JP7356675B2 - Magnetic material-containing composite particles, method for producing magnetic material-containing composite particles, and dry powder - Google Patents

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本発明は、磁性材料内包複合粒子、磁性材料内包複合粒子の製造方法および乾燥粉体に関する。 The present invention relates to magnetic material-containing composite particles, a method for producing magnetic material-containing composite particles, and dry powder.

近年、木材中のセルロース繊維を、その構造の少なくとも一辺がナノメートルオーダーになるまで微細化し、新規な機能性材料として利用しようとする試みが活発に行われている。 In recent years, active efforts have been made to miniaturize cellulose fibers in wood until at least one side of their structure is on the order of nanometers, and to use them as new functional materials.

例えば、特許文献1に示されるように、木材セルロースに対しブレンダーやグラインダーによる機械処理を繰り返すことで、微細化セルロース繊維、すなわちセルロースナノファイバー(以下、CNFとも称する)が得られることが開示されている。この方法で得られるCNFは、短軸径が10~50nm、長軸径が1μmから10mmに及ぶことが報告されている。このCNFは、鋼鉄の1/5の軽さで5倍以上の強さを誇り、250m/g以上の膨大な比表面積を有することから、樹脂強化用フィラーや吸着剤としての利用が期待されている。 For example, as shown in Patent Document 1, it is disclosed that micronized cellulose fibers, that is, cellulose nanofibers (hereinafter also referred to as CNFs), can be obtained by repeatedly subjecting wood cellulose to mechanical treatment using a blender or a grinder. There is. It has been reported that CNF obtained by this method has a minor axis diameter ranging from 10 to 50 nm and a major axis diameter ranging from 1 μm to 10 mm. This CNF is one-fifth lighter than steel, more than five times stronger, and has a huge specific surface area of more than 250 m 2 /g, so it is expected to be used as a filler for reinforcing resins and as an adsorbent. ing.

また、木材中のセルロース繊維を微細化しやすいように予め化学処理したのち、家庭用ミキサー程度の低エネルギー機械処理により微細化してCNFを製造する試みが活発に行われている。上記化学処理の方法は特に限定されないが、セルロース繊維にアニオン性官能基を導入して微細化しやすくする方法が好ましい。セルロース繊維にアニオン性官能基が導入されることによってセルロースミクロフィブリル構造間に浸透圧効果で溶媒が浸入しやすくなり、セルロース原料の微細化に要するエネルギーを大幅に減少することができる。上記アニオン性官能基の導入方法としては特に限定されないが、例えば非特許文献1にはリン酸エステル化処理を用いて、セルロースの微細繊維表面を選択的にリン酸エステル化処理する方法が開示されている。また、特許文献2には、高濃度アルカリ水溶液中でセルロースをモノクロロ酢酸またはモノクロロ酢酸ナトリウムと反応させることによりカルボキシメチル化を行う方法が開示されている。また、オートクレーブ中でガス化したマレイン酸やフタル酸等の無水カルボン酸系化合物とセルロースを直接反応させてカルボキシ基を導入してもよい。 In addition, active attempts are being made to produce CNF by chemically treating the cellulose fibers in wood so that they can be easily made fine, and then using a low-energy mechanical treatment using a household mixer to make the fibers fine. The method of the above chemical treatment is not particularly limited, but a method of introducing anionic functional groups into cellulose fibers to facilitate micronization is preferred. By introducing anionic functional groups into the cellulose fibers, the solvent can easily penetrate between the cellulose microfibril structures due to the osmotic pressure effect, and the energy required to refine the cellulose raw material can be significantly reduced. The method for introducing the anionic functional group is not particularly limited, but for example, Non-Patent Document 1 discloses a method of selectively phosphoricating the surface of cellulose fine fibers using phosphoric esterifying treatment. ing. Further, Patent Document 2 discloses a method of carboxymethylating cellulose by reacting it with monochloroacetic acid or sodium monochloroacetate in a highly concentrated alkaline aqueous solution. Alternatively, carboxylic groups may be introduced by directly reacting cellulose with a carboxylic acid anhydride compound such as maleic acid or phthalic acid gasified in an autoclave.

また、比較的安定なN-オキシル化合物である2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル-1-オキシラジカル(TEMPO)を触媒として用い、セルロースの微細繊維表面を選択的に酸化する方法も報告されている(例えば、特許文献3を参照)。TEMPOを触媒として用いる酸化反応(TEMPO酸化反応)は、水系、常温、常圧で進行する環境調和型の化学改質が可能であり、木材中のセルロースに適用した場合、結晶内部には反応が進行せず、結晶表面のセルロース分子鎖が持つアルコール性1級炭素のみを選択的にカルボキシ基へと変換することができる。 In addition, a method of selectively oxidizing the surface of cellulose fine fibers using 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxy radical (TEMPO), which is a relatively stable N-oxyl compound, as a catalyst. has also been reported (for example, see Patent Document 3). The oxidation reaction using TEMPO as a catalyst (TEMPO oxidation reaction) is an environmentally friendly chemical modification that proceeds in water at room temperature and pressure, and when applied to cellulose in wood, the reaction occurs inside the crystal. It is possible to selectively convert only the alcoholic primary carbons of the cellulose molecular chains on the crystal surface into carboxy groups without proceeding.

TEMPO酸化によって選択的に結晶表面に導入されたカルボキシ基同士の電離に伴う浸透圧効果により、溶媒中で一本一本のセルロースミクロフィブリル単位に分散させた、セルロースシングルナノファイバー(以下、CSNFとも称する)を得ることが可能となる。CSNFは表面のカルボキシ基に由来した高い分散安定性を示す。木材からTEMPO酸化反応によって得られる木材由来のCSNFは、短軸径が3nm前後、長軸径が数十nm~数μmに及ぶ高アスペクト比を有する構造体であり、その水分散液および成形体は高い透明性を有することが報告されている。また、特許文献4にはCSNF分散液を塗布乾燥して得られる積層膜が、ガスバリア性を有することが報告されている。 Cellulose single nanofibers (hereinafter also referred to as CSNF), which are dispersed into individual cellulose microfibril units in a solvent, are produced by the osmotic pressure effect accompanying the ionization of carboxy groups selectively introduced to the crystal surface by TEMPO oxidation. ). CSNF exhibits high dispersion stability derived from the carboxy groups on the surface. Wood-derived CSNF obtained from wood by the TEMPO oxidation reaction is a structure with a high aspect ratio of around 3 nm in short axis diameter and several tens of nm to several μm in long axis diameter, and its aqueous dispersion and molded body is reported to have high transparency. Further, Patent Document 4 reports that a laminated film obtained by coating and drying a CSNF dispersion has gas barrier properties.

ここで、CNFの実用化に向けては、得られるCNF分散液の固形分濃度が0.1~5%程度と低くなってしまうことが課題となっている。例えば微細化セルロース分散体を輸送しようとした場合、大量の溶媒を輸送するに等しいため輸送費の高騰を招き、事業性が著しく損なわれるという問題がある。また、樹脂強化用の添加剤として用いる際にも、固形分が低いことによる添加効率の悪化や、溶媒である水が樹脂と馴染まない場合には複合化が困難となるといった問題がある。また、含水状態で取り扱う場合、含水CNF分散体の腐敗の恐れもあるため、冷蔵保管や防腐処理などの対策が必要となり、コストが増加する恐れもある。 Here, a problem facing the practical use of CNF is that the solid content concentration of the resulting CNF dispersion is as low as about 0.1 to 5%. For example, when attempting to transport a finely divided cellulose dispersion, transporting a large amount of solvent is equivalent to transporting a large amount of solvent, leading to an increase in transport costs, which significantly impairs business viability. Further, when used as an additive for reinforcing resins, there are problems such as deterioration of addition efficiency due to low solid content and difficulty in compounding if water as a solvent is not compatible with the resin. Furthermore, when handled in a hydrated state, there is a risk that the hydrated CNF dispersion will rot, so measures such as refrigerated storage and preservative treatment are required, which may increase costs.

しかしながら、単純に熱乾燥などで微細化セルロース分散液の溶媒を除去してしまうと、微細化セルロース同士が凝集・角質化し、あるいは膜化してしまい、添加剤として安定な機能発現が困難になってしまう。さらにCNFの固形分濃度が低いため、乾燥による溶媒除去工程自体に多大なエネルギーがかかってしまうことも事業性を損なう一因となる。
このように、CNFを分散液の状態で取り扱うこと自体が事業性を損なう原因となるため、CNFを容易に取り扱うことができる新たな取り扱い様態を提供することが強く望まれている。
However, if the solvent of the micronized cellulose dispersion is simply removed by heat drying, the micronized cellulose will aggregate, become keratinized, or form a film, making it difficult for it to function stably as an additive. Put it away. Furthermore, since the solid content concentration of CNF is low, the solvent removal step itself by drying requires a large amount of energy, which is another factor that impairs business viability.
As described above, handling CNF in the form of a dispersion liquid itself is a cause of impairing business viability, and therefore, it is strongly desired to provide a new handling mode that allows CNF to be handled easily.

以上例示したように、カーボンニュートラル材料であるCNFまたはCSNFをはじめとする、微細化セルロースに新たな機能性を付与する高機能部材開発に関して様々な検討がなされている。
一方、従来から様々な分野における機能性材料として、各種マイクロ粒子やマイクロカプセルが実用化されている。通常マイクロ粒子は各種ポリマーから形成されたマイクロサイズオーダーの粒子であり、例えば、充填材、スペーサー、研磨剤等として利用されている。
As exemplified above, various studies have been made regarding the development of high-performance members that impart new functionality to micronized cellulose, including CNF or CSNF, which are carbon neutral materials.
On the other hand, various microparticles and microcapsules have been put into practical use as functional materials in various fields. Generally, microparticles are micro-sized particles formed from various polymers, and are used, for example, as fillers, spacers, abrasives, and the like.

中でもポリマー粒子中に磁性材料を内包したマイクロ粒子は磁性材料が持つ磁気応答性を活かし、診断薬担体、細胞分離担体、細胞培養担体、核酸分離精製担体、たんぱく質分離精製担体、固定化酵素担体、ドラッグデリバリー担体、磁性トナー、磁性インク、磁性塗料などに用いられている。粒子内部に磁性材料を内包するマイクロ粒子の作製方法としては、懸濁重合を用いるもの(特許文献5)、乳化重合を用いるもの(特許文献6)、ミニエマルション重合法を用いるもの(特許文献7)が知られている。通常、いずれの作製方法も界面活性剤を用いて重合を行うが、界面活性剤を用いることで、攪拌操作や移送、助剤添加、塗工などの各工程で、発泡による泡トラブルの原因となったり、使用用途によっては、マイクロ粒子表面の界面活性剤による不具合が発生するため、界面活性剤を除去する必要があり、生産効率の低下を招いてしまう。さらに環境面においても界面活性剤の系外流出による廃水負荷も問題となっている。また、これらの作製方法で得られた粒子は再分散性が悪く、一旦乾燥させた場合、粒子の凝集が発生し、凝集したものを再分散させることが困難である。 Among them, microparticles with magnetic materials encapsulated in polymer particles take advantage of the magnetic responsiveness of magnetic materials, and can be used as diagnostic drug carriers, cell separation carriers, cell culture carriers, nucleic acid separation and purification carriers, protein separation and purification carriers, immobilized enzyme carriers, It is used in drug delivery carriers, magnetic toners, magnetic inks, magnetic paints, etc. Methods for producing microparticles containing magnetic materials inside the particles include methods using suspension polymerization (Patent Document 5), methods using emulsion polymerization (Patent Document 6), and methods using mini-emulsion polymerization (Patent Document 7). )It has been known. Normally, in both production methods, polymerization is carried out using a surfactant, but by using a surfactant, it is possible to avoid problems caused by foaming during each process such as stirring operation, transfer, addition of auxiliary agents, and coating. Depending on the purpose of use, the surfactant on the surface of the microparticles may cause problems, so the surfactant must be removed, leading to a decrease in production efficiency. Furthermore, from an environmental perspective, the load on wastewater due to the outflow of surfactants from the system is also a problem. In addition, the particles obtained by these production methods have poor redispersibility, and once dried, agglomeration of particles occurs, and it is difficult to redisperse the agglomerated particles.

このように、磁気応答性を有し、乾燥しても再分散性が良好であるマイクロ粒子を容易に取り扱うことができる新たな取り扱い様態を提供することが強く望まれている。 Thus, it is strongly desired to provide a new handling mode that allows easy handling of microparticles that have magnetic responsiveness and have good redispersibility even when dried.

特開2010-216021号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-216021 国際公開第2014/088072号International Publication No. 2014/088072 特開2008-001728号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-001728 国際公開第2013/042654号International Publication No. 2013/042654 特開2012-082328号公報JP2012-082328A 特開2006-088131号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-088131 特開2004-099844号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-099844

Noguchi Y, Homma I, Matsubara Y. Complete nanofibrillation of cellulose prepared by phosphorylation. Cellulose. 2017;24:1295.10.1007/s10570-017-1191-3Noguchi Y, Homma I, Matsubara Y. Complete nanofibrillation of cellulose prepared by phosphorylation. Cellulose. 2017;24:1295.10.1007/s10570-017-1191-3

本発明はかかる事情を鑑みてなされたものであり、磁気応答性を有し、乾燥しても再分散性が良好である磁性材料内包複合粒子、その磁性材料内包複合粒子の製造方法、およびその磁性材料内包複合粒子を含んだ乾燥粉体を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides magnetic material-containing composite particles that have magnetic responsiveness and good redispersibility even when dried, a method for producing the magnetic material-containing composite particles, and a method for producing the magnetic material-containing composite particles. The purpose of the present invention is to provide a dry powder containing composite particles containing a magnetic material.

本発明の一態様に係る磁性材料内包複合粒子は、少なくとも一種類のポリマーと磁性材料とを含むコア粒子と、微細化セルロースにより構成された被覆層とを有し、前記コア粒子と前記微細化セルロースの少なくとも一部分とが結合して不可分の状態にある複合粒子である。 A magnetic material-containing composite particle according to one aspect of the present invention has a core particle containing at least one type of polymer and a magnetic material, and a coating layer made of finely divided cellulose, and comprises a core particle and a finely divided cellulose. These are composite particles in which at least a portion of cellulose is bonded and inseparable.

また、本発明の一態様に係る磁性材料内包複合粒子の製造方法は、セルロース原料を溶媒中で解繊して微細化セルロースの分散液を得る第1工程と、少なくとも一種類の重合性モノマーまたはポリマーを含む液体と、磁性材料とを混合し、磁性材料含有液を得る第2工程と、前記分散液と前記磁性材料含有液とを混合し、前記分散液中において前記磁性材料含有液を含む磁性材料含有液滴の表面の少なくとも一部を前記微細化セルロースで覆い、前記磁性材料含有液滴をエマルションとして安定化させる第3工程と、前記磁性材料含有液滴の表面の少なくとも一部が前記微細化セルロースで覆われた状態で、前記磁性材料含有液滴を固体化してコア粒子を形成することで、前記コア粒子の表面の少なくとも一部を前記微細化セルロースで覆い、かつ前記コア粒子と前記微細化セルロースとを不可分の状態にする第4工程と、を有する。 Further, the method for producing magnetic material-containing composite particles according to one aspect of the present invention includes a first step of defibrating a cellulose raw material in a solvent to obtain a dispersion of finely divided cellulose, and at least one type of polymerizable monomer or a second step of mixing a polymer-containing liquid and a magnetic material to obtain a magnetic material-containing liquid; mixing the dispersion liquid and the magnetic material-containing liquid, and containing the magnetic material-containing liquid in the dispersion liquid; a third step of covering at least a part of the surface of the magnetic material-containing droplet with the finely divided cellulose to stabilize the magnetic material-containing droplet as an emulsion; By solidifying the magnetic material-containing droplets to form core particles in a state covered with micronized cellulose, at least a portion of the surface of the core particles is covered with the micronized cellulose, and the core particles and a fourth step of making the micronized cellulose inseparable.

本発明の一態様に係る乾燥粉体は、上述の磁性材料内包複合粒子を含み、固形分率が80%以上である。 The dry powder according to one aspect of the present invention includes the above-described magnetic material-encapsulating composite particles and has a solid content of 80% or more.

本発明の一態様によれば、磁気応答性を有し、乾燥しても再分散性が良好である磁性材料内包複合粒子、その磁性材料内包複合粒子の製造方法、およびその磁性材料内包複合粒子を含んだ乾燥粉体を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, magnetic material-containing composite particles having magnetic responsiveness and good redispersibility even when dried, a method for producing the magnetic material-containing composite particles, and the magnetic material-containing composite particles It is possible to provide a dry powder containing.

本発明の実施形態に係る複合粒子の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of composite particles according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るCNFを用いたO/W型エマルションと、エマルション内部の磁性材料を含む重合性モノマーまたはポリマーを固体化することで得られる磁性材料内包複合粒子の概略図である。1 is a schematic diagram of an O/W emulsion using CNF according to an embodiment of the present invention, and a magnetic material-containing composite particle obtained by solidifying a polymerizable monomer or polymer containing a magnetic material inside the emulsion. 実施例1で得られた微細化セルロースの水分散液の分光透過スペクトル測定結果である。1 is a measurement result of a spectral transmission spectrum of an aqueous dispersion of finely divided cellulose obtained in Example 1. 実施例1で得られた微細化セルロースの水分散液に対し、レオメーターを用いて定常粘弾性測定を行った結果である。These are the results of steady viscoelasticity measurement of the aqueous dispersion of finely divided cellulose obtained in Example 1 using a rheometer. 実施例1で得られた磁性材料内包複合粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察した結果を示す図(SEM画像)である。FIG. 2 is a diagram (SEM image) showing the results of observing the magnetic material-containing composite particles obtained in Example 1 using a scanning electron microscope (SEM). 実施例1で得られた磁性材料内包複合粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)によって高倍率で観察した結果を示す図(SEM画像)である。1 is a diagram (SEM image) showing the results of observing the magnetic material-containing composite particles obtained in Example 1 at high magnification using a scanning electron microscope (SEM).

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、本実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, in each of the figures described below, mutually corresponding parts are given the same reference numerals, and descriptions of overlapping parts will be omitted as appropriate. Further, this embodiment is an example of a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and the material, shape, structure, arrangement, dimensions, etc. of each part are not specified as described below. The technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.

<磁性材料内包複合粒子>
まず、本発明の実施形態に係る磁性材料内包複合粒子5について説明する。
図1は、少なくとも一種類のポリマーと磁性材料4とを含むコア粒子3の表面に微細化セルロース(以下、セルロースナノファイバー「CNF」とも称する)1により構成された被覆層2を有する磁性材料内包複合粒子5の概略図である。なお、ここで言う「微細化セルロース」とは、短軸径において数平均短軸径が1nm以上1000nm以下の範囲内である繊維状セルロースを意味する。
<Composite particles containing magnetic material>
First, the magnetic material-containing composite particles 5 according to the embodiment of the present invention will be explained.
FIG. 1 shows a core particle 3 containing at least one type of polymer and a magnetic material 4 having a coating layer 2 made of finely divided cellulose (hereinafter also referred to as cellulose nanofiber "CNF") 1 on the surface of the core particle 3 containing a magnetic material. 5 is a schematic diagram of composite particles 5. FIG. The term "finely divided cellulose" as used herein means fibrous cellulose having a number average short axis diameter of 1 nm or more and 1000 nm or less.

磁性材料内包複合粒子5は、少なくとも一種類のポリマーと磁性材料4とを含んだ粒子であるコア粒子3を含有し、コア粒子3の表面に、微細化セルロース1により構成された被覆層2を有している。そして、コア粒子3と微細化セルロース1とが結合して不可分の状態にある複合粒子である。
また、磁性材料4の少なくとも一部は、コア粒子3の表面から露出していてもよい。
ここで、磁性材料4の含有量比は、例えば、コア粒子3全体の質量に対し、1質量%以上90質量%以下の範囲内が好ましい。磁性材料4の含有量比が上記数値範囲内であれば、磁気応答性を有し、且つ磁性材料内包複合粒子5が乾燥しても良好な再分散性を維持することができる。なお、磁性材料4の含有量比がコア粒子3全体の質量に対し、1質量%未満の場合には、磁気応答性が確認できない場合がある。また、磁性材料4の含有量比がコア粒子3全体の質量に対し、90質量%超の場合には、再分散性が低下する傾向がある。
The magnetic material-containing composite particles 5 contain core particles 3 that are particles containing at least one type of polymer and a magnetic material 4, and have a coating layer 2 made of micronized cellulose 1 on the surface of the core particles 3. have. The core particles 3 and the finely divided cellulose 1 are bonded to each other and are inseparable composite particles.
Furthermore, at least a portion of the magnetic material 4 may be exposed from the surface of the core particle 3.
Here, the content ratio of the magnetic material 4 is preferably in the range of 1% by mass or more and 90% by mass or less with respect to the mass of the entire core particle 3, for example. If the content ratio of the magnetic material 4 is within the above numerical range, it is possible to have magnetic responsiveness and maintain good redispersibility even when the magnetic material-containing composite particles 5 are dried. Note that if the content ratio of the magnetic material 4 is less than 1% by mass with respect to the mass of the entire core particle 3, magnetic responsiveness may not be confirmed. Furthermore, if the content ratio of the magnetic material 4 is more than 90% by mass with respect to the total mass of the core particles 3, redispersibility tends to decrease.

磁性材料内包複合粒子5の製造方法は、特に限定されないが、例えば、微細化セルロース1を用いたO/W型エマルションを形成させ、エマルション内部の液滴を固体化させて固体のコア粒子とすることで、コア粒子3と微細化セルロース1とが結合して不可分の状態にある磁性材料内包複合粒子5を得ることができる。微細化セルロース1を用いることで界面活性剤等の添加物を用いることなく、液滴を形成することが可能であり、分散性の高い磁性材料内包複合粒子5を得ることができる。 The method for producing the magnetic material-containing composite particles 5 is not particularly limited, but for example, an O/W emulsion using the micronized cellulose 1 is formed, and droplets inside the emulsion are solidified to form solid core particles. By doing so, it is possible to obtain magnetic material-containing composite particles 5 in which the core particles 3 and the finely divided cellulose 1 are bonded and inseparable. By using the micronized cellulose 1, droplets can be formed without using additives such as surfactants, and magnetic material-containing composite particles 5 with high dispersibility can be obtained.

ここで言う「不可分」とは、例えば、磁性材料内包複合粒子5を含む分散液を遠心分離処理して上澄みを除去し、さらに溶媒を加えて再分散することで磁性材料内包複合粒子5を精製・洗浄する操作、あるいはメンブレンフィルターを用いたろ過洗浄によって繰り返し溶媒による洗浄する操作を繰り返した後であっても、微細化セルロース1とコア粒子3とが分離せず、微細化セルロース1によるコア粒子3の被覆状態が保たれることを意味する。被覆状態の確認は、例えば、走査型電子顕微鏡による磁性材料内包複合粒子5の表面観察により確認することができる。なお、磁性材料内包複合粒子5において微細化セルロース1とコア粒子3の結合メカニズムについては定かではないが、磁性材料内包複合粒子5が微細化セルロース1によって安定化されたO/W型エマルションを鋳型として作製されるため、エマルション内部の液滴に微細化セルロース1が接触した状態で液滴が固体化するために、固体化後に得られる磁性材料内包複合粒子5において、コア粒子3の表面に存在する微細化セルロース1の少なくとも一部がコア粒子3の内部に取り込まれた状態となることが予想される。以上の理由により、物理的に微細化セルロース1が固体化後のコア粒子3に固定化されて、最終的にコア粒子3と微細化セルロース1とが不可分な状態に至ると推察される。
ここで、O/W型エマルションは、水中油滴型(Oil-in-Water)とも言われ、水を連続相とし、その中に油が油滴(油粒子)として分散しているものである。
"Indivisible" here means, for example, that the dispersion containing the magnetic material-containing composite particles 5 is centrifuged to remove the supernatant, and then a solvent is added and redispersed to refine the magnetic material-containing composite particles 5.・Even after repeated washing operations or repeated washing operations with a solvent by filtration washing using a membrane filter, the micronized cellulose 1 and the core particles 3 do not separate, and the core particles formed by the micronized cellulose 1 do not separate. This means that the coating state of No. 3 is maintained. The coating state can be confirmed, for example, by observing the surface of the magnetic material-containing composite particles 5 using a scanning electron microscope. Although the bonding mechanism between the fine cellulose 1 and the core particles 3 in the magnetic material-containing composite particles 5 is not certain, the O/W type emulsion in which the magnetic material-containing composite particles 5 are stabilized by the fine cellulose 1 is used as a template. Since the droplets are solidified with the finely divided cellulose 1 in contact with the droplets inside the emulsion, in the magnetic material-containing composite particles 5 obtained after solidification, the particles present on the surface of the core particles 3 It is expected that at least a portion of the micronized cellulose 1 will be incorporated into the core particles 3. For the above reasons, it is presumed that the micronized cellulose 1 is physically immobilized on the core particles 3 after solidification, and eventually the core particles 3 and the micronized cellulose 1 become inseparable.
Here, the O/W emulsion is also called an oil-in-water emulsion, in which water is the continuous phase and oil is dispersed therein as oil droplets (oil particles). .

また、磁性材料内包複合粒子5は微細化セルロース1によって安定化されたO/W型エマルションを鋳型として作製されるため、磁性材料内包複合粒子5の形状はO/W型エマルションに由来した真球状となることが特徴である。詳細には、真球状のコア粒子3の表面に微細化セルロース1からなる被覆層2が比較的均一な厚みで形成された様態となる。被覆層2の平均厚みは、例えば、磁性材料内包複合粒子5を包埋樹脂で固定したものをミクロトームで切削して走査型電子顕微鏡観察を行い、画像中の磁性材料内包複合粒子5の断面像における被覆層2の厚みを画像上で100箇所ランダムに測定し、平均値を取ることで算出できる。また、磁性材料内包複合粒子5は比較的揃った厚みの被覆層2で均一に被覆されていることが特徴であり、具体的には上述した被覆層2の厚みの値の変動係数は0.5以下となることが好ましく、0.4以下となることがより好ましい。微細化セルロース1を含む被覆層2の厚みの値の変動係数が0.5を超える場合には、例えば、磁性材料内包複合粒子5の回収が困難となることがある。 In addition, since the magnetic material-containing composite particles 5 are produced using an O/W type emulsion stabilized by the micronized cellulose 1 as a template, the shape of the magnetic material-containing composite particles 5 is a true spherical shape derived from the O/W type emulsion. It is characterized by the following. Specifically, the coating layer 2 made of micronized cellulose 1 is formed on the surface of the spherical core particle 3 with a relatively uniform thickness. The average thickness of the coating layer 2 can be determined by, for example, cutting a magnetic material-containing composite particle 5 fixed with an embedding resin using a microtome and observing it with a scanning electron microscope. It can be calculated by measuring the thickness of the coating layer 2 at 100 random locations on the image and taking the average value. Further, the magnetic material-containing composite particles 5 are characterized in that they are uniformly coated with a coating layer 2 having a relatively uniform thickness, and specifically, the coefficient of variation of the thickness of the coating layer 2 mentioned above is 0. It is preferably 5 or less, more preferably 0.4 or less. If the coefficient of variation of the thickness of the coating layer 2 containing the micronized cellulose 1 exceeds 0.5, for example, it may be difficult to collect the magnetic material-containing composite particles 5.

なお、被覆層2の厚みの値は、3nm以上1000nm以下の範囲内が好ましく、3nm以上30nm以下の範囲内がより好ましい。被覆層2の厚みの値が上記数値範囲内であれば、磁気応答性を有し、且つ磁性材料内包複合粒子5が乾燥しても良好な再分散性を維持することができる。なお、被覆層2の厚みの値が3nm未満の場合には、再分散性が低下する傾向がある。また、被覆層2の厚みの値が1000nm超の場合には、磁気応答性が低下する傾向がある。 The thickness of the coating layer 2 is preferably in the range of 3 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 3 nm or more and 30 nm or less. When the thickness of the coating layer 2 is within the above numerical range, it has magnetic responsiveness and can maintain good redispersibility even when the magnetic material-containing composite particles 5 are dried. Note that if the thickness of the coating layer 2 is less than 3 nm, the redispersibility tends to decrease. Furthermore, when the thickness of the coating layer 2 exceeds 1000 nm, the magnetic responsiveness tends to decrease.

さらに、微細化セルロース1は、ミクロフィブリル構造由来の繊維形状であることが好ましい。具体的には、微細化セルロース1は繊維状であって、数平均短軸径が1nm以上1000nm以下、数平均長軸径が50nm以上であり、かつ数平均長軸径が数平均短軸径の5倍以上であることが好ましい。また、微細化セルロース1の結晶構造は、セルロースI型であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the micronized cellulose 1 has a fiber shape derived from a microfibril structure. Specifically, the micronized cellulose 1 is fibrous, and has a number average minor axis diameter of 1 nm or more and 1000 nm or less, a number average major axis diameter of 50 nm or more, and a number average major axis diameter of 1 nm or more and 1000 nm or less, and a number average major axis diameter of 50 nm or more. It is preferable that it is 5 times or more. Moreover, it is preferable that the crystal structure of the micronized cellulose 1 is cellulose I type.

<磁性材料内包複合粒子の製造方法>
図2に、本実施形態の磁性材料内包複合粒子5の製造方法の一例を示す。本実施形態に係る磁性材料内包複合粒子5の製造方法は、セルロース原料を溶媒中で解繊して微細化セルロース1の分散液7を得る工程(第1工程)と、少なくとも一種類の重合性モノマーまたはポリマーを含む液体と磁性材料とを混合し、磁性材料含有液を得る工程(第2工程)と、微細化セルロース1の分散液7中において液滴(磁性材料含有液の液滴)6の表面の少なくとも一部を微細化セルロース1で覆い、液滴6をエマルションとして安定化させる工程(第3工程)と、液滴6の表面の少なくとも一部が微細化セルロース1で覆われた状態で、液滴6を固体化してコア粒子3を形成することで、コア粒子3の表面の少なくとも一部を微細化セルロース1で覆い、かつコア粒子3と微細化セルロース1とを不可分の状態にする工程(第4工程)と、を製造工程に有することで磁性材料内包複合粒子5を得ることができる。
<Method for manufacturing composite particles containing magnetic material>
FIG. 2 shows an example of a method for manufacturing the magnetic material-encapsulating composite particles 5 of this embodiment. The method for producing magnetic material-containing composite particles 5 according to the present embodiment includes a step (first step) of defibrating a cellulose raw material in a solvent to obtain a dispersion 7 of finely divided cellulose 1; A step of mixing a liquid containing a monomer or polymer with a magnetic material to obtain a magnetic material-containing liquid (second step), and forming droplets (droplets of magnetic material-containing liquid) 6 in a dispersion 7 of micronized cellulose 1. A step (third step) of covering at least a part of the surface of the droplet 6 with the finely divided cellulose 1 to stabilize the droplet 6 as an emulsion; and a state in which at least a part of the surface of the droplet 6 is covered with the finely divided cellulose 1. By solidifying the droplets 6 to form the core particles 3, at least a part of the surface of the core particles 3 is covered with the micronized cellulose 1, and the core particles 3 and the micronized cellulose 1 are made inseparable. By including the step (fourth step) in the manufacturing process, the magnetic material-containing composite particles 5 can be obtained.

上記製造方法により得られた磁性材料内包複合粒子5は溶媒中の分散体として得られる。さらに溶媒を除去することにより乾燥固形物として得られる。溶媒の除去方法は特に限定されず、例えば遠心分離法やろ過法によって余剰の溶媒を除去し、さらにオーブンで熱乾燥することで乾燥固形物として得ることができる。この際、得られる乾燥固形物は膜状や凝集体状にはならず、肌理細やかな粉体として得られる。この理由としては定かではないが、通常微細化セルロース分散体から溶媒を除去すると、微細化セルロース同士が強固に凝集、膜化することが知られている。一方、磁性材料内包複合粒子5を含む分散液の場合、微細化セルロース1が表面に固定化された真球状の複合粒子であるため、溶媒を除去しても微細化セルロース1同士が凝集することなく、複合粒子間の点と点で接するのみであるため、その乾燥固形物は肌理細やかな粉体として得られると考えられる。また、磁性材料内包複合粒子5同士の凝集がないため、乾燥粉体として得られた磁性材料内包複合粒子5を再び溶媒に再分散することも容易であり、再分散後も磁性材料内包複合粒子5の表面に結合された微細化セルロース1に由来した分散安定性を示す。 The magnetic material-containing composite particles 5 obtained by the above manufacturing method are obtained as a dispersion in a solvent. Further, by removing the solvent, it is obtained as a dry solid. The method for removing the solvent is not particularly limited, and for example, excess solvent may be removed by centrifugation or filtration, and a dry solid may be obtained by further heat-drying in an oven. At this time, the obtained dry solid does not become film-like or aggregate-like, but is obtained as a fine-textured powder. Although the reason for this is not clear, it is known that when the solvent is removed from a finely divided cellulose dispersion, the finely divided cellulose particles are strongly aggregated and formed into a film. On the other hand, in the case of a dispersion containing magnetic material-containing composite particles 5, since the micronized cellulose 1 is a truly spherical composite particle with the micronized cellulose 1 immobilized on the surface, the micronized cellulose 1 does not aggregate with each other even if the solvent is removed. It is thought that the dry solid is obtained as a fine-textured powder because there is no contact between the composite particles and only points between the composite particles. In addition, since there is no aggregation of the magnetic material-containing composite particles 5, it is easy to re-disperse the magnetic material-containing composite particles 5 obtained as a dry powder in a solvent, and even after redispersion, the magnetic material-containing composite particles 5 The dispersion stability derived from micronized cellulose 1 bonded to the surface of 5 is shown.

なお、磁性材料内包複合粒子5の乾燥粉体は溶媒をほとんど含まず、さらに溶媒に再分散可能であることを特長とする乾燥固形物であり、具体的には磁性材料内包複合粒子5の固形分率を80%以上とすることができ、さらに90%以上とすることができ、さらに95%以上とすることができる。溶媒をほぼ除去することができるため、例えば、輸送費の削減、腐敗防止、添加率向上、樹脂との混練効率向上、といった観点から好ましい効果を得る。なお、乾燥処理により固形分率を80%以上にした際、微細化セルロース1は吸湿しやすいため、空気中の水分を吸着して固形分率が経時的に低下する可能性がある。しかしながら、磁性材料内包複合粒子5は乾燥粉体として容易に得られ、さらに再分散させ得ることが特長である本発明の技術的思想を考慮すると、磁性材料内包複合粒子5を含む乾燥粉体の固形分率を80%以上とする工程を含む乾燥固形物の製造方法により製造された乾燥固形物であれば、本発明の技術的範囲に含まれると定義する。 The dry powder of the magnetic material-containing composite particles 5 is a dry solid that contains almost no solvent and can be redispersed in a solvent. Specifically, the dry powder of the magnetic material-containing composite particles 5 is The fraction can be 80% or more, further 90% or more, and even 95% or more. Since most of the solvent can be removed, favorable effects can be obtained from the viewpoints of, for example, reduction in transportation costs, prevention of spoilage, improvement in addition rate, and improvement in kneading efficiency with resin. Note that when the solid content is increased to 80% or more by drying treatment, the micronized cellulose 1 easily absorbs moisture, so there is a possibility that the solid content may decrease over time by adsorbing moisture in the air. However, considering the technical concept of the present invention, which is characterized in that the magnetic material-containing composite particles 5 can be easily obtained as a dry powder and can be further redispersed, it is considered that the dry powder containing the magnetic material-containing composite particles 5 is Any dry solid produced by a method for producing a dry solid that includes a step of increasing the solid content to 80% or more is defined as falling within the technical scope of the present invention.

以下に、各工程について、詳細に説明する。 Each step will be explained in detail below.

(第1工程)
第1工程はセルロース原料を溶媒中で解繊して微細化セルロース分散液を得る工程である。まず、各種セルロース原料を溶媒中に分散し、懸濁液とする。懸濁液中のセルロース原料の濃度としては0.1%以上10%未満が好ましい。懸濁液中のセルロース原料の濃度が0.1%未満であると、溶媒過多となり生産性を損なう傾向があるため好ましくない。また、懸濁液中のセルロース原料の濃度が10%以上になると、セルロース原料の解繊に伴い懸濁液が急激に増粘し、均一な解繊処理が困難となる傾向があるため好ましくない。懸濁液作製に用いる溶媒としては、水を50%以上含むことが好ましい。懸濁液中の水の割合が50%未満になると、後述するセルロース原料を溶媒中で解繊して微細化セルロース分散液を得る工程において、微細化セルロース1の分散が阻害される傾向がある。また、水以外に含まれる溶媒としては親水性溶媒が好ましい。親水性溶媒については特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類;テトラヒドロフラン等の環状エーテル類が好ましい。必要に応じて、セルロースや生成する微細化セルロース1の分散性を上げるために、例えば、懸濁液のpH調整を行ってもよい。pH調整に用いられるアルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム水溶液などの有機アルカリなどが挙げられる。コストなどの面から水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。
(1st step)
The first step is to obtain a finely divided cellulose dispersion by defibrating the cellulose raw material in a solvent. First, various cellulose raw materials are dispersed in a solvent to form a suspension. The concentration of the cellulose raw material in the suspension is preferably 0.1% or more and less than 10%. If the concentration of the cellulose raw material in the suspension is less than 0.1%, it is not preferable because there is a tendency for too much solvent to impair productivity. Furthermore, if the concentration of the cellulose raw material in the suspension exceeds 10%, the suspension will rapidly thicken as the cellulose raw material is defibrated, making uniform defibration processing difficult, which is not preferable. . The solvent used for preparing the suspension preferably contains 50% or more of water. When the proportion of water in the suspension is less than 50%, dispersion of the finely divided cellulose 1 tends to be inhibited in the step of defibrating the cellulose raw material in a solvent to obtain a finely divided cellulose dispersion, which will be described later. . Moreover, as the solvent contained other than water, a hydrophilic solvent is preferable. There are no particular limitations on the hydrophilic solvent, but alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; and cyclic ethers such as tetrahydrofuran are preferred. If necessary, for example, the pH of the suspension may be adjusted in order to improve the dispersibility of cellulose and the finely divided cellulose 1 to be produced. Examples of alkaline aqueous solutions used for pH adjustment include sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, ammonia aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, tetraethylammonium hydroxide aqueous solution, tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution, Examples include organic alkalis such as an aqueous solution of benzyltrimethylammonium hydroxide. An aqueous sodium hydroxide solution is preferred from the viewpoint of cost.

続いて、懸濁液に物理的解繊処理を施して、セルロース原料を微細化する。物理的解繊処理の方法としては特に限定されないが、例えば、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、ボールミル、ロールミル、カッターミル、遊星ミル、ジェットミル、アトライター、グラインダー、ジューサーミキサー、ホモミキサー、超音波ホモジナイザー、ナノジナイザー、水中対向衝突などの機械的処理が挙げられる。このような物理的解繊処理を行うことで、懸濁液中のセルロースが微細化され、その構造の少なくとも一辺がナノメートルオーダーになるまで微細化されたセルロース(微細化セルロース)1の分散液を得ることができる。また、このときの物理的解繊処理の時間や回数により、得られる微細化セルロース1の数平均短軸径および数平均長軸径を調整することができる。 Subsequently, the suspension is subjected to a physical defibration treatment to refine the cellulose raw material. Physical defibration treatment methods are not particularly limited, but include, for example, high-pressure homogenizers, ultra-high-pressure homogenizers, ball mills, roll mills, cutter mills, planetary mills, jet mills, attritors, grinders, juicer mixers, homomixers, and ultrasonic homogenizers. , nanogenizers, and mechanical treatments such as underwater counter-impact. By performing such a physical defibration treatment, the cellulose in the suspension is finely divided, and a dispersion of cellulose (micronized cellulose) 1 in which at least one side of the structure is finely divided into nanometers is obtained. can be obtained. Further, the number average minor axis diameter and the number average major axis diameter of the micronized cellulose 1 obtained can be adjusted by the time and number of times of the physical defibration treatment at this time.

上記のようにして、その構造の少なくとも一辺がナノメートルオーダーになるまで微細化されたセルロース1の分散体(微細化セルロース分散液)が得られる。得られた分散体は、そのまま、または希釈、濃縮等を行って、後述するO/W型エマルションの安定化剤として用いることができる。 As described above, a dispersion of cellulose 1 (micronized cellulose dispersion) in which at least one side of the structure is micronized to the order of nanometers is obtained. The obtained dispersion can be used as it is or after dilution, concentration, etc., as a stabilizer for the O/W emulsion described below.

通常、微細化セルロース1は、ミクロフィブリル構造由来の繊維形状であるため、本実施形態の製造方法に用いる微細化セルロース1としては、以下に示す範囲にある繊維形状のものが好ましい。すなわち、微細化セルロース1の形状としては、繊維状であることが好ましい。また、繊維状の微細化セルロース1は、短軸径において数平均短軸径が1nm以上1000nm以下であればよく、好ましくは2nm以上500nm以下であればよい。ここで、数平均短軸径が1nm未満では高結晶性の剛直な微細化セルロース繊維構造をとることができず、エマルションの安定化と、エマルションを鋳型とした重合反応とを実施することが困難となる傾向がある。一方、短軸径において数平均短軸径が1000nmを超えると、エマルションを安定化させるにはサイズが大きくなり過ぎるため、得られる複合粒子のサイズや形状を制御することが困難となる傾向がある。また、数平均長軸径においては特に制限はないが、好ましくは数平均短軸径の5倍以上であればよい。数平均長軸径が数平均短軸径の5倍未満であると、複合粒子5のサイズや形状を十分に制御することが困難となる傾向があるために好ましくない。 Normally, the micronized cellulose 1 has a fiber shape derived from a microfibril structure, so the micronized cellulose 1 used in the manufacturing method of this embodiment preferably has a fiber shape within the range shown below. That is, the shape of the micronized cellulose 1 is preferably fibrous. Further, the fibrous micronized cellulose 1 may have a number average short axis diameter of 1 nm or more and 1000 nm or less, preferably 2 nm or more and 500 nm or less. Here, if the number average minor axis diameter is less than 1 nm, it is impossible to obtain a highly crystalline, rigid, finely divided cellulose fiber structure, and it is difficult to stabilize the emulsion and perform a polymerization reaction using the emulsion as a template. There is a tendency to On the other hand, if the number average short axis diameter exceeds 1000 nm, the size becomes too large to stabilize the emulsion, and it tends to be difficult to control the size and shape of the resulting composite particles. . Further, there is no particular restriction on the number average major axis diameter, but it is preferably at least 5 times the number average minor axis diameter. If the number average major axis diameter is less than five times the number average minor axis diameter, it is not preferable because it tends to become difficult to sufficiently control the size and shape of the composite particles 5.

なお、微細化セルロース繊維の数平均短軸径は、例えば、透過型電子顕微鏡観察および原子間力顕微鏡観察により100本の繊維の短軸径(最小径)を測定し、その平均値として求められる。一方、微細化セルロース繊維の数平均長軸径は、例えば、透過型電子顕微鏡観察および原子間力顕微鏡観察により100本の繊維の長軸径(最大径)を測定し、その平均値として求められる。 In addition, the number average short axis diameter of micronized cellulose fibers is determined as the average value of the short axis diameters (minimum diameter) of 100 fibers measured by transmission electron microscopy and atomic force microscopy, for example. . On the other hand, the number average long axis diameter of micronized cellulose fibers can be determined as the average value of the long axis diameters (maximum diameter) of 100 fibers measured by transmission electron microscopy and atomic force microscopy, for example. .

微細化セルロース1の原料として用いることができるセルロースの種類や結晶構造も特に限定されない。具体的には、セルロースI型結晶からなる原料としては、例えば、木材系天然セルロースに加えて、コットンリンター、竹、麻、バガス、ケナフ、バクテリアセルロース、ホヤセルロース、バロニアセルロースといった非木材系天然セルロースを用いることができる。さらには、セルロースII型結晶からなるレーヨン繊維、キュプラ繊維に代表される再生セルロースも用いることができる。材料調達の容易さから、木材系天然セルロースを原料とすることが好ましい。木材系天然セルロースとしては、特に限定されず、例えば、針葉樹パルプや広葉樹パルプ、古紙パルプ、など、一般的にセルロースナノファイバーの製造に用いられるものを用いることができる。精製および微細化のしやすさから、針葉樹パルプが好ましい。 The type and crystal structure of cellulose that can be used as a raw material for the micronized cellulose 1 is not particularly limited either. Specifically, raw materials consisting of cellulose type I crystals include, in addition to wood-based natural cellulose, non-wood-based natural celluloses such as cotton linters, bamboo, hemp, bagasse, kenaf, bacterial cellulose, ascidian cellulose, and valonia cellulose. can be used. Furthermore, regenerated cellulose typified by rayon fibers and cupra fibers made of cellulose type II crystals can also be used. From the viewpoint of ease of material procurement, it is preferable to use wood-based natural cellulose as the raw material. The wood-based natural cellulose is not particularly limited, and for example, those commonly used in the production of cellulose nanofibers, such as softwood pulp, hardwood pulp, and waste paper pulp, can be used. Softwood pulp is preferred because of its ease of purification and refinement.

さらに微細化セルロース原料は化学改質されていることが好ましい。より具体的には、微細化セルロース原料の結晶表面にアニオン性官能基が導入されていることが好ましい。セルロース結晶表面にアニオン性官能基が導入されていることによって浸透圧効果でセルロース結晶間に溶媒が浸入しやすくなり、セルロース原料の微細化が進行しやすくなるためである。
セルロースの結晶表面に導入されるアニオン性官能基の種類や導入方法は特に限定されないが、カルボキシ基やリン酸基が好ましい。セルロース結晶表面への選択的な導入のしやすさから、カルボキシ基がより好ましい。
Furthermore, the finely divided cellulose raw material is preferably chemically modified. More specifically, it is preferable that an anionic functional group be introduced into the crystal surface of the finely divided cellulose raw material. This is because the introduction of anionic functional groups into the cellulose crystal surface makes it easier for the solvent to penetrate between the cellulose crystals due to the osmotic pressure effect, making it easier for the cellulose raw material to become finer.
The type and method of introduction of the anionic functional group to be introduced into the cellulose crystal surface are not particularly limited, but carboxy groups and phosphoric acid groups are preferred. Carboxy groups are more preferred because they can be easily introduced selectively onto the cellulose crystal surface.

セルロースの繊維表面にカルボキシ基を導入する方法は、特に限定されない。具体的には、例えば、高濃度アルカリ水溶液中でセルロースをモノクロロ酢酸またはモノクロロ酢酸ナトリウムと反応させることによりカルボキシメチル化を行ってもよい。また、オートクレーブ中でガス化したマレイン酸やフタル酸等の無水カルボン酸系化合物とセルロースを直接反応させてカルボキシ基を導入してもよい。さらには、水系の比較的温和な条件で、可能な限り構造を保ちながら、アルコール性一級炭素の酸化に対する選択性が高い、TEMPOをはじめとするN-オキシル化合物の存在下、共酸化剤を用いた手法を用いてもよい。カルボキシ基導入部位の選択性および環境負荷低減のためにはN-オキシル化合物を用いた酸化がより好ましい。 The method for introducing carboxy groups onto the surface of cellulose fibers is not particularly limited. Specifically, for example, carboxymethylation may be performed by reacting cellulose with monochloroacetic acid or sodium monochloroacetate in a highly concentrated alkaline aqueous solution. Alternatively, carboxylic groups may be introduced by directly reacting cellulose with a carboxylic acid anhydride compound such as maleic acid or phthalic acid gasified in an autoclave. Furthermore, co-oxidants are used under relatively mild aqueous conditions in the presence of N-oxyl compounds such as TEMPO, which have high selectivity for the oxidation of alcoholic primary carbon while preserving the structure as much as possible. You may also use the same method. Oxidation using an N-oxyl compound is more preferable in terms of selectivity of the carboxyl group introduction site and reduction of environmental burden.

ここで、N-オキシル化合物としては、例えば、TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル-1-オキシラジカル)、2,2,6,6-テトラメチル-4-ヒドロキシピペリジン-1-オキシル、4-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、4-エトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、4-アセトアミド-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、等が挙げられる。そのなかでも、反応性が高いTEMPOが好ましい。N-オキシル化合物の使用量は、触媒としての量でよく、特に限定されない。通常、酸化処理する木材系天然セルロースの固形分に対して0.01~5.0質量%程度である。 Here, as the N-oxyl compound, for example, TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxy radical), 2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidine- 1-oxyl, 4-methoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-ethoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-acetamido-2, 2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, and the like. Among them, TEMPO, which has high reactivity, is preferred. The amount of the N-oxyl compound to be used may be a catalytic amount and is not particularly limited. Usually, it is about 0.01 to 5.0% by mass based on the solid content of the wood-based natural cellulose to be oxidized.

N-オキシル化合物を用いた酸化方法としては、例えば木材系天然セルロースを水中に分散させ、N-オキシル化合物の共存下で酸化処理する方法が挙げられる。このとき、N-オキシル化合物とともに、共酸化剤を併用することが好ましい。この場合、反応系内において、N-オキシル化合物が順次共酸化剤により酸化されてオキソアンモニウム塩が生成し、上記オキソアンモニウム塩によりセルロースが酸化される。この酸化処理によれば、温和な条件でも酸化反応が円滑に進行し、カルボキシ基の導入効率が向上する。酸化処理を温和な条件で行うと、セルロースの結晶構造を維持しやすい。 Examples of oxidation methods using N-oxyl compounds include a method in which wood-based natural cellulose is dispersed in water and oxidized in the presence of an N-oxyl compound. At this time, it is preferable to use a co-oxidizing agent together with the N-oxyl compound. In this case, in the reaction system, the N-oxyl compound is sequentially oxidized by a co-oxidizing agent to produce an oxoammonium salt, and the cellulose is oxidized by the oxoammonium salt. According to this oxidation treatment, the oxidation reaction proceeds smoothly even under mild conditions, and the efficiency of introducing carboxy groups is improved. When the oxidation treatment is performed under mild conditions, it is easier to maintain the crystal structure of cellulose.

共酸化剤としては、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸や過ハロゲン酸、またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、窒素酸化物、過酸化物など、酸化反応を推進することが可能であれば、いずれの酸化剤も用いることができる。入手の容易さや反応性から、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。上記共酸化剤の使用量は、酸化反応を促進することができる量でよく、特に限定されない。通常、酸化処理する木材系天然セルロースの固形分に対して1~200質量%程度である。 Co-oxidants that can promote the oxidation reaction include, for example, halogens, hypohalous acid, halous acids, perhalogen acids, salts thereof, halogen oxides, nitrogen oxides, peroxides, etc. Any oxidizing agent, if any, can be used. Sodium hypochlorite is preferred because of its ease of availability and reactivity. The amount of the co-oxidant used is not particularly limited and may be an amount that can promote the oxidation reaction. Usually, it is about 1 to 200% by mass based on the solid content of the wood-based natural cellulose to be oxidized.

また、N-オキシル化合物および共酸化剤とともに、臭化物およびヨウ化物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物をさらに併用してもよい。これにより、酸化反応を円滑に進行させることができ、カルボキシ基の導入効率を改善することができる。このような化合物としては、臭化ナトリウムまたは臭化リチウムが好ましく、コストや安定性から、臭化ナトリウムがより好ましい。化合物の使用量は、酸化反応を促進することができる量でよく、特に限定されない。通常、酸化処理する木材系天然セルロースの固形分に対して1~50質量%程度である。 Furthermore, at least one compound selected from the group consisting of bromides and iodides may be used in combination with the N-oxyl compound and the co-oxidizing agent. This allows the oxidation reaction to proceed smoothly and improves the efficiency of introducing carboxy groups. As such a compound, sodium bromide or lithium bromide is preferable, and sodium bromide is more preferable in terms of cost and stability. The amount of the compound used may be any amount that can promote the oxidation reaction, and is not particularly limited. Usually, it is about 1 to 50% by mass based on the solid content of the wood-based natural cellulose to be oxidized.

酸化反応の反応温度は、4℃以上80℃以下が好ましく、10℃以上70℃以下がより好ましい。酸化反応の反応温度が4℃未満であると、試薬の反応性が低下し反応時間が長くなってしまう傾向がある。酸化反応の反応温度が80℃を超えると副反応が促進して試料であるセルロースが低分子化して高結晶性の剛直な微細化セルロース繊維構造が崩壊し、O/W型エマルションの安定化剤として用いることが困難となる傾向がある。
また、酸化処理の反応時間は、反応温度、所望のカルボキシ基量等を考慮して適宜設定でき、特に限定されないが、通常、10分~5時間程度である。
The reaction temperature of the oxidation reaction is preferably 4°C or more and 80°C or less, more preferably 10°C or more and 70°C or less. If the reaction temperature of the oxidation reaction is less than 4° C., the reactivity of the reagent tends to decrease and the reaction time tends to become longer. If the reaction temperature of the oxidation reaction exceeds 80°C, side reactions will be promoted and the cellulose sample will be reduced in molecular weight and the highly crystalline, rigid, finely divided cellulose fiber structure will collapse, resulting in the formation of a stabilizer for O/W emulsions. It tends to be difficult to use as a
Further, the reaction time of the oxidation treatment can be appropriately set in consideration of the reaction temperature, the desired amount of carboxy groups, etc., and is usually about 10 minutes to 5 hours, although it is not particularly limited.

酸化反応時の反応系のpHは特に限定されないが、9~11が好ましい。pHが9以上であると反応を効率良く進めることができる。pHが11を超えると副反応が進行し、試料であるセルロースの分解が促進されてしまうおそれがある。また、酸化処理においては、酸化が進行するにつれて、カルボキシ基が生成することにより系内のpHが低下してしまうため、酸化処理中、反応系のpHを9~11に保つことが好ましい。反応系のpHを9~11に保つ方法としては、例えば、pHの低下に応じてアルカリ水溶液を添加する方法が挙げられる。 The pH of the reaction system during the oxidation reaction is not particularly limited, but is preferably 9 to 11. When the pH is 9 or higher, the reaction can proceed efficiently. If the pH exceeds 11, side reactions may proceed and the decomposition of the cellulose sample may be accelerated. Further, in the oxidation treatment, as the oxidation progresses, the pH in the system decreases due to the production of carboxy groups, so it is preferable to maintain the pH of the reaction system at 9 to 11 during the oxidation treatment. A method for maintaining the pH of the reaction system at 9 to 11 includes, for example, a method of adding an alkaline aqueous solution in response to a decrease in pH.

アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム水溶液などの有機アルカリなどが挙げられる。コストなどの面から水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。
N-オキシル化合物による酸化反応は、例えば、反応系にアルコールを添加することにより停止させることができる。このとき、反応系のpHは上記の範囲内に保つことが好ましい。添加するアルコールとしては、例えば、反応をすばやく終了させるためメタノール、エタノール、プロパノールなどの低分子量のアルコールが好ましく、反応により生成される副産物の安全性などから、エタノールが特に好ましい。
Examples of the alkaline aqueous solution include sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, ammonia aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, tetraethylammonium hydroxide aqueous solution, tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution, and benzyltrimethylammonium hydroxide. Examples include organic alkalis such as aqueous solutions. An aqueous sodium hydroxide solution is preferred from the viewpoint of cost.
The oxidation reaction by the N-oxyl compound can be stopped, for example, by adding alcohol to the reaction system. At this time, it is preferable to maintain the pH of the reaction system within the above range. The alcohol to be added is preferably a low molecular weight alcohol such as methanol, ethanol, or propanol in order to quickly complete the reaction, and ethanol is particularly preferred in view of the safety of by-products produced by the reaction.

酸化処理後の反応液は、そのまま微細化工程に供してもよいが、N-オキシル化合物等の触媒、不純物等を除去するために、反応液に含まれる酸化セルロースを回収し、洗浄液で洗浄することが好ましい。酸化セルロースの回収は、例えば、ガラスフィルターや20μm孔径のナイロンメッシュを用いたろ過等の公知の方法により実施できる。酸化セルロースの洗浄に用いる洗浄液としては純水が好ましい。
得られたTEMPO酸化セルロースに対し解繊処理を行うと、3nm前後の均一な繊維幅を有するセルロースシングルナノファイバー(CSNF)が得られる。CSNFを複合粒子5の微細化セルロース1の原料として用いると、その均一な構造に由来して、得られるO/W型エマルションの粒径も均一になりやすい。
The reaction solution after the oxidation treatment may be directly subjected to the micronization process, but in order to remove catalysts such as N-oxyl compounds, impurities, etc., the oxidized cellulose contained in the reaction solution is recovered and washed with a cleaning solution. It is preferable. Oxidized cellulose can be recovered by a known method such as filtration using a glass filter or a nylon mesh with a pore size of 20 μm. Pure water is preferable as the cleaning liquid used for cleaning oxidized cellulose.
When the obtained TEMPO oxidized cellulose is defibrated, cellulose single nanofibers (CSNF) having a uniform fiber width of around 3 nm are obtained. When CSNF is used as a raw material for the micronized cellulose 1 of the composite particles 5, the particle size of the obtained O/W emulsion tends to be uniform due to its uniform structure.

以上のように、本実施形態で用いられるCSNFは、セルロース原料を酸化する工程と、微細化して分散液化する工程と、によって得ることができる。また、CSNFに導入するカルボキシ基の含有量としては、0.1mmol/g以上5.0mmol/g以下が好ましく、0.5mmol/g以上2.0mmol/g以下がより好ましい。ここで、カルボキシ基量が0.1mmol/g未満であると、セルロースミクロフィブリル間に浸透圧効果による溶媒進入作用が働かないため、セルロースを微細化して均一に分散させることが困難となる傾向がある。また、カルボキシ基量が5.0mmol/gを超えると化学処理に伴う副反応によりセルロースミクロフィブリルが低分子化するため、高結晶性の剛直な微細化セルロース繊維構造をとることができず、O/W型エマルションの安定化剤として用いることが困難となる傾向がある。 As described above, the CSNF used in this embodiment can be obtained through the steps of oxidizing the cellulose raw material and micronizing it to form a dispersion. Further, the content of carboxyl groups introduced into CSNF is preferably 0.1 mmol/g or more and 5.0 mmol/g or less, more preferably 0.5 mmol/g or more and 2.0 mmol/g or less. Here, if the amount of carboxy groups is less than 0.1 mmol/g, there is a tendency that it becomes difficult to micronize and uniformly disperse cellulose because the solvent entry effect due to osmotic pressure effect does not work between cellulose microfibrils. be. In addition, if the amount of carboxy groups exceeds 5.0 mmol/g, cellulose microfibrils become low-molecular due to side reactions accompanying chemical treatment, making it impossible to obtain a highly crystalline, rigid, finely divided cellulose fiber structure, and O /W type emulsion tends to be difficult to use as a stabilizer.

(第2工程)
第2工程は、少なくとも一種類の重合性モノマーまたはポリマーを含む液体と磁性材料とを混合し、磁性材料含有液を得る工程である。
使用できる重合性モノマーまたはポリマーは次工程である第3工程にて形成するエマルションの形成方法に依る。エマルションの形成方法としては、例えば、微細化セルロース分散液に開始剤を含む重合性モノマーを添加しエマルション化させる方法、常温にて固体であるポリマーを微細化セルロース分散液への相溶性が低い溶媒で溶解したものを微細化セルロース分散液に添加しエマルション化させる方法、微細化セルロース分散液に常温にて固体であるポリマーを添加しポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させエマルション化させる方法があるが、いずれの方法においても添加する重合性モノマーまたはポリマーは微細化セルロース分散液に対して相溶性がないものが好ましい。相溶性がある場合は微細化セルロース分散液中にて重合性モノマーまたはポリマーの液滴を形成することが困難となり、複合体を得ることが困難となる傾向がある。
(Second process)
The second step is a step of mixing a liquid containing at least one type of polymerizable monomer or polymer with a magnetic material to obtain a magnetic material-containing liquid.
The polymerizable monomer or polymer that can be used depends on the method of forming the emulsion to be formed in the next third step. Examples of methods for forming an emulsion include adding a polymerizable monomer containing an initiator to a finely divided cellulose dispersion to form an emulsion, and adding a polymer that is solid at room temperature to a solvent with low compatibility with the finely divided cellulose dispersion. A method of adding the dissolved material to a finely divided cellulose dispersion to form an emulsion, adding a polymer that is solid at room temperature to a finely divided cellulose dispersion, heating it above the temperature at which the polymer has fluidity, melting it, and forming an emulsion. There are several methods, but in any method, it is preferable that the polymerizable monomer or polymer added is not compatible with the finely divided cellulose dispersion. If they are compatible, it becomes difficult to form droplets of the polymerizable monomer or polymer in the finely divided cellulose dispersion, and it tends to be difficult to obtain a composite.

微細化セルロース分散液に開始剤を含む重合性モノマーを混合したものを添加しエマルション化させる方法に用いることができる重合性モノマーとしては、ポリマーの単量体であって、その構造中に重合性の官能基を有し、常温で液体であって、水と完全に相溶せず、重合反応によってポリマー(高分子重合体)を形成できるものであれば特に限定されない。重合性モノマーは少なくとも一つの重合性官能基を有する。重合性官能基を一つ有する重合性モノマーは単官能モノマーとも称する。また、重合性官能基を二つ以上有する重合性モノマーは多官能モノマーとも称する。重合性モノマーの種類としては特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル系モノマー、ビニル系モノマーなどが挙げられる。また、エポキシ基やオキセタン構造などの環状エーテル構造を有する重合性モノマー(例えばε-カプロラクトン等、)を用いることも可能である。
なお、「(メタ)アクリレート」の表記は、「アクリレート」と「メタクリレート」との両方を含むこと示す。
The polymerizable monomer that can be used in the method of adding a mixture of a polymerizable monomer containing an initiator to a finely divided cellulose dispersion to form an emulsion is a polymer monomer that has polymerizable properties in its structure. It is not particularly limited as long as it has a functional group of , is liquid at room temperature, is completely incompatible with water, and can form a polymer (high molecular weight polymer) through a polymerization reaction. The polymerizable monomer has at least one polymerizable functional group. A polymerizable monomer having one polymerizable functional group is also referred to as a monofunctional monomer. Furthermore, a polymerizable monomer having two or more polymerizable functional groups is also referred to as a polyfunctional monomer. The type of polymerizable monomer is not particularly limited, but examples include (meth)acrylic monomers and vinyl monomers. It is also possible to use a polymerizable monomer (eg, ε-caprolactone, etc.) having a cyclic ether structure such as an epoxy group or an oxetane structure.
Note that the expression "(meth)acrylate" includes both "acrylate" and "methacrylate."

単官能の(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルフォリン、N-ビニルピロリドン、テトラヒドロフルフリールアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性フェノキシ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性フェノキシ(メタ)アクリレート、ノニルフェノール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシプロピルフタレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ヘキサフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2-アダマンタンおよびアダマンタンジオールから誘導される1価のモノ(メタ)アクリレートを有するアダマンチルアクリレートなどのアダマンタン誘導体モノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of monofunctional (meth)acrylic monomers include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, and isobutyl. (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, acryloylmorpholine, N-vinylpyrrolidone, tetrahydrofurfuryl acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isobornyl ( meth)acrylate, isodecyl(meth)acrylate, lauryl(meth)acrylate, tridecyl(meth)acrylate, cetyl(meth)acrylate, stearyl(meth)acrylate, benzyl(meth)acrylate, 2-ethoxyethyl(meth)acrylate, 3 -Methoxybutyl (meth)acrylate, ethyl carbitol (meth)acrylate, phosphoric acid (meth)acrylate, ethylene oxide modified phosphoric acid (meth)acrylate, phenoxy (meth)acrylate, ethylene oxide modified phenoxy (meth)acrylate, propylene oxide Modified phenoxy (meth)acrylate, nonylphenol (meth)acrylate, ethylene oxide modified nonylphenol (meth)acrylate, propylene oxide modified nonylphenol (meth)acrylate, methoxydiethylene glycol (meth)acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth)acrylate, methoxypropylene glycol (meth)acrylate, 2-(meth)acryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl phthalate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth)acrylate, 2-(meth)acryloyloxyethyl hydrogen phthalate, 2-(meth)acryloyl Oxypropyl hydrogen phthalate, 2-(meth)acryloyloxypropyl hexahydrohydrogen phthalate, 2-(meth)acryloyloxypropyl tetrahydrohydrogen phthalate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, trifluoroethyl (meth)acrylate, tetrafluoropropyl ( meth)acrylate, hexafluoropropyl (meth)acrylate, octafluoropropyl (meth)acrylate, octafluoropropyl (meth)acrylate, adamantyl acrylate with monovalent mono(meth)acrylate derived from 2-adamantane and adamantane diol Examples include adamantane derivative mono(meth)acrylates such as.

2官能の(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコ-ルジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどのジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of difunctional (meth)acrylic monomers include ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, butanediol di(meth)acrylate, hexanediol di(meth)acrylate, and nonanediol di(meth)acrylate. ) acrylate, ethoxylated hexanediol di(meth)acrylate, propoxylated hexanediol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate Di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, ethoxylated neopentyl glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl hydroxypivalate di(meth)acrylate, etc. Examples include meth)acrylate.

3官能以上の(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス2-ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の3官能の(メタ)アクリレート化合物や、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンヘキサ(メタ)アクリレート等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物や、これら(メタ)アクリレートの一部をアルキル基やε-カプロラクトンで置換した多官能(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。 Examples of trifunctional or higher-functional (meth)acrylic monomers include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and tris-2-hydroxy. Tri(meth)acrylates such as ethyl isocyanurate tri(meth)acrylate, glycerin tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol tri(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tri(meth)acrylate, etc. Trifunctional (meth)acrylate compounds, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, ditrimethylolpropane penta( Trifunctional or higher functional (meth)acrylate compounds such as meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, ditrimethylolpropane hexa(meth)acrylate, and some of these (meth)acrylates with alkyl groups or ε- Examples include polyfunctional (meth)acrylate compounds substituted with caprolactone.

単官能のビニル系モノマーとしては例えば、ビニルエーテル系、ビニルエステル系、芳香族ビニル系、特にスチレンおよびスチレン系モノマーなど、常温で水と相溶しない液体が好ましい。
単官能ビニル系モノマーのうち(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、ヘプタフルオロデシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
As monofunctional vinyl monomers, liquids that are incompatible with water at room temperature are preferred, such as vinyl ethers, vinyl esters, aromatic vinyls, and especially styrene and styrene monomers.
Examples of (meth)acrylates among monofunctional vinyl monomers include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, Lauryl (meth)acrylate, alkyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, tetrahydrofur Furyl (meth)acrylate, allyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, trifluoroethyl (meth)acrylate, heptafluorodecyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, ) acrylate, tricyclodecanyl (meth)acrylate, etc.

また、単官能芳香族ビニル系モノマーとしては、スチレン、例えば、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、エチルスチレン、イソプロペニルトルエン、イソブチルトルエン、tert-ブチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルビフェニル、1,1-ジフェニルエチレンなどが挙げられる。
多官能のビニル系モノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼンなどの不飽和結合を有する多官能基が挙げられる。常温で水と相溶しない液体が好ましい。
Examples of monofunctional aromatic vinyl monomers include styrene, such as α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, ethylstyrene, isopropenyltoluene, isobutyltoluene, and tert-butylstyrene. , vinylnaphthalene, vinylbiphenyl, 1,1-diphenylethylene and the like.
Examples of the polyfunctional vinyl monomer include polyfunctional groups having an unsaturated bond such as divinylbenzene. A liquid that is incompatible with water at room temperature is preferred.

例えば多官能性ビニル系モノマーとしては、具体的には、(1)ジビニルベンゼン、1,2,4-トリビニルベンゼン、1,3,5-トリビニルベンゼン等のジビニル類、(2)エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3-プロピレングリコールジメタクリレート、1,4-ブチレングリコールジメタクリレート、1,6-ヘキサメチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2-ビス(4-メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジメタクリレート類、(3)トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリエチロールエタントリメタクリレート等のトリメタクリレート類、(4)エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,3-ジプロピレングリコールジアクリレート、1,4-ジブチレングリコールジアクリレート、1,6-ヘキシレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2-ビス(4-アクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン等のジアクリレート類、(5)トリメチロールプロパントリアクリレート、トリエチロールエタントリアクリレート等のトリアクリレート類、(6)テトラメチロールメタンテトラアクリレート等のテトラアクリレート類、(7)その他に、例えばテトラメチレンビス(エチルフマレート)、ヘキサメチレンビス(アクリルアミド)、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートが挙げられる。 For example, specific examples of polyfunctional vinyl monomers include (1) divinyls such as divinylbenzene, 1,2,4-trivinylbenzene, and 1,3,5-trivinylbenzene, (2) ethylene glycol Dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, 1,3-propylene glycol dimethacrylate, 1,4-butylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexamethylene glycol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate Dimethacrylates such as methacrylate, dipropylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, 2,2-bis(4-methacryloxydiethoxyphenyl)propane, (3) trimethylolpropane trimethacrylate, triethylolethane trimethacrylate, etc. Trimethacrylates, (4) Ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, 1,3-dipropylene glycol diacrylate, 1,4-dibutylene glycol diacrylate, 1,6 -Hexylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, 2,2-bis(4-acryloxypropoxyphenyl)propane, 2,2-bis(4-acryloxydiacrylate) diacrylates such as (ethoxyphenyl)propane, (5) triacrylates such as trimethylolpropane triacrylate and triethylolethane triacrylate, (6) tetraacrylates such as tetramethylolmethanetetraacrylate, (7) others, Examples include tetramethylene bis(ethyl fumarate), hexamethylene bis(acrylamide), triallyl cyanurate, and triallyl isocyanurate.

例えば官能性スチレン系モノマーとしては、具体的には、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルナフタレン、ジビニルキシレン、ジビニルビフェニル、ビス(ビニルフェニル)メタン、ビス(ビニルフェニル)エタン、ビス(ビニルフェニル)プロパン、ビス(ビニルフェニル)ブタン等が挙げられる。
また、これらの他にも重合性の官能基を少なくとも1つ以上有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等を使用することができ、特にその材料を限定しない。
For example, specific examples of functional styrenic monomers include divinylbenzene, trivinylbenzene, divinyltoluene, divinylnaphthalene, divinylxylene, divinylbiphenyl, bis(vinylphenyl)methane, bis(vinylphenyl)ethane, bis(vinylphenyl)ethane, phenyl)propane, bis(vinylphenyl)butane, and the like.
In addition to these, polyether resins, polyester resins, polyurethane resins, epoxy resins, alkyd resins, spiroacetal resins, polybutadiene resins, polythiol polyene resins, etc. having at least one polymerizable functional group can be used. Yes, the material is not particularly limited.

上記重合性モノマー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。
また、重合性モノマーには予め重合開始剤が含まれていてもよい。一般的な重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物やアゾ重合開始剤などのラジカル開始剤が挙げられる。
有機過酸化物としては、例えばパーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシカーボネート、パーオキシエステルなどが挙げられる。
The above polymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more types.
Further, the polymerizable monomer may contain a polymerization initiator in advance. Examples of common polymerization initiators include radical initiators such as organic peroxides and azo polymerization initiators.
Examples of organic peroxides include peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxycarbonates, and peroxyesters.

アゾ重合開始剤としては、例えばADVN,AIBNが挙げられる。
例えば2,2-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(AMBN)、2,2-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)、1,1-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)(ACHN)、ジメチル-2,2-アゾビスイソブチレート(MAIB)、4,4-アゾビス(4-シアノバレリアン酸)(ACVA)、1,1-アゾビス(1-アセトキシ-1-フェニルエタン)、2,2-アゾビス(2-メチルブチルアミド)、2,2-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2-アゾビス(2-メチルアミジノプロパン)二塩酸塩、2,2-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2-シアノ-2-プロピルアゾホルムアミド、2,2-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、2,2-アゾビス(N-シクロヘキシル-2-メチルプロピオンアミド)等が挙げられる。
Examples of the azo polymerization initiator include ADVN and AIBN.
For example, 2,2-azobis(isobutyronitrile) (AIBN), 2,2-azobis(2-methylbutyronitrile) (AMBN), 2,2-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (ADVN) , 1,1-azobis(1-cyclohexanecarbonitrile) (ACHN), dimethyl-2,2-azobisisobutyrate (MAIB), 4,4-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA), 1, 1-azobis(1-acetoxy-1-phenylethane), 2,2-azobis(2-methylbutyramide), 2,2-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2- Azobis(2-methylamidinopropane) dihydrochloride, 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane], 2,2-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2-azobis(2,4,4-trimethylpentane), 2-cyano-2-propylazoformamide, 2,2-azobis(N-butyl-2-methylpropionamide), 2,2 -azobis(N-cyclohexyl-2-methylpropionamide) and the like.

第2工程において予め重合開始剤が含まれた状態の重合性モノマーを用いれば、エマルションを形成した際にエマルション粒子内部の重合性モノマー液滴6中に重合開始剤が含まれるため、後述の第4工程においてエマルション内部のモノマーを重合させる際に重合反応が進行しやすくなる。
第2工程において用いることができる重合性モノマーと重合開始剤の重量比については特に限定されないが、通常、重合性モノマー100質量部に対し、重合開始剤が0.1質量部以上であることが好ましい。重合性モノマーが0.1質量部未満となると重合反応が充分に進行せずに複合粒子5の収量が低下する傾向があるため好ましくない。
If a polymerizable monomer containing a polymerization initiator is used in the second step, the polymerization initiator will be included in the polymerizable monomer droplets 6 inside the emulsion particles when an emulsion is formed. When polymerizing the monomer inside the emulsion in the fourth step, the polymerization reaction progresses more easily.
The weight ratio of the polymerizable monomer and polymerization initiator that can be used in the second step is not particularly limited, but it is usually 0.1 part by mass or more of the polymerization initiator per 100 parts by mass of the polymerizable monomer. preferable. If the amount of the polymerizable monomer is less than 0.1 part by mass, the polymerization reaction will not proceed sufficiently and the yield of composite particles 5 will tend to decrease, which is not preferable.

常温にて固体であるポリマーを微細化セルロース分散液への相溶性が低い溶媒で溶解し微細化セルロース分散液に添加しエマルション化させる方法に用いることができるものとしては、前述の重合性モノマーを重合させたポリマーが挙げられる。また、常温にて固体であるポリマーを溶解する溶媒としては微細化セルロース分散液への相溶性が低い溶媒が好ましい。水への溶解度が高い場合、ポリマー相から水相へ溶媒が容易に溶解してしまうため、エマルション化が困難となる傾向がある。水への溶解性がない場合はポリマー相から溶媒が移動することができないため、複合粒子を得ることが極めて困難となる傾向がある。また、ポリマーを溶解する溶媒は沸点が90℃以下であることが好ましい。沸点が90℃より高い場合、ポリマーを溶解する溶媒よりも先に微細化セルロース分散液が蒸発してしまい複合粒子を得ることが極めて困難となる傾向がある。ポリマーを溶解する溶媒としては、具体的にはジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、ベンゼンなどが挙げられる。 The polymerizable monomers mentioned above can be used in the method of dissolving a polymer that is solid at room temperature in a solvent with low compatibility with the finely divided cellulose dispersion and adding it to the finely divided cellulose dispersion to form an emulsion. Examples include polymerized polymers. Moreover, as a solvent for dissolving a polymer that is solid at room temperature, a solvent having low compatibility with the finely divided cellulose dispersion is preferable. When the solubility in water is high, emulsification tends to be difficult because the solvent easily dissolves from the polymer phase into the water phase. If there is no solubility in water, the solvent cannot migrate from the polymer phase, so it tends to be extremely difficult to obtain composite particles. Further, the boiling point of the solvent for dissolving the polymer is preferably 90°C or lower. When the boiling point is higher than 90° C., the micronized cellulose dispersion tends to evaporate before the solvent that dissolves the polymer, making it extremely difficult to obtain composite particles. Specific examples of the solvent for dissolving the polymer include dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, and benzene.

微細化セルロース分散液に常温にて固体であるポリマーを添加しポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させエマルション化させる方法に用いることができるものとしては、常温で固体であり、加熱することで流動性を持つものであり、流動性を持つ温度とは融点またはガラス転移温度である。添加するポリマーの融点またはガラス転移温度は40℃以上90℃以下のものが好ましい。ポリマーの融点またはガラス転移温度が40℃未満である場合、常温で固体化することが難しいため、複合体を得ることが極めて困難となる傾向がある。また、ポリマーの融点またはガラス転移温度が90℃以上である場合、ポリマーが溶解するよりも、一緒に加熱する微細化セルロース分散液の溶媒である水が気化してしまいエマルション化することが困難となる傾向がある。このため、本実施形態において使用できるポリマーとしては、具体的にはポリ‐S‐メチルヘプテン、ポリデセン、ポリビニルパルミテート、ポリビニルステアレート、cis‐1,4‐ポリクロロプレン、it cis‐1,4‐ポリ‐1,3ペンタジエン、it trans‐1,4‐ポリ‐1,3ヘキサジエン、it trans‐1,4‐ポリ‐1,3ヘプタジエン、it trans‐1,4‐ポリ‐1,3オクタジエン、ポリヘキサメチレンオキシド、ポリオクタメチレンオキシド、ポリブタジエンオキシド、ポリテトラメチレンスルフィド、ポリペンタメチレンスルフィド、ポリヘキサメチレンスルフィド、ポリメチレンチオテトラメチレンスルフィド、ポリエチレンチオテトラメチレンスルフィド、ポリトリメチレンジスルフィド、などが挙げられる。 A polymer that is solid at room temperature is added to a finely divided cellulose dispersion and heated above the temperature at which the polymer has fluidity to melt and form an emulsion. Therefore, it has fluidity, and the temperature at which it has fluidity is the melting point or glass transition temperature. The melting point or glass transition temperature of the added polymer is preferably 40°C or higher and 90°C or lower. When the melting point or glass transition temperature of the polymer is less than 40°C, it tends to be difficult to solidify at room temperature, making it extremely difficult to obtain a composite. Furthermore, if the melting point or glass transition temperature of the polymer is 90°C or higher, water, which is the solvent for the finely divided cellulose dispersion that is heated together, vaporizes rather than the polymer melting, making it difficult to form an emulsion. There is a tendency to Therefore, specific examples of polymers that can be used in this embodiment include poly-S-methylheptene, polydecene, polyvinyl palmitate, polyvinyl stearate, cis-1,4-polychloroprene, and cis-1,4-polychloroprene. -1,3 pentadiene, it trans-1,4-poly-1,3 hexadiene, it trans-1,4-poly-1,3 heptadiene, it trans-1,4-poly-1,3 octadiene, polyhexane Examples include methylene oxide, polyoctamethylene oxide, polybutadiene oxide, polytetramethylene sulfide, polypentamethylene sulfide, polyhexamethylene sulfide, polymethylenethiotetramethylene sulfide, polyethylenethiotetramethylene sulfide, polytrimethylene disulfide, and the like.

本実施形態にて磁性材料4をコア粒子3に内包する目的のひとつは外部磁界により、本実施形態の複合粒子を様々な環境下において、分散、分離、回収、攪拌、混合、流速制御、などの操作を可能とさせることである。このような目的に使用される磁性材料としては、自発磁化を有する強磁性材料を用いる必要がある。ここで、強磁性材料とは、フェロ磁性、フェリ磁性など自発磁化を有する磁性材料である。このような材料は金属、合金、金属間化合物、酸化物、金属化合物など多岐にわたる。また、本実施形態の複合粒子の使用用途によっては残留磁化の少ない磁性材料が求められる。そのような用途には一般的に軟磁性を示す磁性材料が好適である。また、強磁性材料をナノオーダーのサイズにした超常磁性材料も好ましい。また、本実施形態に記載した軟磁性材料をナノオーダーのサイズにした超常磁性材料も好ましい。 One of the purposes of encapsulating the magnetic material 4 in the core particles 3 in this embodiment is to use an external magnetic field to disperse, separate, recover, stir, mix, control the flow rate, etc. of the composite particles of this embodiment in various environments. The purpose is to enable the operation of As the magnetic material used for this purpose, it is necessary to use a ferromagnetic material that has spontaneous magnetization. Here, the ferromagnetic material is a magnetic material having spontaneous magnetization, such as ferromagnetism and ferrimagnetism. Such materials include a wide variety of metals, alloys, intermetallic compounds, oxides, and metal compounds. Further, depending on the intended use of the composite particles of this embodiment, a magnetic material with low residual magnetization is required. Magnetic materials exhibiting soft magnetism are generally suitable for such uses. Further, a superparamagnetic material in which a ferromagnetic material is made into nano-order size is also preferable. Further, a superparamagnetic material obtained by making the soft magnetic material described in this embodiment into nano-order size is also preferable.

金属材料としては遷移金属のFe、Ni、Coが代表的であるが、これらの金属との合金として、Fe-V、Fe-Cr、Fe-Ni、Fe-Co、Ni-Co、Ni-Cu、Ni-Zn、Ni-V、Ni-Cr、Ni-Mn、Co-Cr、Co-Mn、50Ni50Co-V、50Ni50Co-Cr系なども使用できる。これらのうち、飽和磁気モーメントの大きいFeや、Niを含む系が好ましく、Fe-Ni系が特に好ましい。他の金属材料としては、希土類のGdおよびその合金が挙げられる。 Typical metal materials are transition metals Fe, Ni, and Co, but alloys with these metals include Fe-V, Fe-Cr, Fe-Ni, Fe-Co, Ni-Co, and Ni-Cu. , Ni-Zn, Ni-V, Ni-Cr, Ni-Mn, Co-Cr, Co-Mn, 50Ni50Co-V, 50Ni50Co-Cr, etc. can also be used. Among these, systems containing Fe or Ni, which have a large saturation magnetic moment, are preferred, and Fe--Ni systems are particularly preferred. Other metal materials include rare earth Gd and its alloys.

金属間化合物としては、ZrFe、HfFe、FeBeの他、ScFe、YFe、CeFe、SnFe、GdFe、DyFe、HoFe、ErFe、TmFe、GdCoなどが挙げられる。また、YCo、LaCo、CeCo、SmCo、SmCo17、Gd17、さらに、NiMn、FeCa、FeNi、NiFe、CrPt、MnPt、FePd、FePd、FePt、FePt、CoPt、CoPt、NiPtなどが挙げられる。 Examples of intermetallic compounds include ZrFe2 , HfFe2, FeBe2 , ScFe2 , YFe2 , CeFe2, SnFe2 , GdFe2 , DyFe2 , HoFe2 , ErFe2 , TmFe2 , GdCo2 , etc. . In addition, YCo 5 , LaCo 5 , CeCo 5 , SmCo 5 , Sm 2 Co 17 , Gd 2 O 17 , and also Ni 3 Mn, FeCa, FeNi, Ni 3 Fe, CrPt 3 , MnPt 3 , FePd, FePd 3 , Fe 3 Pt, FePt, CoPt, CoPt 3 , Ni 3 Pt, and the like.

酸化物としてはスピネル型、ガーネット型、ペロブスカイト型、マグネトプランバイト型などの結晶構造を有する磁性酸化物が使用できる。スピネル型の例として、MnFe、FeFe、CoFe、NiFe、CuFe、MgFe、ZnFe、Li0.5Fe0.5Fe、FeMn、FeCo、NiCo、γ-Fe、などが挙げられる。γ-Feは、マグヘマイトと呼ばれる酸化鉄である。これは顔料として知られているα-Fe(べんがら)とは異なり、比較的低密度(約3.6g/cm)で飽和磁気モーメントの大きい材料として知られており、本実施形態に用いる磁性材料として特に好ましい。これらはいずれも軟磁性材料として知られているが、それらの中でも特にMn-ZnFe、Ni-ZnFe、すなわちマンガンジンクフェライト、ニッケルジンクフェライト等は残留磁化が少なく、磁性樹脂粒子の磁場による回収・分散操作特性が良好となり好ましい。 As the oxide, magnetic oxides having crystal structures such as spinel type, garnet type, perovskite type, magnetoplumbite type, etc. can be used. Examples of spinel types include MnFe 2 O 4 , FeFe 2 O 4 , CoFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , CuFe 2 O 4 , MgFe 2 O 4 , ZnFe 2 O 4 , Li 0.5 Fe 0.5 Fe 2 O 4 , FeMn 2 O 4 , FeCo 2 O 4 , NiCo 2 O 4 , γ-Fe 2 O 3 and the like. γ-Fe 2 O 3 is iron oxide called maghemite. Unlike α-Fe 2 O 3 (red iron), which is known as a pigment, this material is known to have a relatively low density (approximately 3.6 g/cm 3 ) and a large saturation magnetic moment. It is particularly preferable as a magnetic material used for. All of these are known as soft magnetic materials, but among them, Mn-ZnFe 2 O 4 and Ni-ZnFe 2 O 4 , that is, manganese zinc ferrite, nickel zinc ferrite, etc., have little residual magnetization, and magnetic resin particles This is preferable because the collection and dispersion operation characteristics by the magnetic field are good.

ガーネット型酸化物としては、希土類鉄ガーネットが使用できる。YFe12、SmFe12、ZnFe12、GdFe12、TbFe12、DyFe12、HoFe12、ErFe12、TmFe12、YbFe12、LuFe12においてフェリ磁性を示すことが知られている。このうち、Y、Sm、Yb、Luなどが飽和磁化が大きい点で好ましい。中でも、Yは密度が低く(5.17g/cm)特に好ましい。 Rare earth iron garnet can be used as the garnet type oxide. Y3Fe5O12 , Sm3Fe5O12 , Zn3Fe5O12 , Gd3Fe5O12 , Tb3Fe5O12 , Dy3Fe5O12 , Ho3Fe5O12 , Er _ _ _ _ _ _ It is known that 3 Fe 5 O 12 , Tm 3 Fe 5 O 12 , Yb 3 Fe 5 O 12 , and Lu 3 Fe 5 O 12 exhibit ferrimagnetism. Among these, Y, Sm, Yb, Lu, etc. are preferable because they have large saturation magnetization. Among these, Y is particularly preferable because it has a low density (5.17 g/cm 3 ).

マグネトプランバイト型の酸化物としては、BaFe1219、SrFe1219、CaFe1219、PbFe1219、Ag0.5La0.5Fe1219、Ni0.5La0.5Fe1219、MnBaFe1627、FeBaFe1627、NiBaFe1627、FeZnBaFe1627、MnZnBaFe1627、CoBaFe2441、NiBaFe2441、CuBaFe2441、MgBaFe2441、Co1.5Fe0.5BaFe2441、MnBaFe1222、CoBaFe1222、NiBaFe1222、MgBaFe1222、ZnBaFe1222、Fe0.5Zn1.5BaFe1222などが挙げられる。
ペロブスカイト型の酸化物としてはRFeO(R=希土類イオン)が挙げられる。
Examples of magnetoplumbite type oxides include BaFe 12 O 19 , SrFe 12 O 19 , CaFe 12 O 19 , PbFe 12 O 19 , Ag 0.5 La 0.5 Fe 12 O 19 , Ni 0.5 La 0. 5 Fe 12 O 19 , Mn 2 BaFe 16 O 27 , Fe 2 BaFe 16 O 27 , Ni 2 BaFe 16 O 27 , FeZnBaFe 16 O 27 , MnZnBaFe 16 O 27 , Co 2 Ba 3 Fe24O41 , Ni2Ba3 Fe 24 O 41 , Cu 2 Ba 3 Fe 24 O 41 , Mg 2 Ba 3 Fe 24 O 41 , Co 1.5 Fe 0.5 Ba 3 Fe 24 O 41 , Mn 2 Ba 2 Fe 12 O 22 , Co 2 Ba 2 Fe 12 O 22 , Ni 2 Ba 2 Fe 12 O 22 , Mg 2 Ba 2 Fe 12 O 22 , Zn 2 Ba 2 Fe 12 O 22 , Fe 0.5 Zn 1.5 Ba 2 Fe 12 O 22 , etc. It will be done.
Examples of perovskite-type oxides include RFeO 3 (R=rare earth ion).

金属化合物としては、ホウ化物(CoB、CoB、FeB、MnB、FeBなど)、Al化合物(FeAl、CuMnAlなど)、炭化物(FeC、FeC、MnZnC、CoMnCなど)、珪化物(FeSi、FeSi、CoMnSiなど)、窒化物(MnN、FeN、FeN、FeNiN、FePtN、Fe0.75、Mn0.750.25、Mn0.50.5、Fe1-xなど)の他、リン化物、ヒ素化合物、Sb化合物、Bi化合物、硫化物、Se化合物、Te化合物、ハロゲン化合物、希土類元素なども使用できる。
一方、超常磁性体としては強磁性材料を数nmから数十nmサイズの粒子として得られるものであればいかなるものも使用できる。特に、マグネタイト等のナノ粒子が好ましい。
Examples of metal compounds include borides (Co 3 B, CoB, Fe 3 B, MnB, FeB, etc.), Al compounds (Fe 3 Al, Cu 2 MnAl, etc.), and carbides (Fe 3 C, Fe 2 C, Mn 3 ZnC). , Co2Mn2C , etc.), silicides ( Fe3Si , Fe5Si3 , Co2MnSi , etc.), nitrides ( Mn4N , Fe4N , Fe8N , Fe3NiN , Fe3PtN , Fe 2 N 0.75 , Mn 4 N 0.75 C 0.25 , Mn 4 N 0.5 C 0.5 , Fe 3 N 1-x C x , etc.), phosphides, arsenic compounds, Sb compounds , Bi compounds, sulfides, Se compounds, Te compounds, halogen compounds, rare earth elements, etc. can also be used.
On the other hand, as the superparamagnetic material, any material can be used as long as it is a ferromagnetic material obtained in the form of particles with a size of several nanometers to several tens of nanometers. In particular, nanoparticles such as magnetite are preferred.

本実施形態で使用する磁性材料は、混合する重合性モノマーまたはポリマーとの親和性、分散性との観点から表面が疎水化されたものが好ましい。磁性材料の表面の疎水化処理方法としては、磁性材料と極めて親和性の高い部分と疎水性の部分とを分子内に有する化合物を磁性材料に接触させて結合させる方法を挙げることができる。このような親和性の高い部分と疎水性の部分とを分子内に有する化合物としては、シランカップリング剤に代表されるシラン化合物を挙げることができる。 The magnetic material used in this embodiment preferably has a hydrophobic surface from the viewpoint of affinity and dispersibility with the polymerizable monomer or polymer to be mixed. As a method for hydrophobizing the surface of a magnetic material, there can be mentioned a method in which a compound having in its molecule a part with extremely high affinity for the magnetic material and a hydrophobic part is brought into contact with the magnetic material and bonded thereto. Examples of compounds having such a high affinity part and a hydrophobic part in the molecule include silane compounds typified by silane coupling agents.

シランカップリング剤に代表されるシラン化合物としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ドデシルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシランなどがある。 Silane compounds represented by silane coupling agents include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris(β-methoxyethoxy)silane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, and γ-glyside. Oxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N-β(aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxy Examples include silane, hexyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, dodecyltrichlorosilane, hexyltrichlorosilane, methyltrichlorosilane, and phenyltrichlorosilane.

これらのシラン化合物を磁性材料に結合させる方法としては、例えば、磁性材料と、シラン化合物とを水などの無機媒質またはアルコール、エーテル、ケトン、エステルなどの有機媒質中で混合し、撹拌しながら加熱した後、磁性材料をデカンテーションなどにより分離して減圧乾燥により無機媒質または有機媒質を除去する手段を挙げることができる。また、磁性材料とシラン化合物とを直接混合し加熱させて両者を結合させてもよい。これらの手段において、加熱温度は通常30~100℃であり、加熱時間は0.5~2時間程度である。
上記の様に磁性材料表面に疎水化処理を行うことで、磁性材料内包複合粒子を作製した際に、磁性材料がコア粒子および微細化セルロースに内包されやすくなる。磁性材料がコア粒子および微細化セルロースに内包されることで、磁性材料を外部から保護することができ、磁性材料の劣化を防ぐことができる。
A method for bonding these silane compounds to a magnetic material is, for example, mixing the magnetic material and the silane compound in an inorganic medium such as water or an organic medium such as alcohol, ether, ketone, or ester, and heating the mixture while stirring. After that, the magnetic material is separated by decantation or the like, and the inorganic medium or organic medium is removed by drying under reduced pressure. Alternatively, the magnetic material and the silane compound may be directly mixed and heated to bond them together. In these means, the heating temperature is usually 30 to 100°C and the heating time is about 0.5 to 2 hours.
By performing the hydrophobization treatment on the surface of the magnetic material as described above, the magnetic material is easily encapsulated in the core particles and the micronized cellulose when magnetic material-containing composite particles are produced. By encapsulating the magnetic material in the core particles and the finely divided cellulose, the magnetic material can be protected from the outside, and deterioration of the magnetic material can be prevented.

磁性材料の大きさは平均粒子径0.001μm以上、10μm以下が好ましい。平均粒子径が0.001μmよりも小さい場合、磁性材料を分散安定性が悪く、自己凝集しやすくなる。また、平均粒子径が10μmより大きい場合、複合粒子にした際にうまくコア粒子に内包されなくなってしまう。磁性材料の平均粒子径は走査型電子顕微鏡観察を行い、画像中の磁性材料の大きさを画像上で100箇所ランダムに測定し、平均値を取ることで算出できる。
また、磁性材料含有液には機能性成分が含まれていてもよく、機能性成分は香料、消臭剤、防カビ剤、肥料、pH調整剤、農薬、植物活力剤、植物延命剤、害虫及び動物の忌避剤、土壌浸透剤、栄養成分、植物ホルモン、抗菌性物質などが挙げられる。
The size of the magnetic material is preferably an average particle diameter of 0.001 μm or more and 10 μm or less. When the average particle diameter is smaller than 0.001 μm, the magnetic material has poor dispersion stability and tends to self-agglomerate. Moreover, if the average particle diameter is larger than 10 μm, the particles will not be properly encapsulated in the core particles when formed into composite particles. The average particle diameter of the magnetic material can be calculated by performing scanning electron microscopy, measuring the size of the magnetic material in the image at 100 random locations, and taking the average value.
In addition, the magnetic material-containing liquid may contain functional ingredients, and the functional ingredients include fragrances, deodorants, fungicides, fertilizers, pH adjusters, agricultural chemicals, plant vitalizers, plant life extension agents, and insect pests. and animal repellents, soil penetrants, nutritional components, plant hormones, antibacterial substances, etc.

(第3工程)
第3工程は、微細化セルロースの分散液中において磁性材料含有液の表面の少なくとも一部を微細化セルロースで覆い、磁性材料含有液を含む液滴をエマルションとして安定化させる工程である。
(3rd step)
The third step is a step of covering at least a portion of the surface of the magnetic material-containing liquid in the finely divided cellulose dispersion with finely divided cellulose to stabilize the droplets containing the magnetic material-containing liquid as an emulsion.

エマルションを作製する方法としては、例えば、微細化セルロース分散液に開始剤を含む重合性モノマーを添加しエマルション化させる方法、常温にて固体であるポリマーを微細化セルロース分散液への相溶性が低い溶媒で溶解したものを微細化セルロース分散液に添加しエマルション化させる方法、微細化セルロース分散液に常温にて固体であるポリマーを添加しポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させエマルション化させる方法、微細化セルロース分散液に固体であるポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させたものを添加しエマルション化させる方法がある。より詳しくは、微細化セルロース分散液に、磁性材料4と、少なくとも一種類の重合性モノマーと、重合開始剤とを含む磁性材料含有液を添加して、その磁性材料含有液を含む液滴6をエマルション化させる工程、微細化セルロース分散液に、磁性材料4と、常温にて固体であるポリマーを微細化セルロース分散液への相溶性が低い溶媒で溶解したものとを含む磁性材料含有液を添加して、その磁性材料含有液を含む液滴をエマルション化させる工程、微細化セルロース分散液に、磁性材料4と、常温にて固体であるポリマーとを含む磁性材料含有液を添加し、そのポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させて、磁性材料含有液を含む液滴をエマルション化させる工程、および、微細化セルロース分散液に、磁性材料4と、常温にて固体であるポリマーとを含むものをそのポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させた磁性材料含有液を添加して、磁性材料含有液を含む液滴をエマルション化させる工程、のうちいずれかの工程を用いることができる。 Examples of methods for producing an emulsion include adding a polymerizable monomer containing an initiator to a finely divided cellulose dispersion to form an emulsion, and adding a polymer that is solid at room temperature to a finely divided cellulose dispersion because it has low compatibility with the finely divided cellulose dispersion. A method in which a solution dissolved in a solvent is added to a finely divided cellulose dispersion to form an emulsion. A polymer that is solid at room temperature is added to a finely divided cellulose dispersion, and the polymer is heated above the temperature at which the polymer has fluidity to melt and form an emulsion. There is a method in which a finely divided cellulose dispersion is heated above a temperature at which a solid polymer has fluidity and melted, and then the mixture is added to form an emulsion. More specifically, a magnetic material-containing liquid containing a magnetic material 4, at least one type of polymerizable monomer, and a polymerization initiator is added to a finely divided cellulose dispersion to form droplets 6 containing the magnetic material-containing liquid. A step of emulsifying the micronized cellulose dispersion, adding a magnetic material-containing liquid containing the magnetic material 4 and a polymer that is solid at room temperature dissolved in a solvent with low compatibility with the micronized cellulose dispersion. A step of emulsifying the droplets containing the magnetic material-containing liquid by adding the magnetic material-containing liquid containing the magnetic material 4 and a polymer that is solid at room temperature to the finely divided cellulose dispersion; A step of heating and melting the polymer above a temperature at which it has fluidity to emulsify the droplets containing the magnetic material-containing liquid, and adding the magnetic material 4 and the polymer that is solid at room temperature to the fine cellulose dispersion. Adding a magnetic material-containing liquid that has been heated to a temperature above the temperature at which the polymer has fluidity and melting the polymer, and emulsifying the droplets containing the magnetic material-containing liquid. Can be used.

第3工程において用いることができる微細化セルロース分散液と磁性材料含有液との重量比については特に限定されないが、微細化セルロース繊維100質量部に対し、磁性材料含有液が1質量部以上50質量部以下であることが好ましい。磁性材料含有液が1質量部未満となると磁性材料内包複合粒子5の収量が低下する傾向があるため好ましくない。また、磁性材料含有液が50質量部を超えると液滴6を微細化セルロース1で均一に被覆することが困難となる傾向があり好ましくない。 The weight ratio of the finely divided cellulose dispersion and the magnetic material-containing liquid that can be used in the third step is not particularly limited, but the amount of the magnetic material-containing liquid is 1 part by mass or more and 50 parts by mass for 100 parts by mass of finely divided cellulose fibers. It is preferable that the amount is less than 100%. If the magnetic material-containing liquid is less than 1 part by mass, it is not preferable because the yield of the magnetic material-containing composite particles 5 tends to decrease. Moreover, if the magnetic material-containing liquid exceeds 50 parts by mass, it tends to be difficult to uniformly cover the droplets 6 with the micronized cellulose 1, which is not preferable.

エマルションを作製する方法としては特に限定されないが、一般的な乳化処理、例えば各種ホモジナイザー処理や機械攪拌処理を用いることができ、具体的には高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、万能ホモジナイザー、ボールミル、ロールミル、カッターミル、遊星ミル、ジェットミル、アトライター、グラインダー、ジューサーミキサー、ホモミキサー、超音波ホモジナイザー、ナノジナイザー、水中対向衝突、ペイントシェイカーなどの機械的処理が挙げられる。また、複数の機械的処理を組み合わせて用いてもよい。 The method for producing the emulsion is not particularly limited, but general emulsification treatments such as various homogenizer treatments and mechanical stirring treatments can be used. Specifically, high-pressure homogenizers, ultra-high-pressure homogenizers, all-purpose homogenizers, ball mills, roll mills, Mechanical treatments include cutter mills, planetary mills, jet mills, attritors, grinders, juicer mixers, homomixers, ultrasonic homogenizers, nanogenizers, underwater counter-impingement, and paint shakers. Further, a combination of a plurality of mechanical treatments may be used.

例えば超音波ホモジナイザーを用いる場合、第1工程にて得られた微細化セルロース分散液に対し磁性材料含有液を添加して混合溶媒とし、混合溶媒に超音波ホモジナイザーの先端を挿入して超音波処理を実施する。超音波ホモジナイザーの処理条件としては特に限定されないが、例えば周波数は20kHz以上が一般的であり、出力は10W/cm以上が一般的である。処理時間についても特に限定されないが、通常10秒から1時間程度である。 For example, when using an ultrasonic homogenizer, a magnetic material-containing liquid is added to the micronized cellulose dispersion obtained in the first step to form a mixed solvent, and the tip of the ultrasonic homogenizer is inserted into the mixed solvent to perform ultrasonic treatment. Implement. The processing conditions of the ultrasonic homogenizer are not particularly limited, but for example, the frequency is generally 20 kHz or higher, and the output is generally 10 W/cm 2 or higher. Although the processing time is not particularly limited, it is usually about 10 seconds to 1 hour.

上記超音波処理により、微細化セルロース分散液中に液滴6が分散してエマルション化が進行し、さらに液滴6と微細化セルロース分散液の液/液界面に選択的に微細化セルロース1が吸着することで、液滴6が微細化セルロース1で被覆されO/W型エマルションとして安定した構造を形成する。このように、液/液界面に固体物が吸着して安定化したエマルションは、学術的には「ピッカリングエマルション」と呼称されている。前述のように微細化セルロース繊維によってピッカリングエマルションが形成されるメカニズムは定かではないが、セルロースはその分子構造において水酸基に由来する親水性サイトと炭化水素基に由来する疎水性サイトとを有することから両親媒性を示すため、両親媒性に由来して疎水性モノマーと親水性溶媒の液/液界面に吸着すると考えられる。 By the above ultrasonic treatment, the droplets 6 are dispersed in the micronized cellulose dispersion to progress emulsion, and the micronized cellulose 1 is selectively added to the liquid/liquid interface between the droplets 6 and the micronized cellulose dispersion. By adsorption, the droplets 6 are covered with the finely divided cellulose 1, forming a stable structure as an O/W emulsion. An emulsion that is stabilized by adsorption of solid matter at the liquid/liquid interface is academically referred to as a "Pickering emulsion." As mentioned above, the mechanism by which Pickering emulsions are formed by finely divided cellulose fibers is not clear, but cellulose has hydrophilic sites derived from hydroxyl groups and hydrophobic sites derived from hydrocarbon groups in its molecular structure. Since it exhibits amphiphilic properties, it is thought that it adsorbs to the liquid/liquid interface between the hydrophobic monomer and the hydrophilic solvent due to its amphiphilic properties.

O/W型エマルション構造は、例えば、光学顕微鏡観察により確認することができる。O/W型エマルションの粒径サイズは特に限定されないが、通常0.1μm~1000μm程度である。
O/W型エマルション構造において、液滴6の表層に形成された微細化セルロース層(被覆層2)の厚みは特に限定されないが、通常3nm~1000nm程度である。微細化セルロース層(被覆層2)の厚みは、例えばクライオTEMを用いて計測することができる。
The O/W emulsion structure can be confirmed, for example, by optical microscopic observation. The particle size of the O/W emulsion is not particularly limited, but is usually about 0.1 μm to 1000 μm.
In the O/W emulsion structure, the thickness of the finely divided cellulose layer (coating layer 2) formed on the surface layer of the droplet 6 is not particularly limited, but is usually about 3 nm to 1000 nm. The thickness of the micronized cellulose layer (covering layer 2) can be measured using, for example, cryo-TEM.

(第4工程)
第4工程は、液滴6を固体化して微細化セルロース1でコア粒子3が被覆された磁性材料内包複合粒子5を得る工程である。より詳しくは、第4工程は、液滴6の表面の少なくとも一部が微細化セルロース1で覆われた状態で、液滴6を固体化してコア粒子3とすることで、コア粒子3の表面の少なくとも一部を微細化セルロース1で覆い、かつコア粒子3と微細化セルロース1とを不可分の状態にする工程である。
第3工程にて微細化セルロース分散液に開始剤を含む重合性モノマーを添加しエマルション化させる方法を用いた場合、重合性モノマーを重合する方法については特に限定されず、用いた重合性モノマーの種類および重合開始剤の種類によって適宜選択可能である。前述の重合性モノマーを重合する方法としては、例えば懸濁重合法が挙げられる。
(4th step)
The fourth step is a step of solidifying the droplets 6 to obtain magnetic material-containing composite particles 5 in which the core particles 3 are coated with the finely divided cellulose 1. More specifically, in the fourth step, the surface of the core particle 3 is solidified to form the core particle 3 with at least a portion of the surface of the droplet 6 covered with the finely divided cellulose 1. This is a step of covering at least a portion of the micronized cellulose 1 with the micronized cellulose 1, and making the core particles 3 and the micronized cellulose 1 inseparable.
When a method of adding a polymerizable monomer containing an initiator to the finely divided cellulose dispersion to form an emulsion is used in the third step, the method of polymerizing the polymerizable monomer is not particularly limited, and the method of polymerizing the polymerizable monomer used is It can be appropriately selected depending on the type and type of polymerization initiator. Examples of methods for polymerizing the above-mentioned polymerizable monomers include suspension polymerization.

具体的な懸濁重合の方法についても特に限定されず、公知の方法を用いて実施することができる。例えば第3工程で作製された、磁性材料と重合開始剤と重合性モノマーとを含有する液滴6が微細化セルロース1によって被覆され安定化したO/W型エマルションを攪拌しながら加熱することによって実施することができる。攪拌の方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができ、具体的にはディスパーや攪拌子を用いることができる。また、攪拌せずに加熱処理のみでもよい。また、加熱時の温度条件については重合性モノマーの種類および重合開始剤の種類によって適宜設定することが可能であるが、20度以上90度以下が好ましい。加熱時の温度が20度未満であると重合の反応速度が低下する傾向があるため好ましくなく、90度を超えると微細化セルロース分散液が蒸発してしまう傾向があるため好ましくない。重合反応に供する時間は重合性モノマーの種類および重合開始剤の種類によって適宜設定することが可能であるが、通常1時間~24時間程度である。また、重合反応は電磁波の一種である紫外線照射処理によって実施してもよい。また、電磁波以外にも電子線などの粒子線を用いても良い。 The specific suspension polymerization method is not particularly limited either, and any known method can be used. For example, by heating the O/W emulsion produced in the third step, in which droplets 6 containing a magnetic material, a polymerization initiator, and a polymerizable monomer are coated with finely divided cellulose 1 and stabilized, while stirring. It can be implemented. The stirring method is not particularly limited, and any known method can be used, and specifically, a disperser or a stirrer can be used. Alternatively, only heat treatment may be performed without stirring. Further, the temperature conditions during heating can be appropriately set depending on the type of polymerizable monomer and the type of polymerization initiator, but preferably 20 degrees or more and 90 degrees or less. If the temperature during heating is less than 20 degrees, the reaction rate of polymerization tends to decrease, which is undesirable, and if it exceeds 90 degrees, the fine cellulose dispersion tends to evaporate, which is not preferred. The time for the polymerization reaction can be appropriately set depending on the type of polymerizable monomer and the type of polymerization initiator, but is usually about 1 hour to 24 hours. Further, the polymerization reaction may be carried out by ultraviolet irradiation treatment, which is a type of electromagnetic wave. In addition to electromagnetic waves, particle beams such as electron beams may also be used.

第3工程にて常温にて固体であるポリマーを微細化セルロース分散液への相溶性が低い溶媒で溶解し微細化セルロース分散液に添加しエマルション化させる方法を用いた場合、エマルションを加熱し、ポリマーを溶解した溶媒を揮発させることでポリマーを固体化させることができる。加熱時の温度条件については溶解する溶媒の種類によって適宜設定することが可能であるが、溶媒の沸点以上90度以下が好ましい。加熱時の温度が溶媒の沸点未満であると溶媒が水相へ移動するのが遅くなり、90度を超えると微細化セルロース分散液が蒸発してしまう傾向があるため好ましくない。 In the third step, when a method is used in which a polymer that is solid at room temperature is dissolved in a solvent with low compatibility with the finely divided cellulose dispersion and added to the finely divided cellulose dispersion to form an emulsion, the emulsion is heated, The polymer can be solidified by volatilizing the solvent in which the polymer is dissolved. Temperature conditions during heating can be appropriately set depending on the type of solvent to be dissolved, but are preferably higher than the boiling point of the solvent and lower than 90 degrees. If the heating temperature is lower than the boiling point of the solvent, the movement of the solvent to the aqueous phase will be slow, and if it exceeds 90 degrees, the micronized cellulose dispersion will tend to evaporate, which is not preferable.

第3工程にて微細化セルロース分散液に常温にて固体であるポリマーを添加しポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させエマルション化させる方法を用いた場合、エマルションを冷却し、ポリマーが流動性を持つ温度以下にすることでポリマーを固体化することができる。
上述の工程を経て、コア粒子3が微細化セルロース1によって被覆された真球状の磁性材料内包複合粒子5を作製することができる。
In the third step, when a polymer that is solid at room temperature is added to the finely divided cellulose dispersion and heated above the temperature at which the polymer has fluidity to melt and form an emulsion, the emulsion is cooled and the polymer is The polymer can be solidified by lowering the temperature below the fluidity level.
Through the above-described steps, true spherical magnetic material-containing composite particles 5 in which the core particles 3 are covered with the finely divided cellulose 1 can be produced.

なお、固体化の反応終了直後の状態は、磁性材料内包複合粒子5の分散液中に多量の水と磁性材料内包複合粒子5の被覆層に形成に寄与していない遊離した微細化セルロース1が混在した状態となっている。そのため、作製した磁性材料内包複合粒子5を回収・精製する必要があり、回収・精製方法としては、遠心分離による洗浄またはろ過洗浄が好ましい。遠心分離による洗浄方法としては公知の方法を用いることができ、具体的には遠心分離によって磁性材料内包複合粒子5を沈降させて上澄みを除去し、水・メタノール混合溶媒に再分散する操作を繰り返し、最終的に遠心分離によって得られた沈降物から残留溶媒を除去して磁性材料内包複合粒子5を回収することができる。ろ過洗浄についても公知の方法を用いることができ、例えば孔径0.1μmのPTFEメンブレンフィルターを用いて水とメタノールで吸引ろ過を繰り返し、最終的にメンブレンフィルター上に残留したペーストからさらに残留溶媒を除去して磁性材料内包複合粒子5を回収することができる。 In addition, in the state immediately after the completion of the solidification reaction, there is a large amount of water in the dispersion of the magnetic material-containing composite particles 5, and free micronized cellulose 1 that does not contribute to the formation of the coating layer of the magnetic material-containing composite particles 5. It is in a mixed state. Therefore, it is necessary to collect and purify the produced magnetic material-containing composite particles 5, and as a collection and purification method, washing by centrifugation or washing by filtration is preferable. As the washing method using centrifugation, a known method can be used. Specifically, the operation of sedimenting the magnetic material-containing composite particles 5 by centrifugation, removing the supernatant, and redispersing it in a mixed solvent of water and methanol is repeated. Finally, the magnetic material-containing composite particles 5 can be recovered by removing residual solvent from the sediment obtained by centrifugation. Known methods can be used for filtration and cleaning, for example, repeating suction filtration with water and methanol using a PTFE membrane filter with a pore size of 0.1 μm, and finally removing residual solvent from the paste remaining on the membrane filter. Then, the magnetic material-containing composite particles 5 can be recovered.

残留溶媒の除去方法は特に限定されず、例えば、風乾やオーブンで熱乾燥にて実施することが可能である。こうして得られた磁性材料内包複合粒子5を含む乾燥固形物は上述のように膜状や凝集体状にはならず、肌理細やかな粉体として得られる。 The method for removing the residual solvent is not particularly limited, and can be carried out, for example, by air drying or heat drying in an oven. The dry solid material containing the magnetic material-containing composite particles 5 obtained in this manner does not form a film or aggregate as described above, but is obtained as a finely textured powder.

本実施形態の磁性材料内包複合粒子5は被覆層2やコア粒子3内部に機能性成分を付与してもよい。例えば、被覆層2を形成している微細化セルロース1にキレート形成基を有する化合物(イミノジ酢酸、アミノメチルホスホン酸など)を反応させることで、金属イオン吸着剤として使用することができる。金属イオン吸着能を有する磁性材料内包複合粒子を産業廃水などの汚染水に添加することで、汚染水中に分散し、効率よく金属イオンを吸着することができ、また、金属イオンを吸着した磁性材料内包複合粒子5は外部磁場により回収することが可能であり、汚染水の浄化に用いることができる。
また、微細化セルロース1に抗体を反応させることで、抗原吸着剤として使用することができる。例えば、ポリエチレンイミンを修飾した磁性材料内包複合粒子を大腸菌由来LPSを含む牛血清アルブミン水溶液に添加した場合、セルロースはタンパク質非吸着性を有しているため、アルブミンは吸着されず、選択的に大腸菌由来LPSのみを吸着することができ、外部磁場により目的物質を吸着した磁性材料内包複合粒子5が回収できる。
In the magnetic material-containing composite particles 5 of this embodiment, functional components may be added to the coating layer 2 and the core particles 3. For example, by reacting the finely divided cellulose 1 forming the coating layer 2 with a compound having a chelate-forming group (iminodiacetic acid, aminomethylphosphonic acid, etc.), it can be used as a metal ion adsorbent. By adding magnetic material-containing composite particles that have the ability to adsorb metal ions to contaminated water such as industrial wastewater, they can be dispersed in the contaminated water and efficiently adsorb metal ions. The encapsulated composite particles 5 can be collected by an external magnetic field and can be used to purify contaminated water.
Further, by reacting an antibody with the micronized cellulose 1, it can be used as an antigen adsorbent. For example, when polyethyleneimine-modified magnetic material-containing composite particles are added to an aqueous bovine serum albumin solution containing E. coli-derived LPS, albumin is not adsorbed because cellulose has non-protein adsorption properties, and E. coli selectively Only the derived LPS can be adsorbed, and the magnetic material-containing composite particles 5 that have adsorbed the target substance can be recovered using an external magnetic field.

(実施形態の効果)
本実施形態に係る磁性材料内包複合粒子5は、磁気応答性を有し、分散安定性に優れ、乾燥しても再分散性が良好であり、界面活性剤を用いずに簡便な方法で作製が可能であり、環境への負荷の少ない磁性材料内包複合粒子である。
また、本実施形態に係る磁性材料内包複合粒子5を含む乾燥固形物は肌理細やかな粉体として得られ、粒子同士の凝集がない。このため、乾燥粉体として得られた磁性材料内包複合粒子5を再び溶媒に再分散することも容易であり、再分散後も磁性材料内包複合粒子5の表面に結合された微細化セルロース1の被覆層に由来した分散安定性を示す。
(Effects of embodiment)
The magnetic material-containing composite particles 5 according to the present embodiment have magnetic responsiveness, excellent dispersion stability, good redispersibility even after drying, and can be produced by a simple method without using a surfactant. It is a composite particle containing a magnetic material that has a low impact on the environment.
Further, the dry solid material containing the magnetic material-containing composite particles 5 according to the present embodiment is obtained as a fine-textured powder, and there is no aggregation of the particles. Therefore, it is easy to redisperse the magnetic material-containing composite particles 5 obtained as a dry powder in a solvent, and even after redispersion, the fine cellulose 1 bonded to the surface of the magnetic material-containing composite particles 5 remains. Indicates dispersion stability derived from the coating layer.

また、本実施形態に係る磁性材料内包複合粒子5の製造方法によれば、簡便な方法で提供することが可能な新規な磁性材料内包複合粒子5の製造方法を提供することができる。
また、本実施形態に係る微細化セルロース1の複合体を含む乾燥固形物によれば、乾燥固形物を溶媒に再分散可能な形で提供することができる。
また、本実施形態に係る磁性材料内包複合粒子5によれば、溶媒をほとんど除去することが可能なため、輸送費の削減、腐敗リスクの低減といった効果が期待できる。
Further, according to the method for manufacturing magnetic material-containing composite particles 5 according to the present embodiment, it is possible to provide a novel method for manufacturing magnetic material-containing composite particles 5 that can be provided by a simple method.
Moreover, according to the dry solid material containing the composite of finely divided cellulose 1 according to the present embodiment, the dry solid material can be provided in a form that can be redispersed in a solvent.
Moreover, according to the magnetic material-containing composite particles 5 according to the present embodiment, since it is possible to remove most of the solvent, effects such as a reduction in transportation costs and a reduction in the risk of spoilage can be expected.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の第一実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and may include design changes within the scope of the gist of the present invention. Further, the components shown in the first embodiment and the modified example described above can be configured by appropriately combining them.

[実施例]
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の各例において、「%」は、特に断りのない限り、質量%(w/w%)を示す。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on Examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these Examples. In each of the following examples, "%" indicates mass % (w/w%) unless otherwise specified.

<実施例1>
(第1工程:セルロースナノファイバー分散液を得る工程)
(木材セルロースのTEMPO酸化)
針葉樹クラフトパルプ70gを蒸留水3500gに懸濁し、蒸留水350gにTEMPOを0.7g、臭化ナトリウムを7g溶解させた溶液を加え、20℃まで冷却した。ここに2mol/L、密度1.15g/mLの次亜塩素酸ナトリウム水溶液450gを滴下により添加し、酸化反応を開始した。系内の温度は常に20℃に保ち、反応中のpHの低下は0.5Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加することでpH10に保ち続けた。セルロースの重量に対して、水酸化ナトリウムの添加量の合計が3.50mmol/gに達した時点で、約100mLのエタノールを添加し反応を停止させた。その後、ガラスフィルターを用いて蒸留水によるろ過洗浄を繰り返し、酸化パルプを得た。
<Example 1>
(First step: Step of obtaining cellulose nanofiber dispersion)
(TEMPO oxidation of wood cellulose)
70 g of softwood kraft pulp was suspended in 3500 g of distilled water, a solution of 0.7 g of TEMPO and 7 g of sodium bromide dissolved in 350 g of distilled water was added, and the mixture was cooled to 20°C. 450 g of an aqueous sodium hypochlorite solution having a concentration of 2 mol/L and a density of 1.15 g/mL was added dropwise thereto to start an oxidation reaction. The temperature in the system was always kept at 20° C., and the pH during the reaction was kept at 10 by adding a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution. When the total amount of sodium hydroxide added to the weight of cellulose reached 3.50 mmol/g, about 100 mL of ethanol was added to stop the reaction. Thereafter, filtration and washing with distilled water was repeated using a glass filter to obtain oxidized pulp.

(酸化パルプのカルボキシ基量測定)
上記TEMPO酸化で得た酸化パルプおよび再酸化パルプを固形分重量で0.1g量りとり、1%濃度で水に分散させ、塩酸を加えてpHを2.5とした。その後0.5M水酸化ナトリウム水溶液を用いた電導度滴定法により、カルボキシ基量(mmol/g)を求めた。結果は1.6mmol/gであった。
(Measurement of carboxy group amount of oxidized pulp)
The solid content of 0.1 g of the oxidized pulp and reoxidized pulp obtained by the above TEMPO oxidation was weighed, dispersed in water at a concentration of 1%, and hydrochloric acid was added to adjust the pH to 2.5. Thereafter, the amount of carboxy groups (mmol/g) was determined by conductivity titration using a 0.5M aqueous sodium hydroxide solution. The result was 1.6 mmol/g.

(酸化パルプの解繊処理)
上記TEMPO酸化で得た酸化パルプ1gを99gの蒸留水に分散させ、ジューサーミキサーで30分間微細化処理し、CSNF濃度1%のCSNF水分散液を得た。CSNF分散液を光路長1cmの石英セルに入れ、分光光度計(島津製作所社製、「UV-3600」)を用いて分光透過スペクトルの測定を行った結果を図3に示す。図3から明らかなように、CSNF水分散液は高い透明性を示した。また、CSNF水分散液に含まれるCSNFの数平均短軸径は3nm、数平均長軸径は1110nmであった。さらに、レオメーターを用いて定常粘弾性測定を行った結果を図4に示す。図4から明らかなように、CSNF分散液はチキソトロピック性を示した。
(Defibration treatment of oxidized pulp)
1 g of the oxidized pulp obtained by the above TEMPO oxidation was dispersed in 99 g of distilled water and micronized using a juicer mixer for 30 minutes to obtain a CSNF aqueous dispersion with a CSNF concentration of 1%. The CSNF dispersion liquid was placed in a quartz cell with an optical path length of 1 cm, and the spectral transmission spectrum was measured using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, "UV-3600"). The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 3, the CSNF aqueous dispersion exhibited high transparency. Further, the number average minor axis diameter of CSNF contained in the CSNF aqueous dispersion was 3 nm, and the number average major axis diameter was 1110 nm. Furthermore, the results of steady viscoelasticity measurement using a rheometer are shown in FIG. As is clear from FIG. 4, the CSNF dispersion exhibited thixotropic properties.

(第2工程:磁性材料とモノマー、ポリマーの混合液を作製する工程)
次に、重合性モノマーであるジビニルベンゼン(以下、DVBとも称する。)10gに対し、重合開始剤である2、2-アゾビス-2、4-ジメチルバレロニトリル(以下、ADVNとも称する。)を1g溶解させ、さらに酸化鉄粒子(粒子径30nm、疎水化処理)を1g添加し、攪拌し、磁性材料含有液を作製した。
(Second step: step of producing a mixture of magnetic material, monomer, and polymer)
Next, 1 g of 2,2-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile (hereinafter also referred to as ADVN), which is a polymerization initiator, is added to 10 g of divinylbenzene (hereinafter also referred to as DVB), which is a polymerizable monomer. After dissolving, 1 g of iron oxide particles (particle size: 30 nm, hydrophobized) was added and stirred to prepare a magnetic material-containing liquid.

(第3工程:O/W型エマルションを作製する工程)
次に、作製した磁性材料含有液全量を、CSNF濃度1%のCSNF分散液40gに対し添加したところ、磁性材料含有液とCSNF分散液は2層に分離した。
次に、上記2層分離した状態の混合液における上層の液面から超音波ホモジナイザーのシャフトを挿入し、周波数24kHz、出力400Wの条件で、超音波ホモジナイザー処理を3分間行った。超音波ホモジナイザー処理後の混合液の外観は白濁した乳化液の様態であった。混合液一滴をスライドグラスに滴下し、カバーガラスで封入して光学顕微鏡で観察したところ、1~数μm程度のエマルション液滴が無数に生成し、O/W型エマルションとして分散安定化している様子が確認された。
(Third step: step of producing O/W type emulsion)
Next, when the entire amount of the prepared magnetic material-containing liquid was added to 40 g of a CSNF dispersion with a CSNF concentration of 1%, the magnetic material-containing liquid and the CSNF dispersion were separated into two layers.
Next, the shaft of an ultrasonic homogenizer was inserted from the liquid level of the upper layer of the mixed liquid separated into two layers, and ultrasonic homogenizer treatment was performed for 3 minutes at a frequency of 24 kHz and an output of 400 W. The appearance of the mixed solution after treatment with an ultrasonic homogenizer was that of a cloudy emulsion. When a drop of the mixed solution was placed on a slide glass, sealed with a cover glass, and observed under an optical microscope, countless emulsion droplets of about 1 to several μm were formed, indicating that the dispersion was stabilized as an O/W emulsion. was confirmed.

(第4工程:重合反応によりCNFで被覆された磁性材料内包複合粒子5を得る工程)
O/W型エマルション分散液を、ウォーターバスを用いて70℃の湯浴中に供し、攪拌子で攪拌しながら8時間処理し、重合反応を実施した。8時間処理後に上記分散液を室温まで冷却した。重合反応の前後で分散液の外観に変化はなかった。得られた分散液に対し、遠心力75,000g(gは重力加速度)で5分間処理したところ、沈降物を得た。デカンテーションにより上澄みを除去して沈降物を回収し、さらに孔径0.1μmのPTFEメンブレンフィルターを用いて、純水とメタノールで繰り返し洗浄した。こうして得られた精製・回収物を1%濃度で再分散させ、粒度分布計(NANOTRAC UPA-EX150、日機装株式会社)を用いて粒径を評価したところ平均粒径2.1μmであった。次に精製・回収物を風乾し、さらに室温25度にて真空乾燥処理を24時間実施したところ、肌理細やかな乾燥粉体(磁性材料内包複合粒子5)を得た。
(Fourth step: Step of obtaining magnetic material-containing composite particles 5 coated with CNF by polymerization reaction)
The O/W type emulsion dispersion was placed in a water bath at 70°C and treated for 8 hours while stirring with a stirrer to carry out a polymerization reaction. After 8 hours of treatment, the dispersion was cooled to room temperature. There was no change in the appearance of the dispersion before and after the polymerization reaction. When the obtained dispersion liquid was treated with a centrifugal force of 75,000 g (g is gravitational acceleration) for 5 minutes, a precipitate was obtained. The supernatant was removed by decantation to collect the sediment, which was then washed repeatedly with pure water and methanol using a PTFE membrane filter with a pore size of 0.1 μm. The purified and collected product thus obtained was redispersed at a concentration of 1%, and the particle size was evaluated using a particle size distribution meter (NANOTRAC UPA-EX150, Nikkiso Co., Ltd.), and the average particle size was 2.1 μm. Next, the purified and collected product was air-dried and further vacuum-dried for 24 hours at a room temperature of 25 degrees Celsius to obtain a fine-textured dry powder (magnetic material-containing composite particles 5).

(走査型電子顕微鏡による形状観察)
得られた乾燥粉体を走査型電子顕微鏡にて観察した結果を図5および図6に示す。図5から明らかなように、O/W型エマルション液滴を鋳型として重合反応を実施したことにより、エマルション液滴の形状に由来した、真球状の磁性材料内包複合粒子5が無数に形成していることが確認された。さらに図6に示されるように、その表面は幅数nmのCNFによって均一に被覆されていることが確認された。また、ろ過洗浄によって繰り返し洗浄したにも拘らず、磁性材料内包複合粒子5の表面は等しく均一に微細化セルロース1によって被覆されていることから、本実施例の磁性材料内包複合粒子5において、磁性材料内包複合粒子5内部のコア粒子3と微細化セルロース1であるCNFとは結合している可能性があり、コア粒子3と微細化セルロース1とが不可分の状態にあることが示された。
(Shape observation using a scanning electron microscope)
The results of observing the obtained dry powder using a scanning electron microscope are shown in FIGS. 5 and 6. As is clear from FIG. 5, by carrying out the polymerization reaction using the O/W type emulsion droplets as a template, countless true spherical magnetic material-containing composite particles 5 were formed, which was derived from the shape of the emulsion droplets. It was confirmed that there is. Further, as shown in FIG. 6, it was confirmed that the surface was uniformly covered with CNF having a width of several nm. Furthermore, even though the magnetic material-containing composite particles 5 were repeatedly washed by filtration and washing, the surfaces of the magnetic material-containing composite particles 5 were evenly and uniformly covered with the finely divided cellulose 1. It was shown that the core particles 3 inside the material-containing composite particles 5 and CNF, which is the finely divided cellulose 1, may be bonded to each other, and the core particles 3 and the finely divided cellulose 1 are inseparable.

(磁気応答性の評価)
磁性材料内包複合粒子5の乾燥粉体を1%の濃度で純水に添加し、超音波照射により再分散させた分散液の入った容器の外部から永久磁石を近づけ、12時間静置させたところ、磁性材料内包複合粒子5は磁石に引き寄せられ、純水と磁性材料内包複合粒子5の集合部分とに分離していた。
(Evaluation of magnetic response)
Dry powder of magnetic material-containing composite particles 5 was added to pure water at a concentration of 1%, and a permanent magnet was brought close from the outside of the container containing the dispersion liquid, which was redispersed by ultrasonic irradiation, and left to stand for 12 hours. However, the magnetic material-containing composite particles 5 were attracted by the magnet and were separated into pure water and an aggregated portion of the magnetic material-containing composite particles 5.

(再分散性の評価)
磁性材料内包複合粒子5の乾燥粉体を1%の濃度で純水に添加し、超音波照射により再分散させたところ、容易に再分散し、凝集も見られなかった。また、粒度分布計を用いて粒径を評価したところ、平均粒径は乾燥前と同様に2.1μmとなり、粒度分布計のデータにおいても凝集を示すようなシグナルは存在しなかった。
以上のことから、磁性材料内包複合粒子5は、その表面がCNFで被覆されているにもかかわらず、乾燥によって膜化することなく粉体として得られ、かつ再分散性も良好であることが示された。
(Evaluation of redispersibility)
When the dry powder of magnetic material-containing composite particles 5 was added to pure water at a concentration of 1% and redispersed by ultrasonic irradiation, it was easily redispersed and no aggregation was observed. Furthermore, when the particle size was evaluated using a particle size distribution meter, the average particle size was 2.1 μm, the same as before drying, and there was no signal indicating aggregation in the data from the particle size distribution meter.
From the above, it can be seen that the magnetic material-containing composite particles 5 can be obtained as a powder without forming a film upon drying, and have good redispersibility, even though their surfaces are coated with CNF. Shown.

<実施例2>
実施例1において、DVBの代わりにジエチレングリコールジアクリレート(商品名FA-222A、日立化成、以下、FA-222Aとも称する。)を用いたこと以外は、実施例1と同様の条件で、実施例2に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 2>
Example 2 was carried out under the same conditions as in Example 1, except that diethylene glycol diacrylate (trade name FA-222A, Hitachi Chemical, hereinafter also referred to as FA-222A) was used instead of DVB in Example 1. Magnetic material-containing composite particles 5 were produced, and various evaluations were conducted in the same manner.

<実施例3>
実施例1においてTEMPO酸化の代わりに、先行技術文献として挙げた非特許文献1に従いリン酸エステル化処理を行って得られたリン酸エステル化CNF分散液を用いたこと以外は実施例1と同様の条件で、実施例3に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 3>
Same as Example 1 except that instead of TEMPO oxidation in Example 1, a phosphated CNF dispersion obtained by performing phosphoric acid esterification treatment according to Non-Patent Document 1 cited as a prior art document was used. The magnetic material-containing composite particles 5 according to Example 3 were produced under the following conditions, and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例4>
コア粒子3を形成するポリマーとしてポリスチレン(以下、PSと称する。)6gをジクロロメタン(沸点:39.6℃)4gに溶解させた。PS/ジクロロメタン混合溶液全量を、実施例1にて使用したCSNF分散液40gに対し添加した。
次に、上記混合液に対して実施例1と同様に周波数24kHz、出力400Wの条件で、超音波ホモジナイザー処理を3分間行い、O/W型エマルション分散液を得た。
<Example 4>
As a polymer forming the core particles 3, 6 g of polystyrene (hereinafter referred to as PS) was dissolved in 4 g of dichloromethane (boiling point: 39.6° C.). The entire amount of the PS/dichloromethane mixed solution was added to 40 g of the CSNF dispersion used in Example 1.
Next, the above mixture was subjected to ultrasonic homogenizer treatment for 3 minutes at a frequency of 24 kHz and an output of 400 W in the same manner as in Example 1 to obtain an O/W emulsion dispersion.

次に、O/W型エマルション分散液を、ウォーターバスを用いて70℃の湯浴中に供し、攪拌子で攪拌しながら8時間処理し、ジクロロメタンを揮発させた。8時間処理後に上記分散液を実施例1と同様に処理を行い、乾燥粉体(磁性材料内包複合粒子5)を得た。
次に、メタノール10gにリモネン2gを溶かした溶液を水20gに混合した水溶液に得られた複合粒子5gを添加し、マグネチックスターラーで攪拌しながら、24時間混合した。水溶液に浸漬させた複合粒子を孔径0.1μmのPTFEメンブレンフィルターを用いてろ過し、回収物を48時間風乾し、実施例4に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
Next, the O/W type emulsion dispersion was placed in a water bath at 70°C and treated for 8 hours while stirring with a stirrer to volatilize dichloromethane. After 8 hours of treatment, the dispersion was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a dry powder (magnetic material-containing composite particles 5).
Next, 5 g of the obtained composite particles were added to an aqueous solution prepared by mixing 2 g of limonene in 10 g of methanol with 20 g of water, and mixed for 24 hours while stirring with a magnetic stirrer. The composite particles immersed in the aqueous solution were filtered using a PTFE membrane filter with a pore size of 0.1 μm, and the collected material was air-dried for 48 hours to produce magnetic material-containing composite particles 5 according to Example 4, and various evaluations were similarly conducted. carried out.

<実施例5>
実施例4においてPSの代わりにポリメタクリル酸メチル(以下、PMMAとも称する。)を、ジクロロメタンの代わりにクロロホルムをそれぞれ用いたこと以外は実施例4と同様の条件で、実施例5に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 5>
The magnetic material according to Example 5 was produced under the same conditions as Example 4 except that polymethyl methacrylate (hereinafter also referred to as PMMA) was used instead of PS and chloroform was used instead of dichloromethane. Encapsulated composite particles 5 were produced and various evaluations were conducted in the same manner.

<実施例6>
コア粒子3を形成するポリマーとしてポリヘキサメチレンオキシド(以下、PHMOとも称する。融点:58℃)10gを、実施例1にて使用したCSNF分散液40gに対し添加した。
次に、上記混合液を、ウォーターバスを用いて80℃に加温し、PHMOを融解させた後、実施例1と同様に周波数24kHz、出力400Wの条件で、超音波ホモジナイザー処理を3分間行い、O/W型エマルション分散液を得た。
次に、O/W型エマルション分散液を、室温まで冷却させた。
最後に、上記分散液を実施例1と同様に処理を行い、乾燥粉体(磁性材料内包複合粒子5)を得た。
<Example 6>
As a polymer forming the core particles 3, 10 g of polyhexamethylene oxide (hereinafter also referred to as PHMO, melting point: 58° C.) was added to 40 g of the CSNF dispersion liquid used in Example 1.
Next, the above mixed solution was heated to 80° C. using a water bath to melt the PHMO, and then subjected to ultrasonic homogenizer treatment for 3 minutes at a frequency of 24 kHz and an output of 400 W as in Example 1. An O/W emulsion dispersion was obtained.
Next, the O/W emulsion dispersion was cooled to room temperature.
Finally, the above dispersion liquid was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a dry powder (magnetic material-containing composite particles 5).

<実施例7>
実施例1において磁性材料としての酸化鉄粒子の代わりに、酸化コバルト粒子(粒子径50nm、疎水化処理)を用いたこと以外は実施例1と同様の条件で、実施例7に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 7>
The magnetic material encapsulation according to Example 7 was carried out under the same conditions as in Example 1, except that cobalt oxide particles (particle diameter 50 nm, hydrophobized) were used instead of iron oxide particles as the magnetic material in Example 1. Composite particles 5 were produced and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例8>
実施例4において磁性材料としての酸化鉄粒子の代わりに、酸化コバルト粒子(粒子径50nm、疎水化処理)を用いたこと以外は実施例4と同様の条件で、実施例8に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 8>
The magnetic material encapsulation according to Example 8 was carried out under the same conditions as in Example 4, except that cobalt oxide particles (particle diameter 50 nm, hydrophobized) were used instead of iron oxide particles as the magnetic material in Example 4. Composite particles 5 were produced and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例9>
実施例6において磁性材料としての酸化鉄粒子の代わりに、酸化コバルト粒子(粒子径50nm、疎水化処理)を用いたこと以外は実施例6と同様の条件で、実施例9に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 9>
The magnetic material encapsulation according to Example 9 was carried out under the same conditions as in Example 6, except that cobalt oxide particles (particle diameter 50 nm, hydrophobized) were used instead of iron oxide particles as the magnetic material in Example 6. Composite particles 5 were produced and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例10>
実施例4において磁性材料である粒子径30nmの酸化鉄粒子の代わりに、粒子径1nmの酸化鉄粒子を用いたこと以外は実施例4と同様の条件で、実施例10に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 10>
The magnetic material-containing composite according to Example 10 was prepared under the same conditions as in Example 4, except that iron oxide particles with a particle size of 1 nm were used instead of the iron oxide particles with a particle size of 30 nm, which are the magnetic materials in Example 4. Particle 5 was produced and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例11>
実施例4において磁性材料である粒子径30nmの酸化鉄粒子の代わりに、粒子径10000nmの酸化鉄粒子を用いたこと以外は実施例4と同様の条件で、実施例11に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 11>
The magnetic material-containing composite according to Example 11 was produced under the same conditions as in Example 4, except that iron oxide particles with a particle size of 10,000 nm were used instead of the iron oxide particles with a particle size of 30 nm, which are the magnetic materials in Example 4. Particle 5 was produced and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例12>
実施例8において磁性材料である粒子径30nmの酸化コバルト粒子の代わりに、粒子径1nmの酸化コバルト粒子を用いたこと以外は実施例8と同様の条件で、実施例12に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 12>
The magnetic material-containing composite according to Example 12 was produced under the same conditions as Example 8, except that cobalt oxide particles with a particle size of 1 nm were used instead of the cobalt oxide particles with a particle size of 30 nm, which were the magnetic material in Example 8. Particle 5 was produced and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例13>
実施例8において磁性材料である粒子径30nmの酸化コバルト粒子の代わりに、粒子径10000nmの酸化コバルト粒子を用いたこと以外は実施例8と同様の条件で、実施例13に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 13>
The magnetic material-containing composite according to Example 13 was produced under the same conditions as in Example 8, except that cobalt oxide particles with a particle size of 10,000 nm were used instead of the cobalt oxide particles with a particle size of 30 nm, which are the magnetic materials in Example 8. Particle 5 was produced and various evaluations were performed in the same manner.

<実施例14>
実施例4において磁性材料である粒子径30nmの酸化鉄粒子の代わりに、粒子径0.8nmの酸化鉄粒子を用いたこと以外は実施例4と同様の条件で、実施例14に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 14>
The magnetic material according to Example 14 was prepared under the same conditions as in Example 4, except that iron oxide particles with a particle size of 0.8 nm were used instead of the iron oxide particles with a particle size of 30 nm, which are the magnetic materials in Example 4. Encapsulated composite particles 5 were produced and various evaluations were conducted in the same manner.

<実施例15>
実施例4において磁性材料である粒子径30nmの酸化鉄粒子の代わりに、粒子径10100nmの酸化鉄粒子を用いたこと以外は実施例4と同様の条件で、実施例15に係る磁性材料内包複合粒子5を作製し、同様に各種評価を実施した。
<Example 15>
The magnetic material-containing composite according to Example 15 was produced under the same conditions as in Example 4, except that iron oxide particles with a particle size of 10,100 nm were used instead of the iron oxide particles with a particle size of 30 nm, which are the magnetic materials in Example 4. Particle 5 was produced and various evaluations were performed in the same manner.

<比較例1>
実施例1においてCSNF分散液の代わりに純水を用いたこと以外は実施例1と同様の条件で、比較例1に係る磁性材料内包複合粒子5の作製を試みた。
<Comparative example 1>
An attempt was made to produce magnetic material-containing composite particles 5 according to Comparative Example 1 under the same conditions as in Example 1, except that pure water was used instead of the CSNF dispersion in Example 1.

<比較例2>
実施例1においてTEMPO酸化の代わりにカルボキシメチルセルロース(以下、CMCとも称する。)水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様の条件で、比較例2に係る磁性材料内包複合粒子5の作製を試みた。
<Comparative example 2>
An attempt was made to produce magnetic material-containing composite particles 5 according to Comparative Example 2 under the same conditions as in Example 1, except that an aqueous solution of carboxymethyl cellulose (hereinafter also referred to as CMC) was used instead of TEMPO oxidation in Example 1. Ta.

<比較例3>
実施例1においてCSNF分散液の代わりにポリビニルアルコール(以下、PVAとも称する。)8%水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様の条件で、比較例3に係る磁性材料内包複合粒子5の作製を試みた。
<Comparative example 3>
Magnetic material-containing composite particles 5 according to Comparative Example 3 were prepared under the same conditions as in Example 1, except that an 8% aqueous solution of polyvinyl alcohol (hereinafter also referred to as PVA) was used instead of the CSNF dispersion in Example 1. I tried to make it.

<比較例4>
実施例1において磁性材料としての酸化鉄粒子の代わりに、酸化アルミニウム(粒子径300nm)を用いたこと以外は実施例1と同様の条件で、比較例4に係る磁性材料内包複合粒子5の作製を試みた。
<Comparative example 4>
Preparation of magnetic material-containing composite particles 5 according to Comparative Example 4 under the same conditions as Example 1 except that aluminum oxide (particle size 300 nm) was used instead of iron oxide particles as the magnetic material in Example 1. I tried.

以上の実施例および比較例を用いた評価結果については、以下の表1にまとめて掲載した。 The evaluation results using the above Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.

Figure 0007356675000001
Figure 0007356675000001

なお、表1において、エマルションの安定化剤とは、第2工程においてO/W型エマルションを安定化させるために用いた添加剤のことであって、例えば本実施形態における微細化セルロース1が相当する。 In Table 1, the emulsion stabilizer refers to an additive used to stabilize the O/W emulsion in the second step, and for example, micronized cellulose 1 in this embodiment is equivalent to do.

〔評価基準〕
表1において、第2工程の可否については、以下のように判定した。
○:O/W型エマルションの形成が可能
×:O/W型エマルションの形成が不可能
また、第3工程の可否については、以下のように判定した。
○:第3工程のエマルション鋳型とした真球状の粒子が得られた
×:上記粒子は得られなかった
〔Evaluation criteria〕
In Table 1, the feasibility of the second step was determined as follows.
○: Formation of an O/W type emulsion is possible. ×: Formation of an O/W type emulsion is not possible. Furthermore, whether or not the third step can be performed was determined as follows.
○: True spherical particles were obtained as the emulsion mold in the third step. ×: The above particles were not obtained.

また、磁気応答性に関しては、以下のように判定した。
○:溶媒(水)に分散させた磁性材料内包複合粒子5が磁石(磁力0.5テスラ)に引き寄せられ、12時間以内に磁性材料内包複合粒子5と溶媒(水)とが分離した
△:溶媒(水)に分散させた磁性材料内包複合粒子5が磁石(磁力0.5テスラ)に引き寄せられ、24時間以内に磁性材料内包複合粒子5と溶媒(水)とが分離した
×:溶媒(水)に分散させた磁性材料内包複合粒子5が磁石(磁力0.5テスラ)に引き寄せられず、24時間経過しても磁性材料内包複合粒子5と溶媒(水)とは分離しなかった
本実施例では、「○」及び「△」を合格とした。
Furthermore, the magnetic responsiveness was determined as follows.
○: The magnetic material-containing composite particles 5 dispersed in the solvent (water) were attracted by a magnet (magnetic force of 0.5 Tesla), and the magnetic material-containing composite particles 5 and the solvent (water) were separated within 12 hours.△: The magnetic material-containing composite particles 5 dispersed in the solvent (water) were attracted by a magnet (magnetic force of 0.5 Tesla), and the magnetic material-containing composite particles 5 and the solvent (water) were separated within 24 hours. The magnetic material-containing composite particles 5 dispersed in water) were not attracted to the magnet (magnetic force of 0.5 Tesla), and the magnetic material-containing composite particles 5 and the solvent (water) did not separate even after 24 hours. In the example, "○" and "△" were considered to be passed.

また、再分散性に関しては、以下のように判定した。
○:得られた磁性材料内包複合粒子が溶媒(水)に、1分以内に凝集することなく分散した
△:得られた磁性材料内包複合粒子が溶媒(水)に、5分以内に凝集することなく分散した
×:得られた磁性材料内包複合粒子は5分経過しても溶媒(水)に分散せずに凝集した
本実施例では、「○」及び「△」を合格とした。
Furthermore, the redispersibility was determined as follows.
○: The obtained magnetic material-containing composite particles were dispersed in the solvent (water) within 1 minute without agglomeration. △: The obtained magnetic material-containing composite particles were dispersed in the solvent (water) within 5 minutes. ×: The obtained magnetic material-containing composite particles did not disperse in the solvent (water) even after 5 minutes had elapsed, but aggregated. In this example, "○" and "△" were considered acceptable.

また、分散安定性に関しては、以下のように判定した。
○:溶媒(水)に磁性材料内包複合粒子5を分散させた後、100時間経過しても、その分散性が維持されていた
△:溶媒(水)に磁性材料内包複合粒子5を分散させた後、50時間経過後には、分散させた磁性材料内包複合粒子5のうち10%程度が分離していた
×:溶媒(水)に磁性材料内包複合粒子5を分散させた後、24時間以内に溶媒(水)と磁性材料内包複合粒子5とがほぼ分離していた
本実施例では、「○」及び「△」を合格とした。
Further, dispersion stability was determined as follows.
○: The dispersibility was maintained even after 100 hours had passed after the magnetic material-containing composite particles 5 were dispersed in the solvent (water). △: The magnetic material-containing composite particles 5 were dispersed in the solvent (water). After 50 hours had passed, about 10% of the dispersed magnetic material-containing composite particles 5 had separated. ×: Within 24 hours after dispersing the magnetic material-containing composite particles 5 in a solvent (water). In this example, the solvent (water) and the magnetic material-containing composite particles 5 were almost separated. In this example, "○" and "△" were passed.

また、界面活性剤使用の要否に関しては、以下のように判定した。
○:磁性材料内包複合粒子5の製造工程において、界面活性剤を使用した
×:磁性材料内包複合粒子5の製造工程において、界面活性剤を使用しなかった
本実施例では、「○」を合格とした。
Furthermore, the necessity of using a surfactant was determined as follows.
○: A surfactant was used in the manufacturing process of the magnetic material-containing composite particles 5. ×: A surfactant was not used in the manufacturing process of the magnetic material-containing composite particles 5. In this example, "○" was passed. And so.

また、表1の比較例中の各セルにおける斜線表記は、コア粒子を製造できなかったこと、及び各工程実施中に工程の遂行が不可能となり、その後の工程を実施していないことを示している。
表1の実施例1~15の評価結果において明らかなように、微細化セルロース1の種類(TEMPO酸化CNF、リン酸エステル化CNF)、または磁性材料の種類、コア粒子の種類に拠らず、磁気応答性及び再分散性を共に有する磁性材料内包複合粒子を作製可能であり、本発明における課題解決に奏功することが確認された。
In addition, the diagonal lines in each cell in the comparative example in Table 1 indicate that the core particles could not be manufactured, and that the process became impossible during each process and the subsequent process was not performed. ing.
As is clear from the evaluation results of Examples 1 to 15 in Table 1, regardless of the type of micronized cellulose 1 (TEMPO-oxidized CNF, phosphate-esterified CNF), the type of magnetic material, or the type of core particles, It was confirmed that magnetic material-containing composite particles having both magnetic responsiveness and redispersibility can be produced and are successful in solving the problems of the present invention.

一方、比較例1においては、第2工程の遂行が不可能であった。具体的には、超音波ホモジナイザー処理を実施してもモノマー層と純水層が2層分離したままの状態となり、O/W型エマルションの作製自体が不可能であった。
また、比較例2においては、第2工程におけるO/W型エマルションの形成は可能であった。これはCMCが微細化セルロースと同様に両親媒性を示したため、エマルションの安定化剤として機能したと考えられる。しかしながら、続く第3工程において重合反応を実施すると、エマルションが崩壊してしまい、O/W型エマルションを鋳型とした複合粒子を得ることができなかった。この理由としては定かではないが、CMCは水溶性であるため、重合反応中もエマルション形状を維持するための被覆層としては脆弱である可能性が高く、そのため重合反応中にエマルションが崩壊したと考えられる。
On the other hand, in Comparative Example 1, it was impossible to perform the second step. Specifically, even if the ultrasonic homogenizer treatment was carried out, the monomer layer and the pure water layer remained separated into two layers, making it impossible to produce an O/W emulsion itself.
Furthermore, in Comparative Example 2, it was possible to form an O/W type emulsion in the second step. This is thought to be because CMC exhibited amphiphilic properties like finely divided cellulose, and therefore functioned as a stabilizer for the emulsion. However, when the polymerization reaction was carried out in the subsequent third step, the emulsion collapsed, making it impossible to obtain composite particles using the O/W emulsion as a template. The reason for this is not certain, but since CMC is water-soluble, it is likely to be weak as a coating layer to maintain the emulsion shape during the polymerization reaction, and therefore the emulsion may collapse during the polymerization reaction. Conceivable.

また、比較例3においては、第3工程において重合することができ、粉体として回収することができたが、得られた粉体は再分散性が悪く凝集状態であった。凝集体に磁石を近づけたところ、磁気応答性は有していた。
また、比較例4においては、第3工程において重合することができ、粉体として回収することができ、得られた粉体は再分散性も良好であったが、酸化アルミニウムは非磁性物質であるため、磁気応答性は有していなかった。
Furthermore, in Comparative Example 3, polymerization could be performed in the third step and the powder could be recovered, but the obtained powder had poor redispersibility and was in an agglomerated state. When a magnet was brought close to the aggregate, it had magnetic responsiveness.
In addition, in Comparative Example 4, it was possible to polymerize in the third step and recover it as powder, and the obtained powder had good redispersibility, but aluminum oxide is a non-magnetic substance. Therefore, it did not have magnetic responsiveness.

本実施例の磁性材料内包複合粒子は、輸送効率向上や腐敗防止の観点からコスト削減にも寄与するなど、産業実施の観点から好ましい効果が得られる。また、本複合粒子は磁気応答性を有し、分散安定性に優れ、乾燥しても再分散性が良好であり、界面活性剤を用いずに簡便な方法で作製が可能であり、環境への負荷が少なく、診断薬担体、細胞分離担体、細胞培養担体、核酸分離精製担体、たんぱく質分離精製担体、固定化酵素担体、ドラッグデリバリー担体、磁性トナー、磁性インク、磁性塗料などに適用することができる。 The magnetic material-containing composite particles of this example can provide favorable effects from the viewpoint of industrial implementation, such as contributing to cost reduction from the viewpoint of improving transportation efficiency and preventing spoilage. In addition, this composite particle has magnetic responsiveness, excellent dispersion stability, good redispersibility even after drying, and can be produced by a simple method without using surfactants, making it environmentally friendly. It has a low load and can be applied to diagnostic drug carriers, cell separation carriers, cell culture carriers, nucleic acid separation and purification carriers, protein separation and purification carriers, immobilized enzyme carriers, drug delivery carriers, magnetic toners, magnetic inks, magnetic paints, etc. can.

1 セルロースナノファイバー(微細化セルロース)
2 被覆層
3 コア粒子
4 磁性材料
5 磁性材料内包複合粒子
6 液滴(重合性モノマー液滴、ポリマー液滴)
7 分散液
1 Cellulose nanofiber (micronized cellulose)
2 Covering layer 3 Core particle 4 Magnetic material 5 Magnetic material-containing composite particle 6 Droplet (polymerizable monomer droplet, polymer droplet)
7 Dispersion liquid

Claims (10)

少なくとも一種類のポリマーと磁性材料とを含むコア粒子と、微細化セルロースにより構成された被覆層とを有し、
前記コア粒子と前記微細化セルロースの少なくとも一部分とが結合して不可分の状態にある複合粒子であり、
前記ポリマーは、ポリメタクリル酸メチル、またはポリヘキサメチレンオキシドであることを特徴とする磁性材料内包複合粒子。
It has a core particle containing at least one type of polymer and a magnetic material, and a coating layer made of finely divided cellulose,
A composite particle in which the core particle and at least a portion of the micronized cellulose are bonded and inseparable ;
A composite particle containing a magnetic material , wherein the polymer is polymethyl methacrylate or polyhexamethylene oxide .
前記磁性材料の少なくとも一部は、前記コア粒子の表面から露出していることを特徴とする請求項1に記載の磁性材料内包複合粒子。 The magnetic material-containing composite particle according to claim 1, wherein at least a portion of the magnetic material is exposed from the surface of the core particle. 前記磁性材料が、軟磁性材料である請求項1又は請求項2に記載の磁性材料内包複合粒子。 The magnetic material-containing composite particle according to claim 1 or 2, wherein the magnetic material is a soft magnetic material. 前記磁性材料が、超常磁性材料である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の磁性材料内包複合粒子。 The magnetic material-containing composite particle according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic material is a superparamagnetic material. 前記磁性材料が、平均粒子径0.001μm以上10μm以下の範囲内である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁性材料内包複合粒子。 The magnetic material-containing composite particle according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnetic material has an average particle diameter of 0.001 μm or more and 10 μm or less. 前記ポリマーは、ポリメタクリル酸メチルであり、
前記磁性材料は、酸化鉄である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁性材料内包複合粒子
the polymer is polymethyl methacrylate;
The magnetic material-containing composite particle according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetic material is iron oxide .
前記ポリマーは、ポリヘキサメチレンオキシドであり、
前記磁性材料は、酸化鉄、または酸化コバルトである請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁性材料内包複合粒子
the polymer is polyhexamethylene oxide,
The magnetic material-containing composite particle according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetic material is iron oxide or cobalt oxide.
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の磁性材料内包複合粒子を含み、前記磁性材料内包複合粒子の固形分率が80%以上であることを特徴とする乾燥粉体。 A dry powder comprising the magnetic material-containing composite particles according to any one of claims 1 to 7 , wherein the solid content of the magnetic material-containing composite particles is 80% or more. セルロース原料を溶媒中で解繊して微細化セルロースの分散液を得る第1工程と、
少なくとも一種類の重合性モノマーまたはポリマーを含む液体と、磁性材料とを混合し、磁性材料含有液を得る第2工程と、
前記分散液と前記磁性材料含有液とを混合し、前記分散液中において前記磁性材料含有液を含む磁性材料含有液滴の表面の少なくとも一部を前記微細化セルロースで覆い、前記磁性材料含有液滴をエマルションとして安定化させる第3工程と、
前記磁性材料含有液滴の表面の少なくとも一部が前記微細化セルロースで覆われた状態で、前記磁性材料含有液滴を固体化してコア粒子を形成することで、前記コア粒子の表面の少なくとも一部を前記微細化セルロースで覆い、かつ前記コア粒子と前記微細化セルロースとを不可分の状態にする第4工程と、を有し、
前記ポリマーは、ポリメタクリル酸メチル、またはポリヘキサメチレンオキシドであり、
前記重合性モノマーは、単官能ビニル系モノマーであることを特徴とする磁性材料内包複合粒子の製造方法。
A first step of defibrating the cellulose raw material in a solvent to obtain a dispersion of finely divided cellulose;
A second step of mixing a liquid containing at least one type of polymerizable monomer or polymer with a magnetic material to obtain a magnetic material-containing liquid;
The dispersion liquid and the magnetic material-containing liquid are mixed, at least a part of the surface of a magnetic material-containing droplet containing the magnetic material-containing liquid in the dispersion liquid is covered with the micronized cellulose, and the magnetic material-containing liquid is mixed with the magnetic material-containing liquid. a third step of stabilizing the droplets as an emulsion;
By solidifying the magnetic material-containing droplet to form a core particle in a state where at least a part of the surface of the magnetic material-containing droplet is covered with the finely divided cellulose, at least a portion of the surface of the core particle is solidified. a fourth step of covering the core particles with the micronized cellulose and making the core particles and the micronized cellulose inseparable ;
The polymer is polymethyl methacrylate or polyhexamethylene oxide,
A method for producing magnetic material -containing composite particles, wherein the polymerizable monomer is a monofunctional vinyl monomer .
前記第3工程では、
前記微細化セルロースの分散液に、前記磁性材料と、前記少なくとも一種類の重合性モノマーと、重合開始剤とを含む前記磁性材料含有液を添加して、前記磁性材料含有液を含む液滴をエマルション化させる工程、
前記微細化セルロースの分散液に、前記磁性材料と、常温にて固体である前記ポリマーを前記微細化セルロースの分散液への相溶性が低い溶媒で溶解したものとを含む前記磁性材料含有液を添加して、前記磁性材料含有液を含む液滴をエマルション化させる工程、
前記微細化セルロースの分散液に、前記磁性材料と、常温にて固体である前記ポリマーとを含む前記磁性材料含有液を添加し、そのポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させて、前記磁性材料含有液を含む液滴をエマルション化させる工程、および、
前記微細化セルロースの分散液に、前記磁性材料と、常温にて固体である前記ポリマーとを含むものをそのポリマーが流動性を持つ温度以上に加熱し融解させた前記磁性材料含有液を添加して、前記磁性材料含有液を含む液滴をエマルション化させる工程、のうちいずれかの工程を用いることを特徴とする請求項に記載の磁性材料内包複合粒子の製造方法。
In the third step,
The magnetic material-containing liquid containing the magnetic material, the at least one polymerizable monomer, and a polymerization initiator is added to the finely divided cellulose dispersion to form droplets containing the magnetic material-containing liquid. emulsification process,
The magnetic material-containing liquid containing the magnetic material and the polymer, which is solid at room temperature, dissolved in a solvent having low compatibility with the finely divided cellulose dispersion, is added to the finely divided cellulose dispersion. emulsifying droplets containing the magnetic material-containing liquid by adding
Adding the magnetic material-containing liquid containing the magnetic material and the polymer that is solid at room temperature to the finely divided cellulose dispersion, and heating and melting the polymer above a temperature at which the polymer has fluidity, emulsifying droplets containing the magnetic material-containing liquid, and
Adding to the dispersion of micronized cellulose is a solution containing the magnetic material, which is obtained by heating and melting a material containing the magnetic material and the polymer that is solid at room temperature above a temperature at which the polymer has fluidity. 10. The method for producing magnetic material-containing composite particles according to claim 9 , further comprising emulsifying droplets containing the magnetic material-containing liquid.
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