auxiliary agent in order to suppress the formation of double bonds. When an oxidizing agent or a reducing agent is used during the hydrolysis treatment in an alkaline solution having a pH value of 8 to 14, the oxidized cellulose can be shortened while oxidizing or reducing the double bond. As the oxidizing agent or reducing agent, those having activity in the alkaline region can be used.
From the viewpoint of reaction efficiency, the amount of the auxiliary agent added is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.3 to 5% by mass, and 0.5 to 2% by mass with respect to the absolutely dried cellulose oxide. More preferred.

酸化剤としては、例えば、酸素、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸塩が挙げられる。中でも、酸化剤は、ラジカルを発生し難い、酸素、過酸化水素、次亜塩素酸塩が好ましく、過酸化水素がより好ましい。
なお、酸化剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Examples of the oxidizing agent include oxygen, ozone, hydrogen peroxide, and hypochlorite. Among them, as the oxidizing agent, oxygen, hydrogen peroxide, and hypochlorite, which are less likely to generate radicals, are preferable, and hydrogen peroxide is more preferable.
The oxidizing agent may be used alone or in combination of two or more.

還元剤としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、ハイドロサルファイト、亜硫酸塩が挙げられる。
なお、還元剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Examples of the reducing agent include sodium borohydride, hydrosulfite, and sulfites.
The reducing agent may be used alone or in combination of two or more.

加水分解の反応温度は、反応効率の観点から、40〜120℃が好ましく、50〜100℃がより好ましく、60〜90℃がさらに好ましい。温度が低いと、十分な加水分解が起こらず、酸化セルロースやカルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度の低下が不十分な場合がある。一方、温度が高いと加水分解は進行するが、加水分解後の酸化セルロースが着色する場合がある。
加水分解の反応時間は、0.5〜24時間が好ましく、1〜10時間がより好ましく、2〜6時間がさらに好ましい。
反応効率の観点から、アルカリ性溶液中の酸化セルロースの濃度は、1〜20質量%が好ましく、3〜15質量%がより好ましく、5〜10質量%がさらに好ましい。
The reaction temperature for hydrolysis is preferably 40 to 120 ° C., more preferably 50 to 100 ° C., and even more preferably 60 to 90 ° C. from the viewpoint of reaction efficiency. When the temperature is low, sufficient hydrolysis does not occur, and the decrease in viscosity of the dispersion liquid of cellulose oxide or carboxylated cellulose nanofibers may be insufficient. On the other hand, when the temperature is high, hydrolysis proceeds, but the oxidized cellulose may be colored after hydrolysis.
The hydrolysis reaction time is preferably 0.5 to 24 hours, more preferably 1 to 10 hours, still more preferably 2 to 6 hours.
From the viewpoint of reaction efficiency, the concentration of cellulose oxide in the alkaline solution is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 3 to 15% by mass, still more preferably 5 to 10% by mass.

酸性水溶液中で加水分解処理することにより、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度を低減することができる。この理由は次のように推察される。N−オキシル化合物を用いて酸化したセルロース系原料の表面にはカルボキシル基が局在しており、水和層が形成されている。そのため、酸化セルロース同士は近接して存在し、ネットワークを形成している。当該酸化セルロースに、酸を添加して加水分解を行なうと、ネットワーク中の電荷のバランスが崩れて、セルロース分子の強固なネットワークが崩れる。その結果、当該酸化セルロースの比表面積が増大し、酸化セルロースの短繊維化が促進される。従って、酸化セルロースが短繊維化されるので、繊維長が短いカルボキシル化セルロースナノファイバーの割合も多くなり、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度を低下することができる。 By hydrolyzing in an acidic aqueous solution, the viscosity of the dispersion of carboxylated cellulose nanofibers can be reduced. The reason for this can be inferred as follows. A carboxyl group is localized on the surface of the cellulosic raw material oxidized using the N-oxyl compound, and a hydrated layer is formed. Therefore, the oxidized celluloses exist in close proximity to each other and form a network. When an acid is added to the oxidized cellulose to hydrolyze it, the charge balance in the network is lost and the strong network of cellulose molecules is broken. As a result, the specific surface area of the oxidized cellulose is increased, and the shortening of the fiber of the oxidized cellulose is promoted. Therefore, since the oxidized cellulose is shortened, the proportion of the carboxylated cellulose nanofibers having a short fiber length is also increased, and the viscosity of the dispersion liquid of the carboxylated cellulose nanofibers can be lowered.

酸性溶液中で加水分解する場合、酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、又はリン酸のような鉱酸を使用することが好ましい。また、反応を効率よく行なうために、酸化セルロースを水等の分散媒に分散させた分散液を用いることが好ましい。
酸性溶液中で加水分解する条件としては、酸がセルロースの非晶部に作用するような条件であればよい。例えば、酸の添加量は、酸化セルロースの絶乾質量に対して0.01〜0.5質量%が好ましく、0.1〜0.5質量%がさらに好ましい。酸の添加量が0.01質量%以上であると、セルロースの加水分解が進行し、解繊工程での処理効率が向上するので好ましい。また、添加量が0.5質量%以下であるとセルロースの過度の加水分解を防ぐことができ、セルロースナノファイバーの収率の低下を防止することができる。
When hydrolyzing in an acidic solution, it is preferable to use a mineral acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or phosphoric acid as the acid. Further, in order to carry out the reaction efficiently, it is preferable to use a dispersion liquid in which cellulose oxide is dispersed in a dispersion medium such as water.
The conditions for hydrolysis in an acidic solution may be such that the acid acts on the amorphous part of cellulose. For example, the amount of the acid added is preferably 0.01 to 0.5% by mass, more preferably 0.1 to 0.5% by mass, based on the absolute dry mass of the oxidized cellulose. When the amount of the acid added is 0.01% by mass or more, hydrolysis of cellulose proceeds and the treatment efficiency in the defibration step is improved, which is preferable. Further, when the addition amount is 0.5% by mass or less, excessive hydrolysis of cellulose can be prevented, and a decrease in the yield of cellulose nanofibers can be prevented.

酸性溶液中で加水分解する場合、反応における反応液のpH値は、2.0〜4.0が好ましく、2.0以上3.0未満がより好ましい。反応効率の観点から、反応温度は、70〜120℃で、反応時間は1〜10時間とすることが好ましい。 When hydrolyzing in an acidic solution, the pH value of the reaction solution in the reaction is preferably 2.0 to 4.0, more preferably 2.0 or more and less than 3.0. From the viewpoint of reaction efficiency, the reaction temperature is preferably 70 to 120 ° C. and the reaction time is preferably 1 to 10 hours.

酸性溶液中で加水分解した場合、解繊工程の処理を効率よく行なうために、通常、水酸化ナトリウム等のアルカリを添加して中和する。 When hydrolyzed in an acidic solution, it is usually neutralized by adding an alkali such as sodium hydroxide in order to efficiently carry out the defibration step.

(紫外線照射処理)
紫外線照射処理は、酸化セルロースに紫外線を照射する処理である。紫外線を照射することにより、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度を低減することができる。この理由は次のように推察される。紫外線は、直接セルロースやヘミセルロースに作用して低分子化を引き起こし、酸化セルロース中のセルロース鎖を短繊維化することができる。そのため、繊維長が短いカルボキシル化セルロースナノファイバーの割合も多くなり、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度を低下することができる。
(Ultraviolet irradiation treatment)
The ultraviolet irradiation treatment is a process of irradiating the oxidized cellulose with ultraviolet rays. By irradiating with ultraviolet rays, the viscosity of the dispersion liquid of the carboxylated cellulose nanofibers can be reduced. The reason for this can be inferred as follows. Ultraviolet rays act directly on cellulose and hemicellulose to cause low molecular weight, and can shorten the cellulose chains in oxidized cellulose. Therefore, the proportion of the carboxylated cellulose nanofibers having a short fiber length also increases, and the viscosity of the dispersion liquid of the carboxylated cellulose nanofibers can be lowered.

低粘度化工程において、酸化セルロースに紫外線を照射する場合、用いる紫外線の波長は、好ましくは100〜400nm、より好ましくは100〜300nmである。このうち、波長135〜260nmの紫外線は、直接セルロースやヘミセルロースに作用して低分子化を引き起こし、酸化セルロース中のセルロース鎖を短繊維化することができるので好ましい。 When irradiating the oxidized cellulose with ultraviolet rays in the viscosity reducing step, the wavelength of the ultraviolet rays used is preferably 100 to 400 nm, more preferably 100 to 300 nm. Of these, ultraviolet rays having a wavelength of 135 to 260 nm are preferable because they act directly on cellulose and hemicellulose to cause low molecular weight and shorten the cellulose chains in the oxidized cellulose.

紫外線を照射する光源としては、100〜400nmの波長領域の光を光源とするものを使用することができる。例えば、キセノンショートアークランプ、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプが挙げられる。
なお、これらの光源は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意に組合せて用いてもよい。波長特性の異なる複数の光源を組み合わせて使用すると、異なる波長の紫外線が同時に照射されることによりセルロース鎖やヘミセルロース鎖における切断箇所が増加し、短繊維化が促進されるので好ましい。
As the light source for irradiating ultraviolet rays, a light source having light in a wavelength region of 100 to 400 nm can be used. Examples thereof include xenon short arc lamps, ultra-high pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, deuterium lamps, and metal halide lamps.
It should be noted that these light sources may be used individually by 1 type, or may be used in any combination of 2 or more types. It is preferable to use a combination of a plurality of light sources having different wavelength characteristics because the simultaneous irradiation of ultraviolet rays having different wavelengths increases the number of cut points in the cellulose chain or hemicellulose chain and promotes shortening of fibers.

紫外線照射を行う際の酸化セルロースを収容する容器としては、例えば、300〜400nmの紫外線を用いる場合、硬質ガラス製の容器を用いることができる。300nmより短波長の紫外線を用いる場合、紫外線をより透過させる石英ガラス製の容器を用いることが好ましい。なお、容器の光透過反応に関与しない部分の材質については、用いる紫外線の波長に対して劣化の少ない材質の中から適切な選定すればよい。 As a container for accommodating cellulose oxide when irradiating with ultraviolet rays, for example, when ultraviolet rays of 300 to 400 nm are used, a container made of hard glass can be used. When ultraviolet rays having a wavelength shorter than 300 nm are used, it is preferable to use a quartz glass container that transmits ultraviolet rays more. The material of the portion of the container that is not involved in the light transmission reaction may be appropriately selected from the materials that are less deteriorated with respect to the wavelength of the ultraviolet rays used.

紫外線を照射する際の酸化セルロースの濃度は、好ましくは0.1〜12質量%、より好ましくは0.5〜5質量%、さらに好ましくは1〜3質量%である。酸化セルロースの濃度が0.1質量%以上であると、エネルギー効率が高まり好ましい。酸化セルロースの濃度が12質量%以下であると、紫外線照射装置内での酸化セルロースの流動性が良好で、反応効率が高まるので好ましい。 The concentration of cellulose oxide when irradiated with ultraviolet rays is preferably 0.1 to 12% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass, and even more preferably 1 to 3% by mass. When the concentration of cellulose oxide is 0.1% by mass or more, energy efficiency is increased, which is preferable. When the concentration of cellulose oxide is 12% by mass or less, the fluidity of cellulose oxide in the ultraviolet irradiation device is good and the reaction efficiency is increased, which is preferable.

紫外線を照射する際の温度は、好ましくは20〜95℃、より好ましくは20〜80℃、さらに好ましくは20〜50℃である。温度が20℃以上であると、光酸化反応の効率が高まるため好ましい。温度が95℃以下であると、酸化セルロースの品質の悪化等の悪影響のおそれがなく、また反応装置内の圧力が大気圧を超えるおそれもなくなり、耐圧性を考慮した装置設計を行なう必要性がなくなるため好ましい。 The temperature at the time of irradiation with ultraviolet rays is preferably 20 to 95 ° C, more preferably 20 to 80 ° C, and even more preferably 20 to 50 ° C. When the temperature is 20 ° C. or higher, the efficiency of the photooxidation reaction is increased, which is preferable. When the temperature is 95 ° C. or lower, there is no risk of adverse effects such as deterioration of the quality of cellulose oxide, and there is no risk of the pressure inside the reactor exceeding atmospheric pressure, so it is necessary to design the device in consideration of pressure resistance. It is preferable because it disappears.

紫外線を照射する際のpH値は特に限定されないが、プロセスの簡素化を考えると中性領域、例えば、pH値は6.0〜8.0程度が好ましい。 The pH value when irradiating with ultraviolet rays is not particularly limited, but a neutral region, for example, a pH value of about 6.0 to 8.0 is preferable in consideration of process simplification.

紫外線照射時に酸化セルロースが受ける照射の程度は、照射反応装置内での酸化セルロースの滞留時間を調節することや、照射光源のエネルギー量を調節すること等により、任意に設定できる。また、照射装置内の酸化セルロースの濃度を水希釈によって調整したり、空気や窒素等の不活性気体を酸化セルロース中に吹き込むことによって酸化セルロースの濃度を調整したりすることにより、照射反応装置内で酸化セルロースが受ける紫外線の照射量を任意に制御することができる。これらの滞留時間や濃度等の条件は、目標とする紫外線照射後の酸化セルロースの品質(繊維長やセルロース重合度等)に応じて、適宜設定することができる。 The degree of irradiation received by the cellulose oxide during ultraviolet irradiation can be arbitrarily set by adjusting the residence time of the cellulose oxide in the irradiation reaction apparatus, adjusting the amount of energy of the irradiation light source, and the like. In addition, the concentration of cellulose oxide in the irradiation device can be adjusted by diluting with water, or the concentration of cellulose oxide can be adjusted by blowing an inert gas such as air or nitrogen into the cellulose oxide. The amount of ultraviolet radiation received by the oxidized cellulose can be arbitrarily controlled. These conditions such as residence time and concentration can be appropriately set according to the target quality of oxidized cellulose after irradiation with ultraviolet rays (fiber length, degree of polymerization of cellulose, etc.).

紫外線照射処理は、酸素、オゾン、過酸化物(過酸化水素、過酢酸、過炭酸Na、過ホウ酸Na等)等の助剤の存在下で行なうと、光酸化反応の効率が高まるため、好ましい。 When the ultraviolet irradiation treatment is performed in the presence of an auxiliary agent such as oxygen, ozone, or peroxide (hydrogen peroxide, peracetic acid, sodium percarbonate, sodium perborate, etc.), the efficiency of the photooxidation reaction increases. preferable.

135〜242nmの波長領域の紫外線を照射する場合、光源周辺の気相部に存在する空気からオゾンが生成する。この光源周辺部に連続的に空気を供給する一方で、生成するオゾンを連続的に抜き出し、この抜き出したオゾンを酸化セルロースへと注入することにより、系外からオゾンを供給すること無しに、光酸化反応の助剤としてオゾンを利用することもできる。また、光源周辺の気相部に酸素を供給することにより、より大量のオゾンを系内に発生させることができ、発生したオゾンを光酸化反応の助剤として使用することもできる。このように、紫外線照射反応装置で副次的に発生するオゾンを利用することもできる。 When irradiating ultraviolet rays in the wavelength range of 135 to 242 nm, ozone is generated from the air existing in the gas phase around the light source. While continuously supplying air to the periphery of this light source, the generated ozone is continuously extracted, and the extracted ozone is injected into the oxidized cellulose, so that light can be obtained without supplying ozone from outside the system. Ozone can also be used as an auxiliary agent for the oxidation reaction. Further, by supplying oxygen to the gas phase portion around the light source, a larger amount of ozone can be generated in the system, and the generated ozone can be used as an auxiliary agent for the photooxidation reaction. In this way, ozone secondarily generated by the ultraviolet irradiation reaction device can also be used.

紫外線照射処理は、複数回繰り返してもよい。繰り返しの回数は特に制限されないが、目標とする酸化セルロースの品質等の関係に応じて適宜設定できる。例えば、好ましくは100〜400nm、より好ましくは135〜260nmの紫外線を、好ましくは1〜10回、より好ましくは2〜5回、1回あたりの照射時間として、好ましくは0.5〜10時間、より好ましくは0.5〜3時間、紫外線を照射して行うことができる。 The ultraviolet irradiation treatment may be repeated a plurality of times. The number of repetitions is not particularly limited, but can be appropriately set according to the relationship such as the quality of the target oxidized cellulose. For example, ultraviolet rays of preferably 100 to 400 nm, more preferably 135 to 260 nm, preferably 1 to 10 times, more preferably 2 to 5 times, and the irradiation time per one time are preferably 0.5 to 10 hours. More preferably, it can be carried out by irradiating with ultraviolet rays for 0.5 to 3 hours.

(酸化分解処理)
低粘度化工程において、酸化セルロースを酸化分解処理する場合、過酸化水素とオゾンを併用する。
過酸化水素とオゾンを併用することにより、酸化セルロースを効率よく低粘度化できる理由は、以下のように推察される。N−オキシル化合物を用いた酸化により製造された酸化セルロースの表面にはカルボキシル基が局在しており、水和層が形成されている。そのため、酸化セルロースのセルロース鎖同士の間には、カルボキシル基同士の電荷反発力の作用で、通常のセルロースでは見られない微視的隙間が存在すると考えられる。そして、酸化セルロースをオゾン及び過酸化水素で処理すると、オゾン及び過酸化水素から、酸化力に優れるヒドロキシラジカルが発生し、酸化セルロース中のセルロース鎖を効率良く酸化分解し、最終的に酸化セルロースを短繊維化する。そのため、繊維長が短いカルボキシル化セルロースナノファイバーの割合も多くなり、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の粘度を低下することができる。
(Oxidative decomposition treatment)
When oxidatively decomposing cellulose oxide in the low viscosity step, hydrogen peroxide and ozone are used in combination.
The reason why the viscosity of oxidized cellulose can be efficiently reduced by using hydrogen peroxide and ozone in combination is presumed as follows. A carboxyl group is localized on the surface of the oxidized cellulose produced by oxidation using an N-oxyl compound, and a hydrated layer is formed. Therefore, it is considered that there are microscopic gaps between the cellulose chains of the oxidized cellulose, which are not seen in ordinary cellulose, due to the action of the charge repulsive force between the carboxyl groups. Then, when the oxidized cellulose is treated with ozone and hydrogen peroxide, hydroxy radicals having excellent oxidizing power are generated from ozone and hydrogen peroxide, and the cellulose chains in the oxidized cellulose are efficiently oxidatively decomposed, and finally the oxidized cellulose is produced. Shorten the fiber. Therefore, the proportion of the carboxylated cellulose nanofibers having a short fiber length also increases, and the viscosity of the dispersion liquid of the carboxylated cellulose nanofibers can be lowered.

オゾンは、空気又は酸素を原料としてオゾン発生装置を用いて公知の方法で発生させることができる。オゾンの添加量(質量換算)は、酸化セルロースの絶乾質量に対して、0.1〜3倍が好ましく、0.3〜2.5倍がより好ましく、0.5〜1.5倍がさらに好ましい。オゾンの添加量が酸化セルロースの絶乾質量の0.1倍以上であると、セルロースの非晶部を十分に分解することができる。オゾンの添加量が酸化セルロースの絶乾質量の3倍以下であると、セルロースの過度の分解を抑制でき、酸化セルロースの収率の低下を防ぐことができる。 Ozone can be generated by a known method using an ozone generator using air or oxygen as a raw material. The amount of ozone added (mass equivalent) is preferably 0.1 to 3 times, more preferably 0.3 to 2.5 times, and 0.5 to 1.5 times the absolute dry mass of the oxidized cellulose. More preferred. When the amount of ozone added is 0.1 times or more the absolute dry mass of the oxidized cellulose, the amorphous portion of the cellulose can be sufficiently decomposed. When the amount of ozone added is 3 times or less the absolute dry mass of cellulose oxide, excessive decomposition of cellulose can be suppressed and a decrease in the yield of cellulose oxide can be prevented.

過酸化水素の添加量(質量換算)は、酸化セルロースの絶乾質量の0.001〜1.5倍が好ましく、0.1〜1.0倍がより好ましい。過酸化水素の添加量が酸化セルロースの絶乾質量の0.001倍以上であると、オゾンと過酸化水素との相乗作用が発揮される。また、酸化セルロースの分解に際し、過酸化水素の添加量は、酸化セルロースの1.5倍以下であれば十分であり、1.5倍超添加することはコスト増加につながり好ましくない。 The amount of hydrogen peroxide added (in terms of mass) is preferably 0.001 to 1.5 times, more preferably 0.1 to 1.0 times the absolute dry mass of the oxidized cellulose. When the amount of hydrogen peroxide added is 0.001 times or more the absolute dry mass of cellulose oxide, the synergistic action of ozone and hydrogen peroxide is exhibited. Further, when decomposing cellulose oxide, it is sufficient that the amount of hydrogen peroxide added is 1.5 times or less that of cellulose oxide, and adding more than 1.5 times is not preferable because it leads to an increase in cost.

オゾン及び過酸化水素による酸化分解処理の条件として、pH値は、好ましくは2〜12、より好ましくは4〜10、さらに好ましくは6〜8であり、温度は、好ましくは10〜90℃、より好ましくは20〜70℃、さらに好ましくは30〜50℃であり、反応時間は、好ましくは1〜20時間、より好ましくは2〜10時間、さらに好ましくは3〜6時間であることが、反応効率の観点から好ましい。 As conditions for the oxidative decomposition treatment with ozone and hydrogen peroxide, the pH value is preferably 2 to 12, more preferably 4 to 10, still more preferably 6 to 8, and the temperature is preferably 10 to 90 ° C. The reaction efficiency is preferably 20 to 70 ° C., more preferably 30 to 50 ° C., and the reaction time is preferably 1 to 20 hours, more preferably 2 to 10 hours, still more preferably 3 to 6 hours. It is preferable from the viewpoint of.

オゾン及び過酸化水素による処理を行なうための装置は、特に限定されず、公知の装置を用いることができる。例えば、反応室、攪拌機、薬品注入装置、加熱器、及びpH電極を備えた通常の反応器を使用することができる。 The device for performing the treatment with ozone and hydrogen peroxide is not particularly limited, and a known device can be used. For example, a conventional reactor equipped with a reaction chamber, a stirrer, a chemical injection device, a heater, and a pH electrode can be used.

オゾン及び過酸化水素による処理後、水溶液中に残留するオゾンや過酸化水素は、解繊工程においても有効に作用し、カルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液の低粘度化を一層促進し得る。 The ozone and hydrogen peroxide remaining in the aqueous solution after the treatment with ozone and hydrogen peroxide can effectively act in the defibration step and further promote the lowering of the viscosity of the dispersion liquid of the carboxylated cellulose nanofibers.

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を好適に説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、物性値等の測定方法は、別途記載がない限り、上記に記載した測定方法である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. The following examples are for the purpose of preferably explaining the present invention, and do not limit the present invention. Unless otherwise specified, the method for measuring the physical property value or the like is the measurement method described above.

[B型粘度(mPa・s)]:TV−10型粘度計(東機産業社)を用いて、1質量%のカルボキシル化セルロースナノファイバーの水分散液のB型粘度を、20℃、60rpm又は6rpmの条件で測定した。 [B-type viscosity (mPa · s)]: Using a TV-10 type viscometer (Toki Sangyo Co., Ltd.), the B-type viscosity of the aqueous dispersion of 1% by mass of carboxylated cellulose nanofibers was adjusted to 20 ° C. and 60 rpm. Alternatively, it was measured under the condition of 6 rpm.

[収率(%)]:カルボキシル化セルロースナノファイバー塩からカルボキシル化セルロースナノファイバーに酸処理する脱塩工程での収率である。 [Yield (%)]: The yield in the desalting step of acid-treating the carboxylated cellulose nanofiber salt into the carboxylated cellulose nanofiber.

[カルボキシル基量]:カルボキシル基量は以下のようにして測定した。カルボキシル化セルロースの0.5質量%スラリー(水分散液)60mlを調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.5とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定した。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(a)から、下式を用いてカルボキシル基量を算出した:
カルボキシル基量〔mmol/gカルボキシル化セルロース〕=a〔ml〕×0.05/カルボキシル化セルロース質量〔g〕
[Carboxylic acid group amount]: The carboxyl group amount was measured as follows. 60 ml of a 0.5 mass% slurry (aqueous dispersion) of carboxylated cellulose was prepared, and a 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution was added to adjust the pH to 2.5, and then a 0.05 N sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise to adjust the pH to 11. The electrical conductivity was measured until. From the amount of sodium hydroxide (a) consumed in the neutralization step of a weak acid with a gradual change in electrical conductivity, the amount of carboxyl groups was calculated using the following formula:
Amount of carboxyl groups [mmol / g carboxylated cellulose] = a [ml] x 0.05 / mass of carboxylated cellulose [g]

(実施例1)
漂白済み針葉樹未叩解パルプ(日本製紙社製)5g(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社製)78mg(0.5mmol)と臭化ナトリウム754mg(7.4mmol)を溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に2M次亜塩素酸ナトリウム水溶液18ml添加した後、0.5N塩酸水溶液でpHを10.3に調整し、酸化反応を開始した(酸化工程)。反応中は系内のpHは低下するので、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に維持した。2時間反応させた後、ガラスフィルターで濾過し、十分に水洗することでカルボキシル基量1.7mmol/gの酸化セルロースを得た。
(Example 1)
5 g (absolutely dried) of bleached softwood unbeaten pulp (manufactured by Nippon Paper Industries, Ltd.) was added to 500 ml of an aqueous solution prepared by dissolving 78 mg (0.5 mmol) of TEMPO (manufactured by Sigma Aldrich) and 754 mg (7.4 mmol) of sodium bromide. The mixture was stirred until the pulp was uniformly dispersed. After adding 18 ml of a 2M sodium hypochlorite aqueous solution to the reaction system, the pH was adjusted to 10.3 with a 0.5N hydrochloric acid aqueous solution, and the oxidation reaction was started (oxidation step). Since the pH in the system decreased during the reaction, a 0.5 N aqueous sodium hydroxide solution was sequentially added to maintain the pH at 10. After reacting for 2 hours, the mixture was filtered through a glass filter and washed thoroughly with water to obtain 1.7 mmol / g cellulose oxide.

次いで、得られた酸化セルロースのスラリーを水で1%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、140MPa)で5回処理し、透明なゲル状のカルボキシル化セルロースナノファイバー塩の分散液(1%(w/v))を得た(解繊工程)。 Next, the obtained slurry of cellulose oxide was adjusted to 1% (w / v) with water and treated 5 times with an ultra-high pressure homogenizer (20 ° C., 140 MPa) to obtain a transparent gel-like carboxylated cellulose nanofiber salt. A dispersion (1% (w / v)) was obtained (defibration step).

得られたカルボキシル化セルロースナノファイバー塩の分散液に陽イオン交換樹脂(オルガノ社製、「アンバージェット1024」)を添加し、20℃で0.3時間撹拌して接触させた。その後、金属メッシュ(目開き100メッシュ)で陽イオン交換樹脂と水分散液を分離して、カルボキシル化セルロースナノファイバーを95%の高収率で得た(脱塩工程)。 A cation exchange resin (manufactured by Organo Corporation, "Amber Jet 1024") was added to the obtained dispersion of carboxylated cellulose nanofiber salt, and the mixture was contacted with stirring at 20 ° C. for 0.3 hours. Then, the cation exchange resin and the aqueous dispersion were separated by a metal mesh (opening 100 mesh) to obtain carboxylated cellulose nanofibers in a high yield of 95% (desalting step).

得られたカルボキシル化セルロースナノファイバーの1質量%の水分散液のB型粘度は、(60rpm、20℃)の条件では3699mPa・sであり、(6rpm、20℃)の条件では21799mPa・sであった。収率とともに結果を表1に記す。 The B-type viscosity of the 1% by mass aqueous dispersion of the obtained carboxylated cellulose nanofibers was 3699 mPa · s under the condition of (60 rpm, 20 ° C.) and 21799 mPa · s under the condition of (6 rpm, 20 ° C.). there were. The results are shown in Table 1 along with the yields.

(比較例1)
脱塩工程を次の通り変更したこと以外は実施例1と同様にして、カルボキシル化セルロースナノファイバーを得た。
カルボキシル化セルロースナノファイバー塩の分散液に10%の塩酸水溶液をpH2.4になるまで添加し、20℃で0.4時間撹拌して接触させた。その後、洗浄と脱水処理を3度繰り返した後、濾過した。濾物に水を添加して1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、140MPa)で2回処理し、透明なゲル状のカルボキシル化セルロースナノファイバーの分散液(1%(w/v))を67%の収率で得た。
(Comparative Example 1)
Carboxylated cellulose nanofibers were obtained in the same manner as in Example 1 except that the desalting step was changed as follows.
A 10% aqueous hydrochloric acid solution was added to the dispersion of the carboxylated cellulose nanofiber salt until the pH reached 2.4, and the mixture was contacted with stirring at 20 ° C. for 0.4 hours. Then, washing and dehydration treatment were repeated three times, and then filtration was performed. Water was added to the filter medium to adjust the yield to 1.0% (w / v), and the mixture was treated twice with an ultra-high pressure homogenizer (20 ° C., 140 MPa) to obtain a transparent gel-like dispersion of carboxylated cellulose nanofibers. 1% (w / v)) was obtained in a yield of 67%.

得られたカルボキシル化セルロースナノファイバーの1質量%の水分散液のB型粘度は、(60rpm、20℃)の条件では3909mPa・sであり、(6rpm、20℃)の条件では31593mPa・sであった。収率とともに結果を表1に記す。 The B-type viscosity of the 1% by mass aqueous dispersion of the obtained carboxylated cellulose nanofibers was 3909 mPa · s under the condition of (60 rpm, 20 ° C.) and 31593 mPa · s under the condition of (6 rpm, 20 ° C.). there were. The results are shown in Table 1 along with the yields.

(実施例2)
漂白済み針葉樹未叩解パルプ(日本製紙社製)5g(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社)78mg(0.5mmol)と臭化ナトリウム754mg(7.4mmol)とを溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に2M次亜塩素酸ナトリウム水溶液16ml添加した後、0.5N塩酸水溶液でpHを10.3に調整し、酸化反応を開始した(酸化工程)。反応中は系内のpHは低下するが、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。2時間反応させた後、ガラスフィルターで濾過し、十分に水洗することでカルボキシル基量1.60mmol/gの酸化セルロースを得た。
(Example 2)
5 g (absolutely dried) of bleached softwood unbeaten pulp (manufactured by Nippon Paper Industries, Ltd.) was added to 500 ml of an aqueous solution prepared by dissolving 78 mg (0.5 mmol) of TEMPO (Sigma Aldrich) and 754 mg (7.4 mmol) of sodium bromide. The mixture was stirred until the pulp was uniformly dispersed. After adding 16 ml of a 2M sodium hypochlorite aqueous solution to the reaction system, the pH was adjusted to 10.3 with a 0.5N hydrochloric acid aqueous solution, and the oxidation reaction was started (oxidation step). Although the pH in the system decreased during the reaction, a 0.5 N aqueous sodium hydroxide solution was sequentially added to adjust the pH to 10. After reacting for 2 hours, the mixture was filtered through a glass filter and washed thoroughly with water to obtain cellulose oxide having a carboxyl group amount of 1.60 mmol / g.

次いで、酸化セルロースの5%(w/v)スラリーに過酸化水素を酸化セルロースに対して1%(w/v)添加し、1M水酸化ナトリウムでpHを12に調整した。このスラリーを80℃で、2時間加水分解処理した(低粘度化工程)。その後、ガラスフィルターで濾過し、十分に水洗した。 Next, 1% (w / v) of hydrogen peroxide was added to the 5% (w / v) slurry of cellulose oxide with respect to the cellulose oxide, and the pH was adjusted to 12 with 1 M sodium hydroxide. This slurry was hydrolyzed at 80 ° C. for 2 hours (low viscosity step). Then, it was filtered with a glass filter and washed thoroughly with water.

低粘度化工程した2%(w/v)酸化セルロースのスラリーを超高圧ホモジナイザー(20℃、140MPa)で5回処理したところ、透明なゲル状のカルボキシル化セルロースナノファイバー塩の分散液(1%(w/v))が得られた(解繊工程)。 When the 2% (w / v) oxidized cellulose slurry subjected to the low viscosity step was treated 5 times with an ultra-high pressure homogenizer (20 ° C., 140 MPa), a transparent gel-like dispersion of carboxylated cellulose nanofiber salt (1%) was applied. (W / v)) was obtained (defibration step).

得られたカルボキシル化セルロースナノファイバー塩の分散液に陽イオン交換樹脂(オルガノ社製、「アンバージェット1024」)を添加し、20℃で0.3時間撹拌して接触させた。その後、金属メッシュ(目開き100メッシュ)で陽イオン交換樹脂と水分散液を分離して、カルボキシル化セルロースナノファイバーを92%の高収率で得た(脱塩工程)。 A cation exchange resin (manufactured by Organo Corporation, "Amber Jet 1024") was added to the obtained dispersion of carboxylated cellulose nanofiber salt, and the mixture was contacted with stirring at 20 ° C. for 0.3 hours. Then, the cation exchange resin and the aqueous dispersion were separated by a metal mesh (opening 100 mesh) to obtain carboxylated cellulose nanofibers in a high yield of 92% (desalting step).

得られたカルボキシル化セルロースナノファイバーの1質量%の水分散液のB型粘度は、(60rpm、20℃)の条件では53mPa・sであり、(6rpm、20℃)の条件では135mPa・sであった。収率とともに結果を表1に記す。 The B-type viscosity of the 1% by mass aqueous dispersion of the obtained carboxylated cellulose nanofibers was 53 mPa · s under the condition of (60 rpm, 20 ° C.) and 135 mPa · s under the condition of (6 rpm, 20 ° C.). there were. The results are shown in Table 1 along with the yields.

(比較例2)
脱塩工程を次の通り変更したこと以外は実施例2と同様にしたところ、カルボキシル化セルロースナノファイバーは得られなかった。
カルボキシル化セルロースナノファイバー塩の分散液に10%の塩酸水溶液をpH2.4になるまで添加し、20℃で0.6時間撹拌して接触させた。その後、洗浄を行うべく濾過したが、濾物が得られなかった。
(Comparative Example 2)
When the same procedure as in Example 2 was carried out except that the desalting step was changed as follows, carboxylated cellulose nanofibers could not be obtained.
A 10% aqueous hydrochloric acid solution was added to the dispersion of the carboxylated cellulose nanofiber salt until the pH reached 2.4, and the mixture was contacted with stirring at 20 ° C. for 0.6 hours. After that, it was filtered for washing, but no filter medium was obtained.

Figure 0006877136
Figure 0006877136

表1からわかるように、陽イオン交換樹脂を用いて脱塩工程を行った場合、実施例1及び2ともに90%を超える高収率でカルボキシル化セルロースナノファイバーが得られた。一方、塩酸処理で脱塩工程を行った場合、比較例1ではカルボキシル化セルロースナノファイバーの収率は67%と低下し、比較例2においてはカルボキシル化セルロースナノファイバーを生成物として得ることができなかった。そのため、本発明のセルロースナノファイバーの製造方法は、高収率でセルロースナノファイバーを得るだけでなく(実施例1、比較例1参照)、塩酸処理では得ることができないカルボキシル化セルロースナノファイバーを生成物として得ることができた(実施例2、比較例2参照)。
また、実施例1と比較例1で得られたセルロースナノファイバーのB型粘度を比較すると、(60rpm、20℃)の条件では、3699mPa・s(実施例1)と3909mPa・s(比較例1)で顕著な相違は見られなかった。しかしながら、(6rpm、20℃)の条件では、21799mPa・s(実施例2)と31593mPa・s(比較例2)で著しく相違しており、陽イオン交換樹脂を用いて脱塩工程を行うと、低粘度でカルボキシル化セルロースナノファイバーが得られることがわかる。
As can be seen from Table 1, when the desalting step was carried out using a cation exchange resin, carboxylated cellulose nanofibers were obtained in high yields exceeding 90% in both Examples 1 and 2. On the other hand, when the desalting step was carried out by hydrochloric acid treatment, the yield of the carboxylated cellulose nanofibers decreased to 67% in Comparative Example 1, and the carboxylated cellulose nanofibers could be obtained as a product in Comparative Example 2. There wasn't. Therefore, the method for producing cellulose nanofibers of the present invention not only obtains cellulose nanofibers in high yield (see Example 1 and Comparative Example 1), but also produces carboxylated cellulose nanofibers that cannot be obtained by hydrochloric acid treatment. It could be obtained as a product (see Example 2 and Comparative Example 2).
Further, comparing the B-type viscosities of the cellulose nanofibers obtained in Example 1 and Comparative Example 1, under the condition of (60 rpm, 20 ° C.), 3699 mPa · s (Example 1) and 3909 mPa · s (Comparative Example 1). ), No significant difference was observed. However, under the conditions of (6 rpm, 20 ° C.), there is a significant difference between 21799 mPa · s (Example 2) and 31593 mPa · s (Comparative Example 2), and when the desalting step is performed using a cation exchange resin, It can be seen that carboxylated cellulose nanofibers can be obtained with low viscosity.

Claims (4)

N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物又はこれらの混合物と、の存在下で酸化剤を用いてセルロース系原料を酸化して酸化セルロースを得る酸化工程(但し、乾燥質量100質量部の未乾燥の針葉樹晒クラフトパルプと、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル1.25質量部と、臭化ナトリウム12.5質量部を、水10000部質量部に分散させ、次いで13質量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が8.0mmolになるように加えて反応を開始し、反応中0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10以上11以下に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了とみなす処理により酸化セルロースを得ることを除く)と、
前記酸化セルロースを解繊する解繊工程と、
前記酸化セルロースを、解繊工程の前又は後に、陽イオン交換反応により脱塩処理する脱塩工程と、を有し、
前記脱塩工程が、陽イオン交換樹脂により脱塩処理する工程である
カルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。
An oxidation step of oxidizing a cellulosic raw material with an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a bromide, iodide or a mixture thereof to obtain oxidized cellulose (however, undried by 100 parts by mass of dry mass). 1.25 parts by mass of coniferous bleached kraft pulp, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl and 12.5 parts by mass of sodium hydroxide were dispersed in 10000 parts by mass of water, and then 13% by mass. Sodium hypochlorite aqueous solution was added to 1.0 g of pulp so that the amount of sodium hypochlorite was 8.0 mmol to start the reaction, and 0.5 M sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise during the reaction. The pH is kept at 10 or more and 11 or less, and when no change in pH is observed, the reaction is considered to be completed to obtain cellulose oxide) .
The defibration process for defibrating the oxidized cellulose and
It has a desalting step of desalting the oxidized cellulose by a cation exchange reaction before or after the defibration step.
A method for producing carboxylated cellulose nanofibers, wherein the desalting step is a step of desalting with a cation exchange resin.
前記解繊工程の前に、アルカリ性溶液中で前記酸化セルロースを加水分解処理する低粘度化工程と、をさらに有する請求項1に記載のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。 The method for producing carboxylated cellulose nanofibers according to claim 1, further comprising a low viscosity step of hydrolyzing the oxidized cellulose in an alkaline solution before the defibration step. 前記低粘度化工程が、酸化剤又は還元剤を含むアルカリ性溶液中で前記酸化セルロースを加水分解処理する工程である請求項2に記載のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。 The method for producing carboxylated cellulose nanofibers according to claim 2, wherein the low viscosity step is a step of hydrolyzing the oxidized cellulose in an alkaline solution containing an oxidizing agent or a reducing agent. 前記解繊工程が、前記酸化セルロースを解繊してカルボキシル化セルロースナノファイバー塩を得る工程であり、
前記脱塩工程が、前記カルボキシル化セルロースナノファイバー塩を前記陽イオン交換樹脂により脱塩処理する工程である請求項1〜3のいずれか1項に記載のカルボキシル化セルロースナノファイバーの製造方法。
The defibration step is a step of defibrating the oxidized cellulose to obtain a carboxylated cellulose nanofiber salt.
The method for producing carboxylated cellulose nanofibers according to any one of claims 1 to 3, wherein the desalting step is a step of desalting the carboxylated cellulose nanofiber salt with the cation exchange resin.
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