JP7208784B2 - Method for producing micronized hydrophobically modified cellulose fiber - Google Patents

Method for producing micronized hydrophobically modified cellulose fiber Download PDF

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Description

本発明は微細化疎水変性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 finely divided hydrophobically modified cellulose fibers.

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、その中でも特に微細セルロース繊維を用いた材料は、種々の機械的特性が著しく向上することから注目されている。 In the past, petroleum-derived plastic materials, which are a finite resource, were widely used, but in recent years, technologies that have less impact on the environment have come into the spotlight. Materials using cellulose fibers, particularly fine cellulose fibers, are attracting attention because of their remarkably improved mechanical properties.

通常、微細セルロース繊維表面は親水的であるために、疎水溶媒や疎水的な樹脂中では凝集してしまう。そのために上記のような系で用いる際は微細セルロース繊維を疎水的に改質する必要がある。 Since the surface of fine cellulose fibers is usually hydrophilic, they aggregate in a hydrophobic solvent or hydrophobic resin. Therefore, when used in the above system, it is necessary to modify the fine cellulose fibers to be hydrophobic.

微細セルロース繊維を疎水的に改質する手法はいくつか考案されているものの、そのほとんどはセルロース繊維を一度水系で分散処理を施し微細化した後、改質を行い、その後再び有機溶媒系で分散処理を施す方法である。 Several methods have been devised to modify fine cellulose fibers to be hydrophobic, but most of them involve first dispersing cellulose fibers in an aqueous system to make them finer, modifying them, and then dispersing them again in an organic solvent system. It is a method of processing.

特許文献1には、セルロースI型結晶構造を有するセルロースを水に分散させた後、そのセルロースの水酸基を、カルボキシ基を有する置換基に変換する工程と、還元剤による上記セルロースの還元工程と、上記セルロースの分散媒である水を有機溶剤に置換する工程と、上記分散媒置換後のセルロースを特定のポリエーテルアミンによる中和反応により疎水化する工程と、上記疎水化後のセルロースをナノ解繊し、有機溶剤中にセルロースナノファイバーが分散されたゲル状組成物を得る工程と、を備えたゲル状組成物の製法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a step of dispersing cellulose having a cellulose I-type crystal structure in water, then converting the hydroxyl groups of the cellulose into substituents having a carboxyl group, and reducing the cellulose with a reducing agent; a step of replacing water, which is a dispersion medium of the cellulose, with an organic solvent; a step of hydrophobizing the cellulose after the replacement of the dispersion medium by a neutralization reaction with a specific polyetheramine; and obtaining a gel composition in which cellulose nanofibers are dispersed in an organic solvent.

また非特許文献1には、バルキーな4級アンモニウムカウンターイオンが、溶媒中におけるTEMPO酸化セルロースのナノ分散性に向上することが開示されている。 Non-Patent Document 1 also discloses that bulky quaternary ammonium counterions improve the nano-dispersibility of TEMPO-oxidized cellulose in a solvent.

しかしながら、特許文献1や非特許文献1においては、それぞれポリエーテルアミンや4級アンモニウムカウンターイオンを手段とした技術であり、改質基種が限定されている。加えて、特許文献1では、高分子量のアミンを多量に改質基に用いるため、非特許文献2にあるように改質基重量がセルロース重量に対して過多となって可塑剤的に振舞い、樹脂等の補強材として用いた際に微細セルロース繊維の優れた物性が損なわれるといった課題がある。 However, in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, the techniques are based on polyetheramine and quaternary ammonium counter ions, respectively, and the types of modifying groups are limited. In addition, in Patent Document 1, since a large amount of high-molecular-weight amine is used as a modifying group, the weight of the modifying group becomes excessive with respect to the weight of cellulose as described in Non-Patent Document 2, and it behaves like a plasticizer. There is a problem that the excellent physical properties of fine cellulose fibers are impaired when used as a reinforcing material for resins or the like.

特許5944564号Patent No. 5944564

M.Shimizu, et al., Biomacromolecules, 15 2014M. Shimizu, et al. , Biomacromolecules, 15 2014 H.Soeta, et al., Composites Science and Technology, 147 2017H. Soeta, et al., Composites Science and Technology, 147 2017

本発明は、低コスト化かつ工程の簡略化が図られ、優れた分散性を有する微細化疎水変性セルロース繊維の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing finely divided, hydrophobically modified cellulose fibers with excellent dispersibility, in which cost reduction and process simplification are achieved.

本発明は、下記〔1〕~〔5〕に関する。
〔1〕 アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基に修飾基を有する化合物が結合してなる、平均繊維径が1μm以上300μm以下の疎水変性セルロース繊維を有機溶媒中で微細化処理する工程を含む、微細化疎水変性セルロース繊維の製造方法であって、前記修飾基を有する化合物が下記一般式(1)~(3)で示されるアミンからなる群より選択される1種以上のアミンであり、前記疎水変性セルロース繊維における修飾基の総質量がセルロース繊維量100質量部に対して1質量部以上200質量部以下である、微細化疎水変性セルロース繊維の製造方法。
NH-R (1)
NH-R2’ (2)
N-R3’3’’ (3)
〔一般式(1)におけるRは炭素数6以上30以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、一般式(2)におけるR及びR2’は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、R及びR2’の総炭素数が8以上40以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、一般式(3)におけるR、R3’及びR3’’は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、R、R3’及びR3’’の総炭素数が9以上50以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基である。〕
〔2〕 前記〔1〕に記載の製造方法によって製造された微細化疎水変性セルロース繊維と樹脂とを混合する工程を含む、樹脂組成物の製造方法。
〔3〕 前記〔2〕に記載の製造方法によって製造された樹脂組成物を成形してなる樹脂成形体の製造方法。
〔4〕 前記〔1〕に記載の製造方法によって製造された微細化疎水変性セルロース繊維と樹脂とを混合して得られる樹脂組成物。
〔5〕 前記〔4〕に記載の樹脂組成物を成形してなる樹脂成形体。
The present invention relates to the following [1] to [5].
[1] Anion-modified cellulose fibers having an average fiber diameter of 1 μm or more and 300 μm or less, which are obtained by binding a compound having a modifying group to an anion-modified cellulose fiber, are finely divided in an organic solvent. A method for producing a hydrophobically modified cellulose fiber, wherein the compound having the modifying group is one or more amines selected from the group consisting of amines represented by the following general formulas (1) to (3), and the hydrophobic A method for producing miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers, wherein the total mass of modifying groups in the modified cellulose fibers is 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less per 100 parts by mass of cellulose fibers.
NH2 - R1 (1)
NH—R 2 R 2′ (2)
NR 3 R 3′ R 3″ (3)
[R 1 in the general formula (1) is a linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and R 2 and R 2′ in the general formula (2) are the same or may be different, R 2 and R 2' are linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbon groups having a total carbon number of 8 or more and 40 or less, and R 3 and R in general formula (3) 3′ and R 3″ may be the same or different, and each of R 3 , R 3′ and R 3″ is a linear or branched saturated or unsaturated group having a total carbon number of 9 or more and 50 or less. It is a hydrocarbon group. ]
[2] A method for producing a resin composition, comprising the step of mixing the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers produced by the production method according to [1] above with a resin.
[3] A method for producing a resin molded product by molding the resin composition produced by the production method according to [2] above.
[4] A resin composition obtained by mixing the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers produced by the production method described in [1] above with a resin.
[5] A resin molding obtained by molding the resin composition according to [4] above.

本発明の製造方法によれば、低コスト化かつ工程の簡略化が図られ、優れた分散性を有する微細化疎水変性セルロース繊維を製造することができる。 According to the production method of the present invention, cost reduction and process simplification are achieved, and finely divided hydrophobically modified cellulose fibers having excellent dispersibility can be produced.

本発明の製造方法は、特定の修飾基を有する疎水変性セルロース繊維を微細化処理する工程を含む。本発明のような特定の修飾基に着目した製法により、更なる低コスト化と工程の簡略化を達成し、分散性に優れる発明を得る発想はない。本発明で用いられる特定の修飾基を有する化合物は、セルロース繊維と結合した際の立体斥力が大きくなる等の理由から、疎水変性セルロース繊維の調製や微細化処理の際に、セルロース繊維の分散性がより高くなり、その結果、微細化疎水変性セルロース繊維も高い分散性を発揮するものと推定される。 The production method of the present invention includes a step of refining hydrophobically modified cellulose fibers having specific modifying groups. There is no concept of achieving further cost reduction and process simplification and obtaining an invention excellent in dispersibility by a production method focusing on a specific modifying group as in the present invention. A compound having a specific modifying group used in the present invention increases the steric repulsion when bound to cellulose fibers. becomes higher, and as a result, it is presumed that the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers also exhibit high dispersibility.

<微細化疎水変性セルロース繊維の製造方法>
本発明に使用される疎水変性セルロース繊維は、順序を問わず、原料のセルロース繊維にアニオン性基を導入する工程、及び修飾基を導入する工程を行うことによって製造することができ、必要に応じて短繊維化処理する工程を、順序を問わず、さらに実施することができる。
<Method for Producing Micronized Hydrophobic Modified Cellulose Fiber>
The hydrophobically modified cellulose fibers used in the present invention can be produced by performing the steps of introducing an anionic group into the raw material cellulose fiber and introducing a modifying group in any order. The step of short fiberization treatment can be further performed regardless of the order.

〔セルロース繊維〕
原料のセルロース繊維としては、環境負荷の観点から、天然セルロース繊維を用いることが好ましい。天然セルロース繊維としては、例えば、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ等の木材パルプ;コットンリンター、コットンリントのような綿系パルプ;麦わらパルプ、バガスパルプ等の非木材系パルプ;バクテリアセルロース等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Cellulose fiber]
As the raw material cellulose fiber, it is preferable to use natural cellulose fiber from the viewpoint of environmental load. Examples of natural cellulose fibers include wood pulp such as softwood pulp and hardwood pulp; cotton pulp such as cotton linter and cotton lint; non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp; These 1 types can be used individually or in combination of 2 or more types.

原料のセルロース繊維の平均繊維径は特に限定されないが、取扱い性及びコストの観点から、好ましくは1μm以上であり、より好ましくは5μm以上であり、更に好ましくは15μm以上であり、一方、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは60μm以下である。 The average fiber diameter of the raw material cellulose fibers is not particularly limited, but from the viewpoint of handleability and cost, it is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 15 μm or more, and preferably 300 μm. or less, more preferably 100 μm or less, and still more preferably 60 μm or less.

また、原料のセルロース繊維の平均繊維長は特に限定されないが、入手性及びコストの観点から、好ましくは1,000μmを超えるものであり、より好ましくは1,200μm以上であり、更に好ましくは1,500μm以上であり、好ましくは10,000μm以下であり、より好ましくは5,000μm以下、更に好ましくは3,000μm以下である。原料のセルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、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る。 In addition, the average fiber length of the raw cellulose fiber is not particularly limited, but from the viewpoint of availability and cost, it is preferably more than 1,000 μm, more preferably 1,200 μm or more, and still more preferably 1,200 μm or more. It is 500 μm or more, preferably 10,000 μm or less, more preferably 5,000 μm or less, still more preferably 3,000 μm or less. The average fiber diameter and average fiber length of the raw material cellulose fibers can be measured according to the methods described in Examples below.

〔アニオン変性セルロース繊維〕
本発明で用いられるアニオン性基を含むアニオン変性セルロース繊維(単に「アニオン変性セルロース繊維」とも称する。)は、セルロース繊維中にアニオン性基を含むようにアニオン変性されたセルロース繊維である。
[Anion-modified cellulose fiber]
Anion-modified cellulose fibers containing anionic groups (also simply referred to as "anion-modified cellulose fibers") used in the present invention are cellulose fibers anionically modified so as to contain anionic groups.

アニオン変性セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長の好適範囲は、原料のセルロース繊維のものと同等である。 The preferred ranges of the average fiber diameter and average fiber length of the anion-modified cellulose fibers are the same as those of the starting cellulose fibers.

アニオン変性セルロース繊維は、安定的な微細化及び修飾基導入の観点から、アニオン性基の含有量が、好ましくは0.1mmol/g以上であり、より好ましくは0.5mmol/g以上であり、更に好ましくは0.8mmol/g以上である。その上限は、好ましくは3mmol/g以下であり、より好ましくは2mmol/g以下であり、更に好ましくは1.8mmol/g以下である。このようなアニオン性基の含有量の範囲とするためには、例えば酸化処理等の処理条件を調整したり、還元処理を行うことによって制御することができる。アニオン性基含有量とは、アニオン性基含有セルロース繊維を構成するセルロース繊維中のアニオン性基の総量を意味し、後述の実施例に記載の方法により測定される。 The anion-modified cellulose fiber preferably has an anionic group content of 0.1 mmol/g or more, more preferably 0.5 mmol/g or more, from the viewpoint of stable miniaturization and modification group introduction, More preferably, it is 0.8 mmol/g or more. The upper limit is preferably 3 mmol/g or less, more preferably 2 mmol/g or less, still more preferably 1.8 mmol/g or less. In order to make the content of the anionic group within such a range, it can be controlled by adjusting treatment conditions such as oxidation treatment or by performing reduction treatment. The anionic group content means the total amount of anionic groups in the cellulose fibers constituting the anionic group-containing cellulose fibers, and is measured by the method described in Examples below.

アニオン変性セルロース繊維中に含まれるアニオン性基は、例えばカルボキシ基、スルホン酸基及びリン酸基等が挙げられ、セルロース繊維への導入効率の観点から、カルボキシ基であることが好ましい。
アニオン変性セルロース繊維におけるアニオン性基の対となるイオン(カウンターイオン)としては、例えば、製造時のアルカリ存在下で生じるナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン及びアルミニウムイオン等の金属イオンや、これらの金属イオンを酸で置換して生じるプロトン等が挙げられる。
The anionic group contained in the anion-modified cellulose fiber includes, for example, a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and the like, and from the viewpoint of efficiency of introduction into the cellulose fiber, the carboxy group is preferable.
Examples of ions (counter ions) that form pairs of anionic groups in anion-modified cellulose fibers include, for example, metal ions such as sodium ions, potassium ions, calcium ions and aluminum ions generated in the presence of alkali during production, and these metal ions. Examples include protons generated by substituting ions with acids.

(アニオン性基を導入する工程)
本発明で用いられるアニオン変性セルロース繊維は、対象のセルロース繊維に酸化処理又はアニオン性基の付加処理を施して、少なくとも1つ以上のアニオン性基を導入してアニオン変性させることによって得ることができる。
アニオン変性の対象となるセルロース繊維としては、原料のセルロース繊維が挙げられる。分散性の観点から、原料のセルロース繊維を、アルカリ加水分解処理や酸加水分解処理等で短繊維化処理した平均繊維長が1μm以上であり、1,000μm以下であるセルロース繊維(以下、短繊維化セルロース繊維とも言う。)を用いることが好ましい。
(Step of introducing anionic group)
The anion-modified cellulose fiber used in the present invention can be obtained by subjecting the target cellulose fiber to an oxidation treatment or an anionic group addition treatment to introduce at least one or more anionic groups for anion modification. .
Cellulose fibers to be anion-modified include raw material cellulose fibers. From the viewpoint of dispersibility, cellulose fibers (hereinafter referred to as short fibers It is also called a modified cellulose fiber.) is preferably used.

(i)セルロース繊維にアニオン性基としてカルボキシ基を導入する場合
セルロース繊維にアニオン性基としてカルボキシ基を導入する方法としては、例えばセルロースの水酸基を酸化してカルボキシ基に変換する方法や、セルロースの水酸基にカルボキシ基を有する化合物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種を反応させる方法が挙げられる。
(i) Introduction of carboxyl groups as anionic groups into cellulose fibers Methods for introducing carboxyl groups into cellulose fibers as anionic groups include, for example, a method of oxidizing hydroxyl groups of cellulose to convert them into carboxyl groups, and A method of reacting at least one selected from the group consisting of a compound having a carboxyl group in a hydroxyl group, an acid anhydride of a compound having a carboxyl group, and derivatives thereof may be mentioned.

前記セルロースの水酸基を酸化処理する方法としては特に制限されないが、例えば、2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジン-N-オキシル(TEMPO)を触媒として、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤及び臭化ナトリウム等の臭化物を反応させて酸化処理する方法が適用できる。より詳細には、特開2011-140632号公報に記載の方法を参照することができる。 The method of oxidizing the hydroxyl groups of cellulose is not particularly limited, but for example, 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (TEMPO) is used as a catalyst, sodium hypochlorite or the like is used. A method of reacting an oxidizing agent and a bromide such as sodium bromide for oxidation treatment can be applied. For more details, the method described in JP-A-2011-140632 can be referred to.

TEMPOを触媒としてセルロース繊維の酸化処理を行うことによって、セルロース構成単位のC6位のヒドロキシメチル基(-CHOH)が選択的にカルボキシ基に変換される。特にこの方法は、原料のセルロース繊維表面の酸化対象となるC6位の水酸基の選択性に優れており、且つ反応条件も穏やかである点で有利である。従って、本発明におけるアニオン変性セルロース繊維の好ましい態様として、セルロース構成単位のC6位がカルボキシ基であるセルロース繊維が挙げられる。本明細書において、かかるセルロース繊維を「酸化セルロース繊維」という場合がある。 By subjecting the cellulose fiber to oxidation treatment using TEMPO as a catalyst, the hydroxymethyl group (--CH 2 OH) at the C6 position of the cellulose structural unit is selectively converted to a carboxy group. In particular, this method is advantageous in that it is excellent in the selectivity of the hydroxyl group at the C6 position to be oxidized on the surface of the raw material cellulose fiber and that the reaction conditions are mild. Therefore, a preferred embodiment of the anion-modified cellulose fiber in the present invention is a cellulose fiber having a carboxy group at the C6 position of the cellulose structural unit. In this specification, such cellulose fibers are sometimes referred to as "oxidized cellulose fibers".

セルロース繊維へのカルボキシ基の導入に使用するための、カルボキシ基を有する化合物は特に限定されないが、具体的にはハロゲン化酢酸が挙げられる。ハロゲン化酢酸としては、クロロ酢酸等が挙げられる。 Although the compound having a carboxy group to be used for introducing the carboxy group into the cellulose fiber is not particularly limited, specific examples thereof include halogenated acetic acid. Halogenated acetic acid includes chloroacetic acid and the like.

セルロース繊維へのカルボキシ基の導入に使用するための、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物及びそれらの誘導体は特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸及び無水アジピン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物やカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。これらの化合物は疎水基で置換されていてもよい。 Acid anhydrides of compounds having carboxy groups and derivatives thereof for use in introducing carboxy groups into cellulose fibers are not particularly limited, but maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, adipic anhydride, etc. Examples include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds, imidized acid anhydrides of compounds having a carboxy group, and derivatives of acid anhydrides of compounds having a carboxy group. These compounds may be substituted with hydrophobic groups.

(ii)セルロース繊維にアニオン性基としてスルホン酸基又はリン酸基を導入する場合
セルロース繊維にアニオン性基としてスルホン酸基を導入する方法としては、セルロース繊維に硫酸を添加し加熱する方法等が挙げられる。
(ii) In the case of introducing a sulfonic acid group or a phosphoric acid group as an anionic group into cellulose fibers As a method for introducing a sulfonic acid group as an anionic group into cellulose fibers, there is a method of adding sulfuric acid to cellulose fibers and heating the same. mentioned.

セルロース繊維にアニオン性基としてリン酸基を導入する方法としては、乾燥状態又は湿潤状態のセルロース繊維に、リン酸又はリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合する方法や、セルロース繊維の分散液にリン酸又はリン酸誘導体の水溶液を添加する方法等が挙げられる。これらの方法を採用した場合、一般的に、リン酸又はリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合または添加した後に、脱水処理及び加熱処理等を行う。 Methods for introducing a phosphate group as an anionic group into cellulose fibers include a method of mixing powder or an aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative with cellulose fibers in a dry or wet state, or a method of adding phosphoric acid to a dispersion of cellulose fibers. A method of adding an aqueous solution of an acid or a phosphoric acid derivative can be used. When these methods are employed, dehydration treatment, heat treatment, and the like are generally performed after mixing or adding a powder or aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative.

〔疎水変性セルロース繊維〕
本発明における疎水変性セルロース繊維とは、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基に、修飾基を有する化合物としてのアミン、即ち、第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンからなる群より選択される1種以上のアミンが結合してなる、平均繊維径が1μm以上300μm以下のセルロース繊維である。
[Hydrophobic modified cellulose fiber]
The hydrophobically-modified cellulose fiber in the present invention is selected from the group consisting of amines as compounds having modifying groups on the anionic groups of anion-modified cellulose fibers, i.e., primary amines, secondary amines and tertiary amines. It is a cellulose fiber having an average fiber diameter of 1 μm or more and 300 μm or less, which is formed by bonding one or more kinds of amines.

疎水変性セルロース繊維の平均繊維径は、分散性の観点から1μm以上であり、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは15μm以上であり、一方、同様の観点から300μm以下であり、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは60μm以下である。疎水変性セルロース繊維の平均繊維長は、分散性、入手性及び経済性の観点から、好ましくは1,000μm以上であり、より好ましくは1,200μm以上であり、更に好ましくは1,500μm以上であり、一方、同様の観点から好ましくは10,000μm以下であり、より好ましくは5,000μm以下であり、更に好ましくは3,000μm以下である。疎水変性セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、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る。 The average fiber diameter of the hydrophobically-modified cellulose fibers is 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 15 μm or more from the viewpoint of dispersibility, while it is 300 μm or less, preferably 100 μm or less from the same viewpoint. and more preferably 60 μm or less. The average fiber length of the hydrophobically modified cellulose fibers is preferably 1,000 µm or more, more preferably 1,200 µm or more, and still more preferably 1,500 µm or more, from the viewpoints of dispersibility, availability, and economy. On the other hand, from the same viewpoint, it is preferably 10,000 μm or less, more preferably 5,000 μm or less, and still more preferably 3,000 μm or less. The average fiber diameter and average fiber length of the hydrophobically modified cellulose fibers can be measured according to the methods described in Examples below.

前記疎水変性セルロース繊維における修飾基の総質量としては、分散性の観点から、セルロース繊維量100質量部に対して1質量部以上であり、好ましくは10質量部以上であり、より好ましくは15質量部以上である。一方、当該繊維を樹脂等に適用した場合の強度等の補強性能を発現させる観点から、セルロース繊維量100質量部に対して200質量部以下であり、好ましくは150質量部以下であり、より好ましくは100質量部以下である。本明細書において、疎水変性セルロース繊維における修飾基の総質量は、後述の実施例に記載の方法によって求めることができる。 From the viewpoint of dispersibility, the total mass of the modifying groups in the hydrophobically-modified cellulose fibers is 1 part by mass or more, preferably 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose fibers. Department or above. On the other hand, from the viewpoint of expressing reinforcing performance such as strength when the fiber is applied to resin etc., it is 200 parts by mass or less, preferably 150 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass of cellulose fiber. is 100 parts by mass or less. In this specification, the total mass of modifying groups in the hydrophobically-modified cellulose fiber can be determined by the method described in Examples below.

疎水変性セルロース繊維における修飾基の平均結合量は、分散性を向上させる観点から、好ましくは0.01mmol/g以上であり、より好ましくは0.05mmol/g以上であり、更に好ましくは0.1mmol/g以上であり、更に好ましくは0.3mmol/g以上であり、更に好ましくは0.5mmol/g以上である。また、反応性の観点から、好ましくは3mmol/g以下であり、より好ましくは2.5mmol/g以下であり、更に好ましくは2mmol/g以下であり、更に好ましくは1.8mmol/g以下であり、更に好ましくは1.5mmol/g以下である。修飾基として任意の2種以上の修飾基が同時にセルロース繊維に導入されている場合、修飾基の平均結合量は、導入されている修飾基の合計量が前記範囲内であることが好ましい。 From the viewpoint of improving dispersibility, the average bonding amount of modifying groups in hydrophobically modified cellulose fibers is preferably 0.01 mmol/g or more, more preferably 0.05 mmol/g or more, and still more preferably 0.1 mmol/g. /g or more, more preferably 0.3 mmol/g or more, and still more preferably 0.5 mmol/g or more. Further, from the viewpoint of reactivity, it is preferably 3 mmol/g or less, more preferably 2.5 mmol/g or less, still more preferably 2 mmol/g or less, still more preferably 1.8 mmol/g or less. , more preferably 1.5 mmol/g or less. When two or more arbitrary modifying groups are simultaneously introduced into the cellulose fibers as modifying groups, the average amount of bonding of the modifying groups is preferably within the above range for the total amount of the modifying groups introduced.

疎水変性セルロース繊維における修飾基の導入率は、いずれの修飾基についても、分散性の観点から、好ましくは5%以上であり、より好ましくは10%以上であり、更に好ましくは15%以上であり、反応性の観点から、好ましくは100%以下であり、より好ましくは60%以下であり、更に好ましくは50%以下である。 From the viewpoint of dispersibility, the introduction rate of the modifying group in the hydrophobically-modified cellulose fiber is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and still more preferably 15% or more, for any modification group. , from the viewpoint of reactivity, it is preferably 100% or less, more preferably 60% or less, and still more preferably 50% or less.

本明細書において、修飾基の平均結合量及び導入率は、改質基種の添加量、改質基種の種類、反応温度、反応時間、溶媒などによって調整することができる。修飾基の平均結合量(mmol/g)及び導入率(%)とは、疎水変性セルロース繊維表面のアニオン性基に修飾基が導入された量及び割合のことである。疎水変性セルロース繊維のアニオン性基含有量は公知の方法(例えば、滴定、IR測定等)に従って測定することで算出できる。修飾基の平均結合量及び導入率は、例えば、実施例に記載された方法で算出される。 In this specification, the average bonding amount and introduction rate of the modifying group can be adjusted by the amount of modifying group added, the type of modifying group, reaction temperature, reaction time, solvent, and the like. The average binding amount (mmol/g) and the introduction rate (%) of the modifying group refer to the amount and ratio of the modifying group introduced to the anionic groups on the surface of the hydrophobically modified cellulose fiber. The anionic group content of the hydrophobically modified cellulose fiber can be calculated by measuring according to known methods (eg, titration, IR measurement, etc.). The average bonding amount and introduction rate of the modifying group are calculated, for example, by the method described in Examples.

(セルロース繊維に修飾基を導入する工程)
本発明で用いられる疎水変性セルロース繊維は、対象のセルロース繊維に所定の修飾基を導入する(「改質する」とも言う。)ことによって得ることができる。修飾基導入の対象となるセルロース繊維は、原料のセルロース繊維にアニオン性基を導入する工程を経て得られたアニオン変性セルロース繊維である。
(Step of introducing modifying group into cellulose fiber)
The hydrophobically-modified cellulose fiber used in the present invention can be obtained by introducing a predetermined modifying group (also referred to as “modification”) into the target cellulose fiber. Cellulose fibers to be modified group-introduced are anion-modified cellulose fibers obtained through a step of introducing anionic groups into raw cellulose fibers.

本発明で用いられる疎水変性セルロース繊維は、アニオン変性セルロース繊維に、後述の修飾基を有する化合物を有機溶媒中で導入する工程(「工程(A)」とする。)を経て得られるものが好ましい。 The hydrophobically-modified cellulose fibers used in the present invention are preferably those obtained through a step of introducing a compound having a modifying group, which will be described later, into an anion-modified cellulose fiber in an organic solvent (referred to as "step (A)"). .

工程(A)で用いられる有機溶媒としては、用いるアミンが溶解する溶媒であれば特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、イソプロパノール(IPA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン(THF)、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、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、アセトニトリル、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、酢酸等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。さらに、工程(A)における有機溶媒と、微細化処理工程における有機溶媒とが同一であることが、工程の簡略化の観点からより好ましい。 The organic solvent used in step (A) is not particularly limited as long as it dissolves the amine used. Examples include methanol, ethanol, benzyl alcohol, N,N-dimethylformamide (DMF), isopropanol (IPA), dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylacetamide, tetrahydrofuran (THF), diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), acetonitrile, dichloromethane, chloroform, toluene, acetic acid and the like. , these can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, from the viewpoint of simplification of the process, it is more preferable that the organic solvent in the step (A) and the organic solvent in the micronization step are the same.

疎水溶媒や疎水的な樹脂中への分散性を向上させる観点から、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基に、修飾基を有する化合物に由来する修飾基が導入される。修飾基を有する化合物は、アニオン性基にイオン結合及び/又は共有結合を介して結合することがより好ましい。具体的な結合様式としては、分散性の観点から、アミン塩等とのイオン結合や、アミド結合、エステル結合及びウレタン結合等の共有結合が挙げられる。 From the viewpoint of improving dispersibility in hydrophobic solvents and hydrophobic resins, a modifying group derived from a compound having a modifying group is introduced into the anionic group of the anion-modified cellulose fiber. A compound having a modifying group more preferably binds to the anionic group via an ionic bond and/or a covalent bond. From the viewpoint of dispersibility, specific bonding modes include ionic bonds with amine salts and covalent bonds such as amide bonds, ester bonds and urethane bonds.

結合様式がイオン結合の場合には、特開2015-143336号公報を参照して修飾基を導入することができる。ここで、修飾基を有する化合物としては、下記一般式(1)~(3)で示されるアミンからなる群より選択される1種以上のアミンである。
NH-R (1)
NH-R2’ (2)
N-R3’3’’ (3)
〔一般式(1)におけるRは炭素数6以上30以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、一般式(2)におけるR及びR2’は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、R及びR2’の総炭素数が8以上40以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、一般式(3)におけるR、R3’及びR3’’は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、R、R3’及びR3’’の総炭素数が9以上50以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基である。〕
When the binding mode is ionic bonding, a modifying group can be introduced with reference to JP-A-2015-143336. Here, the compound having a modifying group is one or more amines selected from the group consisting of amines represented by the following general formulas (1) to (3).
NH2 - R1 (1)
NH—R 2 R 2′ (2)
NR 3 R 3′ R 3″ (3)
[R 1 in the general formula (1) is a linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and R 2 and R 2′ in the general formula (2) are the same or may be different, R 2 and R 2' are linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbon groups having a total carbon number of 8 or more and 40 or less, and R 3 and R in general formula (3) 3′ and R 3″ may be the same or different, and each of R 3 , R 3′ and R 3″ is a linear or branched saturated or unsaturated group having a total carbon number of 9 or more and 50 or less. It is a hydrocarbon group. ]

における炭素数は、分散性の観点から、好ましくは8以上であり、より好ましくは10以上であり、更に好ましくは12以上である。一方、同様の観点から、好ましくは24以下であり、より好ましくは20以下であり、更に好ましくは18以下である。 The number of carbon atoms in R 1 is preferably 8 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 12 or more, from the viewpoint of dispersibility. On the other hand, from the same viewpoint, it is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, and even more preferably 18 or less.

及びR2’の総炭素数は、分散性の観点から、好ましくは8以上であり、より好ましくは10以上であり、更に好ましくは12以上である。一方、同様の観点から、好ましくは36以下であり、より好ましくは30以下であり、更に好ましくは24以下である。 From the viewpoint of dispersibility, the total carbon number of R 2 and R 2' is preferably 8 or more, more preferably 10 or more, and even more preferably 12 or more. On the other hand, from the same viewpoint, it is preferably 36 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 24 or less.

、R3’及びR3’’の総炭素数は、分散性の観点から、好ましくは9以上であり、より好ましくは10以上であり、更に好ましくは12以上である。一方、同様の観点から、好ましくは42以下であり、より好ましくは36以下であり、更に好ましくは24以下である。 From the viewpoint of dispersibility, the total carbon number of R 3 , R 3′ and R 3″ is preferably 9 or more, more preferably 10 or more, and even more preferably 12 or more. On the other hand, from the same viewpoint, it is preferably 42 or less, more preferably 36 or less, and even more preferably 24 or less.

第1級アミン~第3級アミンとしては、例えば、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、2-エチルヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、オクチルアミン、ジオクチルアミン、トリオクチルアミン、ドデシルアミン、ジドデシルアミン、ステアリルアミン、ジステアリルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、ジメチルベヘニルアミンが挙げられる。これらの中では、分散性の観点から、好ましくは、ドデシルアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミンである。 Examples of primary to tertiary amines include dibutylamine, hexylamine, 2-ethylhexylamine, dihexylamine, trihexylamine, octylamine, dioctylamine, trioctylamine, dodecylamine, didodecylamine, stearyl Amine, distearylamine, oleylamine, octadecylamine, dimethylbehenylamine. Among these, dodecylamine, oleylamine, stearylamine, dihexylamine, and trihexylamine are preferred from the viewpoint of dispersibility.

結合様式が共有結合の場合、例えばアミド結合を介して修飾する場合、特開2015-143337号公報を参照して修飾基を導入することができる。ここで、修飾基を有する化合物として、例えば、一般式(1)で示されるアミン及び/又は一般式(2)で示されるアミンを用いることが好ましい。 When the binding mode is a covalent bond, for example, when modifying via an amide bond, a modifying group can be introduced with reference to JP-A-2015-143337. Here, it is preferable to use, for example, an amine represented by general formula (1) and/or an amine represented by general formula (2) as the compound having a modifying group.

修飾基を有する化合物が修飾基として上述した鎖式飽和炭化水素基を有する場合、該鎖式飽和炭化水素基は、直鎖状又は分岐状であってもよい。鎖式飽和炭化水素基の炭素数は、分散性を向上させる観点から、1つの修飾基における炭素数は好ましくは6以上であり、より好ましくは8以上であり、更に好ましくは10以上であり、同様の観点から、好ましくは30以下であり、より好ましく24以下であり、更に好ましくは18以下である。具体的には、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、ドデシル基、ジヘキシル基、トリヘキシル基等が挙げられる。 When the compound having a modifying group has the chain saturated hydrocarbon group described above as the modifying group, the chain saturated hydrocarbon group may be linear or branched. From the viewpoint of improving dispersibility, the number of carbon atoms in the chain saturated hydrocarbon group is preferably 6 or more, more preferably 8 or more, and still more preferably 10 or more in one modifying group, From the same point of view, it is preferably 30 or less, more preferably 24 or less, and still more preferably 18 or less. Specific examples include hexyl group, 2-ethylhexyl group, dodecyl group, dihexyl group, trihexyl group and the like.

修飾基を有する化合物が修飾基として上述した鎖式不飽和炭化水素基を有する場合、該鎖式不飽和炭化水素基は、直鎖状又は分岐状であってもよい。鎖式不飽和炭化水素基の炭素数は、分散性を向上する観点から、1つの修飾基における炭素数は好ましくは6以上であり、より好ましくは8以上であり、更に好ましくは10以上であり、同様の観点から、好ましくは30以下であり、より好ましくは24以下であり、更に好ましくは18以下である。具体的にはオレイル基等が挙げられる。 When the compound having a modifying group has the above-described unsaturated chain hydrocarbon group as the modifying group, the unsaturated chain hydrocarbon group may be linear or branched. From the viewpoint of improving dispersibility, the number of carbon atoms in the chain unsaturated hydrocarbon group is preferably 6 or more, more preferably 8 or more, and still more preferably 10 or more in one modifying group. , from the same viewpoint, it is preferably 30 or less, more preferably 24 or less, and still more preferably 18 or less. Specific examples include an oleyl group.

上述した各種の修飾基を提供し得る、一般式(1)~(3)で示されるアミンは、市販品を用いることができ、また公知の方法に従って調製することができる。 Amines represented by general formulas (1) to (3), which can provide the various modifying groups described above, can be commercially available or can be prepared according to known methods.

〔微細化疎水変性セルロース繊維〕
微細化疎水変性セルロース繊維とは、平均繊維径及び平均繊維長が以下に示す範囲内にある疎水変性セルロース繊維をいう。
微細化疎水変性セルロース繊維の平均繊維径としては、分散性の観点から、好ましくは0.1nm以上であり、より好ましくは0.5nm以上であり、更に好ましくは1nm以上であり、更に好ましくは2nm以上である。また、同様の観点から、好ましくは200nm以下であり、より好ましくは100nm以下であり、更に好ましくは50nm以下であり、更に好ましくは20nm以下である。
[Miniaturized Hydrophobic Modified Cellulose Fiber]
The term "miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers" refers to hydrophobically modified cellulose fibers having an average fiber diameter and an average fiber length within the following ranges.
From the viewpoint of dispersibility, the average fiber diameter of the miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers is preferably 0.1 nm or more, more preferably 0.5 nm or more, still more preferably 1 nm or more, and still more preferably 2 nm. That's it. From the same viewpoint, it is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, even more preferably 50 nm or less, and still more preferably 20 nm or less.

微細化疎水変性セルロース繊維の平均繊維長としては、分散性の観点から、好ましくは50nm以上であり、より好ましくは80nm以上であり、さらに好ましくは100nm以上である。また、同様の観点から、好ましくは2,000nm以下であり、より好ましくは1,000nm以下であり、更に好ましくは800nm以下である。微細化疎水変性セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長は後述の実施例に記載の方法により測定される。 From the viewpoint of dispersibility, the average fiber length of the miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers is preferably 50 nm or longer, more preferably 80 nm or longer, and still more preferably 100 nm or longer. From the same viewpoint, it is preferably 2,000 nm or less, more preferably 1,000 nm or less, and still more preferably 800 nm or less. The average fiber diameter and average fiber length of the miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers are measured by the methods described in Examples below.

(微細化疎水変性セルロール繊維を調製する工程)
本工程は、前述の疎水変性セルロース繊維を特定の有機溶媒中で微細化処理する工程であり、微細化処理によって微細化疎水変性セルロール繊維が得られる。微細化処理工程では、前述の疎水変性セルロース繊維が有機溶媒に分散した状態のものや、有機溶媒を除去したものについては新たに溶媒に分散させたものに対して微細化処理を行うことが好ましく、工程(A)を経た場合は工程(A)における有機溶媒と同一の有機溶媒に分散した状態のものに対して微細化処理を行うことがより好ましい。具体的には、特開2013-151661号の微細化工程の説明を参照して実施することができる。
(Step of preparing fine hydrophobic modified cellulose fibers)
In this step, the hydrophobically-modified cellulose fibers are finely treated in a specific organic solvent, and the finely-sized hydrophobically-modified cellulose fibers are obtained by the fineness treatment. In the micronization treatment step, it is preferable to perform the micronization treatment on the hydrophobically-modified cellulose fibers dispersed in the organic solvent, or on the ones from which the organic solvent has been removed, which are newly dispersed in the solvent. When the step (A) is passed through, it is more preferable to subject the particles dispersed in the same organic solvent as the organic solvent used in the step (A) to a micronization treatment. Specifically, it can be carried out with reference to the description of the miniaturization process in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-151661.

(分散機)
微細化処理で使用できる装置としては公知の分散機が好適なものとして挙げられる。例えば、撹拌翼を備えた撹拌機、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、ロールミル、短軸混練機、2軸機混練機、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。装置の運転条件は、添付の取扱い説明書を参照しつつ適宜設定すればよい。
(Disperser)
A well-known dispersing machine is suitable as an apparatus that can be used in the micronization treatment. For example, stirrers equipped with stirring blades, disaggregators, beaters, low-pressure homogenizers, high-pressure homogenizers, grinders, cutter mills, ball mills, jet mills, roll mills, short-screw kneaders, twin-screw kneaders, short-screw extruders, A twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, a domestic juicer mixer, or the like can be used. The operating conditions of the device may be appropriately set with reference to the attached instruction manual.

(有機溶媒)
微細化処理の際に使用できる分散媒としての有機溶媒は、分散性の観点から、好ましくはN,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、テトラヒドロフラン(THF)、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、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、酢酸、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール、n-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、t-ブチルアルコール、シクロヘキサノン、アセトニトリル、シリコーンオイル、1,3-ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン及びメチルエチルケトンからなる群より選択される1種以上の有機溶媒を含むものであり、より好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール、n-プロパノール、酢酸エチル及びエチレングリコールからなる群より選択される1種以上の有機溶媒を含むものであり、更に好ましくは、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、及びN-メチルピロリドンからなる群より選択される1種以上の有機溶媒を含むものである。
(organic solvent)
From the standpoint of dispersibility, the organic solvent that can be used as a dispersion medium for the micronization treatment is preferably N,N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, or tetrahydrofuran (THF). , diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether, dichloromethane, chloroform, toluene, acetic acid, methanol, ethanol, benzyl alcohol, n-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, propylene glycol, t-butyl alcohol, cyclohexanone, acetonitrile , silicone oil, 1,3-dioxolane, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, one or more organic solvents selected from the group consisting of acetone and methyl ethyl ketone, more preferably N,N-dimethyl One or more organic solvents selected from the group consisting of formamide, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, methanol, ethanol, benzyl alcohol, n-propanol, ethyl acetate and ethylene glycol. more preferably one or more organic solvents selected from the group consisting of N,N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone.

また、上記以外の有機溶媒として、反応性の官能基を有する有機溶媒も使用することができる。反応性の官能基を有する有機溶媒としては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸n-へキシル、メタクリル酸n-へキシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタアクリル酸2-エチルヘキシル、フェニルグリシジルエーテルアクリレート等のアクリレート類;ヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、フェニルグリシジルエーテルアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー等のウレタンプレポリマー類;n-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、ステアリン酸グリシジルエーテル、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシジルエーテル、ブチルフェニルグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類;クロロスチレン、メトキシスチレン、ブトキシスチレン、ビニル安息香酸等が挙げられる。 In addition, as an organic solvent other than the above, an organic solvent having a reactive functional group can also be used. Examples of organic solvents having a reactive functional group include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, n-hexyl acrylate, and n-methacrylate. xyl, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, acrylates such as phenyl glycidyl ether acrylate; urethane prepolymers such as hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer, phenyl glycidyl ether acrylate toluene diisocyanate urethane prepolymer; n-butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, glycidyl stearate, styrene oxide, phenyl glycidyl ether, nonylphenyl glycidyl ether, butylphenyl glycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether Glycidyl ethers such as ether; chlorostyrene, methoxystyrene, butoxystyrene, vinyl benzoic acid and the like.

このような有機溶媒は疎水変性セルロース繊維との親和性が高いと推定されるため、疎水変性セルロース繊維の調製や微細化処理の際にかかる有機溶媒を使用することによって、セルロース繊維の分散性がより高くなり、その結果、微細化疎水変性セルロース繊維も高い分散性を発揮するものと推定される。 Since such an organic solvent is presumed to have a high affinity with the hydrophobically modified cellulose fiber, the dispersibility of the cellulose fiber can be improved by using such an organic solvent during the preparation of the hydrophobically modified cellulose fiber and the refining treatment. As a result, it is presumed that the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers also exhibit high dispersibility.

本発明に用いられる有機溶媒は、本発明の効果をより良く発揮させる観点から、25℃における誘電率が好ましくは75以下であり、より好ましくは55以下であり、更に好ましくは45以下であり、一方、好ましくは1以上であり、より好ましくは2以上であり、更に好ましくは3以上である。なお、有機溶媒の誘電率は、液体用誘電率計Model871(日本ルフト社製)を用い25℃にて測定することができる。 The organic solvent used in the present invention preferably has a dielectric constant at 25° C. of 75 or less, more preferably 55 or less, and still more preferably 45 or less, from the viewpoint of better exhibiting the effects of the present invention. On the other hand, it is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and still more preferably 3 or more. The dielectric constant of the organic solvent can be measured at 25° C. using a liquid dielectric constant meter Model 871 (manufactured by Nihon Luft Co., Ltd.).

微細化処理における有機溶媒の使用量としては、疎水変性セルロース繊維の分散状態を維持できる程度であればよく、特に制限はないが、例えば、懸濁液等の処理対象における固形分含有量として、好ましくは0.01質量%以上となる量であり、好ましくは50質量%以下となる量である。 The amount of the organic solvent used in the microfabrication process is not particularly limited as long as it can maintain the dispersed state of the hydrophobically modified cellulose fibers. The amount is preferably 0.01% by mass or more, and preferably 50% by mass or less.

かくして、疎水変性セルロース繊維に修飾基が結合してなる微細化疎水変性セルロース繊維を得ることができる。微細化疎水変性セルロース繊維は前記有機溶媒に分散した状態(即ち、分散体)で調製される。微細化疎水変性セルロース繊維は分散体の状態で使用することもできるし、あるいは乾燥処理等により分散体から有機溶媒を除去して、乾燥した粉末状体で使用することもできる。 Thus, it is possible to obtain finely divided hydrophobically modified cellulose fibers in which modifying groups are bonded to hydrophobically modified cellulose fibers. The miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers are prepared in a dispersed state (ie, dispersion) in the organic solvent. The miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers can be used in the form of a dispersion, or can be used in the form of a dried powder after removing the organic solvent from the dispersion by a drying treatment or the like.

前記分散体には本発明の効果を損なわない任意成分が含まれていてもよい。分散体におけるこれらの任意成分の含有量は、配合量で換算して、好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは0.2質量%以上であり、更に好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下であり、更に好ましくは10質量%以下である。任意成分が2種以上の場合、任意成分の量は各任意成分の合計量である。 The dispersion may contain optional ingredients that do not impair the effects of the present invention. The content of these optional components in the dispersion is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and still more preferably 0.5% by mass in terms of the blending amount. or more, preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less. When there are two or more optional ingredients, the amount of optional ingredients is the total amount of each optional ingredient.

本発明の製造方法によって製造された微細化疎水変性セルロース繊維は分散性に優れたものであるが、修飾基を有する化合物と微細化疎水変性セルロース繊維の分散性とに着目し、改質工程で特定の修飾基を有する化合物を使用することにより、製造方法の更なる低コスト化と工程の簡略化を達成し得た本発明は、従来より知られた発明からは発想し得ない。 The finely divided hydrophobically modified cellulose fibers produced by the production method of the present invention are excellent in dispersibility. The present invention, in which further cost reduction and process simplification of the production method can be achieved by using a compound having a specific modifying group, cannot be conceived from conventionally known inventions.

<樹脂組成物及びその製造方法>
本発明の樹脂組成物は、前記製造方法によって製造された微細化疎水変性セルロース繊維と樹脂とを混合することにより得られるものであり、該微細化疎水変性セルロース繊維は、前述の本発明の製造方法によって製造されるものである。かかる樹脂組成物を使用して、公知の成形方法により成形体を製造できる。
<Resin composition and its manufacturing method>
The resin composition of the present invention is obtained by mixing the finely divided hydrophobically-modified cellulose fibers produced by the above-mentioned production method with a resin, and the finely divided hydrophobically-modified cellulose fibers are produced according to the above-described production method of the present invention. manufactured by the method. Using such a resin composition, a molded article can be produced by a known molding method.

(樹脂)
使用できる樹脂は特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂を用いることができる。かかる熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、セルロース系樹脂及びゴム系樹脂は、樹脂として1種のみ使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(resin)
Resins that can be used are not particularly limited, but thermoplastic resins, curable resins, cellulose-based resins, and rubber-based resins can be used, for example. Such thermoplastic resins, curable resins, cellulose resins and rubber resins may be used singly or in combination of two or more.

(熱可塑性樹脂)
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樹脂;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン樹脂;塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、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、ポリビニルアセタール樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂等のビニル樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;ポリアミド樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、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。これらの中でも、分散性に優れる樹脂組成物が得られることから、オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、塩化ビニル樹脂及びポリウレタン樹脂が好ましい。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概念を意味する。
(Thermoplastic resin)
Thermoplastic resins include saturated polyester resins such as polylactic acid resins; olefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins; vinyl chloride resins, vinylidene chloride resins, styrene resins, vinyl ether resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl acetal resins, and polyvinyl acetate resins. Vinyl resins such as resins; (meth)acrylic resins; polyamide resins; polycarbonate resins; polysulfone resins; These thermoplastic resins may be used alone or as a mixed resin of two or more. Among these resins, olefin resins, polycarbonate resins, (meth)acrylic resins, vinyl chloride resins and polyurethane resins are preferable because a resin composition having excellent dispersibility can be obtained. In addition, in this specification, (meth)acrylic resin means the concept including methacrylic resin and acrylic resin.

(メタ)アクリル系樹脂としては、該樹脂を構成する全重合体の単量体単位の合計を基準として、50重量%以上の(メタ)アクリル酸メチルを単量体単位として含むものが好ましく、メタクリル系樹脂がより好ましい。 The (meth)acrylic resin preferably contains 50% by weight or more of methyl (meth)acrylate as a monomer unit based on the total monomer units of all the polymers constituting the resin, A methacrylic resin is more preferred.

メタクリル系樹脂は、メタクリル酸メチル及びこれに共重合可能な他の単量体を共重合することによって製造することができる。重合方法は特に限定されず、例えば、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、注型重合法(例えば、セルキャスト重合法)などが挙げられる。 A methacrylic resin can be produced by copolymerizing methyl methacrylate and other monomers copolymerizable therewith. The polymerization method is not particularly limited, and examples thereof include a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a cast polymerization method (eg, a cell cast polymerization method), and the like.

(硬化性樹脂)
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。
光硬化性樹脂は、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。
(Curable resin)
As the curable resin, a photocurable resin and/or a thermosetting resin are preferable.
A photocurable resin undergoes a polymerization reaction by using a photopolymerization initiator that generates radicals and cations when irradiated 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-ジアルキルジオン類化合物類、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、特開2018-024967号公報の段落0113に記載の化合物が挙げられる。 Examples of the photopolymerization initiator include acetophenones, benzophenones, ketals, anthraquinones, thioxanthones, azo compounds, peroxides, 2,3-dialkyldione compounds, disulfide compounds, thiuram compounds, and fluoroamines. compounds and the like. More specific examples include compounds described in paragraph 0113 of JP-A-2018-024967.

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。 A photopolymerization initiator can polymerize, for example, monomers (monofunctional monomers, polyfunctional monomers), oligomers or resins having reactive unsaturated groups.

単官能単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステルなどの(メタ)アクリル系単量体、ビニルピロリドンなどのビニル系単量体、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなどの架橋環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。多官能単量体には、2~8程度の重合性基を有する多官能単量体が含まれ、2官能単量体としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの架橋環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。3~8官能単量体としては、例えば、グリセリントリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 Examples of monofunctional monomers include (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylic acid esters, vinyl monomers such as vinylpyrrolidone, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, and the like. Examples thereof include (meth)acrylates having a crosslinked cyclic hydrocarbon group. Polyfunctional monomers include polyfunctional monomers having about 2 to 8 polymerizable groups, and bifunctional monomers include, for example, ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth) ) di(meth)acrylate having a crosslinked cyclic hydrocarbon group such as acrylate. Tri- to octa-functional monomers include, for example, glycerin tri(meth)acrylate.

反応性不飽和基を有するオリゴマー又は樹脂としては、ビスフェノールA-アルキレンオキサイド付加体の(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート(ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ノボラック型エポキシ(メタ)アクリレートなど)、ポリエステル(メタ)アクリレート(例えば、脂肪族ポリエステル型(メタ)アクリレート、芳香族ポリエステル型(メタ)アクリレートなど)、ウレタン(メタ)アクリレート(ポリエステル型ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエーテル型ウレタン(メタ)アクリレートなど)、シリコーン(メタ)アクリレートなどが例示できる。これらのオリゴマー又は樹脂は、前記単量体と共に用いても良い。 Examples of oligomers or resins having reactive unsaturated groups include (meth)acrylates of bisphenol A-alkylene oxide adducts, epoxy (meth)acrylates (bisphenol A type epoxy (meth)acrylates, novolac type epoxy (meth)acrylates, etc.). , polyester (meth)acrylate (e.g., aliphatic polyester type (meth)acrylate, aromatic polyester type (meth)acrylate, etc.), urethane (meth)acrylate (polyester type urethane (meth)acrylate, polyether type urethane (meth)acrylate) acrylate, etc.), silicone (meth)acrylate, and the like. These oligomers or resins may be used together with the above monomers.

光硬化性樹脂は、凝集物が少なく、透明性に優れる樹脂組成物や成形体が得られる観点から、好ましい。 A photocurable resin is preferable from the viewpoint of obtaining a resin composition or a molded article having few aggregates and excellent transparency.

熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂及びポリイミド樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。これらの中では、分散性に優れる分散液が得られることから、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂が好ましく、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂がより好ましい。 Thermosetting resins include, for example, epoxy resins, phenol resins, phenoxy resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, diallyl phthalate resins, polyurethane resins, silicon resins and polyimide resins. A thermosetting resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, epoxy resins, phenol resins, phenoxy resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, and polyurethane resins are preferred because they give dispersions with excellent dispersibility. , polyurethane resin is more preferred.

前記樹脂成分を用いる場合は、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体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、硬化剤の配合量は、樹脂の種類及び/又は使用する硬化剤の種類により適宜設定すればよい。 When using the resin component, it is preferable to use a curing agent. By blending the curing agent, the molded article obtained from the resin composition can be strongly molded, and the mechanical strength can be improved. The amount of the curing agent to be blended may be appropriately set according to the type of resin and/or the type of curing agent used.

(セルロース系樹脂)
セルロース系樹脂としては、酢酸セルロース(セルロースアセテート)、セルロースアセテートプロピオネート等のセルロース混合アシレートなどの有機酸エステル;硝酸セルロース、リン酸セルロース等の無機酸エステル;硝酸酢酸セルロース等の有機酸無機酸混酸エステル;アセチル化ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロースエーテルエステルなどが挙げられる。上記酢酸セルロースには、セルローストリアセテート(アセチル置換度2.6~3)、セルロースジアセテート(アセチル置換度2以上2.6未満)、セルロースモノアセテートが含まれる。セルロース系樹脂は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Cellulose resin)
Cellulose-based resins include organic acid esters such as cellulose mixed acylates such as cellulose acetate (cellulose acetate) and cellulose acetate propionate; inorganic acid esters such as cellulose nitrate and cellulose phosphate; organic acids such as cellulose nitrate acetate; mixed acid esters; cellulose ether esters such as acetylated hydroxypropyl cellulose; The cellulose acetate includes cellulose triacetate (acetyl substitution degree of 2.6 to 3), cellulose diacetate (acetyl substitution degree of 2 or more and less than 2.6), and cellulose monoacetate. Cellulose-based resins may be used alone or in combination of two or more.

(ゴム系樹脂)
また、本発明では、樹脂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やシリカ等の無機フィラー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、分散体にゴム系樹脂を配合することで得られる樹脂組成物中での分散性に優れることから、機械的強度及び耐熱性に優れる分散液や成形体(ゴム)を提供することが可能になると考えられる。
(rubber resin)
Further, in the present invention, a rubber-based resin can be used as the resin. In order to increase the strength of rubber-based resins, products containing inorganic fillers such as carbon black and silica are widely used as reinforcing materials, but it is thought that there is a limit to the reinforcing effect. However, it is possible to provide a dispersion and a molded article (rubber) with excellent mechanical strength and heat resistance because it has excellent dispersibility in a resin composition obtained by blending a rubber-based resin into the dispersion. is considered to be

ゴム系樹脂としては、ジエン系ゴム、非ジエン系ゴムが好ましい。
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体ゴム、クロロプレンゴム及び変性天然ゴム等が挙げられる。変性天然ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム、水素化天然ゴム等が挙げられる。非ジエン系ゴムとしては、ブチルゴム、エチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、多硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴムなどが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
As the rubber-based resin, diene-based rubber and non-diene-based rubber are preferable.
Examples of diene rubbers include natural rubber, polyisoprene rubber, polybutadiene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, butyl rubber, butadiene-acrylonitrile copolymer rubber, chloroprene rubber and modified natural rubber. Examples of modified natural rubber include epoxidized natural rubber and hydrogenated natural rubber. Non-diene rubbers include butyl rubber, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluororubber, acrylic rubber, polysulfide rubber, epichlorohydrin rubber, and the like. These can be used individually or in combination of 2 or more types.

総合すると、樹脂組成物に含有される樹脂としては、オレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ビニル樹脂及びゴム系樹脂からなる群より選択される1種以上が好ましい。 In summary, the resin contained in the resin composition is selected from the group consisting of olefin resins, polyurethane resins, polycarbonate resins, (meth)acrylic resins, epoxy resins, phenolic resins, phenoxy resins, vinyl resins and rubber resins. are preferably one or more.

本発明の樹脂組成物における樹脂の量は、成形体の所望の物性や成形法によって一概には決められないが、樹脂本来の性能を発揮させる観点から、配合量で換算して、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上であり、一方、微細化疎水変性セルロース繊維の添加効果を発揮させる観点から、好ましくは99.9質量%以下、より好ましくは99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%以下である。 The amount of the resin in the resin composition of the present invention cannot be unconditionally determined depending on the desired physical properties of the molded article and the molding method, but from the viewpoint of exhibiting the inherent performance of the resin, it is preferably 10 in terms of the blending amount. % by mass or more, more preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 40% by mass or more. 9% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less.

本発明の樹脂組成物における微細化疎水変性セルロース繊維の量は、樹脂組成物の所望の物性や成形法によって一概には決められないが、微細化疎水変性セルロース繊維の添加効果を発揮させる観点から、配合量で換算して、樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上であり、一方、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは30質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。 The amount of the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers in the resin composition of the present invention cannot be unconditionally determined depending on the desired physical properties of the resin composition and the molding method, but from the viewpoint of exhibiting the addition effect of the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers. , preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass or more, still more preferably 0.5 parts by mass or more, still more preferably 1 part by mass, based on 100 parts by mass of the resin, in terms of the compounding amount On the other hand, it is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, still more preferably 30 parts by mass or less, still more preferably 10 parts by mass or less.

(その他の成分)
本発明の樹脂組成物は、前記成分以外に、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。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。
(other ingredients)
In addition to the above components, the resin composition of the present invention includes a plasticizer, a crystal nucleating agent, a filler (inorganic filler, organic filler), a hydrolysis inhibitor, a flame retardant, an antioxidant, hydrocarbon waxes, and Lubricants that are anionic surfactants, ultraviolet 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, glue, and casein; inorganic compounds such as tannin, zeolite, ceramics, and metal powders; fragrances; flow control agents; leveling agents; It can be contained within a range that does not impair the effect. Similarly, other polymer materials and other resin compositions can be added within a range that does not impair the effects of the present invention.

可塑剤としては、特に限定はなく、従来からの可塑剤であるフタル酸エステルやコハク酸エステル、アジピン酸エステルといった多価カルボン酸エステル、グリセリン等脂肪族ポリオールの脂肪酸エステル等が挙げられる。具体的には、特開2008-174718号公報及び特開2008-115372号公報に記載の可塑剤が例示される。 The plasticizer is not particularly limited, and includes conventional plasticizers such as polyvalent carboxylic acid esters such as phthalates, succinates and adipates, and fatty acid esters of aliphatic polyols such as glycerin. Specifically, plasticizers described in JP-A-2008-174718 and JP-A-2008-115372 are exemplified.

また、本発明の樹脂組成物がゴム系樹脂を含有する場合には、前記以外の成分として、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カーボンブラックやシリカ等の補強用充填剤、各種薬品、例えば加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、プロセスオイル、植物油脂、可塑剤等のタイヤ用、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。 In addition, when the resin composition of the present invention contains a rubber-based resin, carbon black or silica commonly used in the rubber industry may optionally be added as components other than the above as long as the object of the present invention is not impaired. Reinforcing fillers such as, various chemicals such as vulcanizing agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, anti-scorch agents, zinc white, stearic acid, process oils, vegetable oils, plasticizers for tires, and other general rubbers Various additives blended for use can be blended in conventional general amounts.

(樹脂組成物の製造方法)
本発明の樹脂組成物は、各成分、即ち、微細化疎水変性セルロース繊維及び樹脂を高圧ホモジナイザーで混合することにより、製造することができる。あるいは、これらの各成分を、ヘンシェルミキサー、自転公転式攪拌機等で攪拌、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することでも調製することができる。
(Method for producing resin composition)
The resin composition of the present invention can be produced by mixing each component, that is, the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers and the resin with a high-pressure homogenizer. Alternatively, these components are stirred with a Henschel mixer, a rotation-revolution stirrer, or the like, or melt-kneaded using a known kneader such as a closed kneader, a single-screw or twin-screw extruder, and an open-roll kneader. It can also be prepared by

<成形体>
成形体は、樹脂組成物を利用した押出成形、射出成形、プレス成形、注型成形又は溶媒キャスト法等の公知の成形方法を適宜用いることによって調製することができる。本発明の樹脂組成物は、微細化疎水変性セルロース繊維の分散性に優れているので、成形体である各種樹脂製品の機械的強度が従来品よりも向上している。そのため、成形体を各種用途に好適に用いることができる。
<Molded body>
The molded article can be prepared by appropriately using a known molding method such as extrusion molding, injection molding, press molding, cast molding or solvent casting using a resin composition. Since the resin composition of the present invention is excellent in the dispersibility of the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers, the mechanical strength of various resin products, which are moldings, is improved as compared with conventional products. Therefore, the molded article can be suitably used for various purposes.

樹脂組成物や成形体が使用できる用途は特に限定されないが、例えば透明樹脂材料、3次元造形材料、クッション材、補修材、接着剤、粘着剤、シーリング材、断熱材、吸音材、人工皮革材料、塗料、電子材、包装材料、タイヤ、自動車部品、繊維複合材料に用いることができる。これらの中でも、透明性に優れる成形体が得られる観点からは、特に透明樹脂材料、接着剤、粘着剤、人工皮革材料、塗料、電子材、繊維複合材料用途が好ましく、強度発現の観点からは3次元造形材料、クッション材、補修材、シーリング材、断熱材、吸音材、タイヤ、自動車部品用途が好ましい。 Applications for which the resin composition and molded article can be used are not particularly limited, but examples include transparent resin materials, three-dimensional modeling materials, cushioning materials, repair materials, adhesives, adhesives, sealing materials, heat insulating materials, sound absorbing materials, and artificial leather materials. , paints, electronic materials, packaging materials, tires, automobile parts, and fiber composite materials. Among these, transparent resin materials, adhesives, pressure-sensitive adhesives, artificial leather materials, paints, electronic materials, and fiber composite materials are particularly preferable from the viewpoint of obtaining molded articles with excellent transparency, and from the viewpoint of strength development. Three-dimensional modeling materials, cushion materials, repair materials, sealing materials, heat insulating materials, sound absorbing materials, tires, and automobile parts are preferred.

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。なお、この実施例は、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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. It should be noted that this example is merely an illustration of the present invention and does not imply any limitation. Parts in the examples are parts by weight unless otherwise specified. "Atmospheric pressure" means 101.3 kPa, and "room temperature" means 25°C.

〔セルロース繊維、アニオン性基含有セルロース繊維、短繊維化セルロース繊維及び疎水変性セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長〕
測定対象のセルロース繊維にイオン交換水を加えて、その含有量が0.01質量%の分散液を調製する。該分散液を湿式分散タイプ画像解析粒度分布計(ジャスコインターナショナル社製、商品名:IF-3200)を用いて、フロントレンズ:2倍、テレセントリックズームレンズ:1倍、画像分解能:0.835μm/ピクセル、シリンジ内径:6515μm、スペーサー厚み:500μm、画像認識モード:ゴースト、閾値:8、分析サンプル量:1mL、サンプリング:15%の条件で測定する。セルロース繊維を100本以上測定し、それらの平均ISO繊維径を平均繊維径をとして、平均ISO繊維長を平均繊維長として算出する。
[Average Fiber Diameter and Average Fiber Length of Cellulose Fibers, Anionic Group-Containing Cellulose Fibers, Chopped Cellulose Fibers, and Hydrophobically Modified Cellulose Fibers]
Ion-exchanged water is added to the cellulose fibers to be measured to prepare a dispersion having a content of 0.01% by mass. Using a wet dispersion type image analysis particle size distribution meter (manufactured by Jusco International Co., Ltd., trade name: IF-3200), the dispersion is measured with a front lens of 2x, a telecentric zoom lens of 1x, and an image resolution of 0.835 μm/pixel. , syringe inner diameter: 6515 μm, spacer thickness: 500 μm, image recognition mode: ghost, threshold: 8, analysis sample amount: 1 mL, sampling: 15%. 100 or more cellulose fibers are measured, the average ISO fiber diameter is calculated as the average fiber diameter, and the average ISO fiber length is calculated as the average fiber length.

〔微細化疎水変性セルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長〕
微細化疎水変性セルロース繊維にイオン交換水又はメタノール/水=2/1の混合溶媒を加えて、その含有量が0.0001質量%の分散液を調製する。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する。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100本以上抽出し、それらの繊維高さから平均繊維径を算出する。繊維方向の距離から平均繊維長を算出する。
[Average fiber diameter and average fiber length of miniaturized hydrophobically modified cellulose fiber]
Ion-exchanged water or a mixed solvent of methanol/water=2/1 is added to the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers to prepare a dispersion having a content of 0.0001% by mass. An atomic force microscope (AFM, Nanoscope III Tapping mode AFM, manufactured by Digital Instruments Co., Ltd., the probe is Nanosensors Point Probe (NCH ) is used to measure the fiber height of the cellulose fibers in the observation sample. At that time, 100 or more cellulose fibers are extracted from a microscope image in which the cellulose fibers can be confirmed, and the average fiber diameter is calculated from the fiber heights. Calculate the average fiber length from the distance in the fiber direction.

〔アニオン性基含有セルロース繊維、短繊維化セルロース繊維、疎水変性セルロース繊維のアニオン性基含有量〕
乾燥質量0.5gの、測定対象のセルロース繊維を100mLビーカーにとり、イオン交換水又はメタノール/水=2/1の混合溶媒を加えて全体で55mLとし、そこに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mLを加えて分散液を調製する。セルロース繊維が十分に分散するまで該分散液を攪拌する。この分散液に0.1M塩酸を加えてpHを2.5~3に調整し、自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、商品名:AUT-710)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を待ち時間60秒の条件で該分散液に滴下し、1分ごとの電導度及びpHの値を測定する。pH11程度になるまで測定を続け、電導度曲線を得る。この電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、次式により、測定対象のセルロース繊維のアニオン性基含有量を算出する。
アニオン性基含有量(mmol/g)=水酸化ナトリウム滴定量×水酸化ナトリウム水溶液濃度(0.05M)/測定対象のセルロース繊維の質量(0.5g)
[Anionic group content of anionic group-containing cellulose fiber, short cellulose fiber, and hydrophobically modified cellulose fiber]
Take 0.5 g of dry mass of cellulose fiber to be measured in a 100 mL beaker, add ion-exchanged water or a mixed solvent of methanol/water = 2/1 to make a total of 55 mL, and add 5 mL of 0.01 M sodium chloride aqueous solution. to prepare a dispersion. The dispersion is stirred until the cellulose fibers are well dispersed. Add 0.1 M hydrochloric acid to this dispersion to adjust the pH to 2.5 to 3, and wait for 0.05 M sodium hydroxide aqueous solution using an automatic titrator (manufactured by Toa DKK Co., Ltd., trade name: AUT-710). It is added dropwise to the dispersion for 60 seconds, and the conductivity and pH values are measured every minute. The measurement is continued until the pH reaches about 11, and a conductivity curve is obtained. From this conductivity curve, the titration amount of sodium hydroxide is obtained, and the anionic group content of the cellulose fiber to be measured is calculated by the following formula.
Anionic group content (mmol/g) = sodium hydroxide titration amount x sodium hydroxide aqueous solution concentration (0.05M)/mass of cellulose fiber to be measured (0.5g)

〔分散体又は分散液中の固形分含有量〕
ハロゲン水分計(島津製作所社製、商品名:MOC-120H)を用いて行う。サンプル1gに対して150℃恒温で30秒ごとの測定を行い、質量減少が0.1%以下となった値を固形分含有量とする。
[Solid content in dispersion or dispersion]
A halogen moisture meter (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: MOC-120H) is used. A 1 g sample is measured at a constant temperature of 150° C. every 30 seconds, and the value at which the mass reduction becomes 0.1% or less is taken as the solid content.

〔疎水変性セルロース繊維の修飾基の平均結合量及び導入率(イオン結合)〕
修飾基の結合量を次のIR測定方法により求め、下記式によりその平均結合量及び導入率を算出する。IR測定は、具体的には、乾燥させた疎水変性セルロース繊維を赤外吸収分光装置(IR)(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、商品名:Nicolet 6700)を用いATR法にて測定し、次式により、修飾基の平均結合量及び導入率を算出する。以下はアニオン性基がカルボキシ基の場合を示す。以下の「1720cm-1のピーク強度」は、カルボニル基に由来するピーク強度である。なお、カルボキシ基以外のアニオン性基の場合はピーク強度の値を適宜変更し、修飾基の平均結合量及び導入率を算出すればよい。
修飾基の平均結合量(mmol/g)=[修飾基導入前のセルロース繊維のカルボキシ基含有量(mmol/g)]×[(修飾基導入前のセルロース繊維の1720cm-1のピーク強度 - 疎水変性セルロース繊維の1720cm-1のピーク強度)÷修飾基導入前のセルロース繊維の1720cm-1のピーク強度]
1720cm-1のピーク強度:カルボン酸のカルボニル基に由来するピーク強度
修飾基の導入率(%)={修飾基の平均結合量(mmol/g)/修飾基導入前のセルロース繊維中のカルボキシ基含有量(mmol/g)}×100
[Average bonding amount and introduction rate (ionic bond) of modifying group of hydrophobically modified cellulose fiber]
The bonding amount of the modifying group is determined by the following IR measurement method, and the average bonding amount and introduction ratio are calculated by the following formula. Specifically, the IR measurement is performed by measuring the dried hydrophobically modified cellulose fiber by the ATR method using an infrared absorption spectrometer (IR) (manufactured by Thermo Fisher Scientific, trade name: Nicolet 6700). The average bonding amount and introduction rate of the modifying group are calculated by the formula. The following shows the case where the anionic group is a carboxy group. The “1720 cm −1 peak intensity” below is the peak intensity derived from the carbonyl group. In the case of an anionic group other than the carboxyl group, the peak intensity value may be appropriately changed to calculate the average bonding amount and introduction ratio of the modifying group.
Average binding amount of modifying group (mmol/g) = [Carboxy group content of cellulose fiber before introducing modifying group (mmol/g)] × [(Peak intensity at 1720 cm -1 of cellulose fiber before introducing modifying group - Hydrophobicity 1720 cm −1 peak intensity of modified cellulose fiber)/1720 cm −1 peak intensity of cellulose fiber before introduction of modifying group]
Peak intensity at 1720 cm −1 : Peak intensity derived from carbonyl group of carboxylic acid Modification group introduction rate (%)={Average amount of modification group bound (mmol/g)/Carboxy group in cellulose fiber before introduction of modification group Content (mmol/g)}×100

〔疎水変性セルロース繊維の修飾基の平均結合量及び導入率(アミド結合)〕
修飾基の平均結合量を下記式により算出する。以下はアニオン性基がカルボキシ基の場合を示す。なお、カルボキシ基以外のアニオン性基の場合はカルボキシ基を当該アニオン性基に置き換えて、修飾基の平均結合量及び導入率を算出すればよい。
修飾基の平均結合量(mmol/g)=修飾基導入前のセルロース繊維中のカルボキシ基含有量(mmol/g)-修飾基導入後のセルロース繊維中のカルボキシ基含有量(mmol/g)
修飾基の導入率(%)={修飾基の平均結合量(mmol/g)/修飾基導入前のセルロース繊維中のカルボキシ基含有量(mmol/g)}×100
[Average bond amount and introduction ratio (amide bond) of modifying group of hydrophobically modified cellulose fiber]
The average bonding amount of the modifying group is calculated by the following formula. The following shows the case where the anionic group is a carboxy group. In the case of an anionic group other than a carboxyl group, the carboxyl group is replaced with the anionic group, and the average binding amount and introduction rate of the modifying group can be calculated.
Average bonding amount of modifying group (mmol/g) = carboxy group content in cellulose fiber before modification group introduction (mmol/g) - carboxy group content in cellulose fiber after modification group introduction (mmol/g)
Modification group introduction rate (%) = {average bonding amount of modification group (mmol/g)/carboxy group content in cellulose fiber before introduction of modification group (mmol/g)} x 100

〔疎水変性セルロース繊維におけるセルロース原料100質量部に対する修飾基の総質量部〕
修飾基の質量は、前記の「疎水変性セルロース繊維の修飾基の平均結合量」と修飾用化合物の分子量から算出し、セルロース原料の質量は、下記の「セルロース繊維(換算量)」として次のように算出する。
[Total parts by mass of modifying groups per 100 parts by mass of cellulose raw material in hydrophobically modified cellulose fiber]
The mass of the modifying group is calculated from the "average bonding amount of the modifying group of the hydrophobically-modified cellulose fiber" and the molecular weight of the modifying compound, and the mass of the cellulose raw material is the following "cellulose fiber (converted amount)" below. Calculate as follows.

〔疎水変性セルロース繊維におけるセルロース繊維(換算量)〕
疎水変性セルロース繊維におけるセルロース繊維(換算量)は、以下の方法によって測定する。
(1)添加される修飾用化合物が1種類の場合
セルロース繊維量(換算量)を下記式Aによって算出する。
<式A>
セルロース繊維量(換算量)(g)=疎水変性セルロース繊維の質量(g)/〔1+修飾用化合物の分子量(g/mol)×修飾基の結合量(mmol/g)×0.001〕
[Cellulose fiber (converted amount) in hydrophobically modified cellulose fiber]
The cellulose fiber (converted amount) in the hydrophobically modified cellulose fiber is measured by the following method.
(1) When only one type of modifying compound is added The amount of cellulose fiber (converted amount) is calculated by the following formula A.
<Formula A>
Amount of cellulose fiber (converted amount) (g)=mass of hydrophobically modified cellulose fiber (g)/[1+molecular weight of modifying compound (g/mol)×binding amount of modifying group (mmol/g)×0.001]

(2)添加される修飾用化合物が2種類以上の場合
各修飾用化合物のモル比率(即ち、添加される修飾用化合物の合計モル量を1とした時のモル比率)を考慮して、セルロース繊維量(換算量)を算出する。
(2) When two or more types of modifying compounds are added, considering the molar ratio of each modifying compound (that is, the molar ratio when the total molar amount of the modifying compounds to be added is 1), Calculate the amount of fiber (converted amount).

なお、セルロース繊維と修飾用化合物との結合様式がイオン結合の場合、上述の式Aにおいて、「修飾用化合物の分子量」とは、修飾用化合物が第1級アミン、第2級アミン又は第3級アミンである場合は「修飾用化合物全体の分子量」を指す。
一方、セルロース繊維と修飾用化合物との結合様式がアミド結合の場合、上述の式Aにおいて、「修飾用化合物の分子量」とは、修飾用化合物が第1級アミン又は第2級アミンである場合、「(修飾基を有する化合物全体の分子量)-18」である。
When the binding mode between the cellulose fiber and the modifying compound is an ionic bond, the "molecular weight of the modifying compound" in the above formula A means that the modifying compound is a primary amine, secondary amine or tertiary amine. In the case of a class amine, it refers to the "molecular weight of the entire modifying compound".
On the other hand, when the bonding mode between the cellulose fiber and the modifying compound is an amide bond, in the above formula A, the "molecular weight of the modifying compound" means that the modifying compound is a primary amine or a secondary amine. , “(molecular weight of the entire compound having a modifying group) −18”.

〔アニオン変性セルロース繊維の調製〕
調製例1(針葉樹の酸化パルプ)
針葉樹の漂白クラフトパルプ(フレッチャー チャレンジ カナダ社製、商品名「Machenzie」、CSF650ml)を天然セルロース繊維として用いた。TEMPOとしては、市販品(ALDRICH社製、Free radical、98質量%)を用いた。次亜塩素酸ナトリウムとしては、市販品(和光純薬工業社製)を用いた。臭化ナトリウムとしては、市販品(和光純薬工業社製)を用いた。
[Preparation of anion-modified cellulose fibers]
Preparation Example 1 (coniferous oxidized pulp)
Bleached kraft pulp of softwood (manufactured by Fletcher Challenge Canada, trade name "Machenzie", 650 ml of CSF) was used as the natural cellulose fiber. As TEMPO, a commercial product (manufactured by ALDRICH, Free radical, 98% by mass) was used. As sodium hypochlorite, a commercial product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. As sodium bromide, a commercial product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.

まず、針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gのイオン交換水で十分に撹拌した後、該パルプ質量100gに対し、TEMPO1.6g、臭化ナトリウム10g、次亜塩素酸ナトリウム28.4gをこの順で添加した。自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、商品名:AUT-701)でpHスタット滴定を用い、十分な撹拌下、0.5M水酸化ナトリウムを滴下してpHを10.5に保持した。反応を120分(20℃)行った後、水酸化ナトリウムの滴下を停止し、酸化パルプを得た。得られた酸化パルプを、コンパクト電気伝導率計(堀場製作所製、LAQUAtwin EC-33B)によるろ液の電導度測定において200μs/cm以下になるまでイオン交換水で十分に洗浄し、次いで脱水処理を行い、固形分34.6%のアニオン変性セルロース繊維を得た。このアニオン変性セルロース繊維の平均繊維径は40μm、平均繊維長は2022μm、カルボキシ基含有量は1.56mmol/gであった。 First, 100 g of bleached softwood kraft pulp fiber is sufficiently stirred with 9900 g of ion-exchanged water, and then 1.6 g of TEMPO, 10 g of sodium bromide, and 28.4 g of sodium hypochlorite are added in this order to 100 g of the pulp mass. added. Using pH stat titration with an automatic titrator (manufactured by Toa DKK Co., Ltd., trade name: AUT-701), 0.5 M sodium hydroxide was added dropwise under sufficient stirring to maintain the pH at 10.5. After the reaction was carried out for 120 minutes (20° C.), the dropwise addition of sodium hydroxide was stopped to obtain oxidized pulp. The obtained oxidized pulp was thoroughly washed with deionized water until the conductivity of the filtrate measured by a compact electrical conductivity meter (LAQUAtwin EC-33B, manufactured by Horiba, Ltd.) was 200 μs/cm or less, and then dehydrated. to obtain anion-modified cellulose fibers with a solid content of 34.6%. The anion-modified cellulose fibers had an average fiber diameter of 40 μm, an average fiber length of 2022 μm, and a carboxy group content of 1.56 mmol/g.

(修飾基を有する化合物)
上記のアニオン変性セルロース繊維に修飾基を導入するための修飾基を有する化合物として、以下のものを使用した。
ドデシルアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン、ジヘキシルアミン及びトリヘキシルアミン:いずれも市販の試薬
プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリエチルアミン:いずれも市販の試薬
EOPOアミン:下記に示す比較製造例1により得られたアミン
(Compound with modifying group)
As a compound having a modifying group for introducing a modifying group into the above anion-modified cellulose fibers, the following was used.
Dodecylamine, oleylamine, stearylamine, dihexylamine and trihexylamine: all commercially available reagents Propylamine, dipropylamine, triethylamine: all commercially available reagents EOPO amine: amine obtained in Comparative Production Example 1 shown below

比較製造例1(EO/PO共重合部を有するアミン(EOPOアミン)の製造) Comparative Production Example 1 (Production of amine having an EO/PO copolymer moiety (EOPO amine))

製造例1(EO/PO共重合部を有するアミン(EOPOアミン)の製造)
プロピレングリコール第三級ブチルエーテル132g(1モル)を1Lのオートクレーブに仕込み、75℃に加熱し、フレーク状の水酸化カリウム1.2gを加え、溶解するまで攪拌した。次いで、エチレンオキシド(EO)1541gとプロピレンオキシド(PO)35gを110℃で0.34MPaにて反応させた後、ケイ酸マグネシウム(ダラスグループ社製、商品名:Magnesol 30/40)7.14gを投入して95℃で中和し、得られた生成物をジ第三級ブチル-p-クレゾール 0.16gを添加、混合した後、濾過して、EO/PO共重合体であるポリエーテルを得た。
Production Example 1 (Production of amine having an EO/PO copolymer moiety (EOPO amine))
132 g (1 mol) of propylene glycol tertiary butyl ether was charged in a 1 L autoclave, heated to 75° C., 1.2 g of flaky potassium hydroxide was added and stirred until dissolved. Next, 1541 g of ethylene oxide (EO) and 35 g of propylene oxide (PO) were reacted at 110° C. and 0.34 MPa, and then 7.14 g of magnesium silicate (manufactured by Dallas Group, trade name: Magnesol 30/40) was added. 0.16 g of di-tertiary-butyl-p-cresol was added to the resulting product, mixed, and then filtered to obtain a polyether that was an EO/PO copolymer. rice field.

一方、酸化ニッケル/酸化銅/酸化クロム(モル比:75/23/2)(和光純薬工業社)の触媒を充填した1.250mLの管状反応容器に上記で得られたポリエーテル(8.4mL/min)、アンモニア(12.6mL/min)及び水素(0.8mL/min)をそれぞれ供給した。容器の温度を190℃に維持し、圧力を14MPaに維持した。そして容器からの粗流出液を70℃及び3.5mmHgにて30分間留去した。得られたアミノ化ポリエーテル200g及び15%塩酸水溶液93.6gをフラスコに仕込み、反応混合物を100℃にて3.75時間加熱し、第三級ブチルエーテルを酸で開裂させた。そして生成物を15%の水酸化カリウム水溶液144gで中和した。次に中和された生成物を112℃で一時間減圧留去して濾過し、式(i)で表されるEO/PO共重合部を有するモノアミンを得た。なお、得られたモノアミンは、EO/PO共重合部とアミンが直接結合しており、式(i)におけるRは水素原子であった。 On the other hand, a 1.250 mL tubular reactor filled with a catalyst of nickel oxide/copper oxide/chromium oxide (molar ratio: 75/23/2) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was charged with the polyether obtained above (8. 4 mL/min), ammonia (12.6 mL/min) and hydrogen (0.8 mL/min) were fed respectively. The vessel temperature was maintained at 190° C. and the pressure at 14 MPa. The crude effluent from the vessel was then distilled off at 70° C. and 3.5 mmHg for 30 minutes. 200 g of the resulting aminated polyether and 93.6 g of 15% aqueous hydrochloric acid solution were charged to a flask and the reaction mixture was heated at 100° C. for 3.75 hours to cleave the tertiary butyl ether with acid. The product was then neutralized with 144 g of 15% aqueous potassium hydroxide solution. The neutralized product was then distilled off under reduced pressure at 112° C. for 1 hour and filtered to obtain a monoamine having an EO/PO copolymer moiety represented by formula (i). In the obtained monoamine, the EO/PO copolymerization part and the amine were directly bonded, and R1 in formula (i) was a hydrogen atom.

Figure 0007208784000001
Figure 0007208784000001

なお、アミン共重合部の分子量は、1541〔EO分子量(44)×EO付加モル数(35)〕+464〔PO分子量(58)×PO付加モル数(8.0)〕+58〔出発原料中のPO部分分子量(プロピレングリコール)〕=2063
を四捨五入して2000と算出した。
The molecular weight of the amine copolymerization part is 1541 [EO molecular weight (44) × EO addition mole number (35)] + 464 [PO molecular weight (58) × PO addition mole number (8.0)] + 58 [in the starting material PO partial molecular weight (propylene glycol)] = 2063
was rounded to 2000.

調製例2(調製例1のアニオン変性セルロース繊維を用いた疎水変性セルロース繊維)
マグネティックスターラー、撹拌子を備えたビーカーに、調製例1で得られたアニオン変性セルロース繊維を絶乾質量で0.15g仕込んだ。続いて、ドデシルアミンを、アニオン変性セルロース繊維のカルボキシ基1molに対してアミノ基1molに相当する量を仕込み、溶媒としてのMEK 75gで溶解させた。反応液を室温(25℃)で1時間反応させることで、アニオン変性セルロース繊維にアミノ基が結合した疎水変性セルロース繊維のMEK懸濁液を得た(固形分含有量0.2質量%)。
Preparation Example 2 (Hydrophobic-modified cellulose fiber using the anion-modified cellulose fiber of Preparation Example 1)
Into a beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirring bar, 0.15 g of the anion-modified cellulose fibers obtained in Preparation Example 1 was charged in absolute dry mass. Subsequently, dodecylamine was charged in an amount corresponding to 1 mol of amino group per 1 mol of carboxy group of the anion-modified cellulose fiber, and dissolved in 75 g of MEK as a solvent. The reaction solution was reacted at room temperature (25° C.) for 1 hour to obtain an MEK suspension of hydrophobically modified cellulose fibers in which amino groups were bonded to anion-modified cellulose fibers (solid content: 0.2% by mass).

実施例1
調製例2で得られた疎水変性セルロース繊維のMEK懸濁液を、ホモジナイザー(プライミクス社製、商品名:T.K.ロボミックス)にて5000rpm、5分間撹拌後、高圧ホモジナイザー(吉田機械社製、商品名:ナノヴェイタL-ES)にて100MPaで10パス処理した。この処理によって、微細化疎水変性セルロース繊維がMEKに分散した分散体(固形分含有量0.2質量%)を得た。
Example 1
The MEK suspension of the hydrophobically modified cellulose fibers obtained in Preparation Example 2 was stirred with a homogenizer (manufactured by Primix, trade name: TK Robomix) at 5000 rpm for 5 minutes, and then stirred with a high-pressure homogenizer (manufactured by Yoshida Kikai Co., Ltd.). , trade name: NanoVita L-ES) at 100 MPa for 10 passes. By this treatment, a dispersion (solid content: 0.2% by mass) of finely divided hydrophobically modified cellulose fibers dispersed in MEK was obtained.

実施例2~5(修飾基を有する化合物の変更)
修飾基を有する化合物として、ドデシルアミンの代わりに表1に示す各化合物を用いたこと以外は調製例2及び実施例1と同様の処理を行って、微細化疎水変性セルロース繊維の分散体(固形分含有量0.2質量%)を得た。
Examples 2 to 5 (change of compounds having modifying groups)
Except for using each compound shown in Table 1 instead of dodecylamine as a compound having a modifying group, the same treatment as in Preparation Example 2 and Example 1 was performed to obtain a dispersion of finely divided hydrophobically modified cellulose fibers (solid content of 0.2% by weight) was obtained.

実施例6(高含有量における改質・分散)
調製例2における溶媒量を75gから30gに変更したこと以外は調製例2及び実施例5と同様の処理を行って、微細化疎水変性セルロース繊維の分散体(固形分含有量0.5質量%)を得た。
Example 6 (Modification/dispersion at high content)
The same treatment as in Preparation Example 2 and Example 5 was performed except that the amount of solvent in Preparation Example 2 was changed from 75 g to 30 g to obtain a dispersion of finely divided hydrophobically modified cellulose fibers (solid content: 0.5% by mass). ).

実施例7(溶媒の種類の変更)
調製例2における溶媒の種類をMEKからDMFに変更したこと以外は調製例2及び実施例5と同様の処理を行って、微細化疎水変性セルロース繊維の分散体(固形分含有量0.2質量%)を得た。この微細化疎水変性セルロース繊維の平均繊維径は2.3nm、平均繊維長は539nmであった。
Example 7 (change of solvent type)
The same treatment as in Preparation Example 2 and Example 5 was performed except that the type of solvent in Preparation Example 2 was changed from MEK to DMF, and a dispersion of finely divided hydrophobically modified cellulose fibers (solid content: 0.2 mass %) was obtained. The average fiber diameter of this miniaturized hydrophobically modified cellulose fiber was 2.3 nm, and the average fiber length was 539 nm.

比較例1~4(修飾基を有する化合物の種類の変更)
調製例2における修飾基を有する化合物の種類をドデシルアミンから表2に示す化合物に変更したこと以外は調製例2及び実施例1と同様の処理を行って、微細化疎水変性セルロース繊維の分散体(固形分含有量0.2質量%)を得た。なお、比較例4における修飾基を有する化合物の仕込み量は、アニオン変性セルロース繊維のカルボキシ基1molに対してアミノ基0.13molに相当する量とした。
Comparative Examples 1 to 4 (change of compound type having a modifying group)
The same treatments as in Preparation Example 2 and Example 1 were performed except that the type of compound having a modifying group in Preparation Example 2 was changed from dodecylamine to the compounds shown in Table 2 to obtain a dispersion of finely divided hydrophobically modified cellulose fibers. (solid content 0.2% by mass) was obtained. The amount of the compound having a modifying group in Comparative Example 4 was an amount corresponding to 0.13 mol of amino group per 1 mol of carboxy group of the anion-modified cellulose fiber.

得られた微細化疎水変性セルロース繊維の特性を、下記試験例1の方法に従って評価した。結果を表1~2に示す。 The properties of the resulting finely divided hydrophobically modified cellulose fibers were evaluated according to the method of Test Example 1 below. The results are shown in Tables 1-2.

試験例1(分散安定性試験)
得られた微細化疎水変性セルロース繊維の分散体を室温で1日間静置し、透明性や沈殿物の有無を目視で確認し、以下の評価基準に基づいて評価した。
評価A:透明状態又はやや白濁状態であり、沈殿物は生じない
評価B:一部沈殿物を確認
評価C:完全に分離し、全量が沈殿
分散安定性はA>B>Cの序列で評価され、分散安定性Aで優れた分散安定性を有していること、分散安定性Bで実使用に支障を来さない程度の分散安定性を有していることを示す。
Test Example 1 (dispersion stability test)
The obtained dispersion of finely divided hydrophobically modified cellulose fibers was allowed to stand at room temperature for 1 day, and the transparency and the presence or absence of precipitates were visually confirmed and evaluated based on the following evaluation criteria.
Evaluation A: Transparent state or slightly cloudy state, no precipitate Evaluation B: Partial precipitation confirmed Evaluation C: Complete separation, total amount precipitated Dispersion stability is evaluated in the order of A>B>C The dispersion stability A indicates excellent dispersion stability, and the dispersion stability B indicates dispersion stability to the extent that practical use is not hindered.

Figure 0007208784000002
Figure 0007208784000002

Figure 0007208784000003
Figure 0007208784000003

表1~2より、本発明の範囲内の級数・アルキル鎖長を有するアミンを、修飾基を有する化合物として選択することで、原料セルロースの繊維長や溶媒の種類に依らず、パルプ原料から良好に分散した微細化疎水変性セルロース繊維の分散体を調製可能であることが分かった。しかも、第4級アンモニウム塩を修飾基を有する化合物として使用した場合と比較して、本実施例で使用した特定の第1~第3級アミンを修飾基を有する化合物として使用した場合、得られる微細化疎水変性セルロース繊維の分散性は低いことが予想されたものの、本発明の方法によれば、得られた微細化疎水変性セルロース繊維の分散性は意外にも優れたものであることが分かった。
一方、比較例1~4に示すように、炭化水素基の鎖長が短いアミンやアミン塩化率が制限される高分子アミンを選択すると、微細化疎水変性セルロース繊維の分散体の分散安定性・ナノ分散性が低いことが分かった。
From Tables 1 and 2, by selecting an amine having a series and an alkyl chain length within the range of the present invention as a compound having a modifying group, it is possible to obtain good results from pulp raw materials regardless of the fiber length of raw cellulose and the type of solvent. It has been found that it is possible to prepare dispersions of finely divided, hydrophobically modified cellulose fibers dispersed in Moreover, compared to the case of using a quaternary ammonium salt as a compound having a modifying group, when using the specific primary to tertiary amines used in this example as a compound having a modifying group, the obtained Although the dispersibility of the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers was expected to be low, it was found that the dispersibility of the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers obtained according to the method of the present invention was surprisingly excellent. rice field.
On the other hand, as shown in Comparative Examples 1 to 4, when an amine having a short chain length of a hydrocarbon group or a polymeric amine having a limited amine salification rate is selected, dispersion stability and The nanodispersibility was found to be low.

本発明の製造方法によって得られた微細化疎水変性セルロース繊維は、有機溶媒に対して高い分散性を有するものであるため、該微細化疎水変性セルロース繊維を含有する分散体や樹脂組成物を、透明樹脂材料、3次元造形材料、クッション材、補修材、粘着剤、接着剤、シーリング材、断熱材、吸音材、人工皮革材料、塗料、電子材、包装材料、タイヤ、自動車部品、繊維複合材料等の各種樹脂製品の機械的強度の向上剤に好適に使用することができる。 Since the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers obtained by the production method of the present invention have high dispersibility in organic solvents, the dispersion and resin composition containing the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers are Transparent resin materials, 3D modeling materials, cushion materials, repair materials, adhesives, adhesives, sealants, heat insulating materials, sound absorbing materials, artificial leather materials, paints, electronic materials, packaging materials, tires, automobile parts, fiber composite materials It can be suitably used as a mechanical strength improver for various resin products such as.

Claims (6)

アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基に修飾基を有する化合物が結合してなる、平均繊維径が1μm以上300μm以下の疎水変性セルロース繊維を有機溶媒中で高圧ホモジナイザーを用いて微細化処理する工程を含む、微細化疎水変性セルロース繊維の製造方法であって、前記修飾基を有する化合物が下記一般式(1)~(3)で示されるアミンからなる群より選択される1種以上のアミンであり、前記疎水変性セルロース繊維における修飾基の総質量がセルロース繊維量100質量部に対して1質量部以上200質量部以下である、微細化疎水変性セルロース繊維の製造方法。
NH-R (1)
NH-R2’ (2)
N-R3’3’’ (3)
〔一般式(1)におけるRは炭素数6以上30以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、一般式(2)におけるR及びR2’は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、R及びR2’の総炭素数が8以上40以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、一般式(3)におけるR、R3’及びR3’’は、それぞれ同一又は異なっていてもよく、R、R3’及びR3’’の総炭素数が9以上50以下の直鎖又は分岐鎖の飽和又は不飽和の炭化水素基である。〕
A step of finely treating hydrophobically modified cellulose fibers having an average fiber diameter of 1 μm or more and 300 μm or less, which are obtained by binding a compound having a modifying group to an anionic group of anion-modified cellulose fibers, in an organic solvent using a high-pressure homogenizer. , a method for producing a finely divided hydrophobically modified cellulose fiber, wherein the compound having the modifying group is one or more amines selected from the group consisting of amines represented by the following general formulas (1) to (3), A method for producing miniaturized hydrophobically modified cellulose fibers, wherein the total mass of modifying groups in the hydrophobically modified cellulose fibers is 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less per 100 parts by mass of cellulose fibers.
NH2 - R1 (1)
NH—R 2 R 2′ (2)
NR 3 R 3′ R 3″ (3)
[R 1 in the general formula (1) is a linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and R 2 and R 2′ in the general formula (2) are the same or may be different, R 2 and R 2' are linear or branched saturated or unsaturated hydrocarbon groups having a total carbon number of 8 or more and 40 or less, and R 3 and R in general formula (3) 3′ and R 3″ may be the same or different, and each of R 3 , R 3′ and R 3″ is a linear or branched saturated or unsaturated group having a total carbon number of 9 or more and 50 or less. It is a hydrocarbon group. ]
前記修飾基を有する化合物が、アニオン変性セルロース繊維のアニオン性基にイオン結合及び/又は共有結合を介して結合してなるものである、請求項1に記載の製造方法。 2. The production method according to claim 1, wherein the compound having the modifying group binds to the anionic group of the anion-modified cellulose fiber via an ionic bond and/or a covalent bond. 前記アニオン性基が、カルボキシ基、リン酸基及びスルホン酸基からなる群より選択される1種以上の基を含む、請求項1又は2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the anionic group contains one or more groups selected from the group consisting of a carboxy group, a phosphoric acid group and a sulfonic acid group. 請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法によって製造された微細化疎水変性セルロース繊維と樹脂とを混合する工程を含む、樹脂組成物の製造方法。 A method for producing a resin composition, comprising the step of mixing the finely divided hydrophobically modified cellulose fibers produced by the production method according to any one of claims 1 to 3 with a resin. 樹脂が、オレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ビニル樹脂及びゴム系樹脂からなる群より選択される1種以上である、請求項4に記載の樹脂組成物の製造方法。 Claim 4, wherein the resin is one or more selected from the group consisting of olefin resins, polyurethane resins, polycarbonate resins, (meth)acrylic resins, epoxy resins, phenolic resins, phenoxy resins, vinyl resins and rubber resins. A method for producing the resin composition according to 1. 請求項4又は5に記載の樹脂組成物の製造方法によって製造された樹脂組成物を成形してなる樹脂成形体の製造方法。 6. A method for producing a resin molded product obtained by molding the resin composition produced by the method for producing a resin composition according to claim 4 or 5.
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